ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD: TS TRẦN VĂN NGŨ
1.1.2.6. Thiết bò sấy phun: Phun vật liệu (chất lỏng) thành hạt nhỏ và rơi trong
buồng sấy. Tác nhân sấy được thổi và chuyển động cùng chiều với vật liệu và sấy
khô vật liệu.
Dùng để sấy các dung dòch thành bột như sữa, xà phòng.
1.1.2.7. Thiết bò sấy tầng sôi: Vật liệu sấy ở thể sôi, trao đổi ẩm với dòng tác
nhân.
* Ưu điểm:
- Máy chiếm ít mặt bằng.
- Hạt chuyển động qua buồng sấy dễ dàng.
- Độ ẩm hạt sau khi sấy đồng đều.
1.1.2.8.Thiết bò sấy khí thổi: Thường dùng để sấy các loại hạt nhẹ có độ ẩm chủ
yếu là ẩm bề mặt. Hệ thống sấy này thường làm phương tiện vận chuyển từ chỗ
này đến chỗ khác theo yêu cầu chế biến. Vì hạt vật liệu chuyển động tònh tiến theo
dòng khí, đồng thời chuyển động quay; do chuyển động quay nên tiêu tốn một
phần năng lượng, làm kết quả của chuyển động tònh tiến bò chậm lại.
- Các hạt vật liệu bò lôi cuốn theo dòng tác nhân, vì vậy sự trao đổi nhiệt,
trao đổi ẩm giữa tác nhân và vật liệu rất mãnh liệt.
- Vật liệu phân bố không đều theo tiết diện đường ống: tại tâm ống vật liệu
tập chung nhiều hơn (các hạt chuyển động gần thành ống bò giảm tốc độ nhiều
hơn). Dòng khí ngược lại bò nén ở tâm nên dồn ra gần thành ống.
- Nồng độ vật liệu càng lớn thì sự phân bố không đều của tốc độ vật liệu và
tốc độ dòng khí càng tăng.
- Tốc độ vật liệu thay đổi theo chiều cao ống : Tại vò trí nhập liệu tốc độ
bằng “0” hoặc thậm chí đạt trò số âm, sau đó do tác dụng của dòng khí vật liệu hình
thành trạng thái lơ lửng và dòng khí qua lớp vật liệu như trong sấy tầng sôi. Tiếp
theo tốc độ vật liệu tăng dần nhờ sự lôi cuốn của dòng khí và xuất hiện sự phân bố
không đều theo tiết diện ống, lúc đó có thể xảy ra hiện tượng hình thành các hạt
vật liệu mới khác về kích thước và hình dạng; giai doạn thứ ba tốc độ vật liệu gần
bằng tốc độ dòng khí và sự phân bố vật liệu gần đồng đều theo tiết diện và chiều
cao ống sấy.
- Tốc độ khí rất lớn, tùy thuộc vào kích cỡ và khối lượng riêng của vật liệu.
- Vật liệu sấy thuộc loại hạt nhỏ, kích cỡ không quá 8-10mm.
- Thời gian sấy ngắn, hầu như quá trình xảy ra tức thời.
* Ưu điểm: Thiết bò có kết cấu đơn giản, gọn, vốn đầu tư ít, sấy vật liệu khô
đều, năng suất cao.
* Nhược điểm: Tiêu tốn nhiều năng lượng. Chỉ dùng để tách ẩm bề mặt (ẩm
tự do) và dùng để sấy các vật liệu có trở lực truyền ẩm bé.
1.2. Vật liệu sấy:
1.2.1. Giới thiệu về bột CaCO
3
: Bột có những ứng dụng sau:
SVTH: NGUYỄN ĐĂNG NAM
5
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD: TS TRẦN VĂN NGŨ
- CaCO
3
tinh khiết được dùng trong phòng thí nghiệm để điều chế các hợp
chất tinh khiết khác hoặc để trung hòa acid.
- Trong công nghệ đá nhân tạo và công nghệ ceramic, nó được dùng làm
chất độn. Đặc biệt trong công nghệ men sứ, CaCO
3
là một trong những nguyên liệu
chính.
- Trong kem đánh răng, CaCO
3
là chất mài mòn.
- Là phụ gia cho nhiều ngành công nghiệp khác như polymer, giấy, sơn, cao
su, bột màu, dược và cả trong mỹ phẩm.
1.2.2. Đặc trưng của CaCO
3
: Là tinh thể trắng dạng bột, trọng lượng riêng 2.71,
tan trong acid, tan rất ít trong nước, với T = 0.87 . 10
-8
ở 25 ·C.
Đun nóng ở 420 °C bắt đầu phân ly ra CaO và CO
2
.
- Độ tan của CaCO
3
trong nước :
t° (°C) %
25 0.001445
50 0.001515
75 0.001816
1.3. quy trình công nghệ:
1.3.1. sơ đồ công nghệ:
SVTH: NGUYỄN ĐĂNG NAM
6
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD: TS TRẦN VĂN NGŨ
SVTH: NGUYỄN ĐĂNG NAM
7
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD: TS TRẦN VĂN NGŨ
1.3.2. Thuyết minh quy trình công nghệ:
Không khí từ bên ngoài được quạt thổi vào thiết bò trao đổi nhiệt (2). Tại đây,
không khí được đun nóng bởi khói lò từ lò đốt (1), và đi vào ống sấy (3). Vật liệu
nhờ cơ cấu trục vít (4) nhập vào ống sấy với vận tốc ban đầu nhất đònh. Vật liệu
được dòng khí thổi từ dưới lên đẩy đi và thực hiện quá trình sấy. Đi hết chiều dài
ống sấy, vật liệu (đã được tách ẩm) được đưa vào hệ thống cyclon (6) và được tách
khỏi dòng khí, rơi vào đáy cyclon và vào bộ phận chứa sản phẩm (7), sau đó được
băng tải vận chuyển đi qua hệ thống bao gói. Khí thải từ cyclon (6) được quạt (8)
hút ra ngoài.
SVTH: NGUYỄN ĐĂNG NAM
8
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD: TS TRẦN VĂN NGŨ
Chương 2:
CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀCÂN BẰNG
NĂNG LƯNG
2.1. Các thông số ban đầu:
2.1.1.Vật liệu sấy :
- Năng suất sấy (theo sản phẩm): G
2
= 300 (kg/h).
- Độ ẩm ban đầu: u
1
,
= 1 (kg ẩm/kg vật liệu khô).
- Độ ẩm cuối: u
2
,
= 0.11 (kg ẩm/kg vật liệu khô).
- Đường kính trung bình của khố hạt : d
tb
= 0.15mm.
- Nhiệt độ vào: θ
1
= 29 ¨C (chọn).
- Nhiệt dộ ra : θ
2
= 45 + 5 = 50 ¨C,
140 ¨C
φ = 1
45 ¨C
29 ¨C
- Khối lượng riêng : ρ
h đầu
= 1452 (kg/m
3
) ứng với độ ẩm u
1
,
= 1
ρ
h cuối
= 2274 (kg/m
3
) ứng với độ ẩm u
1
,
= 0.11
ρ
h
= 1863.5 (kg/m
3
)
- Tỉ trọng δ = 2.71.
- Nhiệt dung diêng ( vật liệu khô) C
khô
= 0.92 (kj/kgh).
2.1.2.Tác nhân sấy:
- Nhiệt độ môi trường t = 29 ¨C
φ = 70%
x
0
= 0.0182 (kg/kgkkk)
d
0
= 77 (kj/kgkkk)
- Khối lượng riêng của không khí: ρ
k
= 1.293*273/T = 1.169(kg/m
3
).
- Nhiệt độ không khí vào thiết bò sấy: t
1
= 140 ° C.
- Nhiệt độ không khí ra khỏi bò sấy: t
1
= 55° C.
2.2. Cân bằng vật chất:
SVTH: NGUYỄN ĐĂNG NAM
9
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD: TS TRẦN VĂN NGŨ
2.2.1. lượng ẩm cần tách:
W = 300*
11.01
11.01
+
−
= 240(kg/h)
2.2.2.Sấy lý thuyết:
B
C
A
Thông số A B C
t ( ·C) 29 140 55
φ(%) 70 < 5 53
x(kg/kgkkk) 0.0182 0.0182 0.054
I(kj/kgkkk) 77 195 195
Lượng không khí khô cần thiết để làm bốc hơi 1kg ẩm (lượng tiêu hao riêng).
l =
01
1
xx
−
=
0182.0054.0
1
−
= 27.933 (kgkkk/kg ẩm bay hơi)
Tổng lượng không khí khô:
L = w*l = 240*27.933 = 6703.91 (kg/h)
2.2.3. Cân bằng năng lượng:
Lượng nhiệt cần thiết để bay hơi 1kg ẩm (lượng nhiệt tiêu hao riêng).
q =
02
01
xx
II
−
−
=
0182.0054.0
77195
−
−
= 3296 (kj/kg ẩm bay hơi)
* ∑ Q mang vào:
Dòng không khí: L
0
I
0
Vật liệu: G
vl(1)
C
vl(1)
θ
1
+ WC
H2O
θ1
Bộ phận mang vật liệu: G
vc1
C
vc1
t
vc1
Bộ phận đốt nóng: Q
đ
Do đốt nóng bổ sung trong phòng sấy: Q
b
* ∑ Q mang ra:
Dòng không khí: L
0
I
2
Vật liệu: G
vl2
C
vl2
θ
2
Do bộ phận chuyển vật liệu: G
vc2
C
vc2
t
vc2
SVTH: NGUYỄN ĐĂNG NAM
10
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD: TS TRẦN VĂN NGŨ
Do tổn thất: Q
m
Ta có:
∑ Q mang vào = ∑ Q mang ra
C
vl1
= C
vl2
= C
vl
G
vc1
= G
vc2
= G
vc
Do sấy khí thổi:
G
vc
C
vc
t
vc
= 0
Q
b
= 0
Suy ra:
L
0
I
0
+ G
vc
C
vc
θ
1
+ WC
H2O
θ1 + Q
đ
= L
0
I
2
+ G
vl
C
vl
θ
2
+Q
m
Tổng năng lượng cần thiết cho quá trình sấy:
Q = Q
đ
+ Q
b
= Q
đ
Q = L
0
(I
2
– I
0
) + G
vl
C
vl
(θ
2
- θ
1
) – WC
H2O
θ
1
+ Q
m
Chia hai vế cho W ta có:
q
đ
=
02
02
xx
II
−
−
=
02
02
xx
II
−
−
- (C
H2O
θ
1
– q
vl
– q
m
)
Suy ra:
I
2
= I
1
+ Δ(x
2
– x
0
) với Δ = C
H2O
θ
1
– q
vl
– q
m
= C
H2O
θ
1
- ∑q
∑q = 0.1*q =0.1*3296 = 329.6 (kj/kg)
Δ = 4.2*2.9 -329.6 = -207.8 (kj/kg)
* Quá trình sấy thực:
I
2
= I
1
+ Δ(x
2
– x
0
)
I = C
k
t + (r
0
+ C
h
t)x
I = (2493 + 1.97t)x ( kj/kgkkk)
t
2
+ (2493 + 1.97t
2
)x
2
= t
1
+ (2493 + 1.97t
2
)x
1
+ Δ(x
2
– x
1
)
x
2
=
∆−+
−∆−++
2
20111
97.12493
)97.12493(
t
xxxtt
= 0.05 (kg/kgkkk)
φ =
h
Px
px
)062.0(
2
2
+
với p = 745 mmHg
p
h(55 ¨C)
= 118mmHg
φ = 0.47 = 47%
Lượng không khí thực tế:
L
0
=
02
xx
W
−
=
0182.005.0
240
−
= 7547 (kg/h)
SVTH: NGUYỄN ĐĂNG NAM
11
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD: TS TRẦN VĂN NGŨ
Chương 3
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH
3.1 Tính thời gian sấy:
tb
tF
Q
∆
=
α
τ
,
[2]
F: tổng bề mặt truyền nhiệt của dòng hạt (m
2
)
α : hệ số trao đổi nhiệt đối lưu (w/m
2
K)
Q' : nhiệt lượng vật liệu sấy nhận được trong suốt thời gian sấy (Kw)
3.1.1.tính α:
de
Nu
k
λ
α
=
Nhiệt độ trung bình của dòng khí
5.97
2
55140
=
+
=
k
t
¨C
Chuẩn số acsimet: ρ
k
= 0.946 (kg/m
3
)
2
3
)(
k
kr
gde
Ar
µ
ρρ
−
=
de =0.15mm = 15*10
-5
m
ρ
r
= 1863.5 (kg/m
3
)
µ
k
= 22* 10
-5
Pa.s
Ar =120.53
Ar
1/3
= 4.94
[10]⇒ Nu = 2.4
λ
k
97. 5C¨
= 0.0326 (w/mK)
Suy ra
α = 521.6
3.1.2. Tính F:
Số lượng hạt qua thiết bò trong 1 giây:
3600Pr**
6
3
2
de
G
n
π
=
F = n пde
3
=
de
G
*3600Pr*
6
2
= 1.79 (m
2
/s)
3.1.3.Δt
tb
:
kk: t
1
=140 ·C t
2
=55 ·C
vl: θ
'
1
= t
ư
= 45 ·C θ
2
=50 ·C
SVTH: NGUYỄN ĐĂNG NAM
12
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD: TS TRẦN VĂN NGŨ
Δt
1
= 95 ·C Δt
2
= 5 ·C
2
1
21
ln
t
t
tt
t
tb
∆
∆
∆−∆
=∆
= 30.57 ·C = 30.57 ·K
2.2.4.4tính Q':
Q' = Q
1
+ Q
2
+ Q
3
* Q
1
: Nhiệt lượng đốt nóng vật liệu ẩm:
Q
1
= (G
2
C
vl
+ W C
H2O
)(t
ư
– θ
1
)
= (300*0.92 + 240* 4.2)(45 – 29)/3600 =5.7 (Kw)
* Q
2
: Nhiệt lượng làm bay hơi ẩm:
Q
2
= w*r =
4.2258*
3600
2400
= 150.56 (Kw)
* Q
3
: Nhiệt lượng đốt nóng vật liệu sấy:
Q
3
= G
2
*C
vl
(θ
2
– θ
1
)
=
3600
300
*0.92*(55 – 45) = 0.77 (Kw)
Q' = 157 (Kw)
Suy ra thời gian sấy:
)(5.5
57.30*79.1*6.513
10*157
3
s
==
τ
3.2. Tính kích thước ống sấy:
3.2.1. Vận tốc tác nhân sấy:
Sấy khí thổi là chế độ sấy động, tác nhân phải đưa vật liệu vào trạng thái chảy
rối hoàn toàn. de = 15*10
-5
m ; ρ
k
= 1.1206 (kg/m
3
)
Cd
gde
w
k
kr
ρ
ρρ
3
)(4
0
−
=
Cd = 0.44 ; ρ
r
= 1863.5(kg/m
3
)
Tốc độ cân bằng cũng chính là tốc độ lơ lửng của hạt:
Công thức gần đúng
W
0
= 5.22*
k
r
de
ρ
ρ
= 2.6 (m/s)
Vận tốc dòng tác nhân:
v
k
= (1.3 – 1.5)w
0
= 1.5*w
0
= 1.5*2.6 = 3.9(m/s)
Tốc độ trung bình hạt vật liệu trong toàn ống sấy:
r
k
k
tb
k
Fr
v
v
ρ
ρ
5.0
5.61
=
Fr chuẩn số Frude
gde
wv
Fr
k 0
−
=
= 33.89
SVTH: NGUYỄN ĐĂNG NAM
13
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD: TS TRẦN VĂN NGŨ
)/(84.0 smv
tb
r
=
3.2.2. Đường kính ống sấy:
k
k
t
v
V
D
π
3600
4
=
v
k
:tốc độ trung bình của tác nhân (m/s)
V
k
: lưu lượng thể tích của tác nhân(m
3
)
)/(8.7977
946.0
7547
3
0
hm
L
V
k
k
===
ρ
D
T
= 0.85m = 850mm
3.2.3.chiều dài ống sấy:
)/(,
3
hmkg
AF
W
F
V
tF
Q
L
tt
t
tbv
s
===
δα
với V
T
: thể tích ống sấy(m
3
)
F
T
: diện tích tiết diện ống (m
2
)
W: lượng ẩm cần tách (kg/h)
A: cường độ bay hơi thể tích trong ống sấy (kg/m
3
h)
3.2.3.1. Tính A:
)/(,
1
)(
8.2
2
max
2
2
hmkg
W
W
D
de
V
A
t
r
kk
ρ
ρ
=
W
2
= u'
2
= 0.11 (kg/kgkkk)
W
max
= độ ẩm cực đại = 1 (kg/kgkkk)
A = 16.27 (kg/m
3
h)
)(567.0
4
85.0
4
2
2
2
m
D
F
T
t
===
π
π
)(26
27.16*567.0
240
m
AF
W
L
t
s
===
3.2.3.2. Chiều dài doạn nhập liệu: α :góc vào của tác nhân(độ);
)(200
1
max
m
D
V
v
L
t
k
c
nl
α
=
= 2000(mm) = 2m
v
cmax
tốc độ cân bằng của hạt vật liệu (m/s)
3.2.3.3. Chiều dài đoạn rơi:
L
r
= 0.8*0.85 =0.68 (m)
3.2.3.4. Chiều dài tổng:
L = L
s
+ L
nl
+ L
r
= 26 + 2 + 0.68 = 28.68 (m)
SVTH: NGUYỄN ĐĂNG NAM
14
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét