TRNG I HC CNG NGHIP THNH PH HCM KHOA MY-THIT B TIU LUNCC QU TRNH V THIT B TRUYN KHI TI: THIT K THIT B SY BNG TI SY NNG SN ( SY C RT) VI NNG SUT 1500 Kg / GI Ph Quc Hu09156061 L Th Ngc Quyn09141261 L nh Tun 09083481 Thi Th Thanh Loan 09070491 Lp: 210409703 GVHD: Cao Thanh Nhn TNG QUAN Sy l s bc hi nc ca sn phm bng nhit nhit thch hp, l qu trnhkhuchtndochnhlchmbmtvbntrongvtliu,haynicch khcdochnhlchpsuthiringphnbmtvtliuvmitrngxung quanh. Ty theo mc ch s dng, nng sut, yu cu sn phmm ta c nhiu loi sy khc nhau, trong c loi sy bng ti. L thit b lm vic lin tc, c th di n 20m, rng 3m. Nguyn liu c t trn mt bng chuyn li c y su 5-15 cm.D.ngkhlcuchngtdiln quaycanguynliuvccgiaion sau c hng xung di sn phm khi b thi ra khi bng chuyn. cc thit b sy 2 hoc 3 giai on nguyn liu sau khi c sy mt phn s c xo trn v cht ng li vo cc bng chuyn k tip su hn (n 15-25 cm hoc 25-90 cm cc my sy 3 giai on), nh ci tin c tnh ng nht ca qu tr.nh sy v tit kim c khng gian. Sn phm thng c sy n m10-15 % v sau c sy kt thc thng sy. Thit b sy c th c cc khu vc sy c lp vi nhau c kim sot bng my tnh v h thng t ng np nguyn liu v tho sn phm gim chi ph nhn cng. I. TNH CN BNG VT CHTTnh thng s tc nhn sy: Cc k. hiu: G1, G2: lng vt liu trc v sau khi sy (kg/h). Gk: lng vt liu kh tuyt i i qua my sy (kg/h). W1, W2: m ca vt liu trc v sau khi sy, tnh trn cn bn t (%). W: m c tch ra khi vt liu (kg/h). L: lng khng kh kh (kkk) tuyt i qua my sy (kg/h). x0: hm m ca khng kh ngoi tri (kg m/kg kkk). x1: hm m ca khng kh trc khi vo bung sy (kg m/kg kkk). x2: hm m ca khng kh sau khi sy (kg m/kg kkk). 1.1. m ca vt liu: m ban u ca vt liu sy tnh trn cn bn t: W1 = 0,85 = 85% (theo [1] bng 2.2, trang 34). Theo cng thc VII.3, trang 93, [3], ta tnh m trn cn bn kh. tnh trn cn bn kh: '111100.100WWW= =566,67% m cui ca vt liu sy: W2 = 0,05 = 5% Tnh trn cn bn kh: '222100.100WWW= =5,26% 1.2. Cc thng s tnh ton cho tc nhn sy: Trc khi vo caloriphe: Chn v tr t khu sn xut ti Lm ng, thit b t hiu qu trong sn xut quanh nm,tachn cc iu kin vmtng i v nhit sao cho tiu ha qu trnh vn hnh thit b. m tng i: 0 = 92% Nhit khng kh: t0 = 1800C ta c p sut ca hi nc bo ha 180 C l: P0 = 0,0211 at. m tuyt i (hm m) ca khng kh c tnh theo cng thc sau: 0 000 0.0, 622..kqpxp p= kqpp sut kh quyn 1,033 at0 m tng i0p p sut hi bo ha 0 000 0. 0,92.0, 0210, 622. 0, 622. 0, 019. 1, 033 0,92.0, 021kqpxp p= = = ( kg m/kg kkk) Enthalpy (nhit lng ring) ca khng kh c tnh theoI0= Ck.t0 + x0.ih (J/kg kkk) Trong : Ck: nhit dung ring ca khng kh kh (J/kg.) (ly Ck = 1000 J/kg.) T0 : nhit ca khng kh (180 C) ih: enthalpy ca hi nc nhit t0 (J/kg) ih = r0 + Ch.t0 = (2493 + 1,97.t0).103 (J/kg) r0 = 2493.103(J/kg): n nhit ca hi nc 00 C Ck = 1,97.103(J/kg.): nhit dung ring ca hi nc I0 = 1000 .18 + 0,0119 . (2493 + 1,97 . 18) .103= 48090 (J/kg kkk) Sau khi ra khi caloriphe: Do c rt l mt nguyn liu giu vitamin nn trnh tn tht hm lng vitamin ny, ta chn nhit sy 700 C. Nhit khng kh: t1 = 700 C P1 = 0,3177 at Hm m ca khng kh khng i: x1 = x0 = 0,0119 (kg m/kg kkk) T cng thc tnh hm m , ta c th suy ra cng thc tnh 1111 1.0, 0119.1, 0330, 061 6,1%(0, 62 ). (0, 62 0, 00119).0,3177kqx px p= = = =+ + Enthalpy ca khng kh sau khi ra khi caloriphe: I1 = 1000.70 + 0,0119.(2493 + 1,97.70).103 = 101307 (J/kg kkk). Trng thi khng kh sau khi sy: Dng gin trng thi hn hp khng kh m ([5], trang 271), ta xc nh nhit im sng ca qu trnh sy l 300 C. trnh trng hp ng sng li trn b mt vt liu, ta chn nhit ca khng kh sau khi sy l 400 C. Nhit khng kh: t2 = 400C P2 = 0,0752 at Nu sy l thuyt thuyt I1 = I2 = 101307 (J/kg kkk) T cng thc tnh enthalpy ca khng kh m , ta c th suy ra hm m ca khng kh sau khi sy: 2 . 2 2 . 22 3 30 . 2101307 -1000.400,02382493.10 +1,97.10 .40k kk kI Ct I Ctxi r Ct = = = =+(kg m/kg kkk) m tng i: 222 2.0,0238.1,0330,506 = 51%(0, 622 ). (0,622+0,0238).0,0752kqx px p= = =+ 1.3. Cn bng vt cht cho qu trnh sy: Nng sut nhp liu: G1 = 1500 kg/h Ta tnh lng m bay hi: 1 21285 5. .1500 1263,15( / )100 100 5W WW G kg hW = = = Khi lng vt liu sau khi sy: G2 = G1 W = 1500-1263,15=236,85 ( kg/h) Lng khng kh kh cn thit lm bc hi 1kg m (lng khng kh tiu hao ring) 2 01 184,03(kg kkk/kg am)0,0238-0,0119lx x= = = Tng lng khng kh kh cn thit cho qu trnh sy: L =W.l = 1263,15.84,03 =106142,5 (kg/h) 1.4. Tnh chn thi gian sy: Do qu trnh tnh ton thi gian sy ph thuc rt nhiu vo vic thit lp ng cong sy vt liu trong thc t. Do iu kin khng cho php nn trong phn tnh ton ny, ta chn thi gian sy da theo kt qu mt s th nghim. Mc d c s khc nhau v thit b v sai s, tuy nhin ta c th dng s liu ny thun tin tnh ton cho cc phn sau. Ta chn thi gian sy t m yu cu l 60 pht. II. TNH TON THIT B V CN BNG NHIT LNG 2.1 Th tch ring ca khng kh sy: Th tch ring ca khng kh sy c tnh theo cng thc : 111 1..kqRTP pu= Trong :R: hng s (287 J/kg.K) T1= 70 + 273 = 343 K P1= 0,3177 at (1at = 0,981.103 N/m2) Thay vo cng thc, ta c: v1= 0,95 (m3/kg kkk) Th tch khng kh vo phng sy: V1= L.v1= 7076,17 x 0,95 = 6722,36 (m3/h)Th tch ring khng kh ra khi phng sy cng tnh theo cng thc (5.1): v2 = 0,92 ( m3/ kg kkk) Th tch khng kh ra khi phng sy:V2= L.v2= 6510,08 (m3/h) Th tch trung bnh ca khng kh trong phng sy: 31 26722,36+6510,08 6616, 22( / )2 2tbV VV m h+= = = 2.2. Chn kch thc bng ti:Gi Br: chiu rng bng ti (m), chn Br= 0,45m H: chiu dy lp vt liu, chn H = 0,15m e: vn tc bng ti : khi lng ring xp ca c rt(560 kg/m 3 ) Nng sut sy ca bng ti : 1. . .rG BHe = 311002, 65( / ). . 0, 45.0,15.560rGm hBHe= = = Thc t chiu rng ca bng ti c tnh theo h s hiu chnh q : 0, 450, 5( )0, 9rttBB mq= = =Gi: Lb: chiu di bng ti ls: chiu di ph thm (khong 1,2m) T: thi gian sy (1 ngy ) . 2,65.1 1.2 3.85( )b sL T l m e = + = + = Vy ta chn kch thc ca bng ti l :Di 1,3067 m , rng 0.5 m , tang trc d= 0.3 m 2.3. Chn vt liu v tnh kch thc hm Hm sy c xy bng gch v va ximng. Chn b dy vin gch 0,2m v hai lp va hai bn 0,01m b dy tng 0,22mTrn phng c lm bng btng ct thp c chiu dy 0,22m v lp cch nhit dy 0,15m. Ca phng sy c lm bng hai tm nhm dy 0,015m; gia c lp cch nhit dy 0,01m. Chiu di lm vic ca phng sy: L = chiu di bng ti + khong trng hai u hm = 3,85 + 0,5.2 = 4,85 (m) Chiu cao: H = b dy ton bng ti + khong trng trn di= 0,3 + 0,5.2 = 1,3(m)Chiu rng: R = chiu rng bng ti + khong trng hai bn = 0,5 + 0,3.2 = 1,1 (m)Nu ta tnh c tng th kch thc hm sy s l : 4,85 (0, 2 0, 02).2 5, 291, 3 0, 02 0,15 1, 471,1 (0, 2 0, 02).2 1, 54hhhL mH mR m= + + == + + == + + = 2.4 . Tnh cn bng nht lng2.4.1. Vn tc v ch chuyn ng ca khng kh trong phng sy 6616, 61, 285( / ). 1, 3.1,1.3600tbhhVmsH Re = = = Ch chuyn ng ca khng kh c tnh theo cng thc: .Rehh tdlve=ltd : ng knh tng ng 2. . 2.1,3.1,11,192( )1, 3 1,1tdH Rl mH R= = =+ +

Nhit trung bnh ca khng kh trong phng sy: 01 270 40552 2t tC+ += =Ta tra nht ng hc ca khng kh trong hm ti t= 550C l 1980.10-8 ( m2/s) 38. 1, 285.1,192Re 77, 752.101970.10hh tdlve= = => 104 ch chy ca khng kh l chy ri. 2.4.2. Hiu s nhit trung bnh gia tc nhn sy v mi trng xung quanh01 21252 2234,952ln ln22tbt tt CttA A A = = =AA Trong :1t A : l hiu s nhit gia tc nhn sy vo phng sy vi khng kh bn ngoi 1t A =40-18=220C 2t A : l hiu s nhit gia tc nhn sy ra phng sy vi khng kh bn ngoi 2t A =70-18=520C2.4.3. Tn tht nhit lng 2.4.3.1 Tn tht nhit qua tngTng xy bng gch dy 0,22 m; trong chiu dy vin gch0, 2gachm o =v chiu dymi lp va 0,1vm o =ta c h s dn nhit ca hai vt liu:gach =0,77 (W/m.) vv= 1,2 (W/m.). Khngkhnngchuynngtrongphngdoilutnhin(vcs chnh lch nhit ) v do cng bc (qut); khng kh chuyn ng xoy. Gi1o

l h s cp nhit t tc nhn sy n b mt trong ca tng phng sy: ' ''1 1 1( ) k o o o = +''1ol h s cp nhit t my sy n thnh sy do i lu t nhin'1ol h s cp nhit t tc nhn sy n thnh my sy do i lu cng bc K l h s hiu chnh ( thng t 1,2-1,3) -Tnh '1oPhng trnh chun Nuxen i vi cht kh: 0.8 0.8. . 0.018. .l lNu C R R c c = =Trong :4, 07tdLl=v Re= 7,752.104 Tra bng ta tnh c1,14lc = 14 0,40, 018.1,14.(7, 7752.10 ) 167, 78 Nu = =Trong h s dn nhit ca khng kh l 0,027/ . Wmdo Tnh ''1o : Gi tT1 l nhit trung bnh ca b mt thnh ng (tng) tip xc vi khng kh trong phng sy. Chn tT1 = 44 0C Gi ttbk l nhit trung bnh ca cht kh vo phng sy tc tc nhn sy: 070 40552tbkt C+= =Gi ttb l nhit trung bnh gia tng trong phng sy vi nhit trung bnh ca tc nhn sy. 044 5549,52tbt C+= =Ti nhit ny tra bng c : = 2,82 .10-2 (W/m) =19,55 . 106(m2/s) ( nht ng hc) Chun s Gratkov: c trng cho tc dng tng h ca lc ma st phn t v lc nng do chnh lch khi lng ring cc im c nhit cao khc ca dng, k hiu Gr 3. ..g H tGrT A= 396 29,81.(1, 3) .111,89.10(19, 55.10 ) .328Gr= =M chun s Nuxen lNu = 0,47.Gr0,25 Nu=97,99 ''1.2, 03NuHo = ='' '1 1 1( ) 1, 2(3, 48 2, 03) 6, 61 k o o o = + = + =1 1 1. 6,61.11 72,73( / ) q t KJ Kg o = A = =Tnh 2o'' '2 2 2o o o = +''2o l h s cp nhit do bc x '2ol h s cp nhit do i lu t nhin Trong qu trnh truyn nhit n nh1 21 31T Tiiit tqo== M Vy t 2Tt l nhit ngoi ca phng sy Nhit lp bin gii tng ngoi phng sy v khng kh sy v khng kh ngoi tri T nhit ny ta tra c : Nhit tng ngoi v nhit khng kh c lch l: Nhit ti t tng ngoi n n mi trng khng kh Vy nhit tn tht qua tng : 2.4.3.2 Tn tht qua nnQn = 3,6 . q1 . F q1 : tn tht qua mt m2(q1 = 53,89 kJ/kg m) F : din tch nn F= 8,15 (m2 ) Vy thay s vo ta c: Qn = 3,6.53,89 . 8,15= 1581,13 (kJ) 1581,1318, 7884, 21nnQqW= = = (kJ/Kg m) 2.4.3.3 Tn tht qua ca 3,6. . .c c c tbQ k t o = AGi1ol h s cp nhit t khng kh nng n ca trong ' ''1 1 1( ) k o o o = +Trong : '1o =3,48 l h s cp nhit cng bc''1o l cp nhit do i lu t nhin Gi nhit ca trong l tT1= 650C 0170 65 5 t C A = =Nhit lp ngn cch: 0118 65 1841,52 2Tbgtt C+ += = =Tra bng ta c: 0,0286 =((W/m) -619,20.10 = (m2/s) Chun s Gratkov: 3 38-12. . 9,81.1,3 .58,65.10. 19,20.10 .338g H tGrT A= = = Chun s Nuxen l: 0,25 Nu = 0,47 . Gr= 80,6 H s cp nhit do t nhin l: ''1Nu. 80,6.0,02861, 77H 1,3o = = =h s cp nhit t trong khng kh nng n ca trong l : 11, 2(1,77 3, 48) 6,3 o= + =Nhit ti ring 1 1 1. 6,3.5 31,5 q t o = A = = (kJ/ Kg m) Gi2ol h s cp nhit t ca ngoi ra khng kh xung quanh 310, 015 0, 015 0, 010,01511, 5 11, 5 0,745iiio== + + = Trong qu trnh truyn nhit n nh th: 1 21 31T Tiiit tqo== 31 2 11.iT Tiit t qo= = Vi tT2 l nhit ca ngoi ca phng sy:32 1 11.iT Tiit t qo== + 302 1 11. 65 31, 5.0, 015 64iT Tiit t q Co== + = = 02 264 18 46T kkt t t C A = = = Gi tbg l nhit ngn cnh ca ca phng sy: 0246 18322 2T kkbgt tt C+ += = =Tra bng 0,0267 = (W/m) -618,65 .10 = (m2 /s) '2t A l chnh lch nhit gia lp ngn cnh ca ph.ng sy vi khng kh bn ngoi ' 0232 18 14bg kkt t t C A = = = 3 392 -12. . 9,81.1,3 .142,84..10. 18,65 .10 .305g H tGrT A= = =Chun s Nuxen : 0,25 Nu = 0,47 . Gr= 108,54 '2. 108,54.0,02671, 971, 47hNuHo = = =H s cp nhit do bc x : ' 01273 32 273 305bgT t C = + = + =02291 T C = 44'''1 22'1 2.. 5, 4100 100n nC T TT Tco ( (| || |= =( ( ||\ . (( \ . ' ''2 2 21,97 5, 4 7,37 o o o = + = + = Nhit ti ring 2 2 2. 7,37.46 339,03( ) q t kJ o = A = = Vy tn tht qua ca l: 2.4.3.4 Tng tn tht ca phnng sy: 2,55 18, 78 9,53 30,86c t nq q q q = + + = + + =( kJ/Kg m) 2.4.4. Cn bng nhit lng Nhit lng m caloriphe cn phi cung cp theo l thuyt :Q1 = L.(I2-I0)=7076,17.(101307-48090)= 3,77.108 (J/h)Cho qu trnh n nh th ta b qua nhit lng lm nng b phn vn chuyn vt liu sy. Nhit lng cung cp tng nhit vt liu sy: 2 2 2 2 1. ( ) 15,79.3, 48.(70 18) 2858( / ) Q GC kJ h u u = = =Nhit lng tn tht :Q3= 214,83 kJ Nhit do m mang vo: 4 1. . 84., 21.4,18.18 6336( / )nuocQ W C KJ h u = = =Vy nhit lng caloriphe phi cung cp theo thc t l : III. TNH TON THIT B PH 3.1 Caloriphe: Thit b chn l loi ng chm. Khng kh nng i ngoi ng, hi nc i trong ng. Hai lu th chuyn ng cho dng. 3.2. Chn kch thc truyn nhit: Chn ng truyn nhit bng ng,c gn nng h s truyn nhit, h s dn nhit ca ng l =385 W/mChn ng: -ng knh ngoi ca ng : dng = 0,03 (m) -ng knh trong ca ng : dtr = 0,025(m) -Chiu dy ca ng : o =

-ng knh ca gn : Dg = 1.4 dng = 0,042(m) -Bc gn : bg = 0,01 m -Chiu cao ca gn : h =

=0,006 (m) -Chiu di ca ng : l = 1,2 (m) -S gn trong trn mt ng : m =

-B dy bc gn : b = 0,002 (m) -Tng chiu di ca gn : Lg = b.m = 0,002.120 = 0,24(m) -Tng chiu di khng gn : Lkg = l-Lg = 1,2 0,24 = 0,96(m) Lng khng kh cn thit cho qu tr.nh sy: l = 84,03( Kg/Kgm) L = 7076,17( Kg/h) Nhit ca khng kh ban u khi . hi lu : t0 = 180C Nhit khng kh sau khi ra khi caloriphe l t1 = 700C Lng khng kh kh i vo caloriphe l: V=6616,22 (m3/h) H s cp nhit

: +Nhit trung bnh ca khng kh trong caloriphe ttb ttb = thn - tb M:

+Chn nhit hi nc khi vo l thnd = 1300C +Chn nhit hi nc khi ra l thnc = 1150C Nn ta c:

0C

0C Thay s vo ta c:

0C Suy ra : ttb = 130 73,47 = 56,530C ng vi gi tr ttb: =1,080 (kg/m3) =0,0287 (W/m.) =18,75.10-6 (m2/s) =19,8.10-6 (N.s/m2) Pr = 0,697 3.3 Tnh ton: Din tch b mt ca mt ng (pha trong ca ng): Ftr = t .dtr.l = 3,14 . 0,025 . 1,2 = 0,0942( m2) Din tch mt ngoi ca ng: Fng = t .dng.l = 3,14 . 0,03 . 1,2= 0,11309 (m2) Din tch phn b mt ngoi ca mt ng: Fbm = Fgn+Fkgn Din tch phn c gn: Fgn =

= 0,0323(m2) Din tch phn khng gn: Fkgn =

= 0,0904 (m2) Vy : Fbm = 0,0323 + 0,0904 = 0,1227 (m2) Chn s ng xp hng l: i = 30 -Khong cch gia cc ng ny ng kia l 0,007(m) -Khong cch gia ng ngoi cng dn caloriphe l 0,01 (m) -Din tch t do ca caloriphe l Ftd -Chiu di ca c caloriphe l Lx = 0,01.2 + (30-1).0,007 + 30.0,042 = 1,483(m) -Din tch tit din ca c caloriphe l Fx = Lx.l = 1,483.1,2 = 1,7796 (m2) -Din tch cn ca gn l: Fcg = Dg.Lg.i = 0,042.0,24.30 = 0,3024 (m2) -Din tch cn ca ng l: Fcng = dng.Lkg.I = 0,03 . 0,96 . 30 = 0,864( m2) Vy din tch phn t do: Ftd = Fx - Fcng - Fcg = 1,7796 0,864 0,3024 = 0,3868 (m2) -Vn tc ca khng kh

m/s) -H s cp nhit t hi nc bo ho n b mt ngang ca ng:

(

)

(W/m2.) Vi H=1,2 : chiu cao ng r : n nhit ho hi J/kgH s A c tr s ph thuc vo nhit : Chn tT = 1100C : Nhit thnh ng trong ca ng Vy ttb =

0C ta c: A = 188 At : hiu s nhit gia nhit hi ngng t v nhit thnh caloriphe:

130 120 = 100C Vy thay s vo ta tnh c:

262,8 = (W/m2.) q1 = 2628 (kJ/kg m) Tnh h s cp nhit t mt ngoi ng n khng kh chuyn ng trong caloriphe

: Lu th chy qua bn ngoi ng chm ng c gn: (

)

(

)

Trong : Dng : ng knh ngoi ca ng; dng = 0,03 (m) bg : bc ca gn ; bg = 0,01 (m) h :chiu cao gn ; hg = 0,006 (m) C, n : cc i lng ph thuc cch xp ng i vi ng xp hng : C = 0,116 ; n =0,72 -Chun ss Reynol :

Re > 2300 : Khng kh chy theo ch qu Pr = 0,697 Vy(

)

(

)

= 16,82 -H s cp nhit i lu:

-H s cp nhit i lu thc t:

Vy K =

3.4 Xc nh b mt truyn nhit -Lng nhit do caloriphe cung cp: Q=373739 (kJ/h) -Hiu sut caloriphe ly q =0,9 -Lng nhit thc t do caloriphe cp:

J/kg) -Gi D l lng hi nc tiu tn trong 1h Qt = D.r suy ra D =

-Th tch nc tiu hao trong 1h:

m3/h) -Lng nhit thc t truyn t hi nc trong ng n thnh ng: Qt = 3,6.k.F.

Suy ra

-B mt truyn nhit thc: Ft = kF ; k = 1,2 n 1,5 Chn k = 1,2 Suy ra Ft = 70,09 . 1,2 = 84,11(m2) -B mt truyn nhit trung bnh:

m2) -S ng truyn nhit trong caloriphe: n =

(ng) -S ng xp theo chiu ngang: m =

(ng) Vy kch thc caloriphe: Chiu di ca caloriphe Lx = 1,483 (m) Chiu rng caloriphe: Bx = (26-1).0,007 + 0,01.2 + 26.0,042 = 1,287(m) Chiu cao caloriphe l: Hx = H+2.a = 1,2 + 0,02 = 1,22( m) (a: l khe h 2 bn)