Say Muoi Thung Quay

Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông

Lớp: DH07TP http://www.ebook.edu.vn Trang 1

PHẦN 1. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SẤY

1.1. TỔNG QUAN VỀ SẤY

1.1.1. Khái niệm chung Trong công nghệ hóa chất, thực phẩm, quá trình tách nước ra khỏi vật liệu

(làm khô vật liệu) là rất quan trọng. Tùy theo tính chất và độ ẩm của vật liệu,

mức độ làm khô của vật liệu mà thực hiện một trong các phương pháp tách nước

ra khỏi vật liệu sau đây:

- Phương pháp cơ học (sử dụng máy ép, lọc, ly tâm…).

- Phương pháp hóa lý (sử dụng canxi clorua, acid sunfulric để tách nước).

- Phương pháp nhiệt (dùng nhiệt để bốc hơi ẩm trong vật liệu).

Sấy là một quá trình bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt.

Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm bằng cách dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hoặc bằng

năng lượng điện trường có tần số cao. Mục đích của quá trình sấy là làm giảm

khối lượng của vật liệu, tăng độ liên kết bề mặt và bảo quản được tốt hơn.

Trong quá trình sấy, nước được bay hơi ở nhiệt độ bất kì do sự khuếch tán bởi

sự chênh lệch độ ẩm ở bề mặt vật liệu đồng thời bên trong vật liệu có sự chênh

lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường xung

quanh.

Quá trình sấy được khảo sát về bề mặt: tĩnh lực học và động lực học.

- Trong tĩnh lực học: xác định bởi mối quan hệ giữa các thông số đầu và

cuối của vật liệu sấy cùng tác nhân sấy dựa trên phương pháp cân bằng vật chất

và năng lượng, từ đó xác định được thành phần vật liệu, lượng tác nhân sấy và

lượng nhiệt cần thiết.

- Trong động lực học: khảo sát mối quan hệ giữa sự biến thiên của độ ẩm vật

liệu với thời gian và các thông số của quá trình sấy.

Ví dụ : tính chất và cấu trúc của vật liệu, kích thước vật liệu, các điều kiện

thủy động lực học của tác nhân sấy và thời gian thích hợp.



1.1.2. Thiết bị sấy

1.1.2.1. Phân loại thiết bị sấy Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy khác nhau nên có nhiều kiểu thiết

bị sấy khác nhau, vì vậy có nhiều cách phân loại thiết bị sấy:

- Dựa vào tác nhân sấy: ta có thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy bằng

khói lò, ngoài ra còn có các thiết bị sấy bằng các phương pháp đặc biệt như sấy

thăng hoa, sấy bằng tia hồng ngoại hay bằng dòng điện cao tần.

- Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân không, thiết bị sấy ở áp suất

thường.

- Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc,

thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ …

- Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng

quay, sấy tầng sôi, sấy phun…

- Dựa vào chiều chuyển động của tác nhân sấy và vật liệu sấy: cùng chiều,

ngược chiều và giao chiều.

1.1.2.2. Nguyên lý thiết kế thiết bị sấy Yêu cầu thiết bị sấy là phải làm việc tốt (vật liệu sấy khô đều có thể điều

chỉnh được vận tốc dòng vật liệu và tác nhân sấy, điều chỉnh được nhiệt độ và độ

ẩm của tác nhân sấy), tiết kiệm nguyên vật liệu, năng lượng và dễ sử dụng.

Khi thiết kế thiết bị sấy cần có những số liệu cần thiết:

Loại vật liệu cần sấy (rắn, nhão, lỏng…), năng suất, độ ẩm đầu và cuối của vật

liệu, nhiệt độ giới hạn lớn nhất, độ ẩm và tốc độ tác nhân sấy, thời gian sấy.

Trước hết phải vẽ sơ đồ hệ thống thiết bị, vẽ quy trình sản xuất, chọn kiểu thiết

bị phù hợp với tính chất của nguyên liệu và điều kiện sản xuất.

Tính cân bằng vật liệu, xác định số liệu và kích thước thiết bị.

Tính cân bằng nhiệt lượng để tính nhiệt tiêu thụ và lượng tác nhân sấy cần

thiết.

Đối với các thiết bị làm việc ở áp suất khí quyển cần phải tính độ bền.



Sau khi tính xong những vấn đề trên ta bắt đầu chọn và tính các thiết bị phụ

của hệ thống: bộ phận cung cấp nhiệt (lò đốt, calorifer), bộ phận vận chuyển, bộ

phận thu hồi bụi (nếu có), quạt , công suất tiêu thụ để chọn động cơ điện.

1.1.2.2. Lựa chọn thiết bị sấy Sấy thùng quay là một thiết bị chuyên dung để sấy hạt. Loại thiết bị này được

dung rộng rãi trong công nghệ sau thu hoạch để sấy các vật ẩm dạng hạt có kích thước nhỏ. Trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy được đảo trộn mạnh, tiếp xúc nhiều với tác nhân sấy, do đó trao đổi nhiệt mạnh, tốc độ sấy mạnh và độ đồng đều sản phẩm cao. Ngoài ra thiết bị còn làm việc với năng suất lớn.

1.1.3. Xác định các thông số của tác nhân sấy và tiêu hao nhiệt cho sấy

1.1.3.1. Nhiệm vụ của tác nhân sấy

Tác nhân sấy có nhiệm vụ sau:

- Gia nhiệt cho vật sấy

- Tải ẩm: mang ẩm từ bề mặt vật vào môi trường

- Bảo vệ vật sấy khỏi bị ẩm khi quá nhiệt

Tùy theo phương pháp sấy, tác nhân sấy có thể thực hiện một hoặc hai trong ba

nhiệm vụ nói trên.

Khi sấy đối lưu, tác nhân sấy làm hai nhiệm vụ gia nhiệt và tải ẩm.

Khi sấy bức xạ, tác nhân sấy làm nhiệm vụ tải ẩm và bảo vệ vật sấy.

Khi sấy tiếp xúc tác nhân sấy làm nhiệm vụ tải ẩm.

Khi sấy bằng điện trường tần số cao, tác nhân sấy làm nhiệm vụ tải ẩm.

Khi sấy chân không chỉ có thể cấp nhiệt bằng bức xạ hay dẫn nhiệt hoặc kết hợp

cả hai cách cấp nhiệt này. Việc dùng bơm chân không hay kết hợp bơm chân

không và thiết bị ngưng kết ẩm(sấy thăng hoa), vì vậy phương pháp sấy chân

không không cần tác nhân sấy.

1.1.3.2. Các loại tác nhân sấy - Không khí ẩm: là loại tác nhân sấy thông dụng nhất. Dùng không khí ẩm

có nhiều ưu điểm: không khí có sẵn trong tự nhiên, không độc và không làm ô

nhiễm sản phẩm.



- Khói lò: sử dụng làm môi chất sấy có ưu điểm là không cần dùng calorife,

phạm vi nhiệt độ rộng nhưng dùng khói lò có nhược điểm là có thể ô nhiễm sản

phẩm do bụi và các chất có hại như: CO2 , SO2.

- Hỗn hợp không khí hơi và hơi nước: tác nhân sấy loại này dùng khi cần có

độ ẩm tương đối φ cao.

- Hơi quá nhiệt: dùng làm môi chất sấy trong trường hợp nhiệt độ cao và sản

phẩm sấy là chất dễ cháy nổ.

1.1.3.3. Không khí ẩm - Các thông số cơ bản của không khí ẩm:

+ Độ ẩm tương đối là tỉ số giữa lượng hơi nước có trong không khí ẩm với

lượng hơi nước lớn nhất có thể chứa trong không khí ẩm đó ở cùng một

nhiệt độ:

max

.100% .100% (1.1)h h

h hs

G pG p

ϕ = =

Trong đó:

Gh , kg : lượng hơi nước trong không khí ẩm

Gh max: lượng hơi nước lớn nhất có thể chứa trong không khí ẩm

ph , N/m2 : phần áp suất hơi nước trong không khí ẩm

phs , N/m2 : áp suất bão hòa hơi nước ở nhiệt độ không khí ẩm.

+ Độ chứa hơi là lượng hơi nước chứa trong 1kg không khí khô:

h

k

GdG

= (1.2) , (kg/kgkkkhô)

ở đây: Gh , kg : lượng hơi nước chứa trong không khí ẩm

Ghs : lượng không khí khô

Gh , Gk có thể xác định theo phương trình trạng thái của hơi nước và không khí

khô theo ph , pk và p.

+ Entanpy của không khí ẩm được tính với 1kg không khí khô như sau:

I = Ik + Ih (1.3), (kJ/kgkkkhô)



Trong đó:

Ik : entanpy không khí khô, Ik = Cpkt, kJ/kgkkkhô với Cpk là nhiệt dung riêng của

không khí khô, có giá trị là 1,04 kJ/kgkkkhô, nhiệt độ không khí ẩm.

Ih : entanpy của hơi nước có trong 1 kg không khí khô.

+ Nhiệt độ đọng sương (ts): nhiệt độ đọng sương của không khí ẩm là nhiệt độ

của không khí bão hòa đạt được bằng cách làm lạnh không khí ẩm trong điều

kiện độ chứa hơi không đổi. Khi biết nhiệt độ và độ ẩm tương đối có thể xác định

nhiệt độ đọng sương.

Khi bão hòa φ = 100% , ph = phs nhiệt độ không khí ẩm lúc này là ts chính là nhiệt

độ bão hòa ứng với ph = phs. Vì vậy ta có thể tra bảng hơi nước bão hòa với ph ta

xác định được nhiệt độ bão hòa.

+ Nhiệt độ nhiệt kế ướt tM : là nhiệt độ của không khi ẩm bão hòa đạt được bằng

cách cho nước bốc hơi đoạn nhiệt vào không khí ẩm. Quá trình xảy ra làm cho

nhiệt độ không khí ẩm giảm, độ ẩm tương đối và độ ẩm chứa hơi tăng, còn

entanpy không đổi. Quá trình đạt đến trạng thái cân bằng φ = 100% thì nhiệt độ

không khí ẩm là tM. Nhiệt độ này cũng chính là nhiệt độ nước. Người ta đo nhiệt

độ này bằng cách lấy bông hoặc vải thô vấn vào bầu thủy ngân của nhiệt kế và

nhúng vào nước vì vậy gọi là nhiệt độ nhiệt kế ướt.

+ Thể tích riêng và khối lượng riêng theo không khí ẩm:

Không khí ẩm là hỗn hợp của khí lý tưởng nên ta có thể xác định khối lượng

riêng của nó:

k h h k h h

h k h k

P P P P PR T R T R T R T

ρ ρ ρ −= + = + = +

1 1 1 . hh k k

PPT R R R⎡ ⎤⎛ ⎞

= − +⎢ ⎥⎜ ⎟⎝ ⎠⎣ ⎦



1 1 1 . (1.4)hsh k k

PPT R R R

ϕ⎡ ⎤⎛ ⎞

= − +⎢ ⎥⎜ ⎟⎝ ⎠⎣ ⎦

(kg/m3)

Thể tích riêng của không khí ẩm là:

1vρ

= (1.5) (m3/kg)

1.1.3.4. Khói lò Khi sử dụng khói làm môi chất sấy ta phải tính toán quá trình cháy nhằm thu

được khói lò có lưu lượng, nhiệt độ, độ chứa hơi nhất định. Sơ đồ nguyên lý

buồng đốt tạo khói làm môi chất sấy được biểu diễn trên hình sau:

Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý bình đốt tạo khói

1.buồng đốt, 2.buồng lắng bụi, 3.buồng hòa trộn

Trong tính toán quá trình cháy, để tạo khói làm môi chất sấy, người ta thường

tính cho 1 kg nhiên liệu và cần xác định các đại lượng cơ bản sau:

+ Nhiệt trị của nhiên liệu có thể xác định theo thành phần nhiên liệu hoặc đo

trong phòng thí nghiệm. Khi biết thành phần nhiên liệu, có thể xác định nhiệt trị

theo các công thức sau:

Đối với nhiên liệu khí:

2 22 2Q 0 , 0 1(Q . Q . Q . Q . ) (1 .6 )m nk C O H H S C H m nC O H H S C H= + + + Tr

ong đó:

CO, H2, H2S, CmHn là thành phần thể tích của nhiên liệu.

3 2 Nhiên liệu

Không khí 1 Khói

Không khí



QCO, 2

QH , 2

QH S , Qm nC H là nhiệt trị của các chất khí cháy tương ứng:

2QH = 10800 kJ/m3tc

3 8QC H = 91400 kJ/m3tc

QCO = 12150 kJ/m3tc 4 10

QC H = 118800 kJ/m3tc

2QH S = 23400 kJ/m3tc

2 4QC H = 59300 kJ/m3tc

4QCH = 35800 kJ/m3tc

3 6QC H = 86000 kJ/m3 tc

2 6QC H = 63800 kJ/m3tc

3 6QC H = 116000 kJ/m3tc

+ Tiêu hao không khí

Tiêu hao không khí lý thuyết đối với chất khí:

0 2 241,38 0,0179. 0,248.

12 m n

nmL CO H C H O

m n

⎡ ⎤+⎢ ⎥= + + −⎢ ⎥+⎢ ⎥

⎣ ⎦

∑ (1.7) (kg/kg nl)

Trong đó: CO, H2, CmHn …là thành phần nhiên liệu tính theo khối lượng.

- Xác định theo giá trị:

01, 293.Q1,1. (1.8)

1000

lvcL =

Tiêu hao nhiệt riêng không khí thực tế

L = αT.L0 (1.9)

Trong đó αT là hệ số không khí thừa trong buồng lửa.

Hệ số không khí thừa α – chọn theo loại nhiên liệu và cấu tạo buồng đốt. Khi

dùng khói làm môi chất sấy, nhiệt độ khói thường thấp hơn nhiều so với nhiệt độ

khói ra khỏi buồng lửa vì vậy cần đưa khói qua buồng hòa trộn với không khí để

đạt được nhiệt độ môi chất theo yêu cầu. Hệ số không khí thừa chung là:



0

0 0

T L LL LL L

αα + Δ+ Δ= =

0

(1.10)T TL

Lα α αΔ= + = + Δ

Trong đó Δα là hệ số không khí thừa trong buồng hòa trộn.

- Xác định hệ số không khí thừa:

Hệ số không khí thừa α được xác định bằng cách chọn αT theo nhiên liệu và

kiểu buồng đốt sau đó tính Δα theo quá trình hỗn hợp không khí và khói.

Hệ số không khí thừa chung α tính theo khói vào buồng sấy có thể xác định theo

nhiệt độ khói làm môi chất sấy.

+ Đối với nhiên liệu khí

00 0

0 , 0 9Q 1 .1 2

1 0 0

lvv h d n l n l m n k h k h

hk h k h

nC t C H C tm n

i dL C t I

ηα

⎛ ⎞+ − −⎜ ⎟+⎝ ⎠= −⎛ ⎞+ −⎜ ⎟⎝ ⎠

∑

'

00 0

0 , 0 9 . ( )1 2 (1 .1 1)

1 0 0

m n h n l h h

hk h k h

n C H i W i im n

i dL C t I

⎛ ⎞ + −⎜ ⎟+⎝ ⎠−⎛ ⎞+ −⎜ ⎟⎝ ⎠

∑



Trong đó:

Q lvc : nhiệt trị cao của nhiên liệu

hdη : hiệu suất buồng đốt

Cnl : nhiệt dung riêng của nhiên liệu

tnl : nhiệt độ nhiên liệu vào buồng đốt

hi : entanpy của hơi nước trong khói 'hi : entanpy của hơi ẩm trong nhiên liệu

Wnl : độ ẩm của nhiên liệu khí

I0 :entapy của không khí vào buồng đốt

d0 : độ chứa hơi của không khí vào buồng đốt

Ckh : nhiệt dung riêng của khói

Tkh : nhiệt độ của khói

CmHn : thành phần cacbua hydro tính theo thành phần khối lượng

Sau khi xác định hệ số thừa chung α ta chọn hệ số khí thừa của buồng đốt theo

nhiên liệu và kiểu buồng đốt αhd, từ đó ta có:

Δα = α – αhd (1.12)

Vậy lượng không khí cần hòa trộn thêm là:

ΔL = Δα.L0 (1.13), (kg/kgnl)

1.1.4. Chế độ sấy

1.1.4.1. Khái niệm và định nghĩa - Chế độ sấy là một tập hợp các tác động nhiệt của môi chất sấy đến vật liệu

sấy nhằm đảm bảo chất lượng và thời gian sấy nhất định theo yêu cầu.



- Chế độ sấy thể hiện dưới dạng các thông số sau: nhiệt độ tác nhân sấy,

hiệu nhiệt độ khô ướt Δt (hay độ ẩm tương đối φ), tốc độ môi chất sấy.

1.1.4.2. Các thông số xác định chế độ sấy - Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị

Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị ảnh hưởng quyết định đến tốc độ sấy có

nghĩa là ảnh hưởng quyết định đến thời gian sấy. Nhiệt độ t1 cũng ảnh hưởng

đến chất lượng sản phẩm sấy. Một số sản phẩm sấy không cho phép sấy ở nhiệt

độ cao vì vậy nó không cho phép nhiệt tác nhân sấy vượt quá giá trị nhất định.

Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị càng cao, tốc độ sấy càng lớn dẫm đến thời

gian sấy giảm và giảm tiêu hao năng lượng. Tuy vậy nhiệt độ tác nhân sấy càng

cao thì tổn thất nhiệt vào môi trường càng lớn dẫn đến tăng tiêu hao năng lượng.

Vì vậy cần xác định giá trị t1 tối ưu theo hàm mục tiêu là tiêu hao năng lượng.

Trị số t1 tối ưu theo tiêu chí này thường khá lớn vì vậy khi sấy các vật liệu nhạy

cảm nhiệt (chất lượng sản phẩm giảm khi nhiệt độ tăng) thì nhiệt độ tác nhân

sấy t1 xác định theo điều kiện chất lượng sản phẩm.

Ví dụ khi sấy các vật liệu dạng tinh bột nhiệt độ tác nhân sấy t1 thường nhỏ

hơn nhiệt độ hồ hóa (khoảng 600C).

+ Độ ẩm tương đối của không khí vào thiết bị φ1 (hay Δt1)

Độ chênh lệch nhiệt độ khô ướt của môi chất vào thiết bị Δt1 tạo nên thế sấy, nó

là động lực cho ẩm thoát ra từ vật ẩm vào môi trường. Thế sấy càng lớn thì tốc độ

thoát ẩm càng lớn. Tuy nhiên khi tốc độ thoát ẩm lớn sẽ dẫn đến vật sấy biến

dạng (vênh, nứt) vì vậy ta chọn Δt1 thích hợp với từng loại sản phẩm và từng giai

đoạn của quá trình sấy.

+ Nhiệt độ môi chất sấy ra khỏi thiết bị t2

Nhiệt độ này càng lớn thì tổn thất do khí thoát càng cao. Vì vậy, theo mục tiêu

tiết kiệm năng lượng thì nhiệt độ t2 càng nhỏ càng tốt. Tuy nhiên, khi chọn t2 phải



bảo đảm Δt2 = t2 – t1 để duy trì quá trình truyền nhiệt giữa môi chất sấy và vật

liệu sấy. t2 càng lớn thì truyền từ môi chất sấy đến vật liệu sấy càng lớn dẫn tới

tốc độ bay hơi ẩm lớn, thời gian sấy giảm, tiêu hao nhiệt cho quá trình sấy giảm.

Đồng thời t2 lớn sẽ dẫn tới tổn thất nhiệt do khí thoát và tăng tổn thất nhiệt vào

môi trường do truyền nhiệt qua thiết bị. Vì vậy cần chọn Δt2 tối ưu. Trị số này

thường chọn theo kinh nghiệm từ 10 – 150C.

+ Độ ẩm môi chất sấy ra khỏi thùng sấy φ2

Thông số này cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy. Chọn φ2 càng lớn thì tiêu hao

riêng không khí càng nhỏ. Tuy vậy, việc tăng φ2 bị hạn chế bởi độ ẩm cân bằng

vật liệu tương ứng với trạng thái không khí ẩm ra khỏi buồng sấy (t2, φ2). Khi φ2

tăng đến giá trị nhất định φ2k thì độ ẩm của vật liệu sấy ω = ωcb lúc này giữa vật

liệu và môi chất sấy đạt đến cân bằng, ẩm trong vật liệu không thoát ra được

thẩm chí nếu tăng φ2 quá trị số φ2k sẽ xảy ra hiện tượng vật liệu hút ẩm từ môi

chất sấy. Trường hợp này có thể xảy ra khi sấy hầm cùng chiều.

Trị số φ2 thường chọn nhỏ hơn trị số giới hạn φ2k từ 5 – 10%. Trị số φ2 tối ưu

thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ t2. Với nhiệt độ t2 = 40 600C, trị số φ2 hợp lý

là 80%.

Trong thiết bị sấy buồng, chế độ sấy thay đổi theo thời gian sấy. Mỗi giai đoạn

sấy thường chọn chế độ sấy khác nhau.

+ Tốc độ tác nhân sấy

Tốc độ tác nhân sấy ảnh hưởng đáng kể đến sự thoát ẩm của vật liệu sấy. Tốc độ

tác nhân sấy càng lớn sự thoát ẩm càng tốt. Tuy nhiên, tốc độ tác nhân sấy càng

lớn dẫn đến tăng tổn thất áp suất trong quá trình lưu động của môi chất sấy trong

hệ thống làm tăng năng lượng của quạt gió. Vì vậy cần chọn tốc độ thích hợp.

1.1.4.3. Chọn chế độ sấy Việc chọn chế độ sấy thường căn cứ vào hai tiêu chí: một là sự làm việc của

thiết bị và hai là căn cứ vào vật liệu sấy.



- Căn cứ vào sự làm việc của thiết bị:

+ Các thiết bị sấy liên tục như: sấy hầm, sấy khí động, sấy tầng sôi, sấy

phun…các giai đoạn của quá trình sấy phân bố ổn định trên thiết bị theo chiều

chuyển động của vật liệu ( ví dụ: thiết bị sấy hầm, các giai đoạn sấy phân bố

theo chiều dài hầm). Ở các thiết bị sấy này, chế độ sấy được chọn cho cả hai thiết

bị không phụ thuộc vào thời gian, cụ thể là chọn trạng thái môi chất vào t1, φ1.

Ngoài ra, việc chọn chế độ sấy còn căn cứ vào thiết bị làm việc cùng chiều hay

ngược chiều.

+ Thiết bị làm việc theo chu kỳ:

Ở các thiết bị sấy làm việc chu kỳ, các giai đoạn của quá trình sấy phân bố

theo thời gian sấy, vì vậy ở mỗi giai đoạn sấy cần chọn chế độ sấy thích hợp.

Ví dụ: trong thiết bị sấy thùng quay dùng sấy cà phê theo chu kỳ thời gian

sấy 24 giờ với cà phê hạt độ ẩm đầu 52%, cuối 12%. Chế độ sấy cũng được chọn

khác nhau có 3 giai đoạn:

Giai đoạn đầu 8 giờ, nhiệt độ môi chất vào 680C.

Giai đoạn hai thời gian 8 giờ, nhiệt độ môi chất vào 640C.

Giai đoạn ba thời gian 8 giờ, nhiệt độ môi chất vào 590C.

- Căn cứ vào vật liệu sấy

+ Các vật liệu sấy không cho phép cong, vênh, dễ nứt như gỗ, đồ gốm, men

sứ…khi chọn chế độ sấy cần cả hai thông số nhiệt độ và độ ẩm tương đối (hay

Δt).

+ Các vật liệu sấy không sợ nứt, cong vênh như rau quả, thực phẩm, thức ăn gia

súc, khoai sắn thái lát…khi chọn chế độ sấy chỉ cần chọn nhiệt độ vào thiết bị t1

còn nhiệt độ ra khỏi thiết bị t2 và độ ẩm tương đối φ2 chọn theo các tiêu chí riêng.



1.1.4.4. Các biện pháp để duy trì chế độ sấy Để đảm bảo duy trì chế độ sấy thích hợp cho từng loại sản phẩm và từng

giai đoạn của quá trình sấy có thể tiến hành các biện pháp sau:

- Phun ẩm

Khi chế độ sấy cần độ ẩm tương đối cao mà sau khi gia nhiệt độ ẩm tương

đối của môi chất khá nhỏ, trường hợp này cần tăng độ ẩm tương đối của không

khí. Một biện pháp có hiệu quả là phun ẩm, tức là phun nước vào không khí,

nước sẽ bay hơi làm cho độ ẩm tương đối của không khí tăng lên. Trong hệ

thống điều hòa không khí người ta sử dụng rộng rãi phương pháp này.

- Hồi lưu một phần khí thải

Khí thải của hệ thống sấy có độ ẩm tương đối φ cao. Sử dụng hồi lưu là lấy

một phần khí thải hòa trộn với không khí mới đưa vào hệ thống. Điểm hòa trộn

có thể đặt trước hoặc sau calorife và thường đặt ở đầu hút của quạt gió. Làm như

vậy có thể tăng độ ẩm tương đối của môi chất sấy vào hệ thống, đồng thời có thể

tiết kiệm nhiệt. Sử dụng hồi lưu có thể điều chỉnh được độ ẩm tương đối vào thiết

bị sấy theo yêu cầu của chế độ sấy bằng cách điều chỉnh tỷ lệ khí hòa trộn (hệ số

hồi lưu).

- Sử dụng nhiệt trung gian

Gia nhiệt trung gian là gia

nhiệt thêm cho môi chất trong

buồng sấy. Nhược điểm lớn nhất

của thiết bị sấy buồng là nhiệt độ

môi chất giảm dần theo chiều

chuyển động của môi chất trong

khi đó vật liệu đứng yên nên sản

phẩm khô không đều. Để khắc

phục nhược điểm này có thể sử d2 d2’d0

0 x

I

Hình1.2. quá trình sấy có gia nhiệt trung i



dụng gia nhiệt trung gian. Muốn vậy buồng sấy cần chia ra nhiều phần, môi chất

sấy ra mỗi phần được gia nhiệt bổ sung làm cho nhiệt độ tăng lên, nhiệt độ môi

chất trong buồng sấy sẽ đều hơn.

Ở hình sấy có gia nhiệt trung gian quá trình 0-1 là quá trính gia nhiệt trong

calorife chính, quá trình 1-2’ là quá trình sấy trong phần 1, quá trình 2’-1’ là quá

trình gia nhiệt trong calorife phụ và quá trình 1’-2 là quá trình sấy trong phần 2

của buồng sấy.

1.1.5. Các phương pháp xác định thời gian sấy

1.1.5.1. Phương pháp A. V. Lư – cốp Đây là phương pháp dùng để xác định thời gian sấy đối với vật liệu dạng tấm

phẳng sấy trong thiết bị sấy đối lưu.

Để mô hình toán học có thể giải được một cách đơn giản, A. V. Lư – cốp đã

bỏ qua ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ ẩm. Do đó phương trình dẫn chất có dạng:

2

2 (1.14)mu ua

xτ∂ ∂=∂ ∂

Trong giai đoạn sấy tốc độ không đổi ta coi dòng ẩm trên bề mặt qm = const.

Thời gian trong giai đoạn này được tính như sau:

11 (1 .1 5)k

Nω ωτ −=

Trong giai đoạn sấy tốc độ giảm A. V. lư-cốp đã giải phương trình vi phân

với các điều kiện đơn trị và khi biến đổi chuyển từ độ chứa ẩm u sang độ ẩm ω

thu được kết quả thời gian sấy trong giai đoạn tốc độ giảm như sau:

22

1 .ln (1.16)k cb

cbkω ωτω ω

−=−

Ở đây k gọi là hệ số sấy, k = X.N, với 1

k c b

xω ω

=−

gọi là hệ số sấy tương đối.

Thời gian sấy tổng cộng là:



[ ]12

1 1 ln( ).

cbcb X

N X Nω ωτ ω ω−= − + − (1.17),( h)

Từ công thức trên ta thấy, muốn xác định thời gia sấy theo phương pháp A. V.

lư-cốp cần biết độ ẩm ban đầu ω1, độ ẩm cân bằng ωcb và tốc độ sấy trong giai

đoạn sấy tốc độ không đổi N. Ở đây N cần được xác định bằng thực nghệm phụ

thuộc vào chế độ sấy.

1.1.5.2. Phương pháp G. K. Philônhencô Philônhencô đã nghiện cứu nhiều đường cong sấy khác nhau, ông đã phát hiện

ra rằng các đừng cong sấy có thể biểu điển bằng một đường cong duy nhất nếu

lấy một trục là tốc độ sấy /d dω τ và trục kia là tốc độ dẫn suất:

1 . (1.18)dN d

ωϕτ

=

Tốc độ sấy dẫn suất φ được xác định bằng thực nghiệm có dạng:

( ) (1.19)( )

mcb

mcbA B

ω ωϕω ω−=

− −

Các hệ số A, B, m phụ thuộc vào vật liệu và chế độ sấy. Khi m = 1 thì thời gian

sấy có thể xác định bằng công thức:

.1 .( )

cb

cb

dN d A B

ω ωωτ ω ω

=+ −

1

cb

Ad B dN

τ ωω ω

⎛ ⎞= +⎜ ⎟−⎝ ⎠

11

2

1 . ln ( ) (1.20) ( )cbcb

cb

A B hN

ω ωτ ω ωω ω

⎡ ⎤−= + −⎢ ⎥−⎣ ⎦



Đối với tấm phẳng nói chung :

0

0

(1 .21)28, 5 0, 73( )

cb

cb

ω ωϕω ω

−=+ −

Ở đây ω0 là độ ẩm tuyệt đối.

Vậy ta có:

0101

02

1 28, 5. ln 0, 73( ) (1.22)cbcb

cbNω ωτ ω ωω ω

⎡ ⎤−= + −⎢ ⎥−⎣ ⎦

Ta thấy rằng muốn sử dụng được phương pháp này cần phải xác định bằng thực

nghiệm tốc độ sấy dẫn xuất.

1.1.5.3. Phương pháp N. F. Đôcuchaef Phương pháp này đã coi phương trình dẫn ẩm như phương trình thấm.

Từ đó ta có mối quan hệ giữa độ ẩm và thời gian sấy:

1 (1 .23)A B

τω ωτ

= −+

Trong đó: A, B phụ thuộc vào vật liệu sấy và chế độ sấy.

Từ đó có thể xác định thời gian sấy theo công thức:

1

1

( ) (1.24)1 ( )

ABω ωτ

ω ω−=

− − , (h)

1.1.6. Cấu trúc hệ thống sấy

1.1.6.1. Các bộ phận cơ bản của hệ thống sấy Hệ thống sấy bao gồm các bộ phận sau:

- Buồng sấy



Buồng sấy là không gian thực hiện quá trình sấy khô vật liệu. Đây là bộ

phận quan trọng nhất của hệ thống sấy. Tùy theo phương pháp sấy, loại thiết bị

sấy mà buồng sấy có dạng khác nhau. Ví dụ thiết bị sấy nguồn, bộ phận buồng

sấy có thể nhỏ như một cái tủ, có thể lớn như một căn phòng. Trong thiết bị

sấy hầm, buồng sấy là một buồng có chiều dài lớn như một đường hầm

(tuynen). Trong thiết bị sấy phun, buồng sấy là một buồng hình trụ đứng hay

nằm ngang. Trong thiết bị sấy khí động, buồng sấy là một ống hình trụ để

đứng, có chiều cao lớn.

- Bộ phận cung cấp nhiệt

Tùy theo hệ thống sấy khác nhau, bộ phận cung cấp nhiệt cũng khác nhau.

Ví dụ, trong thiết bị sấy bức xạ, bộ phận cung cấp nhiệt khá đơn giản, có thể là

các đèn hồng ngoại, các ống dây điện trở, hay các tấm bức xạ gia nhiệt bằng chất

lỏng hay khí đốt. Thiết bị sấy đối lưu dùng mỗi chất sấy là không khí, chất tải

nhiệt là hơi nước thì bộ phận cấp nhiệt là calorife khí – khói.

- Bộ phận thông gió và tải ẩm

Bộ phận này có nhiệm vụ tải ẩm từ vật sấy vào môi trường. Khi sấy bức xạ

việc thông gió còn có nhiệm vụ bảo vệ vật sấy khỏi quá nhiệt.

Các thiết bị sấy dưới áp suất khí quyển đều dùng môi chất đối lưu ( tự nhiên

hay cưỡng bức) để tải ẩm. Trong các thiết bị này đều cần tạo điều kiện thông gió

tốt hơn trên bề mặt vật liệu để ẩm thoát ra từ vật được môi chất mang đi dễ dàng.

Khi thông gió cưỡng bức bộ phận này gồm: các quạt gió, các đường ống dẫn cấp

gió vào buồng sấy, đường hồi (nếu có), ống thoát khí….

Các thiết bị sấy chân không, việc thải ẩm dùng bơm chân không hoặc kết

hợp với các bình ngưng ẩm (sấy thăng hoa).

- Bộ phận cấp vật liệu và lấy sản phẩm



Bộ phận này cũng khác tùy thuộc vào loại thiết bị sấy. Trong thiết bị sấy

buồng và hầm vật liệu sấy để trên các khay đặt thành tầng trên các xe goòng.

Việc đẩy xe vào và lấy ra có thể bằng thủ công hay cơ khí. Trong thiết bị sấy hầm

dùng băng tải, vật liệu được đưa vào và lấy ra khỏi hầm bằng băng tải. Trong

thiết bị sấy phun, vật liệu đưa vào bằng bơm qua vòi phun. Sản phẩm được lấy ra

dưới dạng bột bằng các tay gạt và vít tải.

- Hệ thống đo lường, điều khiển

Hệ thống này có nhiệm vụ đo nhiệt độ, độ ẩm tương đối của môi chất sấy tại các

vị trí cần thiết t1, φ1, t2, φ2 … đo nhiệt độ khói lò. Tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ

ẩm môi chất vào thiết bị nhằm duy trì chế độ sấy theo đúng yêu cầu.

1.1.6.2. Các dạng cấu trúc hệ thống sấy - Hệ thống sấy công suất nhỏ

Hệ thống này thường có cấu trúc dạng tủ, đa số là các kiểu sấy đối lưu cưỡng

bức, một số kiểu sấy bức xạ, sấy bằng điện trường tần cao. Các thiết bị sấy loại

này thường được chế tạo hàng loạt có điều kiển tự động nhiệt độ môi chất sấy.

Vật liệu sấy thường đặt trên các khay đưa vào buồng sấy bằng thủ công và đặt

trên các giá đỡ trong buồng. Loại thiết bị này có thể sấy nhiều loại sản phẩm khác

nhau.

- Hệ thống sấy công suất lớn

Hệ thống này có cấu trúc rất đa dạng tùy thuộc vào phương pháp sấy, kiểu thiết

bị sấy. Trong hệ thống này cần bố trí hợp lý giữa buồng sấy với các bộ phận khác

như: bộ phận cấp nhiệt, cấp hơi nước, cấp khói, bộ phận cấp vật liệu và lấy sản

phẩm… Trong dây chuyền công nghệ sản xuất sản phẩm, hệ thống sấy được bố

trí trong một phân xưởng sơ chế nguyên liệu hay thành phẩm. Có một số xí

nghiệp, hệ thống sấy là hệ thống chính, ví dụ xí nghiệp sản xuất cà phê hạt bao

gồm các công đoạn như sau: sát ướt ( quả cà phê đem chà sát, rửa sạch lấy hạt),



hong và sấy. Ở đây hệ thống sấy là chính. Sản phẩm là cà phê hạt đóng bao.

Trong các xí nghiệp sản xuất rau quả khô, hệ thống sấy cũng là hệ thống chính.

1.2. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG SẤY THÙNG QUAY

1.2.1. Cấu tạo hệ thống thùng quay

Hình 1.3. Cấu tạo bên trong thùng quay

Cấu tạo chính của hệ thống sấy thùng quay là một thùng sấy hình trụ tròn.

Trong đó có các cánh trộn được bố trí để đảo trộn nguyên liệu cần sấy một

cách đồng đều. Thùng được đặt nghiên với mặt phẳng nằm ngang theo tỉ lệ

1/15 – 1/50. Thùng sấy quay với tốc độ 1,5 – 8 vòng/phút. Nhờ một động cơ

điện thong qua hộp giảm tốc. Vật liệu sấy từ thùng chứa được đưa vào thùng

sấy cùng với tác nhân sấy. Khi đó thùng sấy quay tròn , đồng thời vật liệu sấy

vừa được đảo đều vừa di chuyển từ đầu cao của thùng sấy đến đầu thấp.

Trong quá trình sấy tác nhân sấy và vật liệu sấy trao đổi nhiệt cho nhau. Vật

liệu sấy đi hết chiều dài thùng sấy được lấy ra và vận chuyển vào kho nhờ một

băng tải còn tác nhân sấy đi qua xyclon để thu hồi vật liệu cuốn theo còn khí

thải được thải ra môi trường.

Để góp phần tăng cường đão trộn và trao đổi nhiệt giữa vật liệu sấy và tác

nhân sấy người ta bố trí trong thùng sấy hệ thống các cánh đảo.



1.2.2. Nguyên lý làm việc

Thùng được thiết kế nằm nghiêng một góc α, vật liệu sấy được đưa vào

đầu cao của thùng sấy với sự hoạt động của thùng vật liệu sấy di chyển xuống

thấp và đi ra ngoài. Tác nhân sấy đi cùng chiều với vật liệu sấy và đi ra khỏi

thùng vào hệ thống dẫn khí qua xyclon để sử lý. Tác nhân sấy cùng vật liệu

sấy được đảo đểu và xảy ra quá trình trao đổi nhiệt ẩm làm khô vật liệu sấy.

Thời gian sấy là thời gian mà vật liệu sấy đi từ đầu vào đến hết thùng sấy. Hệ

số điền đầy có thể lên đến 27,5% tùy vào hệ thống cánh đảo được lắp đặt bên

trong thùng. Để vật liệu sấy tiếp xúc tốt với tác nhân sấy người ta co thể đặt

nhiều cánh hứng hay cũng có thể chia thành nhiều khoang.

Thiết bị sấy dung để sấy các vật liệu sấy dạng hạt. Khi sấy các vật liệu dạng

hạt cở nhỏ cần chọn tốc độ quạt thổi sao cho vật liệu sây không bai theo khí

thoát quá nhiều. Trong hệ thống sấy thùng quay thường không sử dụng tái

tuần hoàng khí thai vì trong khí thải có bụi. Nếu tần hoàng thí thải thì sẽ phải

bố trí hệ thống lọc bụi tốn chi phí và năng lương.

Thiết bị sấy thùng quay là thiết bị sấy đối lưu vì thế khi thiết kế ta cần

chọn một số thông số sau:

- Chọn tác nhân sấy là không khí.

- Chọn calorife khí – hơi.

- Chọn vật liệu sấy là muối.

- Chọn thiết bị làm việc.

- Chọn hệ thống cánh đảo.



1.3. CHỌN VẬT LIỆU SẤY, NHÂN SẤY VÀ CHẤT TẢI NHIỆT

1.3.1. Nguyên liệu sấy

Hình 1.4. Muối ăn

Muối ăn hay trong dân gian còn gọi đơn giản là muối (tuy rằng theo đúng thuật

ngữ khoa học thì không phải muối nào cũng là muối ăn) là một khoáng chất,

được con người sử dụng như một thứ gia vị cho vào thức ăn. Có rất nhiều dạng

muối ăn: muối thô, muối tinh, muối iốt. Đó là một chất rắn có dạng tinh thể, có

màu từ trắng tới có vết của màu hồng hay xám rất nhạt, thu được từ nước biển

hay các mỏ muối. Muối thu được từ nước biển có các tinh thể nhỏ hoặc lớn hơn

muối mỏ. Trong tự nhiên, muối ăn bao gồm chủ yếu là clorua natri (NaCl),

nhưng cũng có một ít các khoáng chất khác (khoáng chất vi lượng). Muối ăn thu

từ muối mỏ có thể có màu xám hơn vì dấu vết của các khoáng chất vi lượng.

Muối ăn là cần thiết cho sự sống của mọi cơ thể sống, bao gồm cả con người. Để

bảo quản tốt người ta làm giảm hàm lượng nước có trong tinh thể muối bằng

cách là sấy muối đến độ ẩm thích hợp có nhiều phương pháp sấy ở đây ta chọn

phương pháp sấy thùng quay để sấy muối.



1.3.2. Quy trình sản xuất muối ăn

Hình 1.5. quy trình sản xuất muối ăn cơ bản

1.3.3. Chọn tác nhân sấy và chất tải nhiệt Tác nhân sấy là khói lò

- Khói lò: dùng làm tác nhân sấy có ưu điểm là phạm vi hoạt động rộng từ

hàng chục độ đến trên 10000C, không cần calorife. Tuy vậy khói chỉ dùng cho

các vật liệu không sợ ô nhiễm như: gỗ, đồ gốm, một số loại hạt có vỏ. Đây là tác

nhân chính của đồ án sấy muối thùng quay bằng khói lò.

Đồng thời khói lò cũng mang tính chất là chất tải nhiệ cung cấp nhiệt cho vật liệu

sấy giúp cho vật liệu liệu sấy thoát ẩm ra khỏi vật liệu ẩm.

Cô đặc

Xử lý

Nước biển

Sấy khô

Bao gói

Muối thành phẩm



PHẤN 2. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY

2.1. YÊU CẦU CÙA QUÁ TRÌNH TÍNH TOÁN

2.1.1. Đầu đề ( nhiệm vụ thiết kế ) Tính toán máy sấy thùng quay để sấy muối ăn năng suất 6 kg/s

2.1.2. Dữ kiện ban đầu tính toán - Độ ẩm ban đầu của muối ωđ = 5% =0,05

- Độ ẩm cuối của muối ωc = 0,2% = 0,002

- Độ ẩm trung bình ωtb = 0,5(0,002 + 0,05) = 0,026 = 2,6%

- Nhiệt độ của vật liệu ẩm θ1 = 200C

- Chất đốt cung nhiệt cho thùng sấy khói lò đốt khí thiên nhiên

- Nhiệt độ khói lò:

+ vào máy sấy t1 = 2000C

+ ra khỏi máy sấy t2 = 700C

- Mất mát nhiệt ra môi trường xung quanh tính theo 1kg ẩm bay hơi qm =

22,6 kJ/kg

- Thông số không khí ban đầu:

+ Nhiệt độ t = 250C

+ Độ ẩm tương đối: φ0 = 85%

+ Áp suất trong máy sấy: B = 745mmHg

2.1.3. Nội dung tính toán - Xác định các thông số của khói lò đưa vào máy sấy

- Xác định các thông số của tác nhân sấy và tiêu hao nhiệt cho sấy

- Xác định kích thước cơ bản của thùng sấy

- Tính toán khí

2.1.4. Mục đích tính toán nhiệt Xác định tiêu hao không khí dùng cho quá trình sấy L, (kg/h) và tiêu hao

nhiệt Q, (kJ/h). Trên cơ sở tính toán nhiệt xác định các kích thước cơ bản của



thiết bị. Đồng thời qua việc thiết lập cân bằng nhiệt và cân bằng năng lượng của

hệ thống sẽ xác định được hiệu suất sử dụng nhiệt và hiệu suất sử dụng năng

lượng của hệ thống cũng như tiêu hao nhiệt riêng phần của buồng sấy và hệ

thống.

2.2. TÍNH TOÁN NHIỆT QUÁ TRÌNH SẤY

2.2.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống sấy thùng quay

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý sấy thùng quay

1: thùng chứa nguyên liệu, 2: máy cấp nguyên liệu, 3: thùng quay, 4: lò đốt nhiên

liệu, 5: buồng trộn, 6,7: bơm không khí, 8: thùng chứa trung gian, 9: băng tải, 10:

xiclo, 11: máy hút hơi, 12: bánh răng.

2

12

Khí thải

11

10

9

8

7 6

3

1

Nhiên liệu

Không khí Không khí

4

5



2.2.2. Sơ đồ yêu cầu tính toán

Hình 2.2. Sơ đồ yêu cầu tính toán

Sai

Sai

Sai

Đúng

Đúng

Đúng

Kết thúc

Tính hệ số dư không khí và entanpy tác nhân sấy

Xác định thông số của khí đã sử dụng và tiêu hao của tác nhân sấy

Xác định tốc độ khí

Chọn tang quay, kiểm tra tốc độ đã chọn của khí

Tính toán thời gian lưu của vật liệu trong máy sấy thùng quay

Kiểm tra khả năng làm việc của tang quay cuốn hạt



2.2.3. Tiêu hao không khí

Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy đối lưu

Tiêu hao riêng không khí lý thuyết tiêu hao cho quá trình sấy tiêu hao cho

1kg nguyên liệu.

- Đối với nhiên liệu là khí:

0 241,38(0, 0179 0, 248 )

12( .1) 163 [15]

m n

nmL CO H C H

m nX trang

+= + +

+∑

Trong đó: CO, H2, CmHn… là thành phần nhiên liệu tính theo khối lượng.

Dựa vào thành phần khí đốt thiên nhiên Việt Nam ta có thành phần nhiên

liệu theo khối lượng như sau: 85% mêtan (CH4), 10% êtan (C2H6), 2,5% H2, 1%

CO, 1,5% N2.

Khi đó:

0

4 61 24 4138(0,0179.0,01 0,248.0,025 .0,85 .0,1) 17,15( / )

12 4 12.2 6L kg kg

+ += + + + =

+ +

θ1, w1, G1

Khí ra L, t2, x2, I2

L, t2, x2, I2

Khí vào L, t0, x0, I0

θ2, w2, G2

qb

L, t0, x0, I0 qs

q = qs+qb



Bảng2.1: Trị số hiệu ứng nhiệt đốt cháy của các chất khí:

Khí Phản ứng Hiệu ứng nhiệt phản ứng

KJ/m3

H2 H2 + 0,5O2 = H2O 10810

CO CO + 0,5O2 = CO2 12680

CH4 CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O 35741

C2H2 C2H2 + 2,5O2 = 2CO2 + H2O 58052

C2H4 C2H4 + 3O2 = 2CO2 + 2H2O 59108

C2H6 C2H6 + 3,5O2 = 2CO2 + 3H2O 63797

C3H8 C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O 91321

C4H10 C4H10 + 6,5O2 = 4CO2 + 5H2O 118736

H2S H2S + 1,5O2 = SO2 + H2O 23401

- Lượng nhiệt tỏa ra Qv , khi đốt cháy 1m3 khí:

Qv = 0,85.35741 + 0,1.63797 + 0,025.10810 + 0,01.12680

= 37156,6 (kJ/m3)

- Mật độ của nhiên liệu khí ρT

..m n i o

To o T

C H M Tv T i

ρ =+

∑ (X.2) trang 263 [15]

Trong đó: iM khối lượng mol của nhiên liệu, kmol/kg

3(0,85.16 0,1.30 0,025.2 0,01.28 0,015.28)273 0,7096( / )22,4(273 25)T kg mρ + + + += =

+

- Lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy 1kg nhiên liệu

Q = Qv /ρT (X.3) trang 263[15]

Q = 37156,6/0,7096 = 52362,74 ( kJ/kg)



- Phương trình cân bằng vật chất

1 + L0 = Lc.г + 9 .12 m n

n C Hm n+∑ (X.4) trang 263 [15]

Lc.г : phần khối lượng của cấu tử khí khi đốt cháy 1kg nhiên liệu

- Phương trình cân bằng nhiệt:

Qη + CTtT + αL0I0 = [ Lc.г + L0(α – 1)] .ci г + [αL0I0 + 9 .12 m n

n C Hm n+∑ ] pi (X.5)

trang 264 [15]

Ta chọn: Hiệu suất buồng đốt 95% => η = 0,95

Lấy: Nhiệt dung riêng của nhiên liệu CT = 1,006 kJ/kg0K

Nhiệt dung riêng của của không khí khô Cc.г = 1,004 kJ/kg0K

tc.г = 2000C => ic.г = Cc.г. tc.г =1,004.200 = 200,8 kJ/kg

Nhiệt dung riêng của hơi nước Cp = 1,842kJ/kg0K

Không khí có trạng thái xác định bởi (t0, φ0) = (250C, 85%)

Dựa vào đồ giản đồ I – x trạng thái của hỗn hợp khí ta tìm được:

Lượng chứa ẩm x0 = 0,016 kgẩm/kgkkkhô

Entanpi I0 = 64,79 kJ/kgkk = 15,5 kcal/kgkkkhô

Trong đó: ip = r0 + Cp.tp với r0 = 2500 kJ/kg

- Giải phương trình (X.4) và (X.5) ta được:

.

0 . 0 0

9 9Q (1 . ) .12 12 (2.6)( . )

T T c m n p m n

c p

n nC t i C H i C Hm n m n

L i i x I

ηα

Γ

Γ

+ − − −+ +=+ +

∑ ∑

- Tính hàm lượng sau khi cháy tạo ra hơi:

40,85.16.273CH 0,77

22, 4.0,722(273 25)= =

+

2 60,1.30.273C H 0,17

22, 4.0, 722(273 25)= =

+



20, 025.2.273H 0, 0028

22, 4.0, 722(273 25)= =

+

- Lượng ẩm thoát ra khi cháy 1kg nhiên liệu:

9 .12 m n

n C Hm n+∑ =

9.4 9.6 9.2.0,77 .0,17 .0,0028 2,06412.1 4 12.2 6 12.0 2

+ + =+ + +

- Hệ số không khí dư sau buồng hòa

trộn:

[ ]52362,74 .0,95 1,006.25 200,8(1 2,064) (2500 1,842.200)2,064

17,15 1,004.200 (2500 1,842.200)0,016 64,79α + + − − +=

+ + −

= 13,99

- Công thức tính khối lượng riêng của khói lò(khô) khi cháy 1kg nhiên

liệu và khi pha loãng khói lò bằng không khí đến nhiệt độ 2000C là:

9. 0 121 .n

c m nm nG L C HαΓ += + −∑ (X.7) trang 264 [15]

Gc.г = 1 + 13,99.17,15 – 2,064 = 238,86 (kg/kg)

- Công thức tính khối lượng riêng của hơi nước trong hỗn hợp khí khi

đốt cháy 1kg nhiên liệu:

Gp = 90 012 .n

m nm n C H x Lα+ +∑ (X.8) trang 264 [15]

Gp = 2,064 + 13,99.0,016.17,15 = 5,9 ( kg/kg)

- Hàm ẩm khí khi vào thùng sấy (x1 = xCM):

1 ./ 5,9 / 238,86 0, 025( / )p cx G G kg kgΓ= = =

- Entanpy khí khi vào máy sấy:

0 01

.

Q T T

c

c t L IIG

η αΓ

+ += (X.9) trang 264 [15]

152362, 74 .0,95 1, 006.25 13,99.17,15.64, 79 273, 44

238,86I + += = ( kJ/kg)



Vì hệ số α lớn cho nên tính chất vật lý hỗn hợp khí dùng làm tác nhân sấy thực tế

không khác so với tính chất vật lý của không khí cho nên ta có thể sử dụng trạng

thái không khí ẩm trong tính toán (tức là đồ thị I – x có thể dùng cho quá trình

tính toán).

2.2.4. Xác định thông số của khí đã làm việc, tác nhân sấy và tiêu hao nhiệt cho sấy

- Lượng ẩm bốc hơi từ vật liệu được tính bằng công thức:

1 2 1 22 1

1 2100 100W G Gω ω ω ω

ω ω− −= =− − (X.10) trang 265 [15]

5 0, 26. 0, 3032100 5

W −= =−

(kg/s)

- Lượng ẩm bốc hơi trong một giờ

G2 = 21600 – 1091,52 = 20508,48 (kg/h)

Trong đó G1, G2 tính cho cả mẻ sấy. Trong mẻ sấy có thể chia ra nhiều giai

đoạn. Mỗi giai đoạn có chế độ sấy khác nhau, vì vậy cần tính toán cho từng giai

đoạn. Thậm chí trong một giai đoạn lại chia ra làm nhiều giai đoạn nhỏ. Trường

hợp này ẩm bốc hơi phải tính theo từng giai đoạn.

- Hiệu số giữa tổn hao nhiệt đưa vào và nhiệt tiêu hao trực tiếp trong

phòng sấy:

Δ = cθ1 + qm – (qT + qM + qp) (X.11) trang 264[15]

Trong đó:

c: ẩm trong vật liệu ẩm kJ/kg.0K, c = 4,17 kJ/kg0K

qm : lượng nhiệt đưa thêm vào máy sấy kJ/kg ẩm, qm = 0

qT: tiêu hao nhiệt cho máy sấy cùng với phương tiện vận hành pT = 0

qM: tiêu hao nhiệt cho máy sấy của vật liệu sấy: qm = GKcM(θ2 – θ1)/W

cM: vật liệu khối lò kJ/kg.0K, 0,8 kJ/kg.0K

θ2: độ ẩm vật liệu khi ra khỏi máy sấy, θ2 = 520C



I1

x1 x

I

θ2

Hình 2.4. cách xác định θ2

θ1: độ ẩm vật liệu khi vào máy sấy, θ1 = 200C

qp: mất mát nhiệt khi sấy, qp = 22,6 kJ/kg

- Hiệu số giữa tổn hao nhiệt đưa vào và nhiệt tiêu hao trực tiếp trong

phòng sấy:

6.0,8(52 20)4,17.20 22, 6 445, 7960,3032

−Δ = − − = −

- Phương trình cân bằng nhiệt

Δ = ( I – I1)/(x – x1), hay I = I1 +Δ(x – x1) (X.12) trang 264 [15]

Sử dụng giản đồ I – x để tìm θ2 = 520C

Từ giá trị I1 ta xác định được 1 điểm trên I và kéo

dài I1 theo đường I, tiếp theo từ giá trị x2 ta xác định

được 1 điểm trên x khi đó ta kéo dài x1 sẽ cắt I1 tại

M từ điểm M ta kẽ đường thẳng song song với θ thì

được giá trị θ2 như hình 2.4 bên.



Hình 2.5. đồ thị I – x của không khí ẩm ở B = 760 mmHg

Giả sử x = 0,1 kgẩm/kgkkkhô, khi đó:

I = 273,44 – 445,796(0,1 – 0,025) = 240,005 (kJ/kgkkkhô)

Dựa vào đồ thị I – x cùng với các trị số x1, I1 hay x, I cùng với nhiệt độ ra khỏi

máy sấy t2 = 700C khi đó từ đồ thị I – x ta có x2 = 0,085, I2 = 236 kJ/kgkkkhô.

- Tiêu hao của khí khô Lc.г:

Lc.г = W/(x2 – x1) (X.13) trang 165 [15]

= 0,3032/(0,085 – 0,025) = 5,053 (kg/s)

- Tiêu hao của không khí khô L:

L = W/(x2 – x0) (X.14) trang 165 [15]

= 0,3032/(0,085 – 0,016) = 4,39 (kg/s)

- Tiêu hao nhiệt cho quá trình sấy Qc:

Qc = Lc.г(I1 – I0) (X.15) trang 165 [15]

= 5,053(273,44 – 64,79) = 1054,31(kJ/s)

Đồ thị I – x của không khí ẩm



- Tỉ số lượng nhiệt tiêu hao cho quá trình sấy và lượng nhiệt tỏa ra khi

đốt cháy 1kg nhiên liệu:

GT = Qc / Q = 1054,31/52362,74 = 0,02(kg/s)

2.2.5. Xác định các thông số cơ bản của phương pháp sấy thùng quay - Thể tích không gian sấy V:

V = Vc + Vp

Vp : thể tích không gian cần thiết để đun nóng vật liệu ẩm đến nhiệt độ bốc hơi

ẩm mạnh (nhiệt độ đó là kế ẩm của tác nhân sấy).

Vc : thể tích cần thiết cho quá trình bốc hơi ẩm.

- Thể tích không gian sấy của thùng sấy được tính theo công thức sau:

Vc = W/(Kv.Δx’cp) (X.16) trang 165 [15]

Δx’cp: động lực chuyển khối trung bình (kg ẩm/m3).

Kv = hệ số chuyển khối thể tích 1/c.

Tính toán trong trường hợp hệ số truyền khối bằng hệ số cấp khối (Kv = βv).

- Đối với sấy thùng quay hệ số cấp khối βv tính theo công thức:

βv = 1,62.10-20,9 0,7 0,54

0

0

( )( )

cp

cp

nc P p

ωρ βρ

Ρ− (X.17) trang 165 [15]

c: tỉ nhiệt tác nhân sấy ở nhiệt độ trung bình trong tang quay, (kJ/kg0K )

ρcp: mật độ trung bình của tác nhân sấy, (kg/m3)

β : mức độ chất đầy vật liệu sấy trong thùng quay, (% )

P0 : áp suất tiến hành quá trình sấy, (Pa)

p: áp suất riêng phần trung bình của hơi nước trong thùng sấy, (Pa)

Từ công thức trên ta có thể chọn:

ωρcp = 0,6 – 1,8 kg/m2.s, n = 1,5 – 5,0 vòng/phút, β = 10 – 15%.

Tốc độ làm việc của tác nhân sấy trong thùng sấy được tính dựa vào :



Bảng 2.2 chọn tốc độ làm việc khí trong tang sấy ω (m/s)

Kích thước hạt

(mm)

Giá trị ω, m/s khi ρM, kg/m3

350 1000 1400 1800 2200

0,3 – 2 0,5 – 1 2 – 5 3 – 3,7 4 – 8 4 – 10

>2 1 – 3 3 – 5 4 – 8 6 – 10 7 – 12

Đối với vật liệu hạt có kích thước thường từ 0,2 đến 5mm, và khối lượng rót

ρM = 800 – 1200 kg/m3 thì tốc độ làm việc từ 2 - 5 m/s. Trong trường hợp này

kích thước 1 - 2 mm thì mật độ rót là 1200 kg/m3. Ta thừa nhận tốc độ khí trong

tang quay ω = 2,1 m/s. Nhiệt độ trung bình tác nhân sấy tcp = (200 + 70)/2 =

1350C.

Mật độ không khí ở nhiệt độ đó là:

30

0 0

29 273. . 0,866( / )22,4 273 135cp

TM kg mv T t

ρ = = =+ +

Khi đó ωρcp = 2,1.0,866 = 1,82 (kg/m2.s)

Tần suất quay của thùng quay không vượt quá 5÷ 8 vòng/phút, ta thừa nhận n = 5 vòng/phút.

Hình 2.5. Cấu tạo bên trong của thùng sấy dựa vào hệ số điền đầy β (%)

1 2 3 4



1 -hệ số điều đầy β = 12%, 2-hệ số điền đầy β = 14%, 3 -hệ số điều đầy

β = 20,6%, 4 -hệ số điền đầy β = 27,5%.

Ở đây ta chọn hệ số điền đầy β = 12% và áp suất quá trình sấy thực hiện ở

áp suất khí quyển P0 =105 (Pa).

- Áp suất riêng phần của hơi nước vào hay ra máy sấy được tính từ công

thức:

0

.

( / ) ( .18) 166 [15]1/ /

B

C B B

x M Pp X trangM x M

=+

- Áp suất riêng phần của hơi nước khi vào máy sấy:

5

1(0,025 /18)10 3872( )

1/ 29 0,025 /18p Pa= =

+

- Áp suất riêng phần của hơi khi ra máy sấy:

5

2(0, 085 / 18)10 12045( )

1 / 29 0, 085 / 18p Pa= =

+

- Áp suất trung bình:

p = (p1 + p2)/2 = (3872 + 12045)/2 =7958,5(Pa)

- Hệ số thể tích cấp khối tính bằng: 0,9 0,7 0,54 5

2 15

1,8 .5 12 10 1,62.10 0,41( )1.0,866(10 7958,5)v sβ − −= =

−

- Động lực truyền khối trung bình:

' ''

'0

0'0

( .19) 166 [15]ln

cp BMcp

cpo

M

P Mx xx X trangT tx P vTx

σ

σ

ΔΔ − ΔΔ = = +ΔΔ

Δx’σ = x*

l + x’l động lực truyền khối ở đầu quá trình sấy (kg/m3)



Δx’M = x*

2 + x’2 động lực truyền khối ở cuối quá trình sấy (kg/m3)

x*l , x*

2: hàm ẩm cân bằng đầu vào và đầu ra

- Động lực trung bình ΔPcp (Pa):

( .20) 166 [15]ln( / )

Mcp

M

P PP X trangP Pσ

σ

Δ − ΔΔ =Δ Δ

ΔPσ = p*1 – p1 : động lực đầu quá trình sấy, Pa

ΔPM = p*2 – p2 : động lực cuối quá trình sấy, Pa

*1p , *

2p : áp suất hơi bão hòa trên vật liệu ẩm ở đầu và cuối quá trình sấy (Pa)

Xác định nhiệt độ của nhiệt kế ướt ở đầu vá cuối thùng sấy ở nhiệt độ

1Mt và nhiệt độ 2Mt . Dựa vào độ thị I – x ta xác định được

1

052Mt C= , 2

051Mt C=

dựa vào bảng áp suất hơi nước bão ở nhiệt độ từ 20 – 1000C ta được * *1 213610( ), 12957( )p Pa p Pa= =

(13610 4006) (12957 12045) 3692( )13610 4006ln12957 12045

cpP Pa− − −Δ = =−−

- Động lực truyền khối:

' 3

5

3692.18 0, 01985( / )273 13510 .22, 4273

cpx kg mΔ = =+

- Thể tích cần thiết cho quá trình bốc hơi ẩm:

30,3032 / 0, 41.0, 01985 37, 26( )cV m= =

- Thể tích của không gian sấy gia nhiệt cho vật liệu ẩm:

Vp = Qp/KvΔtcp (X.21) trang 166 [15]



Trong đó:

Qp : tiêu hao nhiệt trong quá trình sấy đến nhiệt độ 1Mt (kW)

Kv : hệ số truyền nhiệt theo thể tích (kW/m3.0K)

Δtcp : hiệu số nhiệt độ trung bình tác nhân sấy (0C)

- Tiêu hao nhiệt cho qua trình sấy vật liệu (kW):

1 1p 1 1Q ( ) ( ) ( .22) t 166 [15]k M M B B MG c t W c t X rangθ θ= − + −

pQ 6.0, 8(52 20) 0, 3032.4,17(52 20) 194, 06( )kW= − + − =

- Hệ số truyền nhiệt tính theo thể tích (kW/m3.K ):

0,9 0,7 0,5416.( ) . . ( .23) 166 [15]v cpK w n X trangρ β=

0,9 0 ,7 0 ,54 3 0 316.1,8 .5 .12 321( / . ) 0, 321( / . )vK W m K kW m K= = =

Trong đó:

Δtcp: hiệu số nhiệt trung bình.

tx: nhiệt độ tác nhân sấy phải gia nhiệt để vật liệu đạt nhiệt độ 1Mt .

Qp = Lc.г(1 + x1).cг.(t1 – tx) (X.24) trang 166 [15]

Nhiệt độ tác nhân sấy: tx = 1630C

- Hiệu số nhiệt độ tác nhân sấy:

11 1cp

( ) ( )t ( .25) 166 [15]

2x Mt t t

X trangθ− + −

Δ =

194, 06 5,13(1 0, 025)1, 004(200 )xt= + −



0(200 20) (163 52) 162,42cpt C− + −Δ = =

- Thể tích của không gian sấy gia nhiệt cho vật liệu ẩm:

Vp = 194,06/0,321.162,4 = 3,72 (m3)

- Thể tích không gian sấy:

V = 37,26 + 3,723 = 40,98 (m3)

Dựa vào ứng suất thể tích Av (kg/m3.h). Ta có thể xác định không gian sấy

theo công thức sau:

V = 3600W/Av (X.26) trang 166 [15]

Ar: ứng suất thể tích ẩm(kg/m3.h)

Ở nhiệt độ t1 = 150 – 2000C, t2 = 700C đối với muối Av = 7,2 (kg/m3.h)

Khi đó thể tích không gian sấy: V = 151,6 (m3)

Ở nhiệt độ t1 = 2000C, t2 = 150 – 2000C, Av = 7,2 (kg/m3.h)

Khi đó thể tích không gian sấy: V = 151,5 (m3)

Thể tích không gian sấy không thay đổi ở mọi nhiệt độ sấy. Vậy thể tích V

= 151,5 ( m3) là tối ưu cho sấy muối.

Ta chọn máy sấy thùng quay loại số 7208 từ loại máy này ta tra bảng được

các thông số sau: thể tích không gian sấy V = 86,2 m3, đường kính trong thùng

quay d = 2,8 m, chiều dài thùng quay l = 14m theo bảng 2.3.



Bảng 2.3. Đặc trưng cơ bản của máy sấy thùng quay

Thông số Mã của máy

7450 7119 6843 6720 7207 7208

Đường kính trong của thùng 1,5 1,8 2,2 2,2 2,8 2,8

Chiều dài thùng 8 12 12 14 12 14

Thể tích không gian sấy 14,1 30,5 45,6 53,2 74,0 86,2

Số ô 25 28 28 28 51 51

Tần số quay của thùng 5 5 5 5 5 5

Công suất động cơ điện 5,9 10,3 12,5 14,7 20,6 25,8

- Tiêu hao nhiệt do vật liệu sấy qv (kJ/kgẩm)

1Q ( ) 35 [8]v k v M vlG C t t trang= −

- Trong đó Cv: nhiệt dung riêng của vật liệu sấy đến độ ẩm ω2.

Cv = Cc.г(100 – ω2) + Ca.ω2 (4.22) trang 36 [10]

Ca: nhiệt dung riêng của ẩm, với ẩm là nước thì Ca = 4,18 (kJ/0K)

01, 006(1 0, 002) 4,18.0, 002 1, 012348( / )vC kJ kg K= − + =

Qv = 6.1,012348(51 – 25) =158 (kJ/s)

qv = Qv /W =158/0,3032 = 521(kJ/kgẩm) (4.21) trang 35 [10]

- Nhiệt do vật ẩm mang vào:

W Catvl = 0,3032.4,18.25 = 32(kJ/s)

Ca.tvl = 4,18.25 =104,5 (kJ/kgẩm)

- Tổn thất nhiệt do cơ cấu bao che:



QBC = (0,03 - 0,05).Qhi (5.52)

Qhi : Nhiệt hữu ích, là nhiệt độ cần thiết để làm bay hơi ẩm trong vật liệu:

Qhi = W.[r + Ca.(t2 – tvl)] (5.53)

Trong đó:

t2: nhiệt độ tác nhân sấy khi ra khỏi thiết bị sấy

r: ẩn nhiệt hóa hơi của nước trong vật liệu sấy ở nhiệt độ vào, r = 2500(kJ/kg)

Ca: nhiệt dung riêng của ẩm

Với ẩm là hơi nước thì Ca = Cpa = 1,842 (kJ/kg0K)

Qhi = 0,3032[2500 + 1,842(70 – 25)] = 783 (kJ/s)

QBC = 0,04. 783 = 31,32(kJ/s)

- Lượng nhiệt cung cấp cho quá trình sấy thực:

Qt = Qc + QBC + Qv + W.Ca.t1 (5.54)

= 1054,31 + 31,32 + 158 + 31,32 = 1274,95 (kJ/s)

- Hiệu suất sấy:

hiQ 783 0,614 (5.55) 70 [9]Q 1274,95 t trangη = = =

- Lượng nhiệt cần thiết mà calofire sưởi phải cung cấp

1 0

2 1

(5.27) 121 [7]

273, 44 – 64, 79 3477,5( / )0, 085 – 0, 025

I Iq trangx x

kJ kg

−=−

= =

- Nhiệt lượng riêng hữu ích (nhiệt lượng cần thiết để làm bay hơi 1 kg ẩm

trong vật liệu:



0 22500 1, 842( ) (5.28) 121 [7]vlq t t trang= + −

0 2500 1,842(70 25) 2582,89( / )q kJ kg= + − =

- Hiệu suất nhiệt thực tế của thiết bị sấy:

0 (5.29) 121 [7]

2582,89 0,743477,5

tq trangq

η =

= =

- Hiệu suất nhiệt lý thuyết của thiết bị sấy:

1 2

1 0

(5.30) 121 [7]

200 70 0, 743200 25

ot t trangt t

η −=−

−= =−

- Xác định tốc độ khí:

wD = vr/0,785d2 (X.27) trang 167 [15]

- Tiêu hao thể tích của tác nhân sấy ẩm lúc ra khỏi thùng quay:

0. 0

0 .

( ) 1. ( .28) 167 [15]cp cpr c

c B

T t xv L v X trang

T M MΓΓ

+ ⎛ ⎞= +⎜ ⎟

⎝ ⎠ Trong đó:

xcp: hàm ẩm trung bình của tác nhân không khí khô (kg/kgkkkhô)

3(273 135) 1 0,065,053.22,4 6,5( / )273 29 18rv m s+ ⎛ ⎞= + =⎜ ⎟

⎝ ⎠

- Tốc độ khí:

ωD = 6,5/0,3032.2,82 = 2,73 (m3/s)



Ta có: ωD = 2,73 (m3/s), ω = 2,1 (m3/s), sai số 31,5%. Nếu tốc độ tăng đi thì

cường độ quá trình sấy tăng đi một ít so với tốc độ chọn 2,1 m/s.

- Thời gian lưu trung bình:

( .29) 168 [15]( / 2)M

K

G X trangG W

τ =+

- Vật liệu có trong máy sấy

GM = VβρM (X.30)Trang 168 [15]

GM = 86,2.0,12.1200 = 12412,8 (kg)

- Thời gian lưu trung bình:

12412,8 2018( ) 0,56( )6 (0,3032 / 2)

s hτ = = =+

- Góc nghiêng của thùng quay:

'D

30 1800, 007. ( .31) 168 [15]l X trangdn

α ωτ π

⎛ ⎞= +⎜ ⎟⎝ ⎠

' 030.14 1800,007.2,73 1,952,8.5.2018 3,14

α ⎛ ⎞= + =⎜ ⎟⎝ ⎠

Giá trị α’ nhỏ hơn 0,50 số vòng quay giảm tốc độ được tính toán lại từ đầu.

Ở đây α’ = 1,95 > 0,5 kết quả tính toán chấp nhận.

- Tốc độ cuốn của hạt rất nhỏ và được tính như sau:

( .32) 168 [15]18 0,575

cp rCB

cp r

Aw X trangd Aμρ

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎜ ⎟+⎝ ⎠



ρcp: độ nhớt tác nhân sấy ở nhiệt độ trung bình

d: đường kính vật liệu (m)

Ar = d3.ρϤ.ρcp.g/ 2cpμ : chuẩn số ascimet

ρϤ: mật độ hạt (1500 kg/m3)

- Mật độ trung bình tác nhân sấy:

00 0

( ) ( .33) 168 [15]( )cp CB p

cp

TM p p M p X trangv p T t

ρ ⎡ ⎤= − +⎣ ⎦ +

5 3

5

27329(10 8025,5) 18.8025,5 0,84( / )22, 4.10 .(273 135)cp kg mρ ⎡ ⎤= − + =⎣ ⎦ +

3 34

5 2

(1.10 ) .1500.0, 84.9, 8 1, 83.10(2, 6.10 )

Ar−

−= =

- Tốc độ cuốn wCB:

5 4

3 4

2, 6 .10 1, 83.10 5, 91( / )1 .10 0, 84 18 0, 575. 1, 83.10

C Bw m s−

−

⎛ ⎞= =⎜ ⎟⎜ ⎟+⎝ ⎠

Tốc độ làm việc của tác nhân sấy trong máy sấy ωD = 2,73(m/s) còn tốc độ

cuốn wCB = 5,91(m/s).

Ta thấy ωD = 2,73(m/s) < wCB = 5,91(m/s) quá trình tính toán đạt yêu cầu.

2.2.6. Thời gian sấy - Theo phương pháp truyền ẩm:

.W

VτΑ = (kg/m3.h) (7.2) trang 79 [10]



W : lượng ẩm cần tách ra (kg/h) ; τ: thời gian sấy vật liệu (h) ; V: thể tích thùng

sấy (m3) ; A : cường độ bay hơi thể tích ta chọn 8 (kg/m3.h) theo bảng 10.1 trang

207 [10]cường độ bay hơi thể tích của vật liệu (phụ lục)

- Mặt khác thể tích thùng sấy có thể tính theo công thức sau:

.

.v

GV τγ β

= (7.3) trang 79 [10]

Ở đây:

G : khối lượng vật liệu sấy (kg/h) ; τ: thời gian sấy (h) ; vγ : khối lượng riêng của

muối ta chọn vγ =1200 (kg/m3) theo bảng thông số vật của một số thực phẩm (phụ lục), β: hệ số điền đầy 12% = 0,12.

Thế (7.2) vào (7.3) ta có thời gian sấy:

. . 1091,52.1200.0,12 0,954 ( ). 8.21600

vW hA Gγ βτ = = =

- Thể tích thùng sấy là:

321600.0,954 143 ( )1200.0,12

V m= =

- Nhiệt độ đốt nóng hạt cho phép:

23.52.218 4.343ln (10.11) 210 [9]0.37 0.63.h

tb

t trangτω

= − ++

- Độ ẩm trung bình

( ) ( ) [ ]1 21 0,5(0.05 0.002) 0,024 10.10 trang 210 92tbω ω ω= + = − =

023,52, 218 4,343ln 0,954 63, 44

0,37 0.63.0,024ht C= − + =+



- Chiều dài và đường kính ngoài của thùng sấy:

Tỉ số chiều dài và đường kính ngoài thùng sấy thường nằm trong khoảng:

3, 5 7 (7 .1) 77 [10]T

L trangD

= −

Ở đây ta chọn tỉ số :

4T

LD

=

- Đường kính thùng sấy có thể tính theo công thức:

2 3. . 4 . . 8 4 [1 0 ]4 4

T TD L DV tra n gπ π= =

3 34. 143 3,57 ( )

4.3,14 3,14TVD m= = =

Chọn đường kính theo tiêu chuẩn là 3,5 (m)

Vậy chiều dài thùng sấy: L = 3,5.4 =14 (m)

- Công suất để quay thùng sấy:

30,0013. . . . . ( W) 4 118 138 [10]T VN D L n k trangρ σ= −

σ: hệ số công suất

σ = 0,071 Bảng 4-3 trang 138 [6].

ρV : khối lượng riêng của vật sấy ẩm (kg/m3)

ρV = 1200 (kg/m3) Phụ lục 3 trang 132 [11].

n: số vòng quay của thùng (vòng/phút)

n = 5 (vòng/phút)

N =0,0013.(3,5)3.14.1200.5.0,071 = 332,4 (kW)



2.2.7. Tính toán nhiệt thùng sấy

Hình 2.6. Sơ đồ tính toán hệ thống truyền nhiệt

- Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi.

Nhiệt dung riêng của muối với độ ẩm ω2:

2 2(1 ) .V V K aC C Cω ω= − + 7.40 trang 141 [7]

CVK : nhiệt dung riêng của vật liệu khô (kJ/kgđộ)

Chọn CVK = 1,45 (kJ/kgđộ)

Ca: nhiệt dung riêng của hơi nước (kJ/kgđộ)

Chọn Ca = 4,1868 (kJ/kgđộ)

CV = 1,45(1 – 0,002) + 4,1868.0,002 = 1,455 (kJ/kgđộ)

Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi:

( )2 12 (1 .9 ) 1 3 5 [9 ]V V VV

G C t tq tra n g

W

−=

tf1

tf2

x

t(0C)

tw1

tw2 tw3

tw4

α1 α2

0 δ1 δ2 δ3



1Vt : nhiệt độ vật liệu sấy vào thiết bị là nhiệt đô t0 ( 0C)

2Vt : nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi thiết bị sấy ( 0C)

2Vt = t2 – 8 7.19 trang 135 [4]

2Vt = 70 – 8 = 620C

20508, 48 .1, 455(62 25)q 1011, 51091, 52 V

−= = (kJ/kgẩm)

- Cân bằng năng lượng

Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh Qmt :

+ Tiết diện tự do của thùng sấy

( ) 2

td

1 .F

4Dβ π−

=

( ) 22

td

1 0,12 3,14.(3,5)F 8,46 ( )

4m

−= =

Với β là hệ số điền đầy (β = 0,12)

+ Lưu lượng thể tích tác nhân sấy trước quá trình sấy lý thuyết và sấy thực VLT

& VTT :

VLT1 = v1.Lc.г = 1,099.5,053 = 5,55(m3/s)

VTT1 = v1.L =1,099.4,39 = 4,83(m3/s)

+ Lượng thể tích của tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết và thực tế

VLT&VTT:

VLT2 = v2. Lc.г = 0,962.5,053 = 4,86 (m3/s)



VTT2 = v2.L = 0,962.4,39 = 4,22 (m3/s)

- Lưu lượng thể tích trung bình sấy lý thuyết và sấy thực VLTtb&VTTtb :

VLTtb = 0,5(VLT1 + VLT2)

VLTtb = 0,5(5,55 + 4,86) = 5,2 (m3/s)

VTTtb = 0,5(VTT1 + VTT2)

VTTtb = 0,5(4,83 + 4,22) = 4,525 (m3/s)

Với v1, v2 là thể tích không khí ẩm ở 1kg không khí khô trước và sau khi

vào thiết bị sấy (m3/kgkk). Theo phụ lục 5 [4] ta tìm được:

v1 = 1,099 (m3/kgkk), v2 = 0,962 (m3/kgkk).

- Tốc độ sấy lý thuyết là:

LT 5, 2w = = 0 , 6 15( / )

8, 46tb

td

V m sF

=

Giả thiết tốc độ tác nhân sấy trong quá trình sấy thực wT =0,53 (m/s)

- Vận tốc sấy thực tế là:

4,525w 0,409 ( / )11,053

TTtbTT

td

V m sF

= = =

- Tốc độ tác nhân sấy trong quá trình sấy thực phải thỏa mãn:

w w 0,479 0,53.100 9,6 10

w 0,53TT T

T

ε− −

= = = <

Vậy wT = 0,53 (m/s) theo giả sử được chấp nhận.

- Nhiệt độ dịch thể nóng (tn):



tn = 0,5(t1 + t2) = 0,5(200 + 70) =1350C

- Nhiệt độ dịch thể lạnh (tl):

tl = t0 = 250C

Trong thùng sấy là sự trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức. Khi đó hệ số trao

đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức giữa tác nhân sấy với bề mặt trong của thùng sấy

(α1):

α1 = 6,15 + 4,17.wT 7.43 trang 143 [7]

α1 = 6,15 + 4,17.0,53 = 8,36 (W/m2)

Chọn tw1 =1340C là nhiệt độ vách trong của thùng sấy

Chọn thiết bị bằng thép Crôm Niken (12XH3) có hệ số dẫn nhiệt λ1 = 36.1

(W/m.K) bảng I.125 trang 127 [13], chọn bề dày của thùng δ1 = 10(mm)

- Mật độ dòng nhiệt trao đổi đối lưu q1:

q1 = α1(tn – tw1) = 8,36(135 - 134) = 8,36 (W/m2)

- Nhiệt độ vách ngoài của thùng sấy (tw2):

1w2 1 1

1

t = t - q 7.43 trang 143 [7]wδλ

20

210134 8, 36 133, 99736.1wt C

−

= − =

- Mật độ dòng nhiệt truyền qua bề dầy thùng(q2):

12 1 2

1

( ) 7.43 143 [7]w wq t t trangλδ

= −



22 2

36,1 (134 133,997) 10,83 ( / )10

q W m−= − =

Chọn lớp cách nhiệt là bông thủy tinh ( λ2 = 0,0372(W/m.K)) có độ dầy δ2

= 100(mm) trang 228 [9].

023 2 2

2

0,1133,997 10,83 104,880, 0372w wt t q Cδ

λ= − = − ≈

- Mật độ dong nhiệt truyền qua lớp cách nhiệt (q3):

223 2 3

2

0,0372( ) (133,997 104,88) 10,83( / )0,1w wq t t W mλ

δ= − = − ≈

- Chuẩn số Grashoff (Gr):

3

2

. . .Gr ( .39) 13 [11]g l t V trangv

β Δ=

Trong đó :

l : kích thước hình học (m)

l = DN = 2δ1 + DT = 2.10-2 + 3,5 = 3,52 (m)

β : hệ số giản nở thể tích (1/K)

3

0

1 1 1 3,36.10 (1/ )273 25 273

KT t

β −= = = =+ +

Δt : độ chênh lệch nhiệt độ vách ngoài và môi trường

Δt = 104,88 – 25 = 79,88 0C

g : gia tốc trọng trường (g =9,81(m2/s))

v : độ nhớt đông học ở 250C (v = 1,53.10-5(m2/s))



3 310

5 2

9,81.3, 36.10 .(3, 52) .79,88 49, 06.10(1, 53.10 )

Gr−

−= =

- Chuẫn số Nusselt

Nu = 0,47Gr1/4 2.3 trang 306 [1]

Nu = 0,47.(49,06.1010)1/4 ≈ 3,93.102

- Hệ số trao đổi nhiệt (α2):

22

. 136 [12]N

Nu trangD

λα =

λ2 : hệ số dẫn nhiệt của không khí (W/m2.K)

λ2 = 0,0263(W/m2.K) ở 250C tra ở phụ luc 1 trang 130 [10]

DN : đường kính ngoài của thùng (m)

22

23,93.10 .0,0263 2,94 (W / m .K)

3,52α = ≈

- Mật độ dòng nhiệt truyền vào không khí(q4):

q4 = α2(tw3 – t0)

q4 = 2,94(104,88 – 25) ≈ 234,85(W/m2)

Bên ngoài lớp cách nhiệt được bao bọc bởi lớp thiếc có bề dày 1mm với bề

dày xem như truyền nhiệt cũng như thất thoát nhiệt qua lớp thiếc là không đáng

kể có thể bỏ qua.

- Sai số:

4 1

4

234,85 8,36100 100 96,44234,85

q qq

η − −= = ≈

η = 97,7 > 5 loại



Xem xét tỉ số đường kính ngoài của thùng sấy DN và đường kính trong của

thùng DT :

DN/DT = 3,52/3,5 < 1.4 nên hệ số dẫn nhiệt k tính cho vách trụ như tính cho

vách phẳng:

30,321( / . )k kW m K=

- Mật độ dòng nhiệt truyền cho một đơn vị diện tích bề mặt truyền nhiệt:

q = k(tn – tl) 7.43 trang 143 [7]

q =0,321(135 – 25) = 35,31W/m2

- Nhiệt độ vách trong thùng sấy (tính lẩn hai)

'1 1

1

35,31t t 135 131,058,95w w

qα

= − = − = (0C)

Vậy sai số so với lần đầu η = 1,02 < 5 sai số chấp nhận

- Diện tích xung quanh thùng sấy:

2. .4

tbtb

DF D L ππ= +

- Đường kính trung bình của thùng sấy:

Dtb = 0,5(DN + DT) = 0,5(3,52 + 3,5) = 3,51 m

22.3,14.3,513,14.3,51.14 159,81( )4

F m= + =

- Tổn thất nhiệt ra môi trường Qmt

Qmt = 3,6.q.F (kJ/h)

Qmt = 3,6.35,31.159,81 = 20313,14 (kJ/h)



mtQ 20313,14 18,611091,52mtq

W= = = (kJ/kgẩm)

Trong hệ thống sấy thùng quay tổn thất nhiệt gồm tổn thất do vật liệu sấy mang

đi và tổn thất nhiệt tỏa ra bên ngoài:

qv + qmt = 521 + 18,61 = 539,61 (kJ/kgẩm)



PHẦN 3. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ

3.1. TÍNH TRỞ LỰC VÀ CHỌN QUẠT - Trở lực của hạt

Tính theo tiêu chuẩn Reynolds: đường kính trung bình của hạt muối

dtb = 0,001(m), nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy ttb = 1350C, độ nhớt

động học ở 1350C tra bảng phụ luc 6 [7]

v = 27,2125.10-6 (m2/s)

6

. 0,53.0,001Re 19, 4827, 2125.10

TT tdw dv −= = =

- Hệ số thủy động:

490 1005,85 10.20 213 [7]Re Re

a trang= + +

490 1005.85 53,6619, 48 19, 48

a = + + =

- Khối lượng riêng dẫn xuất của muối:

1 20, 25( ) 10.23 213 [7]0, 75.2.dx

TT

G G trangV

βρ +=

30, 25.(21600 20508.48).0,12 5,89 ( / )

0,75.2.143dx kg mρ += =

- Hệ số ξ

V d x

V

ρ ρξρ−=

ρV : khối lượng riêng của muối(kg/m3)

ρV = 1200(kg/m3) tra phụ lục 3 trang 132 kỹ thuật sấy nông sản



1200 5,89 0, 9951200

ξ −= =

- Hệ số C1 đặc trưng cho độ chặt của lớp hạt

1 2

1 10.21 213 [7]C trangξξ−=

3

1 2

1 0.995 5, 05.100, 995

C −−= =

- Trở lực của lớp hạt khi tác nhân sấy đi qua:

21 10.19 213 [7]

2kaLw CP trang

gdρΔ =

ρk : khối lượng riêng tác nhân sấy ở 1350C (kg/m3)

ρk = 1.029(kg/m3)

L : chiều dài thùng sấy (m)

g : gia tốc trọng trường (g = 9,81(m2/s))

dtb : đường kính trung bình của muối (dtb =0,001(m))

3

253, 66.16.0, 53.1, 029.5, 05.10 120, 52

2.9,81.0, 001P mmH O

−

Δ = =

Trở lực xiclon chọn ΔPx = 20(mmH2O) trang 82 [10]. Tở lực của calorife

chọn ΔPc = 50mmH2O trang 82 [10]. Trở lực ma sát, cục bộ và các trở lực phụ

khác lấy thêm 5%. Như vậy,tổng trở lực :

1, 05( ) 224 [5]T x cP P P P trangΔ = Δ + Δ + Δ

ΔPT = 1,05(120,52 + 20 + 50) = 200,05 (mmH2O) = 1962,45(N/m2)



- Giáng áp lực động học ở của vào quạt

2

P2

kđ

vgγΔ =

Giả sử đầu vào quạt có v = 20(m/s). Do đó:

2

2(20) .1, 029P 21

2.9,81đ mmH OΔ = =

- Tổng trở lực của quạt cần khắc phục là:

H = ΔPT + ΔPđ = 200,05 + 21 = 221,05(mmH2O) = 2168,05 (N/m2)

- Chọn quạt cho hệ thống sấy thùng quay:

Để vận chuyển tác nhân sấy người ta thường dùng hai loại quạt: quạt ly tâm

và quạt hứng trục, chọn loại nào thong số kỹ thuật bao nhiêu là phụ thuộc vào

thong số đặt trưng của hệ thống sấy, trở lực mà quạt phải khắc phục H, năng suất

mà quạt phải tải đi V cũng như nhiệt độ và độ ẩm khi chọn quạt giá trị cần xác

định là hiệu suất của quạt.

Ta chọn quạt cho sấy thùng quay là quạt ly tâm, có hai nhiệm vụ hút và đẩy

tác nhân sấy.

Theo năng suất của quạt cần thiết khoảng 2600(m3/h), tốc độ khi vào quạt

20(m/s) và cột áp suất cần khắc phục 221,05(mmH2O), tra từ biểu đồ chọn quạt

hình II.62a II8 - 18N08 trang 492 [11] ta có:

H = 221,05(mmH2O) = 2168,05(N/m2)

Hiệu suất n = 0,53

Số vòng ω = 115(rad/s)

Tốc độ vòng của cánh guồng 52(m/s)



- Quạt ly tâm II8 – 18N08; phân phân nhóm ba:

Hình 3.1.Cấu tạo quạt ly tâm

Cửa vào d2

D

D2

L4

Chân đế L2

L1

L3 L

B1

B1 B2

d1

Mặt bích

Cửa ra



Bảng 2.4. Các kích thước chủ yếu của quạt ly tâm II8 – 18N08

Số quạt N0 8

Kích

thước

(mm)

A 428 Bích đai

d 225

B 512 O 175

G 486

Bích cửa ra

B1 278

E 530 B2 200

N 179 d1 13

P 473 Số lỗ 16

K 645

Bích cửa vào

D 270

L 580 D1 330

L1 350 D2 360

L2 550 d2 13

L3 650 Số lỗ 8

L4 100

H 400

Khối lượng (kg) 270

3.2. TÍNH CALORIFE

Hình 3.2. Cấu tạo bề mặt trao đổi nhiệt của calorife



Ta dùng calorife khí hơi, khi đó hơi nước bão hòa đi bên trong ống còn

không khí cần sấy nóng đi phía ngoài ống.

- Nhiệt độ không khí: tV2 = t0 = 250C, tR2 = t1 = 2000C

- Nhiệt độ trung bình của không khí cần sấy trong Calorife:

02 2 20,5( ) 0,5(25 200) 112,5V Rt t t C

−= + = + =

Từ nhiệt độ trung bình 2t−

tra bảng phụ lục 1 trang 130 [10] ta có:

Cp2 = 1,009(kg/kJ.0K)

ρ2 = 0,9285(kg/m3)

v2 = 24,58.10-6(m2/s)

λ2 = 3,29125.10-2(W/m.0K)

- Năng lượng yêu cầu của thiết bị:

2 2 2 2 2Q ( ) 14.1 355 [13]p R VL C t t trang= −

L2 : lưu lượng tác nhân sấy thực(kg/s)

Q2 = 4,39.1,009(200 – 25) = 775,16(kW) = 775160(W)

- Hơi nước bão hòa ngưng tụ:

Chọn áp suất hơi nước bão hòa ngưng tụ P = 2atm tra bảng 1.250 trang 312[11]

Nhiệt độ sôi bão hòa : ts = tV2 = tR1 = 2200C

Ẩn nhiệt : rs = 2500(kJ/kg)

- Lưu lượng dòng hơi nước bão hòa



2Q 775,16 0,31( / )2500bh

s

G kg sr

= = =

Cho khí và hơi nước chuyển động cùng chiều

- Hiệu nhiệt độ ở vị trí đầu vào Calorife

Δt1 = tV1 – tV2 = 220 – 25 = 1950C

- Hiệu nhiệt độ ở vị trí đầu vào Calorife

Δt2 = tR1 – tR2 = 220 - 200 = 200C

1 2lo g

1

2

ln

t tt tt

Δ − ΔΔ = ΔΔ

0lo g

1 9 5 2 0 7 6 , 8 51 9 5ln2 0

t C−Δ = =

log 0

176,85220 181,575

2 2w s

tt t C

Δ= − = − =

Dự tính chọn chiều cao H = 2(m), ống bằng thép cacbon 15 ( λ= 4,4(W/m.0K))

ứng với đường kính ngoài DN và bề dầy δ là: 25x2 (mm) tập 5 trang 19 [1].

- Nhiệt độ của màng nước

tm = 0,5(ts + tw1) = 0,5(220 + 181,575) ≈ 200,790C

Từ bảng 7 thông số vật lý của nước trang 466 [11] ứng với tm = 200,790C ta có:

ρm = 867.5(kg/m3)

λm = 0,679(W/m.K)

vm = 1,59.10-7(m2/s)

Hình 3.3. sơ đồ tính toán

tr2

tV2

tr1 = ts tV1 = ts



rs = 2500 tra ở ts

- Hệ số dẫn nhiệt hơi ngưng trên vách đứng:

( )3

411

.1,1 5 m s m

m s w

g rv H t t

ρ λα =−

( )324

1 7

867,5.9,81.2500. 0, 6791,15 988,12( / . )

1,59.10 .2.(220 181,575)W m Kα −= =

−

- Mật độ dòng nhiệt:

q1 = α1(ts – tw1) = 988,12(220 – 181,575) = 37968,5(W/m2)

- Nhiệt độ vách ngoài của ống truyền nhiệt tw2:

w 2 w 1 1t t q δλ

= −

30

22.10181,575 37968,5. 180, 254, 4wt C

−

= − =

Chọn tốc độ dòng khí bên ngoài ống w2 = 10(m/s)

- Chế độ chuyển động của khí cần sấy:

2 22

2

w .Re dv

=

d2 : đường kính ngoài của ống truyền nhiệt (m)



v2 : độ nhốt động học của không khí cần sấy (v2 = 32,962.10-6)

3

6

10.25.10Re 7584,5 230032,962.10

−

−= = > chảy rối

Cho dòng khí chảy ngang bên ngoài một chùm ống, ống xếp xen kẽ nhau:

Nu2 = 0,37.Re0,6.εφ V.51 trang 19 [11]

Dòng lưu chất chảy vuông góc tức φ0 = 90 => εφ = 1(trang 18 [11])

Nu2 = 0,37.(7584,5)0,6.1 = 78,733

- Hệ số tỏa nhiệt:

222

2 2 3

3,29125.1078,733 103,65( / . )25.10n

Nu W m Kdλα

−

−= = =

- Mật độ tỏa nhiệt:

22 2 2 2( ) 103,65(180,2 112,5) 7017,105( / )w tbq t t W mα= − = − =

- Sai số:

1 2

2

37968, 5 7017,1054, 4

7017,105q q

qη

− −= = = < 5 nhận

Do tỉ số 2 5 1, 2 22 2 5 2 .2

n n

t n

d dd d δ

= = = <− −

Vậy hệ số dẫn nhiệt k được tính theo vách phẳng như sau:

3

1 2

1 1 93,491 1 1 2.10 1988,12 54,4 103,65

k δα λ α

−= = =+ + + +

Mật độ dòng nhiệt truyền cho một đơn vị diện tích bề mặt truyền nhiệt:

2f 1 f 2( ) 93, 49(220 112, 5) 10050,175( / )q k t t W m= − = − =

Với : tf 1 = ts = 2200C, tf 2 = ttb2 =112,50C

- Nhiệt độ vách trong ống truyền nhiệt(tính lần 2)



01

1

10050,175220 209,83( )988,12w s

qt t Cα

= − = − =

So sánh hai kết quả ta được sai số η = 1,6 < 5 sai số chấp nhận.

- Diện tích bề mặt truyền nhiệt

22

log

Q 775160 107,89( )93,49.76,85

F mk t

= = =Δ

- Số ống trong thiết bị

tb

Fnd Hπ

=

Trong đó:

dtb =(dn + dt)/2 = (dn + dn - 2δ)/2 = (25+25 – 4)/2 =23 (mm) = 23.10-3(m)

3

107,89 7473,14.23.10 .2

n −= ≈ ống

Quy chuẩn n = 747 ống bảng bảng 3.6 trang 237 [1].

Các ống trong Calorife được bố trí theo hình sáu cạnh.

- Số ống trên một cạnh của hình sáu cạnh ngoài cùng b + 1(tính luôn ống ở tâm):

n = 3b(b+1) + 1 3.139 trang 238 [1]

747 = 3b(b + 1) +1

b = 15 ống

hoặc ta có thể tra bảng 3.6 trang 237 [1] ta cũng được b = 15(b = (m – 1)/2).

Vậy số ống trên một cạnh là 16 ống.

- Số ống trên đường chéo của lục giác đều m:

m = 2b + 1 = 2.15 + 1 = 31 ống

- Đường kính vỏ của Calorife (D):

D = s(m -1) + 4dn trang 239 [1]



dn : đường kính ngoài cùa ống(m)

s : bước ống(m)

Ta chọn bước ống s = 1,4dn (1,2dn ≤ s ≤ 1,5dn trang 49 [11]

s = 1,4.25.10-3 = 0,035(m)

D = 0,035(31−1) + 4.25.10-3 = 1,15(m)

Cho phép sơ bộ chọn : ξ =L/D = 4 ÷ 8 trang 239 [1]

Ta có thể chọn L/D = 6

Khi đó chiều dài ống: L = 6.D = 6.1,15 = 6,9(m)

Khoảng cách từ dãy ống trên cạnh lục giác đều ở vòng ngoài cùng đến tâm chùm ống:

ha = b.hΔ 3.133 trang 238 [1]

Cách tính hΔ :

( )2 2

22 0,0350,035 0,0303( )2 2sh s mΔ

⎛ ⎞ ⎛ ⎞= − = − =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

ha = 15.0,0303 = 0,4545 (m)

Khoảng cách từ dãy ống ngoài cùng đến vỏ ngoài thiết bị là h1:

11,15 0, 4545 0,1205( )

2 2aDh h m= − = − =

3.3. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN XYCLON Để lọc bụi trong khói lò hoặc thu lại những hạt của sản phẩm sấy bay theo tác

nhân sấy, người ta thường dùng xyclon hoạt động theo nguyên lý tách ty tâm.

Ta có:

00

0 0

273.22,4 .

kt ktkt

kt

T P PMT P T P

ρ ρ= = I.3 trang 5[11]

M: phân tử lượng không khí(kg/kmol)(M=29)

T : nhiệt độ tuyệt đối của không khí(0K)(70 + 273)

dn

hΔ

s

Hình 3.4. so đồ tính toán



Khối lượng riêng của khí ở điều kiện tiêu chuẩn (00C và 760mmHg)

0 22,4Mρ = (kg/m3)

P, P0 : áp suất ở điều kiện làm việc và ở điều kiện tiêu chuẩn đo cùng một đơn vị(P = P0 =1at)

329 273.1 1, 03( / )22, 4 (70 273).1tk kg mρ = =

+

- Lưu lượng thể tích của dòng hỗn hợp

3( / )3 6 0 0 .

t ts

k t

LV m sρ

=

Ltt : khối lượng riêng của không khí thực tế(kgkk/h)

3 315804 4, 262( / ) 15343, 2( / )3600.1, 03sV m s m h= = =

Từ Vs = 15343,2(m3/s) tra bảng 12.2 kích thước xyclon(m) trang 126 [10] ta có được các thông số sau:

Vs(m3/h) D a b F=a.b d h1 h2 h3 D1 D – a 3240 - 16200 1,2 0,3 0,6 1,8 0,24 0,4 0,55 0,96 0,6 0,9 Trong đó :

D1 : đường kính ống trung tâm

h1 : chiều dài ống trung tâm cấm vào xyclon

h2 : chiều cao phần hình trụ của xyclon

d : đường kính bé nhất của côn

D : đường kính xyclon

a : hiệu bán kính xyclon(R) và bán kính ống trung tâm(R1)

b : độ dài cạnh của kênh dẫn vào xyclon



Hình 3.5. Nguyên lý làm việc và các kích thước cơ bản của xyclon

Tốc độ quy ước:

2

4 sVvDπ

= trang 189 [10]

2

4 .4 , 2 6 2 3, 7 7 ( / )3,1 4 .(1, 2 )

v m s= =

d

D

D

h1

b

h2

h3



3.4. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN GẦU TẢI

Hình 3.6. Cấu tạo gầu tải

Để vận chuyển muối vào thùng sấy ta dùng gầu tải. Do muối là vật liệu nhẹ

nên ta dùng gầu tải băng, cơ cấu kéo là băng vải cao su có số lớp vải z = 6 chọn

theo bảng 5.9 trang 197 [12].

Chiều rộng băng trong khoảng 500 ÷ 700mm.

Chọn gầu tải đấy tròn Г với các kích thước cơ bảng tra theo bảng 5.10

trang 197 [12].

Ta được các kích thước như sau:

Chiều rộng: B = 400(mm)

A = 195(mm)

Chiều cao: h = 210(mm)

Bán kính: R = 60(mm)



Dung tích: i = 6,3l

Khoảng cách giữa hai gầu trên một bộ phận kéo:

a = (2,5÷3)h

a = 2,8.210 = 588(mm)

Dựa vào khoảng cách giữa các gầu tải ta có kích thước giữa gầu, băng và tang

theo bảng 5.11 trang 199 [12]:

Chiều rộng gầu: 400(mm)

Chiều rộng băng: 500(mm)

Chiều rộng tang: 550(mm)

- Đường kính tang dẫn động

D = (125÷150)z (m) 5.22 trang 199 [12]

D = 135.6 = 810(m)

Hình 3.7. Cấu tạo Puli căng dạng cánh chống nghiền nát vật liệu

Puli



- Năng suất gầu tải

Q 3, 6 i va

ϕρ= 5.25 trang 210 [12]

i : dung tích 1 gầu (m3)(i = 6,3(m3))

a : bước gầu trên băng(m)(a = 0,588(m))

ρ : khối lượng riêng của vật liệu(T/m3)(ρ = 1,5879(T/m3))

v : vận tốc của cơ cấu kéo

Chọn v = 1,5(m/s) bảng 5.12 trang 202 [12]

φ : hệ số chứa đầy của vật liệu trong gầu và thể tích gầu

Với vật liệu là muối ta chọn φ = 0,6 trang 202 [12]

6,3Q 3,6 0,6.1,5879.1,5 55,123( / )0,588

T h= =

- Công suất động cơ gầu tải

cQN368đ

Hη

= 5.26 trang 202 [12]

H : chiều cao nâng của gầu tải (m)

Chọn H = 5(m)

η : hiệu suất gầu tải(m)

Chọn η = 0,7 dựa vào bảng 5.13 trang 203 [12]

c55,123.5N 1,07( )368.0,7đ kW= =



3.5. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN CON LĂN

Hình 3.8. Cấu tạo con lăn

- Khối lượng thùng tác động lên một con lăn

( ) ( )2

2 2 2 2ép4 4 4

TtTn Tt T th T hat CNn CNt T CN

DG D D L L D D Lππ πρ β ρ ρ= − + + −

ρthep : khối lượng riêng của thép cacbon niken(kg/m3)

ρhat : khối lượng riêng cùa hạt(kg/m3)

ρCN : khối lượng riêng của bong thủy tinh(kg/m3)

DCNn : đường kính ngoài của thùng khi có lớp cách nhiệt(m)

DCNt : đường kính trong của thùng khi có lớp cách nhiệt(m)

( )

42 2 3

3 2 2

3,14 3,14.4(4,02 4 ) .16.7,81.10 0,18 16.12004 4

3,14(4,02 100.10 ) 4,02 .16.200 101781,3( )4

G

N

= − + +

+ + − =

- Trọng lượng của thùng tác động lên con lăn:



9,81 9,81.101781, 3 499237, 28( )2 2

GQ N= = =

- Lực tác dụng lên con lăn đỡ

499237,28 288234,78( )3 3

QT N= = =

- Đường kính trong của vành đai

Dv =(1,1 – 1,2)DCNn trang 249 [14]

Dv : đường kính trong của vành đai(m)

DCNn : đường kính ngoài của thùng sấy có lớp cách nhiệt(m)

DCNn = 4,02 + 100.10-3 = 4,03 (m)

- Chọn bề rộng vành đai B =100mm

Gọi h là bề dày vành đai:

Chọn h = B = 10(cm) trang 250 [14]

- Bề rộng con lăn đỡ:

Bc = B + (3 ÷ 5)(cm)

Bc = 10 + 5 = 15(cm)

Đường kính sơ bộ của con lăn (chọn con lăn bằng thép trùng với vật liệu

làm thùng):

( )300 400CC

TdB

≥÷ 5.36 trang 250 [14]

288234,78 2, 4( )300.15Cd cm≥ =



- Đường kính ngoài của vành đai

D = Dv + 2h = 4,03 + 2.10.10-2 = 4,23(m) = 423(cm)

- Kiểm tra lại đường kính của con lăn:

0,25D ≤ dC ≤ 0,33D 5.37 trang 250 [14]

0,25.423 ≤ dC ≤ 0,33.423

105,75 ≤ dC ≤ 139,59

- Chọn dC = 120(cm) = 1200(mm)

3.6. TÍNH VÀ CHỌN ỐNG NỐI

Hình 3.9. Cấu tạo ống nối

- Vận tốc tác nhân sấy trong buồng bịt kín

v2.S2 = v3.S3

v3 : vận tốc tác nhân sấy trong thùng sấy(m/s)

v2 : vận tốc tác nhân sấy trong buồng bịt kín(m/s)

S2 : diện tích thùng sấy(m2)

S3 : diện tích buồng bịt kín(m3)

- Chọn buồng bịt kín có bề ngang a =2(m), bề dài b = 1,5(m)



2

20, 53.3,14.4 2, 22( / )

2.1, 5.4v m s= =

Cho rằng tổn thất tốc độ dòng khí là không đáng kể khi đi qua hệ thống ống

truyền nhiệt trong calorife nên tốc độ dòng khí trong ống của đầu ra bằng tốc độ

dòng khí trong calorife.

Gọi S1, v1: là diện tích ống nối calorife với buồng bít kín (m2), vận tốc của

không khí trong calorife (m/s) khi đó diện tích nối ống:

22 21

1

2, 22.2.1, 5 0, 333( )10

v SS mv

= = =

- Đường kính ống nối

11

4. 4.0,333 0,651( ) 651( )3,14

Sd m mmπ

= = = =

Dựa vào bảng 9.1 trang 76 [4] ta chọn ống làm bằng thép không rĩ S40 ta

có:

Bề dày: δ = 0,438in = 11(mm)

Đường kính ngoài: d1 = 14in = 356(mm)

Gọi v4 là vận tốc khí thải đi trong ống dẫn vào xyclon theo Phương pháp

tuyến trong khoảng (12 ÷ 15(m/s)) trang 182 [10]

Ta chọn v4 = 15(m/s)

Giả sử xem buồng tháo liệu có kích thước hình chữ nhật: chiều dài a = 1m,

chiều rộng b = 2m

- Vận tốc trong buồng tháo nhiệt v5:

( )2 25

5

. 0,53.3,14.2 0, 222 /15

S vv m sS

= = =



- Đường kính ống dẫn khí thải d2:

5 54

4

. 0, 222.1.2 0, 0296( )15

v SS mv

= = =

42

4. 4.0, 0296 0,194( ) 194( )3,14

Sd m mmπ

= = = =

Ngoài ra ta có thể chọn ống làm từ các vật liệu khác tùy theo người chọn.

3.7. CHỌN KÍCH THƯỚC CÁNH ĐẢO TRONG THÙNG

Hình 3.10. Hình dạng một kiểu cánh đảo trong thùng sấy



Trong đó: ab: chiều cao cung của cánh xáo trộn bc: chiều dài lớp vật liệu nằm trên cánh xáo trộn r: đường kính của cánh xáo trộn l: chiều cao của cánh xáo trộn h: chiều cao rơi cực đại của vật

a bc

Fcd

1

Hình 3.11. Diện tích phần chứa vật liệu trong thùng

- Ta sử dụng cánh nâng có các kích thước sau:

Hệ số điền đầy: β = 12%

Hệ số gấp của cánh: 1400

Ta chọn: 0, 576tb

T

hD

= và 2 0,122c

T

FD

=

Với:

htb : chiều cao trung bình của vật liệu

DT : đường kính thùng quay

Fc : bề mặt chứa vật liệu của cánh

Fc = 0,122.(3.5)2 = 1,4945(m2)

α



Chọn :

Chiều rộng cánh trộn: b = 155mm

Chiều cao cánh trộn: l = 80mm

Chiều dài cánh trộn: 0,1757 0,750( )

0,155 0,08cFd m

b l= = =

+ +

Chiều dày cánh: δ = 5mm

Với chiều dài LT = 14(m) ta lắp 10 đoạn cánh dọc theo chiều dài thùng, ở đầu

nhập liệu vào thùng lắp các cánh xoáy để dẫn vật liệu vào thùng, với chiều dài

5m.

Hệ số điền đầy: 1

0,12cđFF

β = =

F1 : tiết diện ngang của thùng

2 2

21

. 3,14.(3,5) 9,62( )4 4

TDF mπ= = =

Fcđ : tiết diện chứa dầy

21. 0,12.9,62 1,15( )cđF F mβ= = =

Do:

2 2. . .sin2 1,15180 2cđ

R RF α π α= − =

. s in2 0, 376180 2α π α− =



α = 450

Số cánh trên một mặt cắt: 8 cánh

Chiều cao chứa dầy của thùng: Δh = R – R.Cosα = 0,513(m)

Ở đây ta sử dụng không khí làm tác nhân sấy, không khí có nhiệt độ t0 =

250C và độ ẩm tương đối φ = 85%, lượng chứa ẩm x0 = 0,016(kgẩm/kgkkk), I0 =

64,79(kJ/kgkk). Không khí này qua bộ phận lọc bụi để làm sạch không khí rồi

sau đó dùng quạt đẩy đưa qua bộ phận calorife (ở bộ phận gia nhiệt calorife ta

dùng hơi nước để gia nhiệt cho calorife, không khí sạch đi ngoài ống, hơi đi trong

ống nhiệt độ hơi nước lúc vào là 2200C và ra là 2200C, vì nhiệt độ khói lò sấy lúc

vào thùng sấy là 2000C và nhiệt độ ra khỏi máy thùng sấy là 700C).

Sau khi gia nhiệt calorife ở nhiệt độ sấy thì muối được gầu tải vận chuyển

muối vào thùng nhập liệu sau đó đưa vào thùng sấy (trong thùng sấy có các cánh

đảo làm nhiệm vụ đảo muối trong thùng đồng đều và làm tăng diện tích tiếp xúc

giữa muối với không khí nóng cho quá trình bốc hơi ẩm diễn ra nhanh hơn đồng

thời làm dịch chuyển muối) và sau khi sấy ta xác định được độ ẩm tương đối của

muối tại nhiệt độ vào và ra của không khí. Lượng chứa ẩm vào và ra của không

khí và entanpy của không khí như sau:

t1 = 2000C, I1 = 275, 72 (kJ/kgkk), x1 = 0,025(kg/kg)

t2 = 700C, I2 = 236(kJ/kgkk), x2 = 0,085(kg/kg)

Sau khi sấy muối được đưa vào bộ phận tháo liệu và trong bộ phận tháo

liệu có đặt hệ thống xyclon nhằm hút, thu hồi sản phẩm dư.

Ở đây ta sấy với năng suất 6kg/s, trong quá trình sấy có nhiều yếu tố ảnh

hưởng đến sản phẩm sấy như:



Bề mặt tiếp xúc giữa muối và không khí nóng: bề mặt tiếp xúc giữa muối và

không khí nóng càng lớn thì quá trình sấy càng thuận lợi.

Nhiệt độ tác nhân sấy: khi nhiệt độ càng cao độ ẩm của tác nhân sấy càng

thấp, điều này sẽ làm tăng khả năng tách ẩm của vật liệu trong quá trình sấy.

Kích thước hạt muối: khi kích thước hạt càng lớn thì bề mặt tiếp xúc giữa

tác nhân sấy và vật liệu sấy càng lớn, do tính đồng đều của khối hạt cao nên quá

trình sấy càng thuận lợi.

Độ ẩm cuật vật liệu sấy(muối): độ ẩm của muối càng lớn, trong quá trình

sấy sẽ làm bốc hơi một lượng nước lớn gây khó khăn cho quá trình sấy.

Lưu lượng gió: là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sấy. Nếu lưu lượng

gió quá nhỏ thì gió sẽ mau đạt đến trạng thái bão hòa hơi nước, quá trình bốc hơi

nước trong muối sẽ khó khăn và quá trình sấy không thuận lợi. Lưu lượng gió

quá lớn sẽ làm cho nhiệt độ muối giảm rất nhanh, quá trình sấy cũng không thuận

lợi. Vì vậy quá trình sấy cần tính toán để đáp ứng lượng gió cần thiết cho quá

trình sấy một cách tối ưu.



PHẦN 4. KẾT LUẬN

Thiết bị sấy thùng quay dùng để sấy muối là rất phù hợp và hiệu quả.

Ngoài thiết bị chính của hệ thống sấy là thùng còn có các thiết bị phụ khá quan

trọng như: calorife, xyclon, quạt ly tâm hút, con lăn, gầu tải, băng truyền…Thiết

bị sấy thùng quay chỉ cho phép tác nhân sấy cùng chiều mà ít khi sấy ngược

chiều. Tuy nhiên, nhiệt độ sấy phải ở nhiệt độ thích hợp, nếu quá cao sẽ làm cho

vật liệu sấy biến đổi về hình dạng và tính chất đôi khi mất cả giá trị cảm quan của

sản phẩm.

Ngoài việc sấy muối bằng thiết bị sấy thùng, ta còn có thể sấy tốt cho các

loại thực phẩm khác như: cà phê, ngô, lúa, cát, củ cải, đậu nành, hạt hướng

dương, hạt đại mạch…



TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Phan Văn Buôn, Nguyễn Đình Thọ. Quá trình và thiết bị truyền nhiệt, tập 5 NXB ĐHBK TPHCM, 2002. [2] Bùi Song Châu. Kỹ thuật sản xuất muối khoáng NXB KHKT HN, 2000. [3] Hoàng Văn Chước. Thiết kế hệ thống thiết bị sấy NXB KHKT HN, 2006. [4] Trần Hùng Dũng và các cộng sự. Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm, tập 1 quyển 2 NXB ĐHBK TPHCM, 1997. [5] Bùi Hải và Trần Thế Sơn. Kỹ thuật nhiệt NXB KHKT HN, 1997. [6] Huỳnh Bá Lân. Bảng tra cứu quá trình cơ học – truyền nhiệt – truyền khối NXB ĐHQG TPHCM, 2002. [7] Nguyễn Văn Lụa. Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học và thực phẩm, Kỹ thuật sấy vật liệu tập 7, NXB ĐHBK TPHCM, 2001. [8] Phan Văn Thơm. Sổ tay thiết kế thiết bị hóa chất và chế biến thực phẩm đa dụng NXB giáo dục và đào tạo, 1992. [9] Trần Văn Phú. Tính toán và thiết kế hệ thống sấy NXB giáo dục, 2006. [10] Trần Văn Phú, Lê Nguyên Đương – Kỹ thuật sấy nông sản NXB KHKT HN, 2008. [11] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông – Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất, tập I - II NXB KHKT HN, 1999. [12] Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam. Cơ học vật liệu rời NBX ĐHBK TPHCM, 2002. [13] Hoàng Đình Tín. Truyền nhiệt và tính toán thiết bị truyền nhiệt NXB ĐHBK TPHCM, 1996. [14] Hồ Lê Viên. Cơ sở tính toán các máy hóa chất và thực phẩm NXB ĐHBK HN, 1997. [15] Iu.I Dưtnherskey. Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học NXBHH, 1983, MosCou (tiếng Nga).



Phụ Lục

1. Thông số vật lý của không khí

t0C Cp

(kJ/kg.0K)

λ.10-2

(W/m.0K)

q.10-6

(m2/s)

μ.106

(N.s/m2)

v.10-6

(m2/s)

Pr ρ

(kg/m3)

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

120

140

160

180

200

1,005

1,005

1,005

1,005

1,005

1,005

1,005

1,005

1,005

1,009

1,009

1,013

1,017

1,022

1,026

2,51

2,59

2,67

2,67

2,83

2,90

2,96

3,05

3,13

3,21

3,34

3,49

3,64

3,78

3,99

20,00

21,40

22,90

24,30

25,70

27,20

28,60

30,20

31,90

33,60

36,80

40,30

43,90

47,50

51,40

17,60

18,10

18,60

19,10

19,60

20,10

20,60

21,10

21,50

21,90

22,80

23,70

24,50

25,30

26,00

14,16

15,06

16,00

16,69

17,95

18,97

20,02

21,09

22,10

23,13

25,45

27,80

30,09

32,49

34,85

0,705

0,703

0,701

0,699

0,698

0,696

0,694

0,692

0,690

0,688

0,686

0,684

0,682

0,681

0,680

1,027

1,166

1,134

1,092

1,058

1,062

0,996

0,968

0,941

0,916

0,896

0,827

0,789

0,754

0,722



ST

T Vật liệu

Khối lượng riêng

(kg/m3)

Khối

lượng

1000

hạt(g)

Nhiệt dung riêng C Hệ số dẫn

nhiệt λ

γV Khối hạt

γKH

Kcal/kg0.

K kJ/kg.0K

Kcal/

mh.0K

W/m

.0K

1 Lúa mì 1200-1500 730–859 22–42 0,35–0,37 1,55-1,46 0,08 0,10

2 Gạo 1100-1200 470-530 24-34 - - 0,086 0,09

3 Ngô 1000-1300 600-850 205-

345 - - - -

4 Kê 800-1200 - 6-6,5 - - - -

5 Đậu 1000-1490 - 155 - - - -

6 Đậu

nành 1000-1400 - - - - - -

7 Muối

ăn 1000-1400 - - 0,21-0,22 0,87-0,92 - -

8 Đường

cát - - - 0,25-0,28 1,04-1,07 0,103 0,12

9 Khoai

tây 1044-1120 650-750 - - -

0,37-

0,46

0,43-

0,54

10 Cà rốt 973-1040 550-650 - 0,869-0,94 3,64-3,936 0,43-

0,78

0,5-

0,93

2. Thông số vật lý của một số thực phẩm



2. Kích thước xyclon(m)

V(m3/h) D a b F=ab d h1 h2 h3 D1 D-a

90 – 450 0,20 0,05 0,1 0,005 0,04 0,07 0,10 0,16 0,10 0,15

240 – 1050 0,30 0,075 0,15 0,0116 0,06 0,1 0,14 0,24 0,15 0,225

370 – 1800 0,40 0,10 0,20 0,02 0,08 0,135 0,185 0,32 0,20 0,30

675 – 3380 0,50 0,125 0,25 0,0375 0,1 0,17 0,23 0,40 0,25 0,875

810 – 4050 0,60 0,15 0,30 0,045 0,12 0,2 0,275 0,48 0,30 0,45

1440 – 7200 0,8 0,20 0,40 0,08 0,16 0,226 0,366 0,64 0,4 0,6

2250 – 11250 1 0,25 0,5 0,125 0,2 0,333 0,458 0,8 0,5 0,75

3240 – 16200 1,2 0,3 0,6 0,18 0,24 0,4 0,55 0,96 0,6 0,9

4400 – 22000 1,4 0,35 0,7 0,245 0,28 0,466 0,641 1,12 0,7 1,05

5750 – 28700 1,6 0,4 0,8 0,32 0,32 0,538 0,733 1,23 0,8 1,2

7290 – 36450 1,8 0,45 0,9 0,405 0,36 0,6 0,825 1,44 0,9 1,35

9000 – 45000 2 0,5 1 0,5 0,4 0,666 0,916 1,6 1 1,5



t

(0C)

P

(mmHg)

t

(0C)

P

(mmHg)

t

(0C)

P

(mmHg)

t

(0C)

P

(mmHg)

t

(0C)

P

(mmHg)

-20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

-1

0

+1

2

0,772

0,850

0,935

1,027

1,128

1,238

1,357

1,486

1,627

1,780

1,946

2,125

2,321

2,532

2,761

3,008

3,276

3,566

3,879

4,216

4,579

4,93

5,29

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

5,69

6,10

6,54

7,01

7,51

8,05

8,61

9,21

9,84

10,52

11,23

11,99

12,79

13,63

14,53

15,48

16,48

17,54

18,65

19,83

21,07

22,38

23,76

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

25,51

26,74

28,35

30,34

31,82

33,70

35,66

37,37

39,90

42,18

44,56

47,07

49,65

52,44

55,32

58,34

61,50

64,80

68,26

71,88

75,65

79,60

83,71

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

88,02

92,51

97,50

102,1

107,2

112,5

118,0

123,8

129,8

136,1

142,6

149,4

156,4

163,8

171,4

179,3

187,5

196,1

205,0

214,2

223,7

233,7

243,9

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

254,6

265,7

277,2

289,1

301,4

314,1

327,3

341,0

355,1

369,7

384,9

400,6

416,8

433,6

450,9

468,7

487,1

506,1

525,8

546,1

567,0

588,6

610,9

3. Áp suất hơi nước bão hòa ở -20 ÷ 940C (1mmHg = 133,3 Pa)

Documents

Say Muoi Thung Quay