Đọc truyện Do an Say

Do an Say

Trước Sau

Màu nền

Font chữ

Font size

Chiều cao dòng

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT

Đề tài: Sấy gỗ 30m3/mẻ với môi chất mang nhiệt là khói nóng.

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA GỖ

1.1. Tính chất của gỗ

1.1.1. Cấu trúc của gỗ

1.1.2. Tính chất hóa học của gỗ

1.1.3. Tính chất nhiệt vật lý của gỗ

1.1.4. Tính chất cơ học của gỗ

1.2. Giới thiệu quy trình sấy gỗ

1.3.1. Các phương pháp sấy gỗ

1.3.2. Các quá trình diễn ra trong khi sấy

1.3.3. Các yêu cầu trong sấy gỗ

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ 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 và chế độ sấy

2.1.4. Chọn loại gỗ và cách sắp xếp gỗ trong buồng sấy

2.1.5. Chọn thời gian sấy

2.2. Tính toán quá trình sấy lý thuyết

2.2.1. Trạng thái không khí ngoài trời

2.2.2. Trạng thái không khí trong buồng sấy

2.2.3. Khối lượng gỗ trong các giai đoạn sấy

2.2.4. Các thông số trạng thái trong mỗi giai đoạn

2.3. Xác định kích thước buồng sấy

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN NHIỆT QUÁ TRÌNH SẤY

3.1. Tính các tổn thất nhiệt

3.1.1. Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi

3.1.2. Tổn thất nhiệt do kết cấu bao che

3.1.3. Tính D

3.2. Tính toán quá trình sấy thực tế

3.2.1. Xác định các thông số sau quá trình sấy thực

3.2.2. Xác định lượng không khí khô thực tế và nhiệt lượng tiêu hao

3.2.3. Cân bằng nhiệt và hiệu suất hệ thống sấy

3.2.4. Công suất nhiệt hệ thống sấy

CHƯƠNG 4: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ

4.1. Tính chọn calorifer

4.2. Tính chọn buồng đốt

4.3. Tính chọn quạt

4.3.1. Tính trở lực

4.3.2. Chọn quạt

4.4. Chọn xyclon lọc bụi

CHƯƠNG 5: TÀI LIỆU THAM KHẢO

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA GỖ

Giới thiệu về gỗ và các tính chất của gỗ, từ đó đề ra quy trình sấy và các phương pháp sấy gỗ phổ biến. Mặt khác tìm hiểu ẩm trong gỗ và các quá trình xảy ra trong quá trình sấy cũng như các yêu cầu trong sấy gỗ.

1.1. TÍNH CHẤT CỦA GỖ

1.1.1. Cấu trúc của gỗ

Gỗ là một loại vật liệu không đồng nhất về cấu tạo, tính chất và loại vật liệu không đẳng hướng. Có một lượng nước nhất định bên trong gỗ, nước này tồn tại dưới hai dạng: nước tự dốc trong bó mạch xoang bào và nước dính ở giữa các bó mạch làm cầu nối giữa các mixencellulose trong vách tế bào.

Trên mặt cắt ngang của gỗ ta thấy những vòng năm đồng tâm. khi xem xét cấu trúc gỗ, người ta phân biệt ra ba hướng vuông góc chính sau đây:

- Hướng bán kính: hướng dọc theo bán kính vòng năm.

- Hướng tiếp tuyến: hướng tiếp xúc với vòng năm.

- Hướng trục: hướng dọc theo trục của cây.

Tương ứng với các hướng trên người ta có các mặt cắt sau: mặt cắt ngang, mặt cắt tiếp tuyến và mặt cắt xuyên tâm.

Khi quan sát bằng mắt thường ở các loại gỗ dẻ, sồi và khi quan sát bằng kính hiển vi ở các loại gỗ thông, dương... người ta thấy những dải ánh sáng hoặc hơi tối bị đứt quãng và nằm theo thân cây và được gọi là tia gỗ.

Giữa các thớ gỗ cũng xuất hiện các lực liên kết, lực liên kết giữa các thớ gỗ và tia gỗ yếu hơn giữa các thớ gỗ với nhau. Tia gỗ liên hệ với vòng năm kế cận theo hướng bán kính của cây hơn các hướng khác.

Ở gỗ sồi, thông, bá dương, du phần giữa cây gọi là lõi, có màu đậm hơn. Lõi cây đậm và chắc hơn, khó thoát nước và chậm khô, phần bìa vỏ cây có phần sáng hơn gọi là giác.

Do quá trình sinh trưởng, lõi dịch khỏi tâm hình học của cây khi đó gỗ trở thành đặc hơn. Vòng trong đen hơn và có khuyết tật, loại gỗ này khi sấy sẽ bị cong vênh dọc theo cây.

Nếu gỗ có thớ xiên hoặc có thớ vặn gọi là gỗ vặn thớ, khi sấy gỗ loại này thường xảy ra hiện tượng xoắn vặn dọc theo thớ.

1.1.2. Tính chất hóa học của gỗ

Thành phần chính của gỗ là các chất hữu cơ (99 ÷ 99.7%) với 4 nguyên tố chủ yếu sau: Carbon (50%), Hydro (6,4%), Oxy (42,6%) và Nitro (1%). Ngoài ra, trong gỗ còn có các chất vô cơ, khi đốt cháy các chất vô cơ này biến thành tro, là hợp chất của nguyên tố: K, Na, Ca, Mg, Mn, Fe, Si,...

Gỗ có cấu tạo từ những nhóm tế bào khác nhau về hình dáng và chức năng. Cấu tạo hoá học của màng tế bào phức tạp, thành phần của nó gồm: 50% cellulose, 25% hemicellulose và còn lại là lignin không định hình. Phần tử cơ bản của màng tế bào là colocidmixen cấu tạo từ chuỗi phân tử cellulose có hướng chủ yếu dọc theo thân cây. Đường kính mixen từ 520mm, chiều dài có thể khác nhau. Trong những mô gỗ bị ngập nước những mixen này đã bị ngăn cách bởi những lớp nước mỏng và cấu trên gọi là chuỗi mixen. Tuy nhiên nước không thể thấm vào những phần tử mixen. Khi giảm nước giữa các phần tử mixencellulose thì màng tế bào bị co lại. Về mặt hoá lý có thể xem gỗ là tổ chức mixen háo nước.

1.1.3. Tính chất nhiệt vật lý của gỗ

a. Độ ẩm của gỗ

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

· Độ ẩm tuyệt đối của gỗ Wo, [%]: là tỷ 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 một loại vật liệu có khả năng hút hơi nước trong không khí. Khi hút hơi nước gỗ nở ra, khi thoát hơi nước gỗ co lại.

Khả năng hút và thoát hơi nước của gỗ phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tương 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 đến khi độ ẩm của gỗ không đổi. Khi đạt đến trạng thái cân bằng, hai quá trình này chênh nhau từ 1÷3%. Độ ẩm trong giới hạn W2<Wtb<W1 gọi là độ ẩm cân bằng của gỗ.

Thực nghiệm xác nhận rằng ở trong không khí bão hoà j = 100%, độ ẩm của các loại gỗ xấp xỉ bằng 30%.

· Độ ẩm bão hoà 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 hoà trong gỗ (vách tế bào), điểm đó gọi là điểm bão hoà thớ gỗ và độ ẩm tương ứng gọi là độ ẩm bão hoà 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 hoà thớ gỗ.

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

Khi gỗ có Wgỗ = 0÷Wbhtg thì hiện tượng giãn nở phát sinh, cường độ gỗ giảm, hệ số dẫn nhiệt tăng.

Khi gỗ có Wgỗ =Wbhtg cường độ gỗ giảm xuống tối thiểu, độ giãn nở lớn nhất, khả năng dẫn điện ít thay đổi.

Khi gỗ có Wgỗ >Wbhtg thì thể tích, cường độ gỗ, khả năng dẫn điện,dẫn nhiệt vẫn không thay đổi.

· Vai trò của ẩm trong gỗ

Ẩm có vai trò trong việc duy trì hoạt động sống của cây. Khi cây chết, ẩm của gỗ lại phá huỷ và phân hoá gỗ, biến gỗ tươi thành gỗ mục nát làm phân bón cho đất nhường chỗ cho chồi non phát triển nhờ đó mà hoạt động sống của cây được duy trì hàng thế kỷ.

Tuy ẩm của gỗ phá hoại và làm mục nát gỗ nhưng khi gỗ được tách ẩm và không khí được loại ra hết khỏi lỗ hổng tế bào của gỗ thì gỗ sẽ không bị mục nát nữa. Theo Kebol thì 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 thì 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, nứt nẻ và 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 còn 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.

b. Khối lượng riêng của gỗ r

Là khối lượng 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.

c. Nhiệt dung riêng của gỗ

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

· Gỗ ướt:

, [Kcal/kgK]

W: Độ ẩm của gỗ.

t: nhiệt độ của gỗ.

· Gỗ khô:

, [Kcal/kgK]

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

C = 0,266 + 0,0016.t , [Kcal/kgK]

Trong khoảng nhiệt độ: t = 0¸100 ºC nhiệt dung riêng trung bình của gỗ:

, [Kcal/kgK]

Theo Durlop, khi khối lượng riêng gỗ thay đổi từ 0,23¸1,1 Kg/cm3 thì C không phụ thuộc vào r. Sự phụ thuộc của C vào Wgỗ được xác định:

, [Kcal/kgK]

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

1.1.4. 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.

1.2. GIỚI THIỆU QUY TRÌNH SẤY GỖ

1.3.1. Các phương pháp sấy gỗ

a. Mục đích sấy gỗ

Sấy gỗ là để ngăn ngừa sự phá huỷ gỗ tạo nên những tính chất cần thiết khi sử dụng gỗ. Do yêu cầu của việc sử dụng gỗ trong mỗi ngành khác nhau mà có mục đích sấy gỗ khác nhau.

Khi sấy trong nhà máy xẻ gỗ thì mục đích sấy gỗ là ngăn ngừa sự phá huỷ gỗ, ngăn ngừa nấm ăn và sự tấn công của côn trùng, làm giảm trọng lượng gỗ trong khâu vận chuyển đến nơi tiêu thụ, làm giảm giá thành vận chuyển.

Trong ngành xây dựng và chế biến gỗ thì mục đích sấy gỗ là nhằm chống biến dạng và mài mòn ở những thiết bị và sản phẩm bằng gỗ tăng cường những tính cơ lý của gỗ. Sấy gỗ trong các ngành sản xuất đặc biệt trong ngành gỗ lạng, ván sàn nhằm tạo cho vật liệu những tính chất hoàn hảo phù hợp với yêu cầu qui trình công nghệ của ngành đó.

Tóm lại, mục đích chung của sấy gỗ là biến gỗ từ nguyên liệu tự nhiên thành vật liệu công nghiệp đồng thời với việc gia tăng tính chất vật lý kỹ thuật, tính chất công nghệ của gỗ. Gỗ sấy có chất lượng cao, sản phẩm có chất lượng tốt hơn gỗ chưa sấy. Vì thế để đảm bảo nhu cầu xuất khẩu thành phẩm của đồ gỗ thì sấy là một khâu công nghệ quan trọng không thể thiếu được.

b. Các phương pháp sấy gỗ

Sấy gỗ là thực chất tách ẩm ra khỏi gỗ, có nhiều phương pháp tách ẩm ra khỏi gỗ. Tuy nhiên hiện nay người ta 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 tuỳ theo kích thước gỗ, điều kiện thời tiết, thời gian sấy có thể kéo dài từ một đến ba năm.

Phương pháp này có 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 hoá, 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 (sấy nhân tạo):

Đặc điểm của sấy nhân tạo là tạo là 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 hơi đốt.

- Sấy đối lưu bằng hơi quá nhiệt.

- Sấy trong bể dầu.

- Sấy gỗ tiếp xúc.

- Sấy bức xạ.

- Sấy trong điện trường của dòng điện có tầng số cao.

- Sấy bằng dòng điện một chiều.

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

1.3.2. Các quá trình diễn ra trong khi sấy

a. Quá trình di chuyển 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 môi 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 trong ra ngoài, do đó 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 nhanh khô.

Khi độ ẩm gỗ xuống dưới điểm bão hoà 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 nhiệt độ cao xuống nhiệt độ thấp.

Phương pháp sấy đối lưu hạn chế sự dịch chuyển ẩm từ trong ra ngoài. Vì vậy trước khi sấy cần phải làm nóng gỗ để tránh sự chênh lệch nhiệt độ như đã nói ở trên (có thể sấy bằng điện). Sự chênh lệch của áp suất giữa các phân áp suất bên trong gỗ và áp suất hơi nước của môi trường không khí là động lực thúc đẩy quá trình thoát hơi nước.

b. Quá trình bay hơi nước trên bề mặt 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 đến trạng thái bão hoà tức là j<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 hoà 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:

DP = Ph - Pn.

Trong đó: Ph: áp suất hơi nước trên bề mặt thoáng (mmHg).

Pn: phân áp suất hơi nước trong không khí (mmHg).

Vì vậy, trên bề mặt nước tự do luôn phủ một lớp hơi nước bão hoà 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 1 giờ trên 1 m2 diện tích mặt thoáng là.

m = b.(Ph - Pn) , [Kg/m2h]

Trong đó:

b: Hệ số bay hơi bề mặt phụ thuộc tốc độ lưu động của dòng khí.

b= 0,00168 + 0,000128.w

w: 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 hoà thớ gỗ:

Wgỗ > Wbhtg

1.3.3. Các yêu cầu trong sấy gỗ

Do đặc điểm cấu tạo nên độ ẩm phân bố trong gỗ là khác nhau. Đó là nguyên nhân sinh ra các ứng lực bên trong quá trình sấy.

Thời kỳ đầu quá trình sấy: lớp mặt ngoài khô rất nhanh Wgỗ < Wbhtg và xảy ra hiện tượng co rút. Các lớp bên trong do độ ẩm còn cao nên chưa xảy ra co rút vì vậy hình thành các ứng suất bên trong gỗ, nếu ứng lực vượt qua một giới hạn nào đó, biến dạng tăng và vượt quá giới hạn chịu đựng, gỗ sẽ bị phá hoại và sinh ra nứt nẻ.

Thời kỳ hai quá trình sấy: khi độ ẩm bên trong gỗ Wgỗ > Wbhtg các lớp bên trong sẽ co rút mạnh hơn, các lớp ngoài khi co rút bị biến dạng và ỳ ra làm cản trở sự co rút bên trong. Thời kỳ này ngược lại thời kỳ đầu và sinh ra ứng lực ngược lại làm cho các lớp bên ngoài bị nén lại và căng ra. Nếu trong thời kỳ đầu ứng lực sinh ra càng lớn thì thời kỳ hai càng ngược lại sẽ mạnh hơn.

Về tính chất thì ứng lực thời kỳ đầu sinh ra nứt nẻ bề mặt, thời kỳ hai sinh ra nứt nẻ bên trong vật.

Qua đây ta rút ra kết luận :

- Trong phương pháp sấy gỗ bằng hơi đốt, không khí nóng (sấy đối lưu): sự chênh lệch ẩm giữa trong và ngoài gỗ sinh ra ứng suất là điều tất yếu.

- Để giảm bớt các ứng suất bên trong, trong thời kì đầu quá trình sấy cần giảm bớt sự bay hơi nước trên bề mặt ngoài gỗ.

- Để loại trừ hoặc giảm các ứng suất bên trong gỗ của thời kì 2, tuỳ theo các hình thức cần thiết, tuỳ loại gỗ có thể xử lý bằng không khí có độ ẩm cao làm bề mặt ngoài của gỗ ẩm lại và mềm tạo điều kiện co rút bổ sung.

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY

Chương này nhằm mục đích chọn thiết bị sấy, phương pháp sấy, tác nhân sấy và chế độ sấy phù hợp. Qua đó tính toán quá trình sấy lý thuyết nhằm xác định lượng không khí tuần hoàn qua hệ thống và xác định 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 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 hai giai đoạn sau:

- Chọn sơ bộ phương pháp sấy: như đã phân tích ở trên, gỗ được sấy theo hai phương pháp chính: 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.

- 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 đổi 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 làm việc liên tục. Vật liệu sấy được chất trên khay để trên xe goòng 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 như không gian của thiết bị nên ở đây ta chọn buồng sấy làm thiết bị sấy.

2.1.2. Giới thiệu phương pháp sấy đối lưu

Đối với 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 j giảm dẫn đến phân áp suất hơi nước pam trong tác nhân sấy giảm. Mặt khác, do nhiệt độ của vật liệu sấy tang 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 khí nóng hoặc khói nóng. Quá trình truyền nhiệt được 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 và chế độ sấy

a. Chọn tác nhân sấy

Cùng với việc cung cấp nhiệt cho vật để hoá 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 và độ ẩm... Nhược điểm của không khí nóng 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.

Sử dụng khói nóng để cung cấp nhiệt cho tác nhân sấy.

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 khói nóng sinh ra từ buồng đốt, đi vào đống gỗ sấy tiếp.

Khói nóng được cung cấp từ buồng đốt được dẫn theo các ống dẫn (được bọc cách nhiệt) vào calorife trao đổi nhiệt với không khí nóng trong buồng sấy. Sau khi khói nóng gia nhiệt cho không khí bị giảm nhiệt độ sẽ thải ra ngoài.

b. Chọn chế độ sấy

Do đặc điểm của quá trình sấy gỗ là thời gian sấy lâu, tốc độ sấy chậm và dễ cong vênh, nứt nẻ nên thường người ta chọn chế độ sấy hồi lưu một phần.

Quá trình sấy có hồi lưu là quá trình sấy có sử dụng khí thải hoà trộn với không khí mới. Ưu điểm của chế độ sấy hồi lưu là:

Tạo ra chế độ sấy dịu làm tăng chất lượng sản phẩm.

Tiết kiệm nhiệt lượng cấp cho quá trình sấy nhờ giảm tổn thất nhiệt do khí thải mang đi, từ đó giảm chi phí năng lượng.

Tránh được các khuyết tật của gỗ sinh ra trong quá trình sấy.

Tuy nhiên, giá thành đầu tư có cao hơn và năng lượng tiêu tốn cho vận hành cũng lớn hơn (chủ yếu do quạt). Song nếu xét một cách toàn diện thì đối với sấy gỗ, chế độ sấy hồi lưu có hiệu quả cao hơn.

Để thành lập chế độ sấy thì cần lưu ý các điểm 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.

c. Quy trình sấy

Chuẩn bị gỗ sấy

Chọn và xây dựng chế độ sấy cụ thể

Điều chỉnh các thông số trạng thái TNS

Xử lý giữa chừng

Xử lý cuối cùng và kết thúc

2.1.4. Chọn loại gỗ và cách sắp xếp gỗ trong buồng sấy

a. Chọn loại gỗ

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%.

b. Cách sắp xếp gỗ trong buồng sấy

Sự nứt nẻ gỗ 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.

Thanh kê

Gỗ sấy

Ta có cách sắp xếp gỗ như sau: gỗ sắp thành 3 đống, mỗi đống sắp thành 20 lớp, mỗi lớp sắp 23 thanh gỗ.

Kích thước mỗi đống: 2000×(23.220)×(20.(50+50)) = 2000×5060×2000 mm.

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 10 ngày (tức là 240h).

2.2. TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT

Quá trình sấy lý thuyết là quá trình sấy mà bỏ qua các tổn thất nhiệt, không có nhiệt lượng bổ sung trong suốt quá trình sấy. Quá trình sấy lý thuyết là cơ sở xây dựng quá trình sấy thực.

I

t1

1

2

do

0

t2

t0

d2o

jo

j = 100%

d

M

dM = d1

Hình 2.1: đồ thị I-d quá trình sấy lý thuyết.

2.2.1. Trạng thái không khí ngoài trời

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: tmintd = 11,9 ºC.

+ Độ ẩm trung bình năm: jtbnam = 82%.

- 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: + ttb = 18,8 ºC: nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất.

+ tmintd =11,9 ºC: nhiệt độ thấp tuyệt đối.

Vậy: ºC

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

jo = jtbnam = 82%

Giá trị jo và to tra theo đồ thị I-d ta có các thông số:

Io = 36 kcal/kg = 8,59 kJ/kg kkk

do = 8,8 g/kg

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

m3/kg kkk

ro = 1,196 kg/m3

2.2.2. 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:

Bảng 2.1: độ ẩm của gỗ và nhiệt độ không khí trong các giai đoạn.

Giai đoạn

Độ ẩm đầu vào

Độ ẩm đầu ra

Nhiệt độ KK vào

Nhiệt độ KK ra

Giai đoạn 1

60%

35%

54

41

Giai đoạn 2

35%

20%

60

48

Giai đoạn 3

20%

12%

70

55

2.2.3. Khối lượng gỗ trong các giai đoạn sấy

Thời gian sấy trong từng giai đoạn: 240h = 96h + 72h + 72h

- 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 nó. Ta có:

+ Khối lượng gỗ ban đầu:

kg

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

, [kg]

Ta có kết quả:

Giai đoạn 1: G1 = 28430,77 kg

Giai đoạn 2: G2 = 23100 kg

Giai đoạn 3: G3 = 21000 kg

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

Thay các giá trị Gi vào ta có:

Giai đoạn 1: W1 = 17769,23 kg ẩm/mẻ = 185,096 kg ẩm/h

Giai đoạn 2: W2 = 5330,77 kg ẩm/mẻ = 74,038kg ẩm/h

Giai đoạn 3: W3 = 2100 kg ẩm/mẻ = 29,167 kg ẩm/h

2.2.4. Các thông số trạng thái trong mỗi giai đoạn

Tham khảo các hệ thống sấy thực tế, chọn hệ số hồi lưu n = 9. Có nghĩa là dùng 9 kg không khí khô quay trở lại hoà trộn với 1 kg không khí khô từ môi trường đưa vào. Tức là:

(theo công thức 7.64 TL [1])

Các giai đoạn của quá trình sấy có cùng trạng thái không khí ngoài trời, chỉ khác về nhiệt độ không khí nóng ở từng giai đoạn. Nên phương pháp tính toán thông số trạng thái các giai đoạn là như nhau, nên chúng ta hình thành công thức và lập bảng để tính trong từng giai đoạn.

a. Trạng thái không khí trước khi vào buồng

Trạng thái không khí ban đầu được chọn theo thông số khí ngoài trời. Lấy ở trạng thái khắc nghiệt nhất và ta có:

to = 14,66 ºC;

jo = 82%;

Io = 36 kJ/kg kkk;

do = 0,0088 kg ẩm/kg kkk.

b. Độ chứa ẩm và độ ẩm tương đối

Có thể xác định độ chứa ẩm d2 sau quá trình sấy lý thuyết dựa vào nhiệt độ t1, t2 và hệ số hồi lưu n theo công thức 7.70 tài liệu [1]:

, [kg ẩm/kg kkk]

Với: do: độ ẩm ban đầu;

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

i1, i2: entanpi của ẩm vào và ra thiết bị sấy, kJ/kg. Ta có:

i = 2500 + 1,842.t

Entanpi của không khí ẩm ra khỏi thiết bị sấy

, [kJ/kg kkk]

Độ ẩm tương đối j2: (theo công thức 2.19 tài tiệu [1])

, [%]

Với: B = 760/750 bar (áp suất khí trời là 760 mmHg);

pb2: áp suất bão hòa tại nhiệt độ t2, tra bảng nước và hơi bão hòa.

Bảng 2.2: độ chứa ẩm và độ ẩm tương đối trong từng giai đoạn sấy.

Giai đoạn

i1

i2

d2

I2

pb2

j2

Giai đoạn 1

2599,47

2575,52

0,0466

161,29

0,07871

89,94

Giai đoạn 2

2610,52

2588,42

0,0600

203,59

0,11343

78,75

Giai đoạn 3

2628,94

2601,31

0,0738

247,32

0,15740

68,42

c. Các thông số trước khi gia nhiệt (điểm hòa trộn M) (theo trang 150 tài liệu [1])

Độ chứa ẩm dM:

, [kg ẩm/kg kkk]

Entapi IM:

, [kg ẩm/kg kkk]

Nhiệt độ tM. Trước hết ta tính

Cdx(d0) = Cpk + Cpa.d0

Cdx(d2) = Cpk + Cpa.d2

Cdx(dM) = Cpk + Cpa.dM

Từ đó ta tìm được tM:

, [ºC]

Độ ẩm tương đối jM: (theo công thức 2.31 tài tiệu [1])

Áp suất bão hòa tương ứng với nhiệt độ tM:

, [bar]

, [%]

Bảng 2.3: các thông số trạng thái tại điểm hòa trộn.

Giai đoạn

dM

IM

Cdx(d0)

Cdx(d2)

Cdx(dM)

tM

pbM

jM

Giai đoạn 1

0,0429

148,76

1,02021

1,08992

1,08295

38,5

0,06761

96,76

Giai đoạn 2

0,0549

186,83

1,02021

1,11458

1,10515

44,9

0,09457

87,05

Giai đoạn 3

0,0673

226,19

1,02021

1,14003

1,12804

51,4

0,13047

75,98

d. 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:

, [kg kkk/kg ẩm] hay , [kg kkk/h]

Nhiệt lượng tiêu hao: (theo 7.71 tài liệu [1])

, [kJ/kg ẩm] hay , [kJ/h]

Bảng 2.4: các thông số trạng thái tại điểm hòa trộn.

Giai đoạn

l

L

q

Q

Giai đoạn 1

264,25

48911,7

3310,89

612833,3

Giai đoạn 2

195,18

14450,7

3270,96

242175,2

Giai đoạn 3

153,74

4484,0

3248,71

94755,3

2.3. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC BUỒNG SẤY

Kích thước buồng sấy phải đảm bảo được năng suất theo yêu cầu, đồng thời phải đảm bảo không khí lưu thông trong buồng, có không gian lắp đặt các thiết bị bên trong, kênh dẫn, kênh thải và người thao tác bên trong. Ta bố trí như hình 2.2.

Dựa vào cách sắp xếp gỗ, ta có kích thước mỗi đống là 2×5,06×2 m, nên sắp ba đống cạnh nhau, luồng không khí chuyển động ngang thanh gỗ. Khoảng cách đến tường bao là 0,5 m, đến trần là 1 m (để lắp quạt và calorife). Do đó ta có kích thước buồng sấy:

Chiều ngang: B = 5,06 + 0,5.2 » 6 m

Chiều sâu buồng sấy: L = 2.3 + 0,5.2 = 7 m

Chiều cao buồng sấy: H = 2 + 1 = 3 m

Thể tích buồng sấy: V = B×L×H = 6×7×3 = 126 m3

Như vậy, nếu bỏ qua cửa buồng sấy thì tổng diện tích bao quanh Ft và diện tích nền Fn của buồng sấy là:

m2

Buồng sấy xây bằng gạch đỏ, tường dày 25cm.

Hình 2.2: Kết cấu buồng sấy và các thiết bị.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN NHIỆT QUÁ TRÌNH SẤY

3.1. TÍNH CÁC TỔN THẤT NHIỆT

Đối với sấy gỗ sử dụng thiết bị sấy buồng này, để xác định D trong quá trình sấy thực chúng ta chỉ phải tính các tổn thất do vật liệu sấy mang đi và do kết cấu bao che do không có tổn thất nhiệt do thiết bị chuyền tải và không cấp nhiệt bổ sung.

3.1.1. Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi

Tổn thất nhiệt do gỗ mang đi dễ dàng tính được dựa vào năng suất sấy, nhiệt dung riêng và nhiệt độ vào ra của gỗ.

, [kJ/kg ẩm]

Với: Gi: năng suất sấy [kg/h];

Wi [kg ẩm/h]: lượng ẩm bốc hơi trong từng giai đoạn;

tv1, tv2: nhiệt độ vào ra của gỗ. Trong giai đoạn đầu nhiệt độ gỗ vào bằng nhiệt độ môi trường, các giai đoạn tiếp theo nhiệt độ vào của giai đoạn sau bằng nhiệt độ ra của giai đoạn trước. Do quá trình sấy hồi lưu nhiệt độ tác nhân sấy không cao, nên nhiệt độ gỗ ra khỏi thiết bị theo kinh nghiệm lấy nhỏ hơn nhiệt độ trung bình tf1 của không khí nóng khoảng 5 ºC;

Cv(w): nhiệt dung riêng của gỗ. Theo công thức thực nghiệm ta có thể xác định được nhiệt dung riêng của gỗ (công thức 1.51 tài liệu [1]):

, [kJ/kg.K]

Bảng 3.1: tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi.

Giai đoạn

G

W

tf1

tv1

tv2

Cv(w)

qv

Giai đoạn 1

296,154

185,096

45,5

14,66

40,5

1,9137

79,118

Giai đoạn 2

320,833

74,038

54

40,5

49

1,6296

60,024

Giai đoạn 3

291,667

29,167

62,5

49

57,5

1,4470

122,996

3.1.2. Tổn thất nhiệt do kết cấu bao che

a. Tổn thất nhiệt qua tường bên

Nhiệt truyền qua tường buồng sấy do sự chênh lệch nhiệt độ trong buồng sấy và nhiệt độ môi trường. Tường được xây bằng gạch đỏ dày d = 0,25 m, hệ số dẫn nhiệt l = 0,7 W/m2K. Nhiệt độ không khí ngoài trời là tf2 = t0 = 14,66 ºC, nhiệt độ bên trong buồng sấy được lấy theo nhiệt độ trung bình tf1 của từng giai đoạn (theo bảng 3.1). Giả thiết không khí phía ngoài và phía trong buồng sấy đều chảy rối (nếu nhiệt độ của vách và không khí chênh hơn 5 ºC, chế độ chảy sẽ là chảy rối).

- Mật độ dòng nhiệt do trao đổi nhiệt đối lưu giữa tác nhân sấy và mặt trong của tường lò:

, [kJ/m2.h]

- Mật độ dòng nhiệt do TĐN đối lưu tự nhiên của tường ngoài và không khí:

, [kJ/m2.h]

Nhiệt độ bề mặt trong tw1 và ngoài tường tw2 đều chưa biết. Muốn tính ra được kết quả ta giả thiết một trong hai nhiệt độ tw1 rồi tính nhiệt độ tw2 theo công thức:

(biến đổi từ công thức tính )

Thay tw2 ta tìm được mật độ dòng nhiệt do mặt ngoài TBS truyền cho không khí q3. Nếu q3 sai khác q1 khá lớn thì công việc phải lặp lại từ đầu với giá trị giả thiết mới tw1. Ngược lại nếu sai số đủ bé thì giá trị tw1 là đúng và dòng nhiệt q1 hay q3 có thể xem là mật độ dòng nhiệt cần tìm (qt lấy theo trung bình cộng q1 và q3).

Sau khi tính ra dòng nhiệt qt, ta tính nhiệt tiêu hao qua tường theo công thức:

, [kJ/h] với m2 là diện tích của tường bao.

Dưới đây là kết quả sau khi đã chạy bằng chương trình (xem tài liệu tham khảo) của từng giai đoạn.

Bảng 3.2: tổn thất nhiệt qua tường bên.

Giai đoạn

tf1

tf2

tw1

tw2

q1

q3

qt

Qt

Giai đoạn 1

45,5

14,66

36,13

24,04

33,853

33,901

33,877

9512,662

Giai đoạn 2

54

14,66

42,38

26,27

45,101

45,049

45,075

12657,06

Giai đoạn 3

62,5

14,66

48,7

28,44

56,718

56,609

56,664

15911,111

Các kết quả trên hoàn hoàn hợp lý với các giả thiết ban đầu.

b. Tổn thất nhiệt qua nền buồng sấy

Giả sử tường buồng sấy xây cách 3m với tường phân xưởng, ứng với nhiệt độ trung bình t của không khí nóng trong buồng sấy trong mỗi giai đoạn theo bảng 7.1 tài liệu [1] ta tra được qn, [W/m2] là tổn thất qua 1 m2 nền buồng sấy. Khi đó tổn thất qua nền buồng tính theo công thức:

, [kJ/h] với Fn = 42 m2 là diện tích nền.

Bảng 3.3: tổn thất nhiệt qua nền buồng sấy.

Giai đoạn

t

q1

Q1

Giai đoạn 1

43

25,985

3928,932

Giai đoạn 2

47,5

28,213

4265,806

Giai đoạn 3

55

31,925

4827,06

c. Tổng tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che

Tổn thất qua kết cấu bao che trong trường hợp này bằng tổng tổn thất do trao đổi nhiệt qua tường bao che và qua nền. Do đó:

Giai đoạn 1: kJ/h

kJ/kg ẩm

Giai đoạn 2: kJ/h

kJ/kg ẩm

Giai đoạn 3: kJ/h

kJ/kg ẩm

3.1.3. Tính D

Tính D theo công thức: D = Catv1 - qbc - qv , [kJ/kg ẩm]

Giai đoạn 1: kJ/kg ẩm

Giai đoạn 2: kJ/kg ẩm

Giai đoạn 3: kJ/kg ẩm

3.2. TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY THỰC TẾ

3.2.1. Xác định các thông số sau quá trình sấy thực

a. Xác định độ chứa ẩm d2

Theo công thức 7.74 trong tài liệu [1], ta tính được độ chứa ẩm d2 dưới dạng:

, [kg ẩm/kg kkk]

Với: do: độ ẩm ban đầu;

n: hệ số hồi lưu;

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

i1, i2: entanpi của ẩm vào và ra thiết bị sấy, kJ/kg. Ta có:

i = 2500 + 1,842.t

Bảng 3.4: độ chứa ẩm d2 trong từng giai đoạn sấy.

Giai đoạn

D

i1

i2

d2

Giai đoạn 1

-90,371

2599,47

2575,52

0,0465

Giai đoạn 2

-119,061

2610,52

2588,42

0,0576

Giai đoạn 3

-628,892

2628,94

2601,31

0,0601

b. Xác định entanpi I2

Entanpi của quá trình sấy thực có thể tính theo công thức:

, [kJ/kg kkk]

Giai đoạn 1: kJ/kg kkk

Giai đoạn 2: kJ/kg kkk

Giai đoạn 3: kJ/kg kkk

c. Xác định độ ẩm tương đối j2

Độ ẩm tương đối j2: (theo công thức 2.19 tài tiệu [1])

, [%]

Với: B = 760/750 bar (áp suất khí trời là 760 mmHg);

pb2: áp suất bão hòa tại nhiệt độ t2, (xem bảng 2.2).

Giai đoạn 1: %

Giai đoạn 2: %

Giai đoạn 3: %

c. Các thông số trước khi gia nhiệt (điểm hòa trộn M) (theo trang 150 tài liệu [1])

Độ chứa ẩm dM:

, [kg ẩm/kg kkk]

Entapi IM:

, [kg ẩm/kg kkk]

Nhiệt độ tM. Trước hết ta tính

Cdx(d0) = Cpk + Cpa.d0

Cdx(d2) = Cpk + Cpa.d2

Cdx(dM) = Cpk + Cpa.dM

Từ đó ta tìm được tM:

, [ºC]

Độ ẩm tương đối jM: (theo công thức 2.31 tài tiệu [1])

Áp suất bão hòa tương ứng với nhiệt độ tM:

, [bar]

, [%]

Bảng 3.5: các thông số trạng thái tại điểm hòa trộn.

Giai đoạn

dM

IM

Cdx(d0)

Cdx(d2)

Cdx(dM)

tM

pbM

jM

Giai đoạn 1

0,0428

148,52

1,02021

1,08972

1,08277

38,5

0,06761

96,56

Giai đoạn 2

0,0527

181,16

1,02021

1,1101

1,10111

44,9

0,09452

83,9

Giai đoạn 3

0,055

194,06

1,02021

1,11475

1,1053

51,3

0,12999

63,42

3.2.2. Xác định lượng không khí khô thực tế và nhiệt lượng tiêu hao

, [kg kkk/kg ẩm] hay , [kg kkk/h]

Nhiệt lượng tiêu hao: (theo 7.71 tài liệu [1])

, [kJ/kg ẩm] hay , [kJ/h]

Với , [kJ/kg kkk]

Bảng 3.6: Các thông số trạng thái tại điểm hòa trộn.

Giai đoạn

l

L

I1

q

Q

Giai đoạn 1

264,99

49049,4

161,361

3403,33

629943,3

Giai đoạn 2

204,91

15171,0

197,872

3424,05

253509,5

Giai đoạn 3

194,83

5682,6

214,855

4050,67

118145,8

3.2.3. Cân bằng nhiệt và hiệu suất hệ thống sấy

3.2.4. Công suất nhiệt hệ thống sấy

CHƯƠNG 4: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ

4.1. TÍNH CHỌN CALORIFER

4.2. TÍNH CHỌN BUỒNG ĐỐT

4.3. TÍNH CHỌN QUẠT

4.3.1. Tính trở lực

4.3.2. Chọn quạt

4.4. CHỌN XYCLON LỌC BỤI

CHƯƠNG 5: TÀI LIỆU THAM KHẢO

Bạn đang đọc truyện trên: Truyen2U.Pro

Trước Sau