PHẨN 2 : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY

Vật liệu sấy là muối có các thông số cơ bản sau:

• Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy là( theo vật liệu ẩm):
ω
1
= 6% = 0,06
• Độ ẩm cuối của vật liệu sấy (nt) :
ω
2
= 0.2% = 0.002
• Khối lượng riêng

r
=2350 kg/m
3
• Khối lượng riêng xốp( thể tích)

v
=1020 kg/m
3
• Nhiệt dung riêng của vật liệu khô
Cvl = 0.712 kJ/kg.K

• Đường kính hạt d =[ 0.2-0.9 mm (60%), < 0.2 mm (20%), 1- 2 mm (20%)]
D
tb
= 0.5 mm
• Năng suất theo sản phẩm G
2

4026,42 4026,42
exp 12 exp 12 0,0422
235,5 235,5 30
o
b
o
p
t
 
 
= − = − =
 ÷
 ÷
+ +
 
 
,bar
- Độ chứa ẩm

.
0,7.0,0422
0,622 0,622 0,0193
. 0,981 0,7.0,0422
o bo
o
o bo
p
x
B p
ϕ

, t
1
).
Điềm B : t
1
= 55
o
C
x
1
= x
o
= 0,0194 (kg/kgkk)
Vì nhiệt độ sấy lớn hon 100
0
C nên Pb
1
=P
Nên độ chứa ẩm

1
1
1
0,622
1
x
ϕ
ϕ
=
−

1
=(1000 + 1,97.10
3
.0.0193).200 +2493. 10
3
.0.0193 = 255.72 ,kJ/kg kkk

không khí ở trạng thái B được đưa vào thiết bị sấy và thực hiện quá trình sấy lý thuyết
(H
1
= H
2
) trạng thái ổn định của đấu ra thiết bị sấy.
t
2
= 90
0
C với H
1
= H
2
= 255.72 ,kJ/kg kkk

2
2
4026,42 4026,42
exp 12 exp 12 0,6908
235,5 235,5 90
b
p

H t
x
t
−
−
⇒ = = =
+ +
,kg ẩm/kg kkk

2
2
2
2
.
0,0624.0,981
0,129
(0,622 ) 0,6908.(0,622 0,0624)
b
x B
p x
ϕ
= = =
+ +
2
Bảng 1. trạng thái của tác nhân sấy trong q trình sấy lý thuyết.
Đại lượng Trạng thái không
khí ban đầu (A)
Trạng thái không khí
vào thiết bò sấy (B)
Trạng thái không khí ra

- Lượng tác nhân khô cần thiết:
2 1
123,4
2863,11
0,0624 0,0193
W
L
x x
= = =
− −
kg/h
- Lượng tác nhân tiêu hao riêng:
2 1
1 1
23.20
0,0624 0,0193
L
l
W x x
= = = =
− −
kgkk/kg ẩm
3 TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG
Ta sấy theo phương pháp ngược chiều để q trình truyền nhiệt là tốt nhất vì nhiệt dộ mà
ta chọn sấy còn rất thấp so với nhiệt độ nóng chảy của muối
Do q trình sấy do nhiều yếu tố mà ta bị mất 1 lượng nhiệt vì thế ta có các loại nhiệt sau
Q trình sấy khơng có bổ sung nhiệt lượng, Q
BS
= 0
Thiết bị sấy thùng quay khơng có thiết bị chuyển tải, Q

3
Với
o t
v1
nhiệt độ ban đầu của vật liệu sấy lấy bằng nhiệt độ môi trường:
t
v1
= t
o
= 30
o
C
o t
v2
: nhiệt độ cuối của vật liệu sấy lấy bằng:
t
v2
= t
1
– (5 10
o
C) = 200 –10= 190
o
C
o C
v1
= C
v2
= C
v

vk
(1-ω
2
) + C
a
.ω
2
= 0,712.(1 - 0,002) + 4,18.0,002
= 0,719 (kJ/kg
o
K)
- Cân bằng nhiệt lượng cho quá trình sấy:
L(H
2
–H
1
) + [(G
1
- W)C
v1
+ WC
a
].t
v1
= L(H
2
– H
o
) + Q
m

1
– H
o
) = L(H
2
– H
o
) + Q
m
+ Q
v
- WC
a
t
v1
- Nhiệt lượng tiêu hao riêng ( 1 kg lượng ẩm)
q = l(H
1
–H
o
) = l(H
2
– H
o
) + q
BC
+ q
v
– C
a

– t
v1
) =2000.0,719.(190– 30) =230080 (kJ/h)
230080
1864.51
123.4
v
v
Q
q
W
= = =
(kJ/kg aåm)
 Nhiệt do vật liệu ẩm đưa vào
WC
a
t
v1
= 123.4.4,18.(30 +273)= 156291,036 (kJ/h)
4
C
a
.t
v1
= 4,18.(30 + 273)=1266.54 (kJ/kg ẩm)
 Tổn thất cơ cấu bao che:
Q
m
= (0,03  0,05).Q
hi

Q
hi
= 123,4.[2500 + 1,9.(90– 30)] = 322567,6 kJ/h
⇒
Q
m
= 0,05.Q
hi
= 0,05. 322567,6 = 16128,38 kJ/h
16128,38
130,7
123,4
m
m
Q
q
W
= = =
kJ/kg ẩm
- Đặt ∆ = C
a
t
v1
– q
BC
– q
v
:nhiệt lượng bổ sung cho q trình sấy thực nó đặc trưng
cho sự khác biet giữa sấy lý thuyết và sấy thực.
 Với quá trình sấy lý thuyết: ∆ = 0

< q
BC
+ q
v
⇒
H
2
< H
1
⇒
trạng thái tác nhân sấy đường H
2
nằm dưới đường sấy lý thuyết
điều này xảy ra là do có tổn thất nhiệt trong q trình sấy.
Từ đó ta xác dịnh các tính chất cùa tác nhân sấy ra khỏi thiết bị:

l
II
í
∆
+=
2
5
Vì l chưa biết nên ta xác định x
2
thơng qua cân bằng nhiệt :
1 2
2
2
1 2 1

2
).t
2
+2493. 10
3
. x
2
=(1000+1,97.10
3
.0,0529).90+2493. 10
3
.0,0529 = 231,259 kJ/kg kkk
2
2
4026,42 4026,42
exp 12 exp 12 0.6908
235,5 235,5 90
b
p
t
 
 
= − = − =
 ÷
 ÷
+ +
 
 
bar
2

2 1
123,4
3672,62
0,0529 0,0193
W
L
x x
= = =
− −
kg/h
Lượng nhiệt tiêu hao riêng:
2 1
1 1
29,76
0,0529 0,0193
L
l
W x x
= = = =
− −
kg/kg aåm
- Lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình sấy thực:
Q = L(H
2
–H
o
) + Q
m
+ Q
v

k
t t
t
+
+
= = =

o
C
- Độ ẩm trung bình của tác nhân sấy trong thiết bò sấy:
1 2
0,03 0,111
0,0705
2 2
k
ϕ ϕ
ϕ
+
+
= = =
- Phân áp suất bão hòa của hơi nước trong tác nhân sấy:
4026,42 4026,42
exp 12 exp 12 0,59216
235,5 235,5 145
b
p
t
   
= − = − =
 ÷  ÷

2 . .( )
[200 ( )]
v
W W
A W W
ρ β
τ
−
=
− +
Với β là hệ số chứa đầy ,đối với thiết bị sấy ta chon thiết bị có cánh nâng và sấy ngược
chiều ,ta chọn β =0,18 %
Cường độ bay hơi A= 7,2 kg/m
3
h (sổ tay q trình và thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2)

⇒

1 2
1 2
2 . .( )
2.1020.0,18.(6 0,2)
1,5263
[200 ( )] 7,2.[200 (6 0,2)]
v
W W
A W W
ρ β
τ
−

.1,6
T
T
T
V
L
D

= = =
(m)
Chn L
T
= 9m


9
5,625
1,6
T
T
L
D
= =

thoỷa ủieu kieọn
3,5 7
T
T
L
D


= = =
h
Thi gian lu ca vt liu m bo c
1
>=
Tớnh tc vũng quay ca thựng sy

1
1
. .
. .
T
T
m k L
n
D tg

=
Trong ú: . k
1
: h s lu ý n c tớnh chuyn ng ca vt liu
Trng hp ta chn sy ngc chiu k
1
= 0,5 2,0
Choùn k
1
= 1
. m : h s lu ý n dng cỏnh trong thựng.
i vi cỏnh nõng, m = 0,5


+
= = = =
m
3
/h =1,23 m
3
/s
- Tit din chy ca tỏc nhõn
10

2
2
.1,6
(1 ). (1 ) (1 0,18) 1,648
4 4
T
T
D
F F
π
π
β β
= − = − = − = m
2
- vận tốc tác nhân:

1,23
0,746
1,648

=0,612 m/s .
TÍNH BỀ DÀY CỦA THÙNG SẤY:
Vật liệu sấy là vật liệu có độ ăn mòn hóa học cao và làm việc ở nhiệt độ cao vì thế chọn
vật liệu 1X18H10T.
Các thơng số tính tốn ,vì nhiệt độ làm việc do khí nóng mang vào nên nhiệt làm việc là
250
0
C.
Áp suất làm việc bằng với áp suất khí quyển
p = 0,1.10
6
N/m
2
= 0,1 N/mm
2
Ứng suất tiêu chuẩn [δ
∗
]
250
= 128 N/mm
2
.
Ta dự kiến làm lớp cách nhiệt đồng thời là mơi trường ăn mòn nên giới hạn an tồn
η=0,95.
Ứng suất cho phép : [σ]=[δ
∗
]
250
. η=0,95.128=115,2 Ν/mm
2

a
+ C
b
+ C
c
+ C
o
Bảng : các hệ số bổ sung kích thước.
STT
Hệ số bổ sung
kích thước
Kí
hiệu
Giá trị
(mm)
Ghi chú
1 Hệ số bổ sung C
a
2 Đối với vật liệu bền trong môi trường có độ
11
do an mòn hóa
học
ăn mòn hóa học không lớn hơn 0,05
mm/năm.
2
Hệ số bổ sung
do ăn mòn cơ
học
C
b

1600
a
T
S C
D
−
−
= = <<
 thỏa điều kiện
1,0
<
−
T
a
D
CS
- Ứng suất lớn nhất cho phép của thiết bị:

2[ ]. .( )
2.115,2.0,9.(7 2)
[ ] 0,646
( ) 1600 (7 2)
h a
T a
S C
p
D S C
σ φ
−
−

= q
xq
là lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh khi bay hơi 1 kg ẩm.

. .
.
.
tb
m xq
xq
tb
K F t
p q
W
W q
K
F t
∆
= =
⇒ =
∆
- Bề mặt truyền nhiệt F:

1,6 1,607
1,6035
2 2
T ng
tb
D D
D

1c
: nhiệt độ đầu và cuối của tác nhân sấy.
T
1đ
= t
1
= 200
0
C
t
c1
= t
2
= 90
o
C
. t
2đ
, t
2c
: nhiệt độ môi trường xung quanh, t
2đ
= t
2c
= t
o
= 30
o
C
- Hiệu số lưu chất của dòng vào và ra của dòng tác chất

t t
t
t
t
∆ − ∆
−
⇒ ∆ = = =
∆
∆

o
C

.
123,4.130,7
3.09
. 49,35.105,62
xq
tb
W q
K
F t
⇒ = = =
∆
W/m
2
.K
- Mặt khác:

3


STT Đại lượng Kí hiệu Giá trị (m) Vật liệu
Hệ số dẫn nhiệt
 (W/mK)
1
Bể dày thùng

1
0,0035
1X18H10T
16,3
2
Bề dày lớp cách nhiệt

2
0,001
Bong thủy
tinh
0,05
3
Bề dày lớp bảo vệ

3
0,001
CT3
50
Tính toán các hệ số cấp nhiệt:
• Tính toán hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy đến thành của thiết bị α
1
.