đồ án THUYẾT MINH sấy TINH bột sắn

Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn LỜI NĨI ĐẦU Sấy q trình cơng nghệ sử dụng nhiều q trình cơng nghệ Trong nông nghiệp sấy công đoạn quan trọng công nghệ sau thu hoạch Trong công nghiệp công nghiệp chế biến nông - hải sản, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp chế biến gỗ, công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng Kỹ thuật sấy đóng vai trị quan trọng dây chuyền sản xuất Q trình sấy khơng q trình tách nước nước khỏi vật liệu cách đơn mà q trình cơng nghệ Nó địi hỏi sau sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn lượng chi phí vận hành thấp Chẳng hạn chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng, sản phẩm không nứt nẻ, cong vênh Trong chế biến nông - hải sản, sản phẩm sấy phải đảm bảo yêu cầu màu sắc, hương vị, vi lượng Sản phẩm cần sấy nhằm để bảo quản, tăng độ bền, dễ dàng vận chuyển xa Để thực trình sấy người ta sử dụng nhiều phương pháp sấy khác như: phương pháp sấy nóng( hệ thống sấy đối lưu, hệ thống sấy tiếp xúc, hệ thống sấy xạ ), phương pháp sấy lạnh ( hệ thống sấy thăng hoa, hệ thống sấy lạnh ) Nước ta nơng nghiệp mơ hình sản xuất chủ yếu kinh tế q trình sấy nơng sản có vai trị lớn Trong năm gần với phát triển đất nước, sắn lấy củ xem hướng giúp nông dân xóa đói giảm nghèo Củ sắn dùng để chế biến tinh bột sắn, q trình sấy giai đoạn mang tính định công nghệ chế biến tinh bột sắn, nên việc nghiên cứu hệ thống sấy tinh bột có vai trị quan trọng Ở trình sấy ta phải chọn hệ thống sấy phương pháp sấy đảm bảo chất lượng tinh bột, giá thành sấy kg sản phẩm thấp nhất, hệ thống vận hành đơn giản dễ lắp đặt Học kỳ em nhận đồ án thiết hệ thống sấy tinh bột sắn Đây lần thiết kế hệ thống sấy, với kiến thức hạn chế, kinh nghiệm thực tế nên q trình thiết kế khơng thể tránh khỏi sai sót mong thầy thơng cảm góp ý kiến cho em, em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Lê Nhật Tân Lớp: 08N1 SVTH: Lê Nhật Tân Trang GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn Chương 1: NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH TINH BỘT SẮN VÀ CÔNG NGHỆ SẤY TINH BỘT SẮN 1.1 Nguồn gốc tinh bột sắn: Tinh bột sắn sản phẩm chế biến từ củ sắn ( khoai mì ) Hiện tại, sắn trồng 100 nước vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới nguồn thực phẩm 500 triệu người Năm 2006 2007, sản lượng sắn giới đạt 226,34 triệu củ tươi so với 2005/06 211,26 triệu 1961 71,26 triệu Nước có sản lượng sắn nhiều Nigeria (45,72 triệu tấn), Thái Lan (22,58 triệu tấn) Indonesia (19,92 triệu tấn) Nước có suất sắn cao Ấn Độ (31,43 tấn/ha), Thái Lan (21,09 tấn/ha), so với suất sắn bình quân giới 12,16 tấn/ha (FAO, 2008) Việt Nam đứng thứ mười sản lượng sắn (7,71 triệu tấn) giới Tại Việt Nam, sắn canh tác phổ biến hầu hết tỉnh tám vùng sinh thái Diện tích sắn trồng nhiều Đơng Nam Bộ Tây Nguyên Rễ ngang sắn phát triển thành củ tích lũy tinh bột Thành phần vật chất có ý nghĩa sắn tinh bột tách khỏi khối liên kêt với xơ thịt củ sắn Bảng1.1: Thành phần cấu tạo củ sắn tính theo vật chất khơ Thành phần Độ ẩm trung bình Tinh bột (Hydrocacbon) Prơtein nhỏ Lipít lớn 5.Tro tồn phần khơng lớn Sợi xơ (cenlyloza) không lớn Kali không lớn Photpho Hydrocyamic Tỷ trọng thành phần phụ thuộc vùng canh tác, điều kiện canh tác… 1.2 Cấu tạo tinh bột: SVTH: Lê Nhật Tân Trang GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn Tinh bột phần lớn có thịt củ (95-95)% dạng liên kết vật lý bền với xơ dạng mạch xoắn theo biên dạng hình học xơ thịt củ Khoảng (4-5)% tinh bột nằm phần vỏ lụa củ Cấu trúc trúc hóa học tinh bột sắn thuộc lớp đường tổng hợp : (C6H10O5)n Tinh bột khiết có kích thước từ 5÷80μm khơng hịa tan vào nước chưa làm thay đổi tính chât hóa lý Nhiệt hồ hóa khoảng từ 55÷ 60°C Đây tính chất quan trọng cần phải ý trinh sấy Tinh bột sắn có vai trị quan trọng: sử dụng làm thức ăn chăn nuôi, bột ngọt, cồn, maltodextrin, lysine, acid citric, xiro glucozơ đường glucozơ tinh thể, mạch nha giàu malto, bánh kẹo, mì ăn liền, miến… 1.3 Liên kết ẩm tinh bột sắn: Tinh bột có chứa liên kết ẩm hấp phụ liên kết hóa học chiếm (10%) việc tách ẩm dẫn đến biến đổi phức tạp sản phẩm Đối với trình chế biến tinh bột ẩm cần tách chủ yếu ẩm bề mặt Chủ yếu ẩm dính ướt vào bề mặt vật, đặc điểm liên kết dễ tách Bảng 2: Chỉ tiêu chất lượng tinh bột sắn Chỉ tiêu chất lượng 1.Hàm lượng Hydrocacbon(%) Độ ẩm (%) 3.Năng lượng (cal/100g) 4.Hàm lượng tổng số (%) 5.Hàm lương protein cao 6.Hàm lượng xenluloza(%) Hàm lượng lipits(%) Độ pH Hàm lượng Ca (PPm) 10 Độ dẻo (PU) 11 Độ trắng (%) 12.Hàm lượng Fe (%) 13 Độ mịn hạt 14.Hàm lượng sulfure(PPm) 1.4 Quy trình sản xuất tinh bột sắn : 1.4.1 Bóc vỏ: Nguyên liệu từ bãi chứa xe xúc đưa vào phễu phân phối từ sắn chuyển lên thiết bị tách vỏ nhờ vào băng tải cao su SVTH: Lê Nhật Tân Trang GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn Cấu tạo thiết bị tách vỏ gồm sắt song song với thành trọ trịn rỗng có chứa khe hở để bụi đất, tạp chất vỏ gỗ rơi Bên thiết bị có lắp gờ theo hình xoắn trịn với động điều khiển công nhân để điều chỉnh lượng sắn thích hợp vào thiết bị rửa Khi động quay thiết bị quay theo nhờ lực ma sát sắn với thành thiết bị củ với má vỏ gỗ, đất đá rơi ngồi, cịn sắn tiếp tục qua thiết bị rửa Hình1.1: hệ thống máy bóc làm vỏ 1.4.2 Rửa Cấu tạo thiết bị rửa gồm thùng chứa hình máng, bên có cánh khuấy có tác dụng đánh khuấy vận chuyển sắn đến băng tải Phía thiết bị có lắp đặt hệ thống vịi phun nước để rửa ngun liệu, phía có lỗ để đất đá, vỏ nước ngồi Ngun liệu sau xả xuống thùng, củ mì đảo trộn nhờ cánh khuấy gắn trục quay nối với động Nhờ lực va đập cánh khuấy ngun liệu với nhau, phía có vịi phun nước rửa xuống, nhờ củ sắn dc rửa Rửa xong củ sắn cánh khuấy đẩy đến băng tải cao su để vận chuyển đến thiết bị băm mài 1.4.3 Băm mài: 1, Băm: Sau sắn rửa xong băng tải chuyển đến máy băm Qúa trình chặt khúc nguyên liệu tiến hành máy chặt khúc Bộ phận máy dao gắn chặt vào trục quay nhờ động cơ, đáy thiết bị gắn thép đặt song song với tạo nên khe hở có kích thước SVTH: Lê Nhật Tân Trang GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn bề dày lát cắt đảm bảo không cho nguyên liệu rơi xuống trước chặt thành khúc nhỏ Nguyên liệu sau chặt thành nhiều khúc nhỏ lọt qua khe hở đáy thiết bị rơi vào máy mài Hình1.2 : Máy nghiền củ sắn 2, Mài: Quá trình mài xát thực máy mài Cấu tạo máy mài gồm khối kim loại hình trụ trịn, mặt ngồi hình trụ láp cưa nhỏ,phía ngồi trục có bao lớp vỏ thép cứng chịu lực máy hoạt động bề mặt tang quay máy mài có dạng cưa thân máy mài có dạng cưa, tạo lực nghiền mài xát làm nhỏ nguyên liệu Nguyên liệu sau qua máy mài rơi vào hầm chứa chờ bơm qua phận tách xác 1.4.4 Tách xác thô: Dịch sữa tinh bột thu từ máy mài bơm qua thiết bị tách xác thô Tại sơ bã phân tử lớn bị giữ lại lưới lọc để đưa sang máng hòa với nước đem lọc chiết lần cuối nhằm thu hồi triệt để lượng tinh bột lại bã Còn dịch sữa tinh bột lọt qua lưới lọc chảy vào thùng chứa chờ bơm tách dịch bào lần Dịch sữa bột giai đoạn người ta hiệu chỉnh nồng độ chất khô khoảng -5 Be SVTH: Lê Nhật Tân Trang GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn 1.4.5 Tách dịch bào lần 1: Quá trình phân ly tách dịch bào thực máy ly tâm Nguyên tắc làm việc máy nhờ vào chênh lệch tỉ trọng dịch bào tinh bột mà người ta dung lực li tâm để tách dịch bào khỏi dịch sữa tinh bột Dịch sữa tinh bột từ thùng chứa bơm qua decanter, lưu lượng điều tiết cho vào thiết bị khoảng 20 – 25 m3/h Khi dịch sữa tinh bột vào bên thiết bị với tốc độ ly tâm lớn, tinh bột bị văng xung quanh thành bên thiết bị vít tải chạy ngược với thiết bị cào tinh bột Trong trình người ta cho nước vào để khống chế -15 Be Hình 1.3: Hệ thống tách bã mũ 1.4.6 Tách xác tinh lần 2: Dịch sữa tinh bột sau tách dịch bào lần bơm qua thiết bị tách xác tinh Phần xác không lọt qua lưới chiết lọc lần cuối với bã thô nhằm thu hồi triệt để lượng tinh bột bã Còn dịch sữa tinh bột lọt qua vải lọc để đưa tách dịch bào lần Trong trình người ta cho nước vào liên tục để hiệu chỉnh nồng độ từ – 10 Be SVTH: Lê Nhật Tân Trang GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn Hình 1.4: Hệ thống ly tâm tách nước SVTH: Lê Nhật Tân Trang GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn Hình 1.5: Sơ đồ quy trình sản xất tinh bột sắn SVTH: Lê Nhật Tân Trang GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn 1.4.7 Tách dịch bào lần 2: Từ thùng chứa sau tách bã tinh, dịch sữa bột bơm qua máy phân ly để tách dịch bào lần Trước vào máy, dịch sữa bột qua cyclone để tách cặn bã bụi đất với tốc độ quay máy 4500 vòng/phút, tinh bột xuống phía nước thải phía ngồi Trong cơng đoạn ta tiếp tục cho nước vào để điều chỉnh nồng độ – 14 Be, pH= 6,0-6,5, lưu lượng nước vào 5m3/h 1.4.8 Tách xác lần cuối: Sau tách dịch bào lần xong, dịch sữa bột chảy xuống thùng chứa bơm đến thiết bị tách bã mịn để tách phần bã lại Cấu tạo nguyên tắc hoạt động thiết bị phân ly giống phần tách xác thô xác tinh khác lớp vải lọc bên có kích thước lỗ vải nhỏ hơn, cho tinh bột qua phần bã mịn giữ lại ngồi với bã thô qua khu chiết ép kiệt Lượng bã thô, tinh mịn đưa đến thiết bị tách xác tận dụng dịch sữa thu có nồng độ tinh bột thấp bơm phục vụ cho máy mài.Cịn phần bã phía ngồi ta thu bã ướt thiết bị ống kép đến thiết bị ép băng thu dc bã thô 1.4.9 Ly tâm tách nước: Sữa tinh bột khiết sau chiết đạt nồng độ khoảng 18-22 Be bơm qua máy ly tâm vắt tách bớt nước để thu tinh bột Phần nước dịch lọt qua vải lưới lọc máy ly tâm có hàm lượng tinh bột thấp, chứa hàm lượng tinh bột nên đưa vào máy mài để thu hồi lượng tinh bột tiết kiệm nguồn nước Tinh bột thu sau ky tâm có độ ẩm 31-34% 1.4.10 Sấy làm nguội: 1, Quá trình sấy: Quá trình sấy tinh bột sắn có nhiều cách để sấy Do tinh bột dạng nhão ẩm liên kết tinh bột chủ yếu ẩm bề mặt nên dùng hệ thống sấy thùng quay, hệ thống sấy phun … để sấy Nhưng hệ thống sấy hiệu sử dụng nhiều thực tế hệ thống sấy khí động, vật liệu sấy vừa chuyển động tác nhân sấy vừa thực trình trao đổi nhiệt ẩm Thời gian sấy ngắn hiệu so với hệ thống khác Tinh bột ướt thu từ máy ly tâm băng tải đưa sang vít tải Vít tải vừa có tác dụng chuyển tinh bột vừa có tác dụng làm tơi tinh bột ướt, nhằm tạo điều kiện cho q trình làm khơ dễ dàng Khi vào ống làm khô nhanh, tinh bột ướt theo luồng khí nóng chuyển động dọc theo chiều dài ống làm khô nhanh để đến cyclone tách tinh bột Trong q trình chuyển động đó, lượng ẩm tinh bột tách làm giảm độ ẩm tinh bột xuống SVTH: Lê Nhật Tân Trang GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn Để đạt điều cần phải kéo dài đường chuyển động hỗn hợp bột khí Sau qua cyclone để tách tinh bột, tinh bột rơi vào máng góp bên cyclone vít tải định hướng đưa sang làm nguội 2, Quá trình làm nguội: Sau làm khô nhanh, tinh bột quạt hút hệ thống làm nguội sang cyclone làm nguội để tiếp tục tách phần ẩm lại, đồng thời hạ nhiệt độ tinh bột thành phẩm xuống 33-350C, với độ ẩm 10-12% 1.4.11 Rây đóng bao: Đảm bảo kích thước đồng tinh bột nhằm tăng chất lượng giá trị thẩm mỹ sản phẩm Bột thành phẩm sau làm khơ làm nguội cần phải cho vào bao kín bảo quản bột dễ hút ẩm dễ bị nhiễm muồi Việc đóng bao cịn tạo điều kiện thuận lợi cho bảo quản vận chuyển 1.5 Chọn phương pháp sấy tinh bột: Phương sấy gồm có: phương pháp sấy nóng phương pháp sấy lạnh Phương pháp sấy lạnh phương pháp sấy mà nhiệt độ vật môi trường sấy nhỏ nhiệt độ môi trường xung quanh Dùng để sấy hải sản, vật liệu sấy có giá trị cao, dễ thay đổi tính chất vật lý hóa học tiếp xúc với nhiệt độ cao Hệ thống sấy lạnh thường phức tạp giá thành cao, chi phí vận hành tốn Phương pháp sấy nóng dây phương pháp sấy phổ biến Là phương pháp sấy mà nhiệt độ tác nhân sấy vật liệu sấy cao nhiệt độ môi trường Dùng để sấy loại vật liệu có tính chất vật lý thay đổi, khơng địi hỏi u cầu cao chất lượng Các hệ thống sấy dùng phương pháp sấy nóng có cấu tạo đơn giản, giá thành chi phí vận hành thấp Căn vào tính chất tinh bột, yêu cầu chất lượng tinh bột ta chọn phương pháp sấy nóng 1.6 Lựa chọn hệ thống sấy : Trong phương pháp sấy nóng người ta vào phương pháp cấp nhiệt người ta phân thành hệ thống sấy khác nhau: hệ thống sấy đối lưu, hệ thống sấy xạ hệ thống sấy tiếp xúc hệ thống sấy khác Căn vào đặc điểm cấu tạo tinh bột, liên kết ẩm tinh bột ta chọn hệ thống sấy khí động Hệ thống sấy khí động có đầu tư chi phí bảo dưỡng thấp, tốc độ sấy cao, phù hợp với loại vật liệu sấy có kích thước nhỏ SVTH: Lê Nhật Tân Trang 10 GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn Theo phương trình cân nhiệt cho dịng nhiệt qua 1m chiều dài ống trụ ta có: qmt=q1=q2=q3 qmt: mật độ dịng nhiệt tỏa từ bề mặt ống mơi trường tính cho m chiều dài ống : qmt=α2(tw3-tf2)П.d3 W/m q1: mật độ dịng nhiệt dịng khơng khí chuyển động tỏa cho bề mặt ống tính cho 1m chiều dài: q1= α1(tf1+tw1)П.d1 W/m α1: hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng tác nhân sấy với bề mặt ống w= 15m/s > 5m/s theo tài liệu 1ta có : α1= 7,5w0,78 = 7,5.150,78= 10,3W/m2K tf1: ta lấy nhiệt độ trung bình tác nhân sấy ống tf2 = 0,5.( t1 + t2 ) = 115 0C tw1: nhiệt độ bề mặ vách ống d1: đường kính ống q2 : mật độ dòng nhiệt truyền qua 1m chiều dài vách ống q2= λ1: hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm ống, ống thép, λ1= 46 W/mK tW2: nhiệt độ bề mặt vách lớp thép lớp cách nhiệt d2 : đường kính ngồi ống thép q3: mật độ dịng nhiệt truyền qua 1m chiều dài lớp cách nhiệt q3= W/m λ2: hệ số dẫn nhiệt thủy tinh, λ2= 0,04 Do lớp tơng bọc ngồi mỏng nên bỏ qua ảnh hưởng lớp Giải phương pháp lặp ta tính d3: Qua nhiều lần tính lặp ta chọn tw1= 105,970C  q1= 10,3(115-105,97).П.1,3 = 379,6627W/m Ta có: q1=q2 tw2= tw1- q1 q1=q3= = 105,97- 379,6627 = 105,960C ; SVTH: Lê Nhật Tân Trang 20 GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn d3=d2.exp( )=1,306.exp( )=1,364m Chiều dày lớp cách nhiệt δc: d3=d2 + 2.δc = 1,3643  δc= 0,03m qmt=α2(tw3-tf2)П.d3= 4,6.(40-20).3,14.1,3643 = 394,1076W/m ε= =0,038 sai số nhỏ 0,1 nên chấp nhận tính Vậy giải phương pháp lặp ta tìm được: tw1= 105,970C tW2=105,96 d3=1,3643m δc= 0,03m qmt=394,1076 W/m Vậy tổn thất nhiệt môi trường: Qmt = qmt.L= 394,1076.51,75= 20789,175 W q5= = 35,693kJ/kg ẩm 3.4.4Tổng tổn thất nhiệt: Tổng tổn thất nhiệt Δ: Δ= Catv1 - qv- q5 = 4,186.20-132,013-35,693 = -83,986kJ/kg ẩm; Ca: nhiệt dung nước 3.4.5 Xác định thơng số q trình sấy thực: SVTH: Lê Nhật Tân Trang 21 GVHD: Trần Văn Vang I (kj/kg) f Hình 3.4 : Đồ thị biểu diễn thơng số q trình sấy thực đồ thị I-d Tính tốn entanpi độ chứa ẩm: I2’ = I1+ 0,001Δ(d2’ - d1) = 195,38-0,001.83,986(d2’ - 12,567) I2’=196,435- 0,083986d2’ (1) I2’= t2 + 0,001d2’(2500+1,97t2) = 70 + 0,001d2’(2500+1,97.70) I2’= 70+2,6379d2’ (2) Từ (1) (2) ta có :  Độ ẩm tương đối φ2’ : φ2’=  φ2’= 22% 3.4.5 Lượng khơng khí tiêu hao q trình sấy thực: Lượng khơng khí thực tế để làm bay 1kg ẩm l = =30,4 kg kk/kgẩm Lượng khơng khí thực tế để làm bay W kg ẩm/h SVTH: Lê Nhật Tân Trang 22 GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn L= l W = 30,4.2096,774 = 63741,9296 kg/h 3.4.6 Nhiệt lượng tiêu hao trình sấy thực tế: Lượng nhiệt cần thiết để làm bay 1kg ẩm: q=l.(I1 -I0) = 30,4.(195,38-51,91) = 4361,488 kJ/kgẩm Lượng nhiệt cần thiết để làm bay Wkgẩm/h Q=W.q = 2096,774.4361,488 = 9145054,64kJ/h = 2540,3kW 3.4.7 Hiệu suất thiết bị: η= q1: nhiệt lượng có ích: q1= i2 - Catv1= (2500+1,97t2) - Catv1 i2: entanpi ẩm khỏi ống sấy, i2=(2500+1,97t2) kJ/kg ẩm q1= (2500 +1,97.70) – 4,1868.20 = 2554,164 kJ/kgẩm η= = 0,5856 3.4.8 Tính sai số kiểm tra trình tính tốn: Tính theo phương trình cân nhiệt ta có: q’ = q1 + q2 + qmt q1: nhiệt lượng có ích: q1 q1 q2: tổn thất tác nhân sấy mang đi; q2 q’ = 2534,464 +1520 +35,693 = 4090,157 kJ/kgẩm Vậy sai số tương đối q trình tính tốn: = i2 – Catv1 = ( = ( 2500 + 1,9 = l.C.(t2 - t2) = ε= Với sai số kết tính tốn xem 3.4.9 Tính lại kích thước ống sấy: Thời gian sấy: τ= ;s Q’: tổng nhiệt lượng đốt nóng vật liệu sấy Qv nhiệt lượng có ích Q1: Q’ = 267800 + 5314198,219 = 5581998,219 kW α: hệ số trao đổi nhiệt dòng tác nhân sấy dòng vật liệu sấy xác định theo thực nghiệm theo giới hạn Fe: SVTH: Lê Nhật Tân Trang 23 GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn α= Ta có Fe = 269,157 nên: Nu = 0,83Fe0,74 = 0,83.296,1570,74 = 55,97 λk: hệ số dẫn nhiệt khơng khí ta có ttb = 115oC nên ta tra λk =0,0334 W/mK  α= = 207,7 W/m2K F: Tổng bề mặt n hạt: F= = = 297406,6 m2/h Δt: độ chênh nhiệt độ trung bình dịng tác nhân sấy dòng vật liệu sấy: Δt = τ = = 49,260C = 6,6 s ≈ τ chọn nên không cần tính lại kích thước ống sấy SVTH: Lê Nhật Tân Trang 24 GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn Chương 4: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ 4.1 Tính chọn CALORIFER: Trong kỹ thuật sấy thường sử dụng hai loại calorife để đốt nóng khơng khí: calorife khí-hơi calorife khí-khói Sử dụng calorife khí – có ưu điểm cấu tạo gọn nhẹ hơn, thiết bị không bị bám bẩn khói Nhưng calorife – làm việc nhiệt độ thấp khơng khí thường khơng đốt nóng q 1200C Ở khơng khí gia nhiệt đến 1600C nên ta chọn calorife khí khói Dùng khói làm chất tải nhiệt hệ thống thiết bị đơn giản hơn, giá thành thiết bị thấp so với dùng nước khơng cần lị Nhưng có nhược điểm làm việc nhiệt độ cao, bề mặt truyền nhiệt bị bám bẩn dẫn đến giảm tuổi thọ thiết bị Mặc khác so với calorife khí – có hệ số truyền nhiệt thấp nên calorife khí – khói có kích thước lớn việc điều chỉnh nhiệt độ mơi chất sấy khó calorife khí – Nhiệt lượng mà calorife cần cấp cho tác nhân sấy: Q = L( I1 – I0 ) = 63741,9296.( 195,38 - 51,91) = 9,145.106 kJ/h  Q = 2540,29 kW Diện tích bề mặt truyền nhiệt F: F= , m2 Trong đó: k: hệ số truyền nhiệt calorife Truyền nhiệt calorife truyền nhiệt qua vách trụ, phần lớn ống dùng calorife khí điều thoải mãn điều kiện phẳng < 1,4 nên dùng cơng thức tính nhiệt qua vách k= , k/Wm2 Với δ = 0,5(d2 – d2) chiều dày ống; λ: hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm ống; εc: hệ số hiệu chỉnh làm cánh; αk: hệ số tỏa nhiệt phía khói; αkk: hệ số tỏa nhiệt phía khí; ηc: hiệu suất calorife; Δttb: độ chênh nhiệt độ trung bình: SVTH: Lê Nhật Tân Trang 25 GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn Δttb = 4.2 Tính chọn buồng đốt: Buồng đốt hệ thống sấy sử dụng với hai mụch đích Thứ buồng đốt tạo khói lị có nhiệt độ cao dùng làm dịch thể nóng để cung cấp nhiệt để đốt nóng khơng khí calorife khí – khói Thư hai buồng đốt tạo khói có nhiệt độ thích hợp để dùng làm tác nhân sấy Đối với hệ thống sấy buồng đốt sử dụng với mụch đích thư Nhiên liệu dùng buồng đốt hệ thống sấy chủ yếu nhiên liệu lỏng nhiên liệu rắn Dùng nhiên liệu lỏng hay khí buồng đốt gọn nhẹ, sẽ, dẽ điều chỉnh chi phí nhiên liệu để sấy kg sản phẩm cao so với đốt nhiên liệu rắn Nên ta chọn buồng đốt nhiên liệu rắn buồng đốt nhiên liệu rắn dễ xây dựng cồng kềnh đặc biệt khói buồng đốt loại chứa nhiều bụi bẩn gồm có tro hạt nhiên liệu chưa cháy hết bay theo Để khử tro bay theo khói, buồng đốt đơn giản người ta cho khói dích dắc nhiều lần Ta chọn buồng đốt đốt than antraxit Nhiệt lượng mà buồng đốt cần phát là: Q’ = ηb: Hiệu suất buồng đốt, ηb = 0,6 ÷ 0.85 chọn ηb = 0,8; ηo: Hiệu suất ống dẫn khói, ηo= 0,85 ÷ 0,95 chọn ηo = 0,9; ηc: Hiệu suất calorife, ηc= 0,5 ÷ 0,75 chọn ηc= 0,7 Q: Nhiệt lượng mà calorife cần cung cấp: Q’ = = 2,041.106 kJ/h = 487507,76 kcal/h Diện tích ghi lò R theo bảng 17.6 tài liệu với than antraxit có nhiệt nhiệt diện tích ghi = (450 ÷700 ).103 kcal/m2h ; R= = = (0,7 ÷ 1,08) m2; Thể tích buồng đốt Vb theo bảng 17.6 tài liệu với than antraxit có nhiệt t SVTH: Lê Nhật Tân Trang 26 GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn 4.3 Tính chọn xyclon: Trong hệ thống sấy dùng xyclon để thu hồi sản phẩm bay theo tác nhân sấy trước thải môi trường, để tăng hiệu thu hồi sản phẩm ta chọn xyclon chùm Dịng hổn hợp khơng khí tinh bột chuyển động theo đường cong tiếp tuyến với vách ống bên Ở gần vách áp suất nhỏ cịn xa vách áp suất khí lớn Chênh lệch áp suất gây chuyển động quay dịng khơng khí Do lực ly tâm bụi văng đập vào thành ống rơi xuống Cách tính kích thước xyclon ống trung tâm: Nếu kênh dẫn có tiết diện hình chữ nhật với kích thước b/a = (1,5÷2) bán kính trung tâm R1 nên lấy theo quan hệ: R – R1 = a Tính đường kính xyclon D xác định theo cơng thức thực nghiệm sau: D= ,m dv: đường kính hạt tinh bột, ρv: khối lượng riêng hạt ρk: khối lượng tác nhân sấy a: chiều rộng tiết diện kênh dẫn; φ: hệ số hình dáng hạt hình trịn lấy φ = 2,75 có hình dáng mảnh lấy φ = 3,94 SVTH: Lê Nhật Tân Trang 27 GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn h Hình 4.1: Kích thước xyclon D: đường kính xyclon D1: đường kính ống trung tâm d: đường kính phần bé phiểu h1: chiều dài phần ống trung tâm cắm vào xyclon h2: chiều cao phần trụ xyclon h3: chiều cao phiễu b: chiều dài tiết diện kênh dẫn vào xyclon d Xác định chiều dài ống trung tâm cắm vào xyclon h1 h1= ,m Tính chiều cao phần hình trụ xyclon h2: h2 = h1 + 2a , m Tính chiều cao phần côn xyclon: h3 = ,m Với tgm hệ số ma sát Do đồ án môn học nên khơng tính kích thước cụ thể mà dựa vào lưu lượng thể tích để chọn xyclon Ta có lưu lượng khơng khí V = L.v = 62741,9296.1,115 = 69597.25 m3/h Ta chọn 10 xyclon nên lưu lương xyclon V’= 6995,725 m3/h Tra bảng 17.3 tài liệu ta có: kích thước xyclon (m) V m3/h 1440÷7200 SVTH: Lê Nhật Tân Trang 28 GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn 4.4 Tính chọn quạt : Quạt dùng để vận chuyển tác nhân sấy vận chuyển vật liệu sấy hệ thống sấy khí động Thường dùng hai loại quạt: quạt ly tâm quạt hướng trục Chọn loại quạt tùy thuộc trở lực mà quạt phải khắc phục Δp, suất mà quạt cần tải V nhiệt độ độ ẩm tác nhân sấy Cơ sở để chọn quạt suất V cột áp toàn phần Δp Năng suất quạt xác định phần tính nhiệt trên, V = 70924,96 m3/h Năng suất quạt điều kiện tiêu chuẩn ( t0 = 00C, p0 = 760 mm Hg) V0 = ρ0: khối lượng riêng khơng khí điều kiện tiêu chuẩn, ρ0 = 1,293 kg/m3 ρ: khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ trung bình tác nhân sấy, ρ= 1,115 kg/m3 Cột áp tồn phần Δp kết tính trở lực hệ thống sấy Δp = Δpm + Δpc+ Δptb + Δpđ Δpm: trở lực ma sát đường ống sấy đường ống dẫn tác nhân sấy, mmH2O Δpc: trở lực cục đường ống sấy đường ống dẫn tác nhân sấy, mmH2O Δptb: trở lực qua thiết bị (xyclon, calorife), mmH2O Δpd: áp suất động khí khỏi ống thải ẩm, mmH2O Trở lực ma sát bị sấy ΔpS: Hình 4.2: Chọn quạt SVTH: Lê Nhật Tân Trang 29 GVHD: Trần Văn Vang Đồ L: chiều dài ống sấy, m d: đường kính ống sấy , m ρ: khối lượng riêng khơng khí, kg/m3 λ: hệ số trở lực ma sát, xác định theo Re cho bảng w: tốc độ khơng khí Trở lực cục Δpc: Δpc = , mm H2O ξ: hệ số trở lực cục bộ, xác định theo đặc điểm đoạn ống xảy tổn thất cục cho bảng Áp suất động khí khỏi ống thoát Δpd: Δpd = Bảng 4.1:Δptb: trở lực qua thiết bị: Tên trở lực Trở lực lớp hạt thiết bị sấy Trở lực ma sát đường ống Trở lực calorife Trở lực xyclon Tổn thất cột áp động Tổn thất vị trí có tổn thất cục Tổng tốn thất cột áp Ta có cột áp thực tế: = 3883,21 N/m2, lưu lượng V = 70924,96 nên tra theo phụ lục III tài liệu [2] ta chọn quạt ly tâm II 4-70 No 10 có V= 40000 m3/h cột áp Δp = 1500 N/m2 hiệu suất ηq = 0,76 tốc độ quay ω = 105 rad/s Công suất quạt : N = = kW tổng công suất : P= 4.N = 2705,89 kW SVTH: Lê Nhật Tân Trang 30 = 676 GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn Tài liệu tham khảo [1]Tính toán thiết kế hệ thống sấy GS-TSKH Trần Văn Phú.(tài liệu 1) [2]Kỹ thuật sấy Hoàng Văn Chước [3] www.Riam.com.vn SVTH: Lê Nhật Tân Trang 31 GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Chương 1: NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH TINH BỘT SẮN VÀ CƠNG NGHỆ SẤY TINH BỘT SẮN 1.1Nguồn gốc tinh bột sắn: 1.2Cấu tạo tinh bột: 1.3 Liên kết ẩm tinh bột sắn: 1.4Quy trình sản xuất tinh bột sắn : 1.4.1.Bóc vỏ: 1.4.2.Rửa 1.4.3 Băm mài: 1.4.4 Tách xác thô: 1.4.5 Tách dịch bào lần 1: 1.4.6 Tách xác tinh lần 2: 1.4.7 Tách dịch bào lần 2: 1.4.8 Tách xác lần cuối: 1.4.9 Ly tâm tách nước: 1.4.10 Sấy làm nguội: 1.4.11 Rây đóng bao: 1.5Chọn phương pháp sấy tinh bột: 1.6Lựa chọn hệ thống sấy : Chương 2: TÍNH TỐN CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ SẤY KHÍ ĐỘNG SẤY TINH BỘT SẮN 2.1Nhiệm vụ thiết kế: 2.2 Đặc điểm, nguyên lý hoạt động hệ thống sấy khí động : 2.2.1Đặc điểm hệ thống sấy khí động: 2.2.2Nguyên lý làm việc hệ thống sấy khí độn 2.3Chọn mơi chất sấy chất tải nhiệt: 2.3.1Tính chất vật lý tinh bột liên quan đến trình sấy 2.3.2Chọn môi chất sấy chất tải nhiệt: 2.4Chọn chế độ sấy: 2.5Tính tốn kích thước hệ thống: 2.5.1Tốc lơ lửng w1: 2.5.2Chiều dài ống sấy: SVTH: Lê Nhật Tân Trang 32 GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn Chương 3: TÍNH TỐN NHIỆT THIẾT BỊ SẤY KHÍ ĐỘNG 3.1 Lượng ẩm cần bốc hơi: W 3.2Khối lượng tinh bột đưa vào hệ thống sấy: 3.3Tính tốn trình sấy lý thuyết: 3.3.1Tính tốn thơng số vật lý khơng khí 3.3.2Lượng khơng khí khơ lý thuyết: 3.3.3Nhiệt lượng tiêu hao trình sấy lý thuy 3.3.4Tính tốn sơ kích thước ống 3.4Tính tốn q trình sấy thực: 3.4.1Xây dựng trình sấy thực xác định lượng 3.4.2Tính tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang ra: 3.4.3Tổn thất nhiệt môi trường q5: 3.4.4Tổng tổn thất nhiệt: 3.4.5Xác định thơng số q trình sấy thực: 3.4.5Lượng khơng khí tiêu hao q trình sấy t 3.4.6Nhiệt lượng tiêu hao trình sấy thực tế 3.4.7Hiệu suất thiết bị: 3.4.8Tính sai số kiểm tra q trình tính tốn: 3.4.9Tính lại kích thước ống sấy: Chương 4: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ 4.1 Tính chọn CALORIFER: 4.2Tính chọn buồng đốt: 4.3Tính chọn xyclon: 4.4Tính chọn quạt : SVTH: Lê Nhật Tân Trang 33 GVHD: Trần Văn Vang .. .Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn Chương 1: NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH TINH BỘT SẮN VÀ CÔNG NGHỆ SẤY TINH BỘT SẮN 1.1 Nguồn gốc tinh bột sắn: Tinh bột sắn sản phẩm chế biến từ củ sắn. .. Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Chương 1: NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH TINH BỘT SẮN VÀ CƠNG NGHỆ SẤY TINH BỘT SẮN 1.1Nguồn gốc tinh bột sắn: ... Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn Hình 1.4: Hệ thống ly tâm tách nước SVTH: Lê Nhật Tân Trang GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn Hình 1.5: Sơ đồ quy