Đọc truyện Do an Go

♥ Truyen2U.Pro - Tên miền mới của Truyen2U.Net

Do an Go

Trước Sau

Màu nền

Font chữ

Font size

Chiều cao dòng

MỤC LỤC

Trang

MỤC LỤC............................................................................................................

LỜI NÓI ĐẦU......................................................................................................

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA GỖ VÀ CÔNG NGHỆ SẤY GỖ....................................................................................................

1.1 Vai trò của độ ẩm trong gỗ và mục đích sấy gỗ..........................................

1.1.1 Vai trò của độ ẩm trong gỗ.........................................................................

1.1.2 Mục đích sấy gỗ..........................................................................................

1.2 Các phương pháp sấy gỗ................................................................................

1.3 Các tính chất của gỗ liên quan đến quá trình sấy.......................................

1.3.1 Cấu trúc của gỗ...........................................................................................

1.3.2 Tính chất hóa học của gỗ.............................................................................

1.3.3 Tính chất vật lý của gỗ................................................................................

1.3.4 Tính chất cơ học của gỗ...............................................................................

1.4 Những hiện tượng vật lý xảy ra trong quá trình sấy gỗ..............................

1.4.1 Quá trình di chuyển ẩm bên trong khi sấy...................................................

1.4.2 Quá trình bay hơi nước trên bề mặt của gỗ..................................................

1.4.3 Biến dạng và những ứng suất sinh ra trong quá trình sấy............................

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ HỆ THỐNG SẤY.................................

2.1 Chọn phương pháp sấy....................................................................................

2.1.1 Chọn thiết bị sấy..............................................................................................

2.1.2 Giới thiệu phương pháp sấy đối lưu................................................................

2.1.3 Chọn tác nhân sấy, chế độ sấy và quy trình sấy..............................................

2.1.3.1 Chọn tác nhân sấy....................................................................................

2.1.3.2 Chọn chế độ sấy.......................................................................................

2.1.3.3 Quy trình sấy...........................................................................................

2.1.4 Chọn vật liệu và cách sắp xếp vật liệu trong buồng sấy..................................

2.1.4.1 Chọn vật liệu sấy....................................................................................

2.1.4.2 Cách sắp xếp vật liệu trong buồng sấy...................................................

2.2 Tính toán quá trình sấy lý thuyết....................................................................

2.2.1 Trạng thái không khí bên ngoài.......................................................................

2.2.2 Các thông số trạng thái không khí trong buồng sấy........................................

2.2.3 Khối lượng gỗ vào và ra mỗi giai đoạn...........................................................

2.2.4 Các thông số trạng thái mỗi giai đoạn.............................................................

2.2.4.1 Trạng thái không khí trước khi vào buồng................................................

2.2.4.2 Độ chứa ẩm và độ ẩm tương đối...............................................................

2.2.4.3 Lượng không khí lý thuyết.........................................................................

2.3 Xác định kích thước buồng sấy.......................................................................

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN NHIỆT KHI SẤY....................................................

3.1 Tính toán nhiệt buồng sấy theo lý thuyết......................................................

3.1.1 Tổn thất do vật liệu mang đi........................................................................

3.1.2 Tổn thất ra môi trường.................................................................................

3.1.2.1 Tổn thất nhiệt qua hai tường bên..........................................................

3.1.2.2 Tổn thất nhiệt qua nền buồng sấy..........................................................

3.1.3 Nhiệt lượng tiêu hao....................................................................................

3.1.4 Lượng nhiệt do tác nhân sấy mang đi..........................................................

3.1.5 Tổng lượng nhiệt tính toán trong quá trình sấy...........................................

3.1.6 Lượng nhiệt tiêu hao trong quá trình sấy.....................................................

3.2 Tính toán nhiệt quá trình sấy thực tế.............................................................

3.2.1 Xác định các thông số trong quá trình sấy thực tế.......................................

3.2.2 Lượng không khí khô thực tế.......................................................................

3.2.3 Lượng nhiệt tổn thất theo thực tế..................................................................

3.2.3.1 Lượng nhiệt do tác nhân sấy mang đi....................................................

3.2.3.2 Nhiệt lượng tiêu hao thực tế...................................................................

3.2.3.3 Nhiệt lượng tổn thất qua kết cấu bao che..............................................

3.2.3.4 Tổn thất nhiệt do sản phẩm sấy mang đi...............................................

3.2.4 Tổng tổn thất nhiệt thực tế...........................................................................

3.3 Hiệu suất nhiệt của hệ thống sấy.....................................................................

CHƯƠNG 4: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ VÀ BỐ TRÍ ĐƯỜNG ỐNG..........................................................................................................................

4.1 Tính chọn Calorife.............................................................................................

4.2 Tính chọn quạt...................................................................................................

4.2.1 Xác định vận tốc không khí trong buồng.......................................................

4.2.2 Xác định các thông số của quạt......................................................................

4.3 Tính chọn lò hơi..................................................................................................

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................

NHẬN XÉT...............................................................................................................

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, trong đời sống xã hội Việt Nam cũng như trên thế giới, gỗ và các sản phẩm chế biến từ gỗ có một vai trò quan trọng. Rừng đang được khai thác bất hợp lý khiến tài nguyên rừng ngày một cạn kiệt. Do vậy, việc khai thác và chế biến gỗ nhằm nâng cao cơ lý tính cho gỗ là rất quan trọng. Một trong những khâu quyết định tới chất lượng các thành phẩm từ gỗ là quá trình sấy gỗ.

Ở Việt Nam, TP Hồ Chí Minh, Bình Dương, Bình Định là ba trung tâm sản xuất CBGXK lớn nhất của cả nước. Các DN CBGXK có những đóng góp quan trọng đối với sự phát triển chung của ngành CBGXK ở Việt Nam và đóng góp một phần ngân sách không nhỏ vào ngân sách địa phương. Tuy nhiên, nhiều DN CBGXK vẫn chưa có nhận thức đúng đắn về vai trò quan trọng của việc sấy gỗ. Một số DN có quan tâm đến việc sấy gỗ nhưng chủ yếu cũng chỉ là làm theo kinh nghiệm chứ không theo quy trình bài bản và những nguyên lý cơ bản về sấy gỗ. Trong đó, hạn chế, tồn tại lớn nhất đối với các DN CBGXK là khả năng nhận biết về đặc điểm gỗ, cơ chế sấy gỗ, những thiết bị sấy gỗ chuẩn mực, kết cấu lò sấy, cách sắp xếp, bố trí, vận hành lò sấy ... Bên cạnh đó, các DN cũng thường để xảy ra những "sự cố" như: sản phẩm bị nứt đầu, nứt bề mặt, cong hình lòng máng, móp, vênh ...

Đây là lần đầu tiên tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy mang tính chất đào sâu chuyên ngành, do kiến thức và tài liệu tham khảo còn hạn chế nên em không thể tránh khỏi sai sót trong quá trình thiết kế. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo TS. Trần Văn Vang để em có thể hoàn thành tốt đồ án này.

Sinh viên thực hiện

Phan Văn Dương

CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA GỖ VÀ CÔNG NGHỆ SẤY GỖ

Mục đích: Giới thiệu về vai trò của độ ẩm trong gỗ, mục đích, quy trình ấy, cấu tạo của gỗ, các tinh chất cơ bản của gỗ liên quan đến quá trình sấy nhằm có các biện pháp xử lý thích hợp trong quá trình sấy để đảm bảo chất lượng gỗ sấy theo yêu cầu.

1.1 Vai trò của độ ẩm trong gỗ và mục đích sấy gỗ:

1.1.1 Vai trò của độ ẩm trong gỗ:

Ẩm trong gỗ có vai trò duy trì hoạt động sống của cây. Khi cây chết đi, độ ẩm trong gỗ lại làm tăng nhanh quá trình phân hủy gỗ, biến gỗ tươi thành gỗ mục nát làm phân bón cho đất, nhường chỗ cho các chồi non phát triển. Nhờ đó mà hoạt động sống của cây được duy trì hàng thế kỷ.

Tuy ẩm trong gỗ phá hoại và làm mục nát gỗ nhưng khi gỗ được tách phần ẩm và không khí được loại ra hết khỏi lỗ hổng tế bào của gỗ thì gỗ sẽ không bị mục nát nữa. Theo nhà bác học Kebol đã nghiên cứu và đưa ra kết luận rằng gỗ chỉ bị mục khi độ ẩm của gỗ nằm trong phạm vi 22% ÷ 130%.

Trong xây dựng, ẩm của gỗ làm biến dạng, cong vênh các xà, dầm và cột gỗ làm giảm độ bền và sức chịu lực của vật liệu.

Trong các hàng mộc dân dụng, trong gia công và chế biến đồ gỗ, ẩm gây sự co rút và biến dạng hình thể sản phẩm gia công như làm biến màu, bị nấm, bị nứt nẻ và làm giảm chất lượng thành phẩm.

Qua nhiều nghiên cứu thực nghiệm cho thấy, độ bền cơ học của gỗ tăng khi độ ẩm của gỗ giảm từ 30 ÷ 0%.

Trong các ngành sử dụng gỗ, yêu cầu về vật liệu gỗ phải khô, không co rút, cong vênh, có khả năng chống được nấm ăn, tránh sự mất màu cũng như chịu đựng được sự tấn công của côn trùng, gỗ càng khô thì độ dẫn điện, dẫn nhiệt càng thấp, nhiệt trị tăng lên. Khi gỗ khô dễ thấm, tẩm các chất cần thiết và để chống mối mọt, tăng thời gian sử dụng đồ gỗ.

1.1.2 Mục đích sấy gỗ:

Sấy gỗ là quá trình loại bỏ nước khỏi gỗ (đến độ ẩm yêu cầu) nhờ quá trình bay hơi. Sấy gỗ có vai trò rất quan trọng, góp phần làm giảm khối lượng gỗ nhưng lại tăng cường độ, nâng cao tính ổn định, kích thước gỗ trong quá trình sử dụng, hạn chế sự cong vênh, nứt nẻ của sản phẩm. Đồng thời, sấy gỗ còn nâng cao khả năng dán dính các thanh gỗ với nhau, nâng cao khả năng trang sức của gỗ, nâng cao khả năng chống nấm mốc, sinh vật hại gỗ, đồng thời nâng cao tính âm thanh của gỗ ...

Một số vấn đề cần lưu ý trong quá trình sấy gỗ là khâu xử lý nhiệt, xử lý giữa chừng, xử lý cuối ... Chẳng hạn, mục đích của khâu xử lý nhiệt là làm nóng gỗ trong môi trường có độ ẩm bão hòa không khí cao và nâng cao khả năng thoát ẩm của gỗ ở giai đoạn sau. Mục đích của khâu xử lý giữa chừng là là giảm hiện tượng nứt bề mặt gỗ có thể xảy ra khi độ ẩm lớp mặt khô quá nhanh, trong khi độ ẩm bên trong còn rất cao. Khâu xử lý cuối cùng là nhằm loại bỏ sự không đồng đều về độ ẩm gỗ trên bề mặt cắt ngang, loại bỏ ứng suất dư có thể xảy ra các vết nứt ngầm và biến dạng của gỗ sau khi sấy ...

1.2 Các phương pháp sấy gỗ:

Sấy gỗ thực chất là quá trình tách ẩm ra khỏi gỗ. Có nhiều phương pháp tách ẩm ra khỏi gỗ. Tuy nhiên, hiện nay người ta thường sử dụng hai phương pháp phổ biến: Sấy tự nhiên và sấy cưỡng bức.

- Phương pháp sấy tự nhiên:

Là quá trình phơi vật liệu ngoài trời sử dụng nhiệt bức xạ mặt trời và ẩm bay ra được không khí mang đi (nhiều khi được hỗ trợ bằng khí tự nhiên). Phương pháp này dùng để sấy gỗ tròn, gỗ xẻ. Thời gian sấy nhanh hay chậm tùy theo kích thước gỗ, điều kiện thời tiết.

Ưu điểm : đơn giản, đầu tư vốn ít, bề mặt trao đổi nhiệt lớn.

Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là khó thực hiện cơ giới hóa, chi phí lao động nhiều; nhiệt độ thấp nên cường độ sấy không cao; thời gian sấy thường kéo dài, có khi đến vài năm .

- Phương pháp sấy cưỡng bức (phương pháp sấy nhân tạo ):

Phương pháp này tạo ra sự đối lưu tuần hoàn cưỡng bức của không khí nóng trong thiết bị sấy. Các phương pháp sấy phổ biến hiện nay là :

+ Sấy đối lưu với tác nhân sấy là không khí nóng

+ Sấy đối lưu bằng khói nóng

+ Sấy đối lưu bằng hơi quá nhiệt

+ Sấy trong bể dầu

+ Sấy bức xạ

+ Sấy trong điện trường bằng dòng điện cao tần

Ở nước ta hiện nay ,phổ biến nhất là phương pháp sấy cưỡng bức với tác nhân sấy là không khí nóng chuyển động đối lưu cưỡng bức.

1.3 . Các tính chất của gỗ liên quan đến quá trình sấy :

1.3.1 Cấu trúc của gỗ:

Cấu tạo của gỗ có liên quan chặt chẽ đến tính chất gỗ và khuyết tật tự nhiên. Là cơ sở cho sự nhận biết, gia công, chế biến và sử dụng đồ gỗ. Hiểu rõ vấn đề này sẽ sử dụng đúng mục đích và xác định chế độ gia công hợp lý, qua đó nâng cao được hiệu suất sử dụng gỗ. Chẳng hạn, trong thiên nhiên có 2 loại gỗ chính là gỗ lá rộng (gỗ cứng) và gỗ lá kim (gỗ mềm). Trong đó, phần tia gỗ của loại gôc lá rộng chiếm 5-10% thể tích cây; với gỗ lá kim, tia gỗ chỉ chiếm 1-2% thể tích cây. Đồng thời, chúng ta cần nắm được những khuyết tật tự nhiên của gỗ như: mắt gỗ, khuyết tật hình dạng (cong, thót nhọn, u bạch, bọng lõm), khuyết tật do cấu tạo (thớ nghiêng, loạn thớ, gỗ lệch tâm, gỗ hai tâm) ...

1.3.2 Tính chất hóa học của gỗ:

Thành phần hóa học cấu tạo của gỗ là các chất hữu cơ (99-99,7%) với 4 nguyên tố chủ yếu là: Cacbon (50%), Hydro (6,4%), Oxi (42,6%) và Nito (1%).

Ngoài các chất hữu cơ trên, trong gỗ còn có các chất vô cơ. Khi đốt cháy hoàn toàn, các chất vô cơ này biến thành tro, là các hợp chất của các nguyên tố: K,Na, Ca, Mg, Mn, Fe, Si ...

Các chất cấu tạo nên gỗ gồm 2 loại:

- Loại thứ nhất gồm: Xenlulo, Lignhin, Hemixenlulo là những chất cấu trúc nên vách tế bào.

- Loại thứ hai là những chất dầu nhựa, chất màu, vitamin, tinh dầu, chất béo ... tồn tại trong một tế bào.

1.3.3 Tính chất vật lý của gỗ:

Tính chất vật lý của gỗ là những tính chất có thể xác định được trong điều kiện không cần cải biến thành phần hóa học của gỗ hoặc không phá hoại tính hoàn chỉnh của mẫu gỗ. Bao gồm những tính chất sau:

* Độ ẩm của gỗ:

Là tỉ lệ phần trăm lượng nước có trong gỗ so với khối lượng của gỗ ẩm. Độ ẩm có ảnh hưởng lớn đến tính chất của gỗ. Nước nằm trong gỗ có 3 dạng: nước mao dẫn (tự do), nước hấp phụ và nước liên kết hóa học.

Độ ẩm của gỗ gồm có:

+ Độ ẩm tương đối của gỗ Wa, [%]: Là tỉ lệ (phần trăm) khối lượng nước chứa trong gỗ và khối lượng gỗ ẩm tương ứng.

+ Độ ẩm tuyệt đối của gỗ Wo, [%]: Là tỉ lệ (phần trăm) khối lượng nước chứa trong gỗ và khối lượng gỗ khô tuyệt đối tương ứng.

+ Độ ẩm cân bằng của gỗ Wcb, [%]

Gỗ là loại vật liệu có khả năng hút hơi nước trong không khí. Khi hút hơi nước gỗ nở ra, khi thoát hơi nước gỗ sẽ co lại.

Khả năng hút và thoát hơi nước của gỗ phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm ương đối của không khí. Khi nhiệt độ giảm càng nhanh gỗ hút hơi nước càng mạnh và khi độ ẩm không khí càng cao thì gỗ hút hơi nước càng nhiều. Trong không khí, ở điều kiện nhiệt độ và độ ẩm không đổi sau một thời gian dài gỗ sẽ hút hoặc thoát ẩm cho tới khi độ ẩm của gỗ không đổi.

Độ ẩm trong giới hạn: W2<Wcb<W1 gọị là độ ẩm cân bằng của gỗ.

Đồ thị biểu diễn quá trình cân bằng độ ẩm của gỗ

+ Độ ẩm bão hòa thớ gỗ Wbhtg, [%]:

Gỗ ẩm ướt để ngoài không khí, nước trong gỗ bốc hơi ra ngoài. Khi nước tự do thoát hết, nước thấm còn bão hòa trong gỗ (vách tế bào), điểm đó gọi là điểm bão hòa thớ gỗ và độ ẩm tương ứng gọi là độ ẩm bão hòa thớ gỗ, ký hiệu: Wbhtg, [%]. Ngược lại, khi gỗ khô hút nước, khi nước thấm trong vách tế bào và nước tự do bắt đầu xuất hiện thì điểm đó gọi là điểm bão hòa thớ gỗ.

Tùy từng loại gỗ và tùy từng vùng khác nhau mà độ ẩm bão hòa thớ gỗ cũng khác nhau. Độ ẩm tương đối của không khí có ảnh hưởng đến độ ẩm bão hòa thớ gỗ, khi nhiệt độ tăng thì độ ẩm bão hòa thớ gỗ giảm. Điểm bão hòa thớ gỗ có ý nghĩa lớn vì nó là bước ngoặt của sự thay đổi tính chất gỗ: cường độ gỗ, sức co giãn, khả năng dẫn điện của gỗ.

· Khối lượng riêng của gỗ: Là khối luợng của vách tế bào gỗ trên một đơn vị thể tích vách tế bào gỗ tương ứng. Khối lượng riêng của tất cả các loại gỗ gần bằng nhau, khoảng 1,54 g/cm3.

· Nhiệt dung riêng của gỗ:

Theo H.M Kupullop, nhiệt dung riêng của gỗ:

+ Gỗ ướt:

C=28* ,Kcal/kg độ

Với W: Độ ẩm của gỗ

T: Nhiệt độ của gỗ

+ Gỗ khô:

C=28* +0,09 ,[Kcal/kg độ]

Trên cơ sở thực nghiệm, Durlop (Mỹ) đưa ra công thức tính C như sau:

C = 0,266 + 0,0016*t , [Kcal/kg.độ]

Trong khoảng nhiệt độ từ 0 đến 100, nhiệt dung riêng trung bình của gỗ :

= t ,[Kcal/kg độ]

Theo Durlop, khi khối lượng gỗ thay đổi từ 0,23 đến 1,1 Kg/cm3 thì C không phụ thuộc vào

C ,[Kcal/kg độ]

Ngoài ra gỗ còn có những tính chất khác như : tính chất dẫn nhiệt (tỷ nhiệt, tính chất truyền nhiệt, tỏa nhiệt, giản nở do nhiệt), tính dẫn điện, tính chất truyền âm, khả năng chống lại sức xuyên qua của sóng điện từ, màu sắc, mùi vị và tính phản quang.

1.3.4 Tính chất cơ học của gỗ :

Trong quá trình gia công chế biến và sử dụng gỗ thường chịu tác dụng của các lực bên ngoài. Khả năng chống lại tác động của ngoại lực là tính chất cơ học hay cường độ gỗ. Các tính chất cơ học của gỗ gồm có :

+ Ứng lực và biến hình

+ Biến dạng đàn hồi và biến dạng vĩnh cửu

+ Sức chịu ép của gỗ

+ Sức chịu ép dọc thớ gỗ

+ Sức chịu ép ngang thớ gỗ

+ Sức chịu kéo của gỗ

+ Sức chịu trượt và cắt đứt thớ vuông góc

+ Sức chịu uốn tĩnh

+ Sức chịu uốn va đập

+ Sức chịu xoắn

+ Độ cứng của gỗ

+ Lực bám đinh

1.4 Những hiện tượng vật lý xảy ra trong quá trình sấy gỗ :

1.4.1 Quá trình di truyền ẩm bên trong khi sấy gỗ :

Khi sấy, phần nước bên trong gỗ dần dần chuyển ra mặt ngoài và bốc hơi. Tốc độ chuyển dịch ẩm từ bên trong ra ngoài gỗ thường khó hơn bay hơi bề mặt. Sự khô của gỗ phụ thuộc vào môi trường xung quanh, nếu mội trường xung quanh có nhiệt độ tăng và độ ẩm giảm thì tốc độ bay hơi càng mạnh. Do cấu tạo của gỗ làm chậm tốc độ dịch chuyển ẩm từ bên trong ra ngoài, nên hình thành sự chênh lệch độ ẩm giữa lớp trong và lớp ngoài. Mức độ chênh lệch càng lớn thì mức độ dịch chuyển càng mạnh và gỗ càng khô.

Khi độ ẩm gỗ xuống dưới điểm bão hòa thớ gỗ thì xảy ra hiện tượng co rút, nước trong gỗ bay hơi nhanh, sự co rút lớn và không đồng đều giữa các lớp. Đó là nguyên nhân của hiện tượng nứt nẻ và cong vênh. Vì vậy, đây là giai đoạn cần chú ý. Ngoài ra sự chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp trong và ngoài cũng là động lực thúc đẩy quá trình dịch chuyển ẩm từ trong ra ngoài.

1.4.2 Quá trình bay hơi nước trên bề mặt của gỗ :

Hiện tượng bay hơi nước trên bề mặt nước hoặc trên bề mặt một vật ướt chỉ xảy ra khi không khí xung quanh chưa đạt tới trạng thaí bão hòa, tức là φ < 100%. Độ ẩm của không khí xung quanh càng bé thì quá trình bay hơi càng dễ dàng, nước bay hơi càng mạnh, càng nhanh. Ở môi trường không khí bão hòa, nước cũng có khả năng bay hơi nhưng với điều kiện là nhiệt độ của nước phải lớn hơn nhiệt độ của không khí môi trường xung quanh.

Tốc độ bay hơi nước trên bề mặt tự do còn phụ thuộc độ chênh lệch áp suất giữa các phân áp suất hơi nước trên bề mặt với áp suất không khí tương ứng với độ ẩm hiện tại, độ chênh được xác định.

Trong đó : : là áp suất hơi trên bề mặt thoáng thủy ngân (mmHg)

: là áp suất hơi nước trong không khí (mmHg)

Vì vậy, trên bề mặt nước tự do luôn phủ một lớp hơi nước bão hòa phụ thuộc vào tốc độ lưu động không khí. Nếu có sự chuyển động tuần hoàn thì bề dày lớp hơi nước này sẽ mỏng và tạo điều kiện bay hơi nước từ bề mặt thoáng vào môi trường. Dưới áp suất khí quyển, lượng nước bay hơi liên tục tính được trong 1h/1m2 diện tích mặt thoáng là :

m=b* , [kg/ .]

Trong đó : + b : là hệ số bay hơi bề mặt phụ thuộc vào tốc đọ lưu lượng của dòng khí

b=0.00168+0.000128*ω

ω : tốc độ lưu động của dòng khí trên bề mặt thoáng (m/s)

Thực nghiệm cho thấy : Sự bay hơi nước trên bề mặt gỗ cũng giống như sự bay hơi nước trên bề mặt thoáng khi độ ẩm của gỗ lớn hơn độ ẩm bão hòa thớ gỗ :

1.4.3 Biến dạng và những ứng suất sinh ra trong quá trình sấy :

Sơ đồ trạng thái điển hình của gỗ trong quá trình sấy

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ HỆ THỐNG SẤY

Mục đích : Chọn thiết bị sấy thích hợp, chọn tác nhân sấy, chế độ sấy và xây dựng quy trình sấy ; tính toán quá trình sấy lý thuyết nhằm xác định lượng không khí lý thuyết tuần hoàn qua hệ thống qua đó xác định được kích thước cơ bản của thiết bị.

2.1 Chọn phương pháp sấy :

2.1.1 Chọn thiết bị sấy :

Thiết bị sấy (TBS) là thiết bị nhiệt nhằm thực hiện các quá trình làm khô các vật liệu, các chi tiết hay các sản phẩm nhất định, làm cho chúng khô và đạt đến độ ẩm nhất định theo yêu cầu. Mỗi loại vật liệu sấy thích hợp với một số phương pháp sấy và một số thiết bị sấy nhất định. Việc chọn thiết bị sấy tiến hành theo 2 giai đoạn sau :

- Chọn sơ bộ phương pháp sấy : Như đã phân tích ở trên, gỗ được sấy theo hai phương pháp chính là phương pháp sấy tự nhiên và phương pháp sấy cưỡng bức. Ở đây chọn phương pháp sấy đối lưu cưỡng bức với tác nhân sấy là không khí nóng làm tác nhân sấy.

- Các thiết bị sấy gỗ :

Hiện nay, gỗ thường được sấy trong các TBS như : hầm sấy, buồng sấy hay lò sấy.

+ Thiết bị sấy buồng : Thiết bị sấy buồng làm việc theo chu kỳ, vật liệu đưa vào buồng sấy theo từng mẻ. Độ ẩm và nhiệt độ sấy thay đôi theo thời gian sấy. Chế độ sấy không ổn định. Vật liệu sấy được để trên khay, treo trên giá hoặc để trên băng tải.

+ Thiết bị sấy hầm : Thiết bị sấy hầm làm việc liên tục. Vật liệu sấy được chất trên khay, để trên xe goong hoặc để trên băng tải và được đưa vào ở một đầu hầm và lấy ra ở đầu kia. Thông số của vật liệu sấy và môi chất sấy thay đổi theo chiều dài của hầm. Chế độ làm việc ổn định.

Dựa vào đặc điểm của các thiết bị sấy và của vật liệu sấy : Gỗ thường được sấy theo từng mẻ, được xếp trên các giá và được chất đầy trong không gian thiết bị sấy để tận dụng nhiệt cũng nhu không gian của thiết bị nên ở đây ta chọn thiết bị sấy buồng làm thiết bị sấy.

2.1.2 Giới thiệu phương pháp sấy đối lưu :

Phương pháp này, vật liệu sấy nhận nhiệt bằng đối lưu từ một dịch thể nóng mà thông thường là không khí nóng hoặc khói lò. Do tác nhân sấy được đốt nóng nên độ ẩm tương đối φ giảm dẫn đến phân áp suất hơi nước pam trong tác nhân sấy giảm. Mặt khác, do hiệt độ của vật liệu sấy tăng nên mật độ hơi trong các mao quản tăng và phân áp suất hơi nước pab trên bề mặt vật liệu tăng.

Khi sấy đối lưu vật liệu sấy đặt trong dòng không nóng hoặc khói nóng. Quá trình truyền nhiệt thực hiện từ bề mặt vào trong vật sấy. Nhiệt độ bề mặt lớn hơn nhiệt độ bên trong vật sấy. Như vậy, nhờ đốt nóng hoặc cả TNS lẫn VLS hoặc chỉ đốt nóng VLS mà hiệu số giữa phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật pab và phân áp suất hơi nước trong TNS pam tăng dẫn đến quá trình dịch chuyển ẩm từ trong lòng VLS ra bề mặt và đi vào môi trường được TNS vận chuyển ra xa bề mặt VLS.

2.1.3. Chọn tác nhân sấy, chế độ sấy và quy trình sấy :

2.1.3.1. Chọn tác nhân sấy :

Cùng với việc cung cấp nhiệt cho vật để hóa hơi ẩm lỏng đồng thời phải tải ẩm thoát ra khỏi buồng sấy. Các tác nhân sấy thường là các chất khí như : không khí nóng, khói. hơi quá nhiệt. Ngoài ra chất lỏng cũng được sử dụng làm tác nhân như các loại dầu, một số loại muối nóng chảy...

+ Chọn không khí nóng sử dụng làm tác nhân sấy :

Do không khí nóng là tác nhân sấy có sẵn trong tự nhiên, không gây độc hại, không làm bẩn sản phẩm sấy, dễ điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm. Nhược điểm của không khí nóng dùng làm tác nhân sấy cần thiết phải có bộ gia nhiệt không khí dùng điện, dùng hơi nước hay dùng khói... để cung cấp năng lượng (sấy gián tiếp) và do đó hiệu suất thấp hơn khi sử dụng khói nóng.

+ Chọn bộ gia nhiệt dùng hơi nước sinh ra từ lò hơi để cung cấp năng lượng cho không khí.

· Nguyên lý tuần hoàn của tác nhân sấy trong buồng sấy :

Tác nhân sấy dùng là không khí nóng tuần hoàn cưỡng bức nhờ quạt. Để tiết kiệm nhiệt người ta cho không khí nóng đi qua đống gỗ chỉ thải ra ngoài một phần nhỏ, đại bộ phận không khí nóng được đưa trở lại hỗn hợp với không khí mới cho vào buồng sấy qua bộ gia nhiệt (Calorife) dùng hơi nước sinh ra từ lò hơi, đi vào đống gỗ sấy tiếp.

Hơi nước bão hòa được cung cấp từ lò hơi được dẫn theo các ống dẫn (được bọc cách nhiệt) vào calorife trao đổi nhiệt với không khí nóng trong buồng sấy. Sau khi hơi nước gia nhiệt cho không khí ngưng tụ thành nước sẽ được dẫn ra ngoài về bằng các đường nước ngưng.

2.1.3.2 Chọn chế độ sấy :
Chế độ sấy là tập hợp tất cả các thông số có thay đổi trong quá trình sấy nhằm đảm bảo chất lượng gỗ sấy và thời gian sấy. Các thông số này gồm nhiệt độ tK, độ ẩm và tốc độ của tác nhân sấy ω (thường không đổi). Để thành lập chế độ sấy thì cần có các cơ sở sau :

+ Trước khi sấy cần làm nóng gỗ trước đến nhiệt độ bằng hoặc cao hơn nhiệt độ khi sấy một ít, nhằm tạo điều kiện cho ẩm trong gỗ di chuyển từ bên trong ra bên ngoài mặt gỗ và bay hơi nhanh hơn nhằm rút ngắn thời gian sấy.

+ Độ chênh ẩm trong quá trình đầu của quá trình sấy không được quá lớn vì gỗ dễ nứt bề mặt trong giai đoạn này.

+ Độ ẩm của tác nhân sấy càng về cuối của quá trình sấy càng giảm, đến lúc kết thúc quá trình sấy có thể giảm xuống 30%.

+ Nhiệt độ của TNS ngược lại tăng dần từ khi bắt đầu sấy đến khi kết thúc sấy, điều này phù hợp với việc tăng tốc độ sấy ở giai đoạn sau.

+ Khi độ ẩm của gỗ xuống dưới điểm bão hòa thớ gỗ, tốc độ sấy giảm dần.

Các loại chế độ sấy :

- Theo nhiệt độ :

+ Chế độ sấy gia tốc

+ Chế độ sấy nhiệt độ cao

+ Chế độ sấy nhiệt độ thấp

- Theo thời gian sấy

- Theo cấp độ ẩm

Chọn chế độ sấy theo cấp độ ẩm.

2.1.3.3. Quy trình sấy :

Vẽ

2.1.4. Chọn vật liệu sấy và cách sắp xếp vật liệu trong buồng sấy :

2.1.4.1. Chọn vật liệu sấy :

Ở đây chúng ta sấy gỗ thông. Gỗ thông có hai loại :

- Gỗ thông trắng :

Đặc tính của chúng là có nhiều mắt và vân sớ dọc theo tấm ván, nhưng thích hợp cho việc sản xuất các mặt hàng đồ gỗ thủ công mỹ nghệ, vật liệu xây dựng.

- Gỗ thông đỏ :

Gỗ có màu đỏ nhạt, dát gỗ màu trắng hơi vàng, gỗ có nhiều mắt lớn, mắt nhỏ. Gỗ nặng hơn gỗ thông trắng và dễ hút ẩm, vân gỗ khá rõ và không nhiều.

Chọn kích thước gỗ : σ*W*L=220*50*2000 mm

Độ ẩm của gỗ trước khi sấy : 60%

Độ ẩm của gỗ sau khi sấy :12%

2.1.4.2. Cách sắp xếp vật liệu trong buồng sấy :

Sự nứt nẻ vật liệu là hậu quả của việc không tuân theo quy trình chế độ sấy. Tuy nhiên, đôi khi nó xảy ra do sắp xếp vật liệu sai. Vì vậy, kỹ thuật xếp đống gỗ cũng ảnh hưởng rất quan trọng đến chất lượng gỗ sấy.

Ở đây chúng ta sắp xếp gỗ thành từng đống. Trong từng đống ta xếp gỗ theo từng lớp, giữa các lớp gỗ đặt lên các thanh kê. Các thanh kê thường làm bằng gỗ khô, cứng, không có mắt và ít biến dạng. Chiều dài thanh kê bằng bề rộng đống gỗ. Tiết diện ngang của thanh kê : 50*50 mm. Khoảng cách diện tích giữa các thanh kê theo chiều dài không quá 15÷30 lần chiều dày δ của vật liệu.

Mục đích căn bản và yêu cầu chính khi xếp gỗ trong đống tựa lên các thanh kê ngang là để ngăn ngừa cong, vênh gỗ xẻ trong thời gian sấy ; tạo nên các khe hở cho tác nhân sây lưu thông và tiếp xúc với bề mặt gỗ để cấp nhiệt và thải ẩm ra khỏi gỗ ; thuận tiện cho việc vận chuyển. Đồng thời, để ngăn ngừa biến dạng xẻ gỗ, người ta nén chặt gỗ trong suốt thời gian sấy.

2.1.5. Chọn thời gian sấy :

Trong quá trình sấy gỗ cần tránh xảy ra các hiện tượng như nứt nẻ, cong vênh ... Mặt khác, do ẩm trong gỗ tồn tại dưới nhiều hình thức khác nhau nên cần thời gian để lượng ẩm di chuyển ra bên ngoài và bay hơi theo từng giai đoạn cần điều chỉnh nhiệt độ hợp lý. Do đó, để đạt đến độ ẩm yêu cầu cũng như thõa mãn các yêu cầu công nghệ, ta chọn thời gian sấy là 5 ngày (tức là 120h).

2.2. Tính toán quá trình sấy lý thuyết :

2.2.1. Trạng thái không khí bên ngoài :

Thông số ngoài trời được xác định dựa vào điều kiện khí hậu ngoài trời tại nơi lắp đặt công trình, cũng như đảm bảo cho hệ thống hoạt động tốt trong suốt quá trình sản xuất. Thông số khí hậu tại Đà Nẵng như sau :

+ Nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất : t=18,8 ºC

+ Nhiệt độ thấp tuyệt đối : ºC

+ Độ ẩm trung bình năm :

- Từ các thông số trạng thái không khí ngoài trời ta có thể xác đinh được trạng thái không khí trước khi vào buồng sấy :

[1]

Trong đó + = 18,8 ºC nhiệt đọ trung bình tháng lạnh nhất

+ =11,9 ºC nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối

Vậy =0.4*18,8+0.6*11.9=14,66 ºC

- Độ ẩm của không khí để tính toán nhiệt hầm sấy

=82%

jtbnam đọ ẩm trung bình của không khí tinh toán

I0 = 36 kcal/kg = 8,59 kJ/ kgkkk

d0 = 8,8 g/ kg

thể tích của không khí ẩm chứa trong 1kg không khí khô tại điểm 0

= 4,62 . 10-6 T0(622 + d0) = 4,62 . 10-6 . 287,66(622+8,8) = 0,838 m3/ kgkkk :

r0 = 1,196 kg/ m3

2.2.2. Các thông số trạng thái không khí trong buồng sấy :

Quá trình sấy trong buồng sấy sẽ diễn ra theo 3 giai đoạn khác nhau dựa vào độ ẩm của gỗ trong mỗi quá trình mà ta chọn các thông số nhiệt độ phù hợp :

Giai đoạn

Độ ẩm đầu vào

Độ ẩm ra

Nhiệt độ KK vào

Nhiệt độ KK ra

Giai đoạn 1

60%

35%

Giai đoạn 2

35%

20%

Giai đoạn 3

20%

12%

2.2.3. Khối lượng gỗ vào và ra mỗi giai đoạn :

- Khối lượng gỗ vào và ra mỗi giai đoạn được xác định dựa vào khối lượng ban đầu gỗ và độ ẩm vào ra của ta có

+ Khối lượng gỗ ban đầu :

+ khối lượng gỗ giai đoạn tiếp theo được xác định theo công thức :

, [kg]

Ta có kết quả

Giai đoạn 1 : 738,84 kg

Giai đoạn 2 :975 kg

Giai đoạn 3 : 1090,909 kg

- Lượng ẩm bốc hơi sau mỗi giai đoạn dựa vào khối lượng gỗ trước vào sau mỗi giai đoạn :

W =

Thay các gí trị va vào ta có

Giai đoạn 1 : 9230,77 kg

Giai đoạn 2 : 1200 kg

Giai đoạn 3 : 1090,9 kg

2.2.4. Các thông số trạng thái mối gia đoạn :

2.2.4.1. Trạng thái không khí trước khi vào buồng :

Tõ t0,j0 tra ®å thÞ ta cã:

I0 = 36 kcal/kg = 8,59 kJ/ kgkkk

d0 = 8,8 g/ kg

j0 = jtbnam = 82%

= 14,66 ºC

2.2.4.2. Độ chứa ẩm và độ ẩm tương đối :

Dựa vào các thông số về độ ẩm ban đầu, nhiệt dung riêng dẫn suất ta có thể xác định theo phương pháp đại số, hoặc dựa vào nhiệt độ, entanpi ta có thể xác định được.

- Phương pháp đạo số được tính theo công thức sau :

+ Độ chứa ẩm :

                                [kg ẩm/ kgkkk]
+   độ ẩm ban đầu ;

+ nhiệt dung riêng dẫn suất

+ nhiệt độ TNS đầu vào và ra ;

+ Độ ẩm tương đối :

[%]

+ B =750/745 at

+ : áp suất bao hòa

+ : độ chứa ẩm

+ Entanpi :

I = 1,004* + *(r+1,97* ), kJ/kg kkk

+ nhiệt độ đầu vào buồng sấy

+ r=2500 kJ/kg : nhiệt ẩn hóa hơi của hơi nước ;

Bảng kết quả tính

Giai đoạn

Entanpi

Độ chứa ẩm không khí ra

Áp suất bão hòa

Độ ẩm tương đối

Giai đoạn 1

77,0904

0,0196

0,0355

0,8695

Giai đoạn 2

85,2519

0,0216

0,0422

0,8023

Giai đoạn 3

96,4740

0,0239

0,0558

0,6695

2.4.3.. Lượng không khí lý thuyết :

Lượng không khí khô cần để làm bay hơi 1Kg ẩm mỗi giai đoạn được xác định dựa theo độ chứa ẩm trong mỗi giai đoạn và lượng ẩm bay hơi, ta có thể tính theo công thức :

= , [kgkk/kg ẩm]

Ta có bảng kết quả :

Giai đoạn

Lượng KK khô/ẩm

Lượng KK cần trong mỗi giai đoạn

Giai đoạn 1

92,5815

854598,2922

Giai đoạn 2

78,2849

216789,0202

Giai đoạn 3

66,1618

72176,4642

2.3. Xác định kích thước buồng sấy :

Kích thước buồng sấy phải đảm bảo được năng suất theo yêu cầu 20m3/mẻ, đồng thừi phải đảm bảo không khí lưu thông trong phòng ta có cấu trúc phòng như hình vẽ.

Chọn chiều cao h1 =3m trong đó chiều cao chất gỗ 2m , không gian phía trên dùng để lắp quạt và calofe

Gỗ có chiều dài 2m do đó ta chọn chiều rộng của buồng a= 3

Chiều sâu hầm sấy b=6

Thể tích trong hầm V= h1*a*b=3*3*6=54 m3

Tường xây gạch có độ dày bằng 0,25m và được xây làm 2 lớp giữa là không khí để cách nhiệt

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN NHIỆT QUÁ TRÌNH SẤY

Mục đích : Việc tính toán nhiệt là nhằm các định lưu lượng không khí cần thiết cho quá trình sấy, tiêu hao nhiệt cần thiết, các tổn thất nhiệt và hiệu suất của thiết bị.

Trên cơ sở tính toán nhiệt sẽ tính toán, xác định các kích thước cơ bản của thiết bị sấy, làm cơ sở để tính toán Calorife, tính toán thông gió cho hệ thống sấy ; chọn quạt gió, bố trí đường ống dẫn khí.

3.1. Tính toán nhiệt buồng sấy theo lý thuyết :

3.1.1. Tổn thất do vật liệu sấy mang đi :

Tổn thất do gỗ mang đi cũng dễ dàng tính được dựa vào năng suất và nhiệt dung riêng.

Q = [kJ/h]

Với : + : năng suất sấy ;

+ nhiệt trung bình của TNS. Do giai đoạn 1 nhiệt đọ TNS nhỏ bằng nhiệt độ môi trường nên giai đoạn 1 ta lấy nhỏ hơn nhiệt độ trung bình của TNS từ (4ºC ÷5ºC) như vậy ta có

+ = 36,5 ºC

+ = 46 ºC

+ = 54 ºC

+ : nhiệt dung riêng của vật liệu ẩm

- theo công thức thực nghiệm ta có thể xác định được nhiệt dung riêng của vật liệu ẩm bằng công thức :

C = 4,19*((26,6+0,116+ω)/(100+ω)) kJ/kg.K

Với ω : độ ẩm tương đối của vật liệu ẩm. theo từng giai đoạn sấy ta có các giá trị của ω khác nhau từ đó ta có thể tính được C qua các giai đoạn sấy :

- giai đoạn 1 : C = 1,137 kJ/kg.K

- giai đoạn 2 : C = 1,13 kJ/kg.K

- giai đoạn 3 : C = 1,125 kJ/kg.K

Ta xác định được lượng nhiệt do vật liệu sấy mang theo đi trong từng giai đoạn

-Giai đoạn 1 :

= 8518,269343 kJ/kg

66,4425088 kJ/kg ẩm

- Giai đoạn 2 :

=8664,17 kJ/kg

225,27 kJ/kg ẩm

- Giai đoạn 3 :

=8664,17 kJ/kg

607,7857936 kJ/kg ẩm

√ Lượng nhiệt do sản phẩm mang đi :

26391,32179 kJ/h

3.1.2. Tổn thất ra môi trường :

3.1.2.1. Tổn thất nhiệt qua hai tường bên :

- Nhiệt truyền qua tường hầm sấy do sự chênh lệch nhiệt độ trong hầm sấy và nhiệt độ môi trường tổn thất qua tường hầm sấy được chia làm 3 thành phần :

+ Nhiệt do TĐN đối lưu giữa tác nhân sấy và mặt trong của tường lò

, [kJ/h]

Với + Diện tích tường :

=54

+ : mật độ nhiệt TDN đối lưu ;

Trong đó :

ð kJ/m2.h

Do đó : = 3624,66 kJ/h

+ Nhiệt do truyền qua tường lò :

+ = 28,5 °C

Do đó = 328,1 kJ/h

+ Nhiệt do TDN đối lưu tự nhiên của tường ngoài và không khí

= 3,6* [kJ/h]

Với :

=> = 57,97 kJ/ .h

Do đó : = 11248,5 kJ/h

Vậy giai đoạn 1 ta có tổn thất nhiệt qua tường

= 15201,26 kJ/h

Tương tự ta tính được tổn thất các giai đoạn sau :

- giai đoạn 2 = 21058,52 kJ/h

- giai đoạn 2 = 31060,66 kJ/h

Vậy ta có tổn thất qua tương buồng sấy :

= 67320,44 kJ/h

3.1.2.2 tổn thất nhiệt qua nền buồng sấy :

- Giai đoạn 1 :

,[kJ/h]

Với + q1 tổn thất qua 1 m2 nền và được tra theo bảng :

Giả sử tường hầm sấy cách tường phân xưởng là 1 m2

Nhiệt độ trung bình quá trình sấy giai đoạn 1 : 40,5 0C và ta có q1 = 22kJ/h.m2

=> Q1 = 1115,136 kJ/h

- Giai đoạn 2 :

Q2 = 2041,22 kJ/h

- Giai đoạn 3 :

Q3 = 2323,5 kJ/h

Vậy tổn thất nhiệt qua nền buồng sấy :

Qn = Q1 + Q2 +Q3

= 5479,856 kJ/h

Tổng tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che :

- Giai đoạn 1 :

Qbc1 = + Q1 = 16316,4 kJ/h

qcb1= Qbc1/W1 = 1,77 kJ/ka ẩm

- Giai đoạn 2 :

Qbc2 = + Q2 = 23009,74 kJ/h

qcb2= Qbc2/W2 = 8,34 kJ/ka ẩm

- Giai đoạn 3 :

Qbc3 = + Q3 = 33384,16 kJ/h

qcb3= Qbc3/W3 = 30,60 kJ/ka ẩm

=> Qbc = Qt + Qn = 72800,3 kJ/h

3.1.3. Nhiệt lượng tiêu hao :

Lượng nhiệt ần thiết để lượng ẩm trong gỗ giảm xuống một lượng nhất định sau mỗi giai đoạn. Lượng nhiệt tiêu hao có thế xác định trên cơ sở khối lượng không khí khô và Entanpi của không khí sau từng giai đoạn và được xác định theo công thức :

Qth = Li *(Ii1 - Ii2) , [kJ/h]

- Giai đoạn 1 : Qth1 = 487718,8656 kJ/h

- Giai đoạn 2 : Qth2 = 148295,4446 kJ/h

- Giai đoạn 3 : Qth3 = 545666,67346 kJ/h

- Tổng lượng nhiệt tiêu hao trong quá trình sấy :

Qth = Qth1 + Qth2 + Qth3

= 681480,67346 kJ/h

3.1.4. Lượng nhiệt do TNS mang đi :

Do khi được thải ra môi trường, nhiệt độ của TNS luôn lớn hơn nhiệt độ không khí trong môi trường, do đó nó gây ra tổn thất và được xác định theo công thức:

Qtns = L*Cpk*(t1-t0) , [kJ/h]

Với + L : lượng nhiệt không khí khô cần cấp trong 1h;

+ Cpk : nhiệt dung riêng của không khí; Cpk = 1,004 kJ/kg.K

+ t1 : nhiệt độ không khí ra khổi buồng sấy ;

+ t0 : nhiệt độ không khí môi trường;

- Giai đoạn 1 : Qtns1 = 147054,5264 kJ/h

- Giai đoạn 2 : Qtns2 = 46372,85756 kJ/h

- Giai đoạn 3 : Qtns3 = 15353,55791 kJ/h

Tổng nhiệt do TNS mang đi :

Qtns = Qtns1+ Qtns2 + Qtns3

= 20870,9419 kJ/h

3.1.5. Tổng lượng nhiệt tính toán trong quá trình sấy:

Q = Qsp + Qbc+ Qth + Qtns

= 965701,3576 kJ/h

3.1.6. Nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy:

=Q*h , kJ/h

Với h : thời gian sấy thực nghiệm h = 120 giờ

= 231768325,8 kJ

3.2. Tính toán nhiệt quá trình sấy thực tế:

Trong thực tế hệ thống sấy ta phải tính đến một lượng nhiệt bổ sung cho ác tổn thất qua kết cấu bao che.

Vậy để xác định các thông số trong sấy thực tế chúng được ra giá trị Δ

Với +Δ = Ca*tv1 - qsp - qbc

+ Ca = 4,18 kJ/kg.K

+ tv1 : nhiệt độ trung bình trong buồng sấy theo từng giai đoạn ;

Với các thông số đã xác định được ta tính giá trị Δ theo từng giai đoạn sau :

- Giai đoạn 1 :

Δ1 = 102,198

- Giai đoạn 1 :

Δ2 = -35,365

- Giai đoạn 3 :

Δ1 = -1325,496

3.2.1. Xác định các thông số trong quá trình sấy thực tế:

+ Xác định độ chứa ẩm:

di = d0 + Cdo * , [kg ẩm/kg.kkk]

trong đó + d0 : độ ẩm ban đầu của không khí ;

+ Cdo : nhiệt dung riêng của không khí với độ ẩm d0 ;

+ t1 ,t2 nhiệt độ không khí vào và ra khỏi buồng sấy ;

ii = 2500 + Cpa*t1

Cpa = 1,842 kJ/kg.K

+ Entanpi:

Ii = Cpk*ti + di*ii

Trong đó + Ii : entanpi ở giai đoạn I ;

+ di : độ ẩm ở giai đoạn i;

+ Độ ẩm tương đối:

= B* ; [%]

Giai đoạn

Độ chứa ẩm

Entanpi

Độ ẩm tương đối

0,02

78,2230

0,8873

0,0214

84,7173

0,7937

0,0182

81,8854

0,5140

3.2.2. Lượng không khí khô thực tế:

+ Lượng không khí khô cần để bốc hơi 1kg ẩm được xác định theo công thức:

Li = ,[kg kkk/kg ẩm]

Với + d0 : độ ẩm không khí ban đầu;

+ di : độ ẩm không khí giai đoạn i ;

+ Lượng không khí thực tế sử dụng trong mỗi giai đoạn:

Li = li *W , [kg kkk]

Với + W : lượng ẩm bay hơi trong mỗi giai đoạn , % ;

Giai đoạn

Lượng khí cần bay hơi 1kg ẩm

Lượng khí khô cần cấp trong mỗi giai đoạn

88,91

820719,189

79551

220259

106,65

115708,271

3.2.3. Lượng nhiệt tổn thất theo thực tế:

3.2.3.1. Lượng nhiệt do TNS mang đi:

Qtns = L*Cpk (t1-t0) , kJ/h

Với + L : lượng không khí khô cần cấp theo thực tế trong 1 giờ;

+ Cpk : nhiệt dung riêng của không khí ;

Cpk = 1,004 kJ/kg.K

+ t1 nhiệt độ không khí ra khỏi buồng sấy

+ t0 nhiệt độ không khí ra môi trường ;

Tính được lượng nhiệt do tác nhân sấy mang ra môi trườn:

- Giai đoạn 1 : Q1 = 141224,7985 kJ/h

- Giai đoạn 2 : Q2 = 47122,9175 kJ/h

- Giai đoạn 3 : Q3 = 24613,75281 kJ/h

Tổng lượng nhiệt do TNS mang ra môi trường là:

Qtns = 212961,4688 kJ/h

3.2.3.2. Nhiệt lượng tiêu hao thực tế:

Theo thực tế ta các thông số Entanpi thực tế và lượng không khí cấp theo từng giai đoạn, ta có nhiệt lượng tiêu thụ theo thực tế được xác định:

Qth = Li*(Ii1-Ii2) , [kJ/h]

- Giai đoạn 1 : Qth1 = 481294,2858 [kJ/h]

- Giai đoạn 2 : Qth2 = 149088,8175 [kJ/h]

- Giai đoạn 3 : Qth3 = 55305,43719 [kJ/h]

Tổng nhiệt tiêu hao trong quá trình sấy :

Qth = Qth1 + Qth2 + Qth3

= 685688,5405 kJ/h

3.2.3.3. Lượng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che:

Do chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ không khí bên trong, ngoài phòng, không phụ thuộc vào các đặc tính khác nên khi thay đổi các giá trị thì tổn thất qua kết cấu bao che không đổi so với thực tế.

- Giai đoạn 1 : Qbc1 = + Q1 = 16316,4 kJ/h

qbc1 = = 1,77 kJ/kg ẩm

- Giai đoạn 2: Qbc2 = + Q2 = 23099 kJ/h

qbc2 = = 8,34/kg ẩm

- Giai đoạn 1 : Qbc3= + Q3 = 64353,7536 kJ/h

qbc3 = = 30,60 kJ/kg ẩm

=> Qbc = Qt + Qn = 72800,3 kJ/h

3.2.3.4 Tổn thất nhiệt do sản phẩm mang đi :

- Giai đoạn 1 : Q1 = 8518,27 kJ/h

Qsp1 = = 66,44 kJ/kg ẩm

- Giai đoạn 2 : Q2 = 8664,176782 kJ/h

Qsp2 = = 225,27 kJ/kg ẩm

- Giai đoạn 3 : Q3 = 6906,656746 kJ/h

Qsp3 = = 455,84 kJ/kg ẩm

Lượng nhiệt do sản phẩm mang đi là :

Qsp = 24089,10278 kJ/h

3.2.4. Tổng lượng nhiệt tổn thất thực tế:

Qtt = Qtns + Qth + Qt + Qbc

= 995539,41122 kJ/h.

Lượng nhiệt cần cung cấp cho một mẻ sấy :

Q = Qtt*h =

= 238929458,9 kJ

Đồ thị

3.3. Hiệu suất nhiệt của hệ thống sấy:

Lượng nhiệt cung cấp của HTS chỉ sử dụng một phần để bay hơi ẩm. Ngoài ra, lượng nhiệt còn có các tổn thất như qua kết cấu bao che, do vật liệu sấy mang ra ngoài, do tác nhân sấy mang đi. Ta có thể xác định hiệu suất theo công thức:

η = , [%]

Trong đó + Qci :nhiệt lượng có ích; ở đây Qci = Qth = 685688,5405 kJ/h

+ Qtt = 965539,4122 kJ/h

Vậy η = 68,87 %

CHƯƠNG 4 TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ

VÀ BỐ TRÍ ĐƯỜNG ỐNG

Sau khi xác định tổn thất nhiệt sau các giai đoạn, ta có nhiệt tổn thất sau các giai đoạn là:

Giai đoạn 1: Q1 = 647353,7536 kJ/h

Giai đoạn 2: Q2 = 227975,6518 kJ/h

Giai đoạn 3: Q3 = 120210,0067 kJ/h

Ta nhận thấy rằng tổn thất nhiệt giai đoạn một quá lớn vì vậy ta tính toán các thiết bị phụ theo tổn thất Q1

4.1 Tính chọn Clorifer:

Trong kỹ thuật ta sử dụng Clorier để gia nhiệt cho TNS, ở đây là không khí nóng. Sử dụng Clorifer khí - hơi để gia nhiệt cho không khí bên trong hầm sấy và môi chất mang nhiệt là hơi nước bão hòa.

Clorifer hơi - khí là thiết bị trao đổi nhiệt có vách ngăn. Trong ống là hơi nước bão hòa, bên ngoài là không khí nóng chuyển động cưỡng bức. Do hệ số TDN của hơi nước lớn hơn không khí rất nhiều nên ta thường làm cánh về phía không khí để tăng khả năng trao đổi nhiệt.

Để tính toán ta chọn nhiệt độ hơi bão hòa vào clorifer ở 120 °C và áp suất hơi khoảng (4÷6)at

- Nhiệt độ không khí vào calorife là nhiệt độ không khí môi trường : tv = 14,66 °C

- Ta xác định được giá trị Δttb = 85 °C

- Hiệu suất ta chọn ở : η= 80%

- Ta chọn lưu lượng không khí qua clorife : 8 kg/m2.s

- Ta có hệ số truyền nhiệt : k = 22,011 W/m2.K

- Diện tích clorife được xác định theo công thức :

F = = 415,52 m2

Ta có diện tích trao đổi nhiệt của clorife : 415,52 m2

Ta chọn 3 dàn clorife:

ð Diện tích trao đổi nhiệt mỗi dàn clorife : 138,5 m2

Do nhiệt độ tác nhân sấy không cao lắm nên ta chọn lò hơi có áp suất hơi bão hòa là 2bar . tra bảng nước và hơi bão hòa theo áp suất ta có nhiệt ẩn hóa hơi r = 2202 kJ/kg.K. nhiệt dộ hơi bão hòa 120,3 °C.

- Ta có lượng hơi cần cấp:

D = = 367,5 kg/h

Lương hơi nuocwstieeu hao cho 1 clorife :

D1 = 122,5 kg/h

Vậy ta chọn clorife co dạng như hình vẽ và có đặc điểm sau :

- Dài = 1400mm

- Rộng = 200mm

- Cao = 740mm

- có hệ số TĐN : k = 22,911 W/m2.K

- trở lực không khí : 4,4 mmHg

Vẽ

4.2. Tính chọn quạt:

Ở các nước tiên tiến, quạt được sản xuất theo cá quy chuẩn quốc gia. Vì vậy, khi chọn quạt ngoài năng suất V và Δp cột áp chúng ta cần biết các quy chuẩn sản xuất quạt. Hơn nữa, mỗi loại quạt, nhà sản xuất còn cho chúng ta 1 biểu đồ đặc trưng.

Với lượng gió cấp thực tế trong 1h: 11398,87763

4.2.1. Xác định vận tốc khí trong phòng:

4.2.2. Xác định các thông số của quạt:

4.3. Tính chọn lò hơi:

4.4 Thiết bị phun ẩm:

Do trong quá trình sấy, khi độ ẩm không khí trong phòng thấp ẩm trong vật sấy bay hơi nhanh, có thể xảy ra các hiện tượng không mong muốn như cong vênh, nứt nẻ ... Do đó, trong quá trình sấy ta phải phun ẩm bổ sung. Lượng ẩm thường được phun trực tiếp vào buồng sấy.

4.5 Bố trí đường ống dẫn hơi và dẫn nước ngưng trong hầm sấy:

Đường ống dẫn hơi quá nhiệt từ lò hơi về buồng sấy được bọc cách nhiệt khi bố trí đường ống ngoài trời, khi vào buồng sấy hơi đi vào phía trên và nước ngưng được dẫn về theo đường nước ngưng bố trí góc phía dưới Clorifer. Trên đường ống dẫn còn bố trí các van khóa, phin lọc ...

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] - Kỹ thuật sấy - Nguyễn Văn Chước - NXB Khoa học và Kỹ thuật - Năm 1999

[2] - Tính toán và thiết kế hệ thống sấy - PGS.TS. Trần Văn Phú - NXB Giáo dục

[3] - Giáo trình chuyên đề sấy - Phạm Thanh - ĐHBK Đà Nẵng - Năm 2008

[4] - Cẩm nang ngành lâm nghiệp - Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn - Chương trình hỗ trợ Ngành lâm nghiệp và đối tác - Năm 2006

Bạn đang đọc truyện trên: Truyen2U.Pro

Trước Sau