Tính toán bề mặt truyền nhiệt của bình thăng hoa_Đỗ Thị Vân Anh| BT môn Thiết kế hệ thống sấy các sản phẩm thực phẩm| Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Tính toán bề mặt truyền nhiệt của bình thăng hoa biết:
Vật liệu sấy là khoai lang tím, năng suất 200kg/mẻ, có độ ẩm là 80% xuống độ ẩm 7%
Thời gian sấy 12h
Thời gian đưa vls vào và ra bình thăng hoa là 14h
Thời gian và lượng ẩm theo giai đoạn:
Quá trình làm lạnh là 1,5h lượng ẩm thoát ra là 20% tổng lượng ẩm
Quá trình thăng hoa là 7,5h và lượng ẩm thoát ra là 65%
Quá trình thải ẩm dư là 3h và lượng ẩm chiếm 15%
Nhiệt độ thăng hoa là -10 độ c
Môn: Thiết kế hệ thống sấy các sản phẩm thực phẩm
Trường: Đại học Bách Khoa Hà Nội
Thông tin:
Tác giả:
Tài liệu liên quan:
Preview text:
Tính toán bề mặt truyền nhiệt của bình thăng hoa biết:
Vật liệu sấy là khoai lang tím, năng suất 200kg/mẻ, có độ ẩm là 80% xuống độ ẩm 7% Thời gian sấy 12h
Thời gian đưa vls vào và ra bình thăng hoa là 14h
Thời gian và lượng ẩm theo giai đoạn:
Quá trình làm lạnh là 1,5h lượng ẩm thoát ra là 20% tổng lượng ẩm
Quá trình thăng hoa là 7,5h và lượng ẩm thoát ra là 65%
Quá trình thải ẩm dư là 3h và lượng ẩm chiếm 15%
Nhiệt độ thăng hoa là -10 độ c
Nhiệt độ tấm đốt nóng là 40 độ c
Nhiệt độ môi trưởng là 20 độ c
Vls nguyên liệu chứa trên 1m2 là 4kg
Độ chênh nhiệt độ của nước vào ra khỏi bình thăng hoa là 5 độ c
Tính toán nhiệt cho buồng thăng hoa.
Phương trình cân bằng nhiệt trong quá trình sấy: Q = Qth + Qbh – Qmt.τ [kJ] Trong đó:
Các thông số kỹ thuật cần thiết khi tính toán nhiệt cho quá trình sấy thăng hoa:
Năng xuất buồng sấy: G = 200 [kg] nguyên liệu/ 1 mẻ.
Thời gian sấy 1 mẻ: 12 [h].
Độ ẩm cà rốt W1 = 80 [%], hàm lượng chất khô: Wk = [%].
Độ ẩm của sản phẩm sau khi sấy: W2 = 7 [%].
Nhiệt độ thăng hoa: tth = - 10 [0C].
Nhiệt độ tấm đốt nóng bức xạ: tdn = 40 [0C].
Nhiệt độ môi trường 20 [0C].
Ở giai đoạn cấp đông vật liệu sấy: Thời gian: v1 =1,5 [h]
Hàm lượng ẩm bay hơi từ bề mặt sản phẩm, Wa.1 = 20 [%]. Ở giai đoạn thăng hoa: Thời gian: v2 = 7,5[h]
Hàm lượng ẩm bay hơi từ bề mặt sản phẩm, Wa.2 = 65 [%].
Ở giai đoạn sấy chân không: Thời gian: v3 = 3 [h]
Hàm lượng ẩm bay hơi từ bề mặt sản phẩm, chon Wa.3 = 15 [%].
Tổng lượng ẩm bốc hơi trong quá trình sấy được xác định: W1 − W2 80 − 7 Wa = 𝐺1 = 200. = 157 𝑘𝑔/𝑚ẻ 100 − 𝑊2 100 − 7
Sản phẩm sau khi sấy: Gsp = G1 - Wa =200 – 157 = 43 [kg/mẻ].
Lượng ẩm cần thiết bốc hơi trong mỗi giờ ở từng giai đoạn
Ở giai đoạn cấp đông: Wa.Wa1 157.0,2 W11= = =21kg/h 𝑡 1,5 Ở giai đoạn thăng hoa: Wa.Wa2 157.0,65 W12= = = 13,6 kg/h 𝑡 7,5
Ở giai đoạn sấy chân không Wa.Wa3 157.0,15 W13= = = 7,85 kg/h 𝑡 3
Nhiệt lượng cần thiết cho quá trình thăng hoa trong một giờ:
qth = rth.W12 = 2843,488.13,6 = 38671,4368[kJ/h] = 10742,1 [W].
Nhiệt lượng cần thiết cho cả quá trình thăng hoa:
Qth = qth. t2 =38671,4368.7,5 = 290035,776[kJ].
Tính nhiệt lượng cần thiết cho quá trình sấy chân không:
ẩn nhiệt hóa hơi của nước: rhh = 591 [kCal/kg] = 2471,326 [kJ/kg].
Nhiệt lượng cần thiết cho quá trình sấy chân không:
Qbh = qbh.t3 = rhh.W13. t3 = 2471,326.7,85.3 = 58199,7273 [kJ].
Tổng nhiệt lượng cần thiết cho cả quá trình sấy được xác định:
Q = Qth + Qbh =290035,776+58199,7273 = 348235,5033[kJ].
Nhiệt lượng cần thiết để tách 1 [kg] ẩm ra khỏi vật liệu sấy:
q= Q = 348235,5033= 1741,18 (J) 𝐺 200
Tính toán thiết kế buồng thăng hoa
Hệ số bức xạ quy dẫn được xác định: 𝜀𝑞𝑑 = 1 1 1 = 0,8675 + −1 𝜀1 𝜀2
Chọn k = 1,2: hệ số điều chỉnh do có hệ số trao đổi nhiệt bằng đối lưu
Chọn 𝜀1 = 0,96: độ đen của tấm bức xạ;
𝜀2 = 0,9: độ đen của vật liệu sấy.
Diện tích gia nhiệt của bức xạ để sấy vật liệu trong buồng sấy thăng hoa: 𝑞𝑡ℎ F1= 𝑇𝑑 𝑇𝑡ℎ = 118,075m2 𝑘.5,67.𝜀𝑞𝑑.(( )4 −( )4 ) 100 100
Diện tích cần thiết chứa vật liệu sấy F2 . G’=4kg/m2 F2 = G1/G’= 200/4= 50 m2
Lượng nước cần thiết cho quá trình thăng hoa Gn 𝑞𝑡ℎ 38671,4368 Gn = =
=1849,6≈ 1850 𝑘𝑔/ℎ =1,85m3/h 𝐶𝑝𝑛.∆𝑡 4,1816.5