ĐỀ tài KHCN cấp TRƯỜNG nghiên cứu thiết kế mô hình sấy tầng sôi xung khí kiểu mẻ dùng sấy vật liệu rời có độ ẩm cao

Mẫu IUH1521 BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO KHOA HỌC TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế mơ hình sấy tầng sơi xung khí kiểu mẻ dùng sấy vật liệu rời có độ ẩm cao Mã số đề tài: IUH.KNL 10/15 Chủ nhiệm đề tài: Phạm Quang Phú Đơn vị thực hiện: Khoa cơng nghệ Nhiệt Lạnh TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2017 Mẫu IUH1521 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ DANH MỤC BẢNG BIỂU CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT PHẦN I THÔNG TIN CHUNG 10 PHẦN II KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 11 MỞ ĐẦU 12 Chương TỔNG QUAN 15 1.1 Tìm hiểu muối tinh 15 1.1.1 Tiềm sản xuất muối Việt Nam 15 1.1.2 Tính chất muối 16 1.1.3 Ứng dụng muối tinh 18 1.1.4 Nguyên liệu sản xuất muối ăn 21 1.1.5 Phân loại muối 22 1.2 Tìm hiểu đường 29 1.2.1 Giới thiệu đường 29 1.2.2 Tính chất lý hóa đường 31 1.2.3 Phương pháp sản xuất đường 31 1.2.4 Đặc điểm đường tinh luyện RS 33 1.3 Các thơng số hình học vật liệu hạt ứng dụng sấy tầng sôi 35 1.3.1 Cầu tính 35 1.3.3 Khối lượng riêng khối lượng thể tích 37 1.3.4 Độ rỗng 37 1.3.5 Các tính chất thủy động học q trình sấy tầng sơi 38 1.4 Thực nghiệm xác định thông số ứng dụng tính tốn thiết kế máy sấy tầng sôi 45 1.4.1 Phương tiện thí nghiệm 45 1.4.2 Thực nghiệm xác định đường kính hạt muối tinh 46 1.4.3 Thực nghiệm xác định khối lượng riêng hạt muối tinh 47 1.4.4 Thực nghiệm xác định khối lượng thể tích theo độ ẩm 47 1.4.5 Thực nghiệm xác định cầu tính hạt 47 1.4.6 Tính tốn xác định độ rỗng khối hạt trạng thái sôi tối thiểu sơi ổn định 48 1.4.7 Tính tốn xác định vận tốc hóa sơi tối thiểu theo mơ hình thực nghiệm 49 1.4.8 Tính tốn xác định tổn thất áp suất qua lớp hạt theo mơ hình 51 1.5 Kết luận chương 53 Chương CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY VẬT LIỆU RỜI 55 2.1 Kỹ thuật sấy muối tinh giới 55 2.1.1 Sấy muối máy sấy rang 55 2.1.2 Sấy muối máy sấy thùng quay 56 2.1.3 Sấy muối máy sấy tầng sôi 56 2.2 Kỹ thuật sấy muối tinh Việt Nam 65 2.2.1 Sấy muối tinh máy sấy buồng 65 2.2.2 Sấy muối tinh máy sấy thùng quay 66 2.2.3 Sấy muối tinh máy sấy rung 70 2.3.Kỹ thuật tầng sôi ứng dụng sấy đường 2.3.1 Các phương pháp sấy đường 2.3.2 Sấy đường máy sấy thùng quay 2.3.3 Sấy đường máy sấy sàng rung 2.3.4 Sấy đường máy sấy tầng sôi 2.4.Kỹ thuật tầng sôi ứng dụng sấy thực phẩm Chương TÍNH TỐN THIẾT KẾ MƠ HÌNH 3.1.Nguyên lí hoạt động 3.2.Số liệu thiết kế 3.3.Tính tốn q trình sấy lý thuyết 3.3.1 Tính tốn thơng số tác nhân sấy 3.3.2 Tính tốn vận tốc tác nhân sấy 3.3.3 Xác định thời gian sấy vật liệu 3.4.Tính tốn q trình sấy thực 3.4.1 Tính tốn kích thước buồng sấy 3.4.2 Tính nhiệt thiết bị sấy 3.4.3 Tính tốn trình sấy thực Chương TÍNH TỐN, THIẾT KẾ THIẾT BỊ PHỤ 4.1.Cyclone thu bụi 4.2.Buồng gia nhiệt điện trở 4.3.Tính chọn quạt thổi khí nóng 4.4.Chọn ghi phân phối tác nhân vào lớp liệu buồng sấy 4.4.1 Các tiêu thiết kế ghi 4.4.2 Các phương trình thiết kế ghi 4.4.3 Tính tốn, thiết kế ghi Chương CHẾ TẠO, LẮP ĐẶT MÔ HÌNH VÀ THIẾT LẬP QUY TRÌNH VẬN HÀNH 107 5.1.Chế tạo 5.1.1 Chế tạo buồng sấy 5.1.2 Chế tạo phân phối TNS 5.1.3 Chế tạo gia nhiệt 5.2 Lắp đặt 5.2.1 Lắp tủ điện 5.2.2 Mạch động lực 5.2.4 Lắp phận hệ thống Chương VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 6.1.Tổng quát nội dung thực đề tài nghiên cứu 6.2.Phương pháp nghiên cứu 6.2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 6.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 6.3.Mơ hình thí nghiệm 6.4.Các thiết bị đo phương pháp đo 6.4.1 Dụng cụ đo khối lượng 6.4.2 Dụng cụ xác định kích thước hạt đường RS 6.4.3 Dụng cụ đo độ ẩm khối hạt đường RS 6.4.4 Dụng cụ đo thơng số khơng khí ẩm làm thực nghiệm 6.4.5 Dụng cụ đo khối lượng hạt mẫu phân tích 6.4.6 Dụng cụ đo nhiệt độ bề mặt lớp hạt, nhiệt độ vách buồng sấy 6.4.7 Dụng cụ đo nhiệt độ hạt 126 6.4.8 Dụng cụ đo vận tốc tác nhân khí qua bề mặt lớp hạt 126 6.4.9 Dụng cụ đo công suất tiêu thụ điện thiết bị sử dụng điện 127 6.4.10 Dụng cụ đo nhiệt độ tác nhân khí vào 127 6.4.11 Điều khiển nhiệt độ tác nhân sấy 128 6.4.12 Dụng cụ đo tiêu thụ điện 128 6.5 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm 129 6.6 Các đại lượng cần xác định thông qua phép đo 129 6.6.1 Xây dựng thông số công nghệ trình sấy đường RS 129 6.6.2 Ảnh hưởng vận tốc tác nhân sấy đến quátrinh̀ sấy đường 130 6.6.3 Ảnh hưởng nhiệt độ đến quátrinh̀ sấy đường 130 6.6.4 Ảnh hưởng tốc độ xung khí đến quátrinh̀ sấy đường 130 6.6.5 Miền nghiên cứu thực nghiệm 130 6.7 Giới thiệu phần mềm Statgraphics XV 131 6.8 Thuyết minh quy trình 135 6.8.1 Chuẩn bị 135 6.8.2 Tiến hành thí nghiệm 135 6.8.3 Kết thúc trình vận hành thí nghiệm 136 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 137 7.1 Thực nghiệm xác định thông số cơng nghệ q trình sấy hạt mè (vừng) 137 7.1.1 Độ ẩm hạt mè cuối trình sấy 138 7.1.2 Chi phí điện riêng q trình sấy mè 139 7.1.3 Chi phí nhiệt riêng q trình sấy mè 141 7.2 Thực nghiệm xác định thông số công nghệ trình sấy đường RS .143 7.2.1 Độ ẩm sản phẩm cuối trình sấy 144 7.2.2 Tiêu hao điện riêng trình sấy 145 7.2.3 Tiêu hao nhiệt riêng trình sấy 147 7.3 Kết luận 151 PHỤ LỤC 153 TÀI LIỆU THAM KHẢO 157 PHẦN III SẢN PHẨM, CÔNG BỐ VÀ KẾT QUẢ ĐÀO TẠO CỦA ĐỀ TÀI 159 PHẦN IV TỔNG HỢP KẾT QUẢ CÁC SẢN PHẨM KH&CN VÀ ĐÀO TẠO CỦA ĐỀ TÀI 161 PHẦN V TÌNH HÌNH SỬ DỤNG KINH PHÍ 161 PHẦN V KIẾN NGHỊ 162 PHẦN VI PHỤ LỤC 162 DANH MỤC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ Hình 1.1 Tinh thể muối Hình 1.2 Cấu trúc tinh thể muối Hình 1.3 Sơ đồ biểu diễn lưu trình sản xuất – ứng dụng muối hạt Hình 1.4 Sơ đồ biểu diễn lưu trình sản xuất – ứng dụng muối tinh Hình 1.5 Sản xuất muối hạt đồng sản phẩm nguyên liệu muối thơ Hình 1.6 Hạt khối hạt muối thô Hình 1.7 Sản phẩm muối tinh Hình 1.8 Hạt dạng tinh thể muối tinh (chụp qua kính hiển vi 1/800) Hình 1.9 Đường dành cho người ăn kiêng, đường dạng khối đường tinh luyện Hình 1.10 Đường vàng đường nâu Hình 1.11 Đường làm từ mía Hình 1.12 Đường nốt Hình 1.13 Sơ đồ quy trình sản xuất đường tinh luyện (RE) Hình 1.14 Sản lượng đường sản xuất nhập giai đoạn 1995 – 2015 Hình 1.15 Phân tích kích thước khối hạt sàng tiêu chuẩn Hình 1.16 Thể tích thủy động hạt Hình 1.17 Tầng chặt, sơi, động Hình 1.18 Tổn áp qua lớp hạt chế độ sơi hạt theo vận tốc khí hóa sơi Hình 1.19 Các chế độ tầng sôi Hình 1.20 Mơ hình máy sấy tầng sôi liên tục Hình 1.21 Các đồ thị so sánh vận tốc hóa sơi thực nghiệm phương trình tương quan thực nghiệm tác giả Hình 1.22 Tổn áp qua lớp hạt tĩnh theo Blacke-Kozeny Ergun Hình 1.23 Tính tốn thực nghiệm tổn áp qua lớp hạt sơi tối thiểu Hình 1.24 Tính tốn thực nghiệm tổn áp qua ghi phân phối khí Hình 2.1 Máy sấy rang kiểu hở, sản phẩm muối sấy lò đốt Hình 2.2 Máy sấy rang muối tinh kiểu thùng quay Hình 2.3 Máy sấy muối tinh thùng quay, sử dụng buồng đốt than đá cấp nhiệt Hình 2.4 Mơ hình máy sấy tầng sơi mẻ ngun lý Hình 2.5 Máy sấy tầng sơi liên tục kiểu hịa trộn Hình 2.6 Sơ đồ phác thảo máy sấy tầng sôi liên tục kiểu ngang Hình 2.7 Cấu tạo, nguyên lý máy sấy rung tầng sôi Công ty Sera Tây Ban Nha Hình 2.8 Bố trí thiết bị hệ thống máy sấy muối tinh nguyên lý sấy tầng sôi Viện SRI-Trung Quốc Hình 2.9 Nguyên lý sấy muối xung rung Todo Djurkov Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý làm việc máy sấy tầng sơi xung khí sấy muối hạt Hình 2.11 Máy sấy xung quay sấy muối hạt Todo Djurkov - Bulgary Hình 2.12 Máy sấy tầng sơi kiểu xung khí (A) máy sấy tầng sôi thông thường (B) Hình 2.13 Máy sấy muối tinh kiểu sấy buồng Hình 2.14 Máy sấy buồng dùng sấy muối tinh Hình 2.15 Máy sấy thùng quay dùng sấy muối tinh Hình 2.16 Lưu đồ bố trí cụm hoạt động sấy muối máy sấy thùng quay Hình 2.17 Sơ đồ nguyên lý máy sấy muối tinh nguyên lý thùng quay cơng ty hóa chất Miền Nam Hình 2.18 Máy sấy thùng quay cơng ty hóa chất Miền Nam sấy Hình 2.19 Máy sấy muối tinh rung tạo sôi Trung tâm nghiên cứu muối biển Hình 2.20 Hệ thống sấy đường thùng quay Hình 2.21 Sơ đồ hình ảnh hệ thống sấy đường sàng rung Hình 2.22 Sơ đồ hình ảnh hệ thống sấy đường tầng sơi Hình 2.23 Dây chuyền sấy cơm dưa tầng sôi sơ Thai Hoa san xuất ̀̀ Hình 2.24 Máy sấy rung tầng sôi sấy cơm dừa nhà máy chế biến cơm dừa Thành Vinh Hình 2.25 Máy sấy lúa thủ cơng truyền thống Hình 2.27 Máy sấy tầng sôi tạo hạt Viện Cơ học Tin học Ứng dụng chế tạo Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống sấy tầng sôi theo mẻ Hình 3.2 Đồ thị sấy lí thuyết Hình 3.3 Giá trị độ ẩm cân thực nghiệm tiên đốn theo mơ hình Modified Halsey Hình 3.4 Các kích thước máy sấy Hình 3.5 Truyền nhiệt qua vách buồng sấy Hình 3.6 Đồ thị trình sấy thực tế Hình 4.1 Các kích thước cyclone thu bụi Hình 4.2 Cấu tạo buồng gia nhiệt điện trở Hình 4.3 Thanh điện trở chữ U Hình 4.4 Dịng khí xun qua lỗ ghi theo hướng khác Hình 4.5 Quan hệ Cd với tỷ số chiều dày/đường kính Hình 4.6 Mối quan hệ mật độ lỗ bước lỗ ghi bước dạng tam giác bước vuông Hình 4.7 Các kích thước ghi phân phối khí Hình 5.1 Buồng sấy Hình 5.2 Chi tiết gia công Hình 5.3 Chi tiết gia công Hình 5.4 Chi tiết gia cơng phễu Hình 5.5 Chi tiết gia cơng buồng lắng Hình 5.6 Chi tiết gia cơng buồng lắng Hình 5.7 Chi tiết gia cơng buồng lắng Hình 5.8 Bộ phân phối TNS Hình 5.9 Chi tiết gia cơng phân phối Hình 5.10 Chi tiết gia cơng ống nối dẫn TNS Hình 5.11 Chi tiết gia cơng đáy phân phối Hình 5.12 Cánh phân phối TNS Hình 5.13 Chi tiết gia công phân phối Hình 5.14 Bộ gia nhiệt Hình 5.15 ống nối dẫn đầu vng trịn Hình 5.17 Tấm che cách điện Hình 5.18 Khai triển đầu vng trịn 112 Hình 5.19 Chi tiết gia cơng thân gia nhiệt 113 Hình 5.20 Điện trở sau lắp vào 113 Hình 5.21 Các thiết bị điện 114 Hình 5.22 Tủ điện 114 Hình 5.23 Mạch động lực 114 Hình 5.24 Mạch điều khiển 115 Hình 5.25 Máy sấy tầng sôi lắp đặt 115 Hình 6.1 Tóm tắt quy trình thực đề tài 117 Hình 6.2 Minh họa mơ hình hộp đen 118 Hình 6.3 Mơ hình máy sấy tầng sơi xung khí phục vụ thí nghiệm 123 Hình 6.4 Các loại cân sử dụng cân khối lượng nguyên liệu, sản phẩm mẫu đo 123 Hình 6.5 Bộ rây dùng phân loại nguyên liệu sản phẩm sấy 124 Hình 6.6 Máy đo độ ẩm Axis – mẫu đo máy thao tác đo 124 Hình 6.7 Dụng cụ đo thơng số khơng khí ẩm 125 Hình 6.8 Cân tiểu ly điện tử thao tác cân vật liệu mẫu làm thí nghiệm 125 Hình 6.9 Dụng cụ đo nhiệt độ vách, đo nhiệt độ lớp hạt sôi 126 Hình 6.10 Dụng cụ đo nhiệt độ hạt vật liệu sấy sản phẩm sấy 126 Hình 6.11 Dụng cụ đo vận tốc khí SDL350 126 Hình 6.12 Dụng cụ đo vận tốc gió DAF80WP 127 Hình 6.13 Dụng cụ đo điện HIOKI 3286 127 Hình 6.14 Đồng hồ đo nhiệt độ tác nhân sấy, nhiệt độ hạt sôi vùng hạt sôi 128 Hình 6.15 Bộ gia nhiệt điện trở 128 Hình 6.16 Điện kế đo tiêu thụ điện 128 Hình 6.17 Đường nguyên liệu trước sấy 129 Hình 6.18 Mơ hình hộp đen đề tài 129 Hình 7.1 Đồ thị tương quan Y1 biến (sấy hạt mè) 139 Hình 7.2 Đồ thị tương quan Y2 biến (sấy hạt mè) 141 Hình 7.3 Đồ thị tương quan Y3 biến (sấy hạt mè) 142 Hình 7.4 Đồ thị tương quan Y1 biến (sấy đường RS) 145 Hình 7.5 Đồ thị tương quan Y2 biến (sấy đường RS) 147 Hình 7.6 Đồ thị tương quan Y3 biến (sấy đường RS) 148 Hình 7.7 Hàm độ ẩm theo biến giá trị tối ưu (sấy đường RS) 149 Hình 7.8 Hàm tiêu hao điện riêng theo biến giá trị tối ưu (sấy đường RS) 150 Hình 7.9 Hàm chi phí nhiệt lượng riêng theo biến giá trị tối ưu (sấy đường RS) 151 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tham khảo khối lượng riêng thể tích muối ăn theo độ ẩm 17 Bảng 1.2 Độ hòa tan muối ăn nước 17 Bảng 1.3 Các ứng dụng thực tiễn muối tinh 21 Bảng 1.4 Tiêu chuẩn NaCl dùng công nghiệp (theo 10TCN 572:2003) 21 Bảng 1.5 Thành phần muối thơ theo TCVN 3974-84( tính theo sở khô) 22 Bảng 1.6 Các ứng dụng thực tiễn muối tinh 24 Bảng 1.7 Chất lượng muối tinh không sấy số nước giới 25 Bảng 1.8 Chất lượng muối tinh phương pháp nghiền -rửa dây chuyền chế biến muối Viện Nghiên cứu Muối Thiên Tân (SRI)- Trung Quốc 25 Bảng 1.9 Chất lượng muối tinh có sấy công ty Sara Tây Ban Nha 25 Bảng 1.10 Tiêu chuẩn muối ăn châu Âu- tính theo sở khơ 25 Bảng 1.11 Tiêu chuẩn ngành muối tinh - 10TCN 402:1999 26 Bảng 1.12 Tiêu chuẩn muối tinh dùng làm thực phẩm theo ГOCT 13830 – 68 27 Bảng 1.13 Tiêu chuẩn NaCl dùng công nghiệp điện phân theo phương pháp điện cực thủy ngân Bảng 1.14 Tiêu chuẩn muối tinh cơng nghiệp sản xuất hóa chất châu Âu Bảng 1.15 Tiêu chuẩn muối tinh Ấn Độ Bảng 1.16 Thông số vật lý đường Bảng 1.17 So sánh ưu – nhược điểm phương phap xử lý nước mía ̀́ Bảng 1.18 Các tiêu cảm quan đường Bảng 1.19 Các tiêu lý – hóa đường R Bảng 1.20 Hệ số hình dạng hình học số Bảng 1.21 Cầu tính số hạt thơng dụng Bảng 1.21 Thông số vật lý hạt muối tinh thơng số nhiệt vật lý khí hóa sơi sử dụng tính tốn Bảng 2.1 So sánh sấy tầng sôi với kiểu sấy khác Bảng 2.2 Phân loại máy sấy tầng sôi theo tiêu Bảng 2.3 So sánh sấy tầng sôi với sấy thùng quay Bảng 3.1 Kết phương pháp lặp Bảng 3.2 Cân nhiệt lượng hiệu suất buồng sấy Bảng 3.3 Các thông số máy sấy thiết kế Bảng 6.1 Miền thực nghiệm đa yếu tố Bảng 7.1 Miền thực nghiệm đa yếu tố Bảng 7.2 Kết nghiên cứu thực nghiệm Bảng 7.3 Kết phân tích thống kê hàm Y1 trình sấy mè Bảng 7.4 Kết phân tích thống kê hàm Y2 trình sấy mè Bảng 7.5 Kết phân tích thống kê hàm Y3 trình sấy mè Bảng 7.6 Miền thực nghiệm đa yếu tố trì Bảng 7.7 Kết nghiên cứu thực nghiệm Bảng 7.8 Kết phân tích thống kê hàm Y1 Bảng 7.9 Kết phân tích thống kê hàm Y2 Bảng 7.10 Kết phân tích thống kê hàm Y2 trình sấy đường CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý ng a Ar Bi C Cd Cdx(d) D dl Eu Hệ số Chuẩ Chuẩ Nhiệt Hệ số Nhiệt Đườn Đườn Chuẩ F Fe G Diện Chuẩ Năng Gtn Gvt H Lưu l Năng Chiều JM Jq k Mật đ Mật đ Tỷ lệ kq l L l0 Lh Ly M N n Hệ số Chi p Lưu l Kích Khoả Chuẩ Độ ẩm Cơng Số th Nd Nq P d I ph Pr Q q R r Re Mật đ Tiêu Áp su Độ ch Entha Phân Chuẩ Nhiệt Tiêu Bán k Nhiệt Chuẩ t T U V v W M q C K %/h m m/s kg/h m/s W/m K mm ’ % W/mK * b ρk ρb ρh N.s/m C C kg/m kg/m kg/m s m /s P kJ/kg ẩm Các ký hiệu chân bh bl bs e h h k l mt Chữ viết tắt ANOVA FBDs QHTN N/m phân phối khí tối ưu tối thiểu vật liệu xung quanh rây ẩm tới hạn Y2 4400.0 4640.0 4880.0 5120.0 5360.0 5600.0 5840.0 6080.0 6320.0 6560.0 6800.0 7040.0 Y2 4400.0 4640.0 4880.0 5120.0 5360.0 5600.0 5840.0 6080.0 6320.0 6560.0 6800.0 7040.0 146 Y2 Y2 4400.0 4640.0 4880.0 5120.0 5360.0 5600.0 5840.0 6080.0 6320.0 6560.0 6800.0 7040.0 Hình 7.5 Đồ thị tương quan Y2 biến (sấy đường RS) 7.2.3 Tiêu hao nhiệt riêng trình sấy Dựa kết thực nghiệm phân tích hồi quy đa yếu tố, sau loại trừ hệ số có mức ý nghĩa P>0,05, phương trình hồi quy mơ tả mối quan hệ thông số công nghệ (X1, X2, X3) đến tiêu hao nhiệt riêng (Y3) thiết lập sau: Y 8663, 78 2535,11 X (7.10) Bảng 7.10 Kết phân tích thống kê hàm Y2 q trình sấy đường Source A:X1 B:X2 C:X3 AA BB BC CC Total error Total (corr.) R-squared = 99.4516 percent R-squared (adjusted for d.f.) = 99.2495 percent Standard Error of Est = 332.477 Mean absolute error = 222.165 Đồ thị biểu diễn mối tương quan hàm mục tiêu với thông số cơng nghệ trình bày hình 7.6: 147 Y3 Y3 0.0 1800.0 3600.0 5400.0 7200.0 9000.0 10800.0 12600.0 14400.0 16200.0 18000.0 19800.0 0.0 1800.0 3600.0 5400.0 7200.0 9000.0 10800.0 12600.0 14400.0 16200.0 18000.0 19800.0 Y3 Y3 Y3 Y3 0.0 1800.0 3600.0 5400.0 7200.0 9000.0 10800.0 12600.0 14400.0 16200.0 18000.0 19800.0 Hình 7.6 Đồ thị tương quan Y3 biến (sấy đường RS) 7.2.4 Tối ưu hóa trình sấy Mục đích tốn tối ưu hóa nhằm xác định giá trị thông số cơng nghệ cho hàm mục tiêu có giá trị thấp Đối với toán tối ưu hóa đa mục tiêu q trình sấy đường RS, giá trị tối ưu biến X 1, X2, X3 tính tốn cho giá trị hàm mục tiêu Y1, Y2, Y3 bé phạm vi -1,353 X 1, X2, X3 1,353 Phương pháp đáp ứng bề mặt (Response Surface Method-RSM) sử dụng trường hợp để xác định thông số công nghệ tối ưu cho trình sấy Y f1 X 1opt , X 2opt , X 3optmin f1 X , X , X Y f X 1opt , X 2opt , X 3optmin f X , X , X f X 1opt , X 2opt , X 3optmin f X , X , X 3 X, X ,X Sử dụng chức Multiple Response Optimization phần mềm Statgraphics Centurion XV version 15.1.02 để thực việc tính tốn tối ưu hóa thơng số cơng nghệ q trình sấy đường Kết xác định giá trị biến tối ưu sau: 148 tương ứng với giá trị hàm mục tiêu: opt Y X Y Y 8085 kJ/kg Kết cho thấy độ ẩm đáp ứng TCVN 6959:2001 chi phí lượng thấp Chuyển đổi thành giá trị biến thực: opt Z o 76,5 C; Y1 Y1 Biểu diễn hàm mục tiêu theo giá trị biến tối ưu sau: 0.048 0.06 0.072 0.084 0.096 0.108 0.12 0.132 Y1 0.0 0.012 0.024 0.036 0.048 0.06 0.072 0.084 0.096 0.108 0.12 0.132 Estimated Response Surface X2=-1.0 0.2 0.16 0.12 0.08 Y1 0.0 0.012 0.024 0.036 Y1 Y1 0.0 0.012 0.024 0.036 0.048 0.06 0.072 0.084 0.096 0.108 0.12 0.132 Hình 7.7 Hàm độ ẩm theo biến giá trị tối ưu (sấy đường RS) 149 6200 Y2 Y2 5800 5400 5000 4600 4200 3800 6320.0 6560.0 6800.0 7040.0 -1 Y2 4400.0 4640.0 4880.0 5120.0 5360.0 5600.0 5840.0 6080.0 6320.0 6560.0 6800.0 7040.0 5900 5500 5100 4700 4300 3900 Y2 4400.0 4640.0 4880.0 5120.0 5360.0 5600.0 5840.0 6080.0 3500 -1 Y2 Y2 4400.0 4640.0 4880.0 5120.0 5360.0 5600.0 5840.0 6080.0 6320.0 6560.0 6800.0 7040.0 Hình 7.8 Hàm tiêu hao điện riêng theo biến giá trị tối ưu (sấy đường RS) Y3 Y3 0.0 1800.0 3600.0 5400.0 7200.0 9000.0 10800.0 12600.0 14400.0 16200.0 18000.0 19800.0 150 Y3 Y3 0.0 1800.0 3600.0 5400.0 7200.0 9000.0 10800.0 12600.0 14400.0 16200.0 18000.0 19800.0 Y3 Y3 0.0 1800.0 3600.0 5400.0 7200.0 9000.0 10800.0 12600.0 14400.0 16200.0 18000.0 19800.0 Hình 7.9 Hàm chi phí nhiệt lượng riêng theo biến giá trị tối ưu (sấy đường RS) 7.3 Kết luận Dựa kết nghiên cứu thực nghiệm phân tích số liệu đa yếu tố, kết luận rút sau: Máy sấy tầng sơi xung khí dạng mẻ phù hợp để sấy loại vật liệu rời, có kích thước nhỏ, phân tán đồng Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sấy vật liệu máy sấy tầng sơi xung khí nhiệt độ sấy, vận tốc tác nhân sấy tốc độ xung khí Đề tài tiến hành xây dựng quy hoạch thực nghiệm cấp 02 dạng là: (1) Quy k hoạch trực giao cấp cho trình sấy mè; (2) Quy hoạch cấp dạng cho trình sấy đường RS Kết là, phương trình hồi quy bậc xây dựng để đánh giá ảnh hưởng thông số công nghệ đến hàm mục tiêu đầu gồm độ ẩm sản phẩm, chi phí điện riêng, chi phí nhiệt riêng Qua xác định thơng số tối ưu sau: Đối với trình sấy mè: Nhiệt độ sấy: 63,13 C Vận tốc tác nhân sấy: 1,21 m/s Tốc độ xung khí: 12 vịng/phút Ở phạm vi này, độ ẩm sản phẩm đạt 6,26%, chi phí điện đạt 408 Wh/kg ẩm chi phí nhiệt đạt 4989 kJ/kg ẩm Đối với trình sấy đường RS: Nhiệt độ sấy: 76,5 C Vận tốc tác nhân sấy: 2,0 m/s Tốc độ xung khí: 14 vịng/phút Ở phạm vi này, độ ẩm sản phẩm đạt 0,05%, chi phí điện đạt 3932,46 Wh/kg ẩm chi 151 phí nhiệt đạt 8085 kJ/kg ẩm Với kết này, độ ẩm sản phẩm đạt yêu cầu bảo quản loại vật liệu Ngoài ra, theo [11, 14, 15], chi phí nhiệt cho máy sấy tầng sôi từ 3000 đến 12000 kJ/kg ẩm, với kết nghiên cứu máy sấy tầng sơi xung khí có chi phí lượng vào loại thấp so với loại máy sấy tầng sôi khác Tuy nhiên, ngồi yếu tố độ ẩm yếu tố khác màu sắc sản phẩm sấy, độ vỡ hạt, hàm lượng chất dinh dưỡng hay hàm lượng đường sản phẩm sau sấy, yếu tố cần xem xét đánh giá chất lượng sản phẩm Điều cho thấy đề tài hạn chế chưa xem xét tiêu chất lượng sản phẩm khác thơng số cơng nghệ khác có ảnh hưởng đến q trình sấy Với mơ hình thực nghiệm từ đề tài này, giảng viên sinh viên khoa cơng nghệ Nhiệt Lạnh tiếp tục nghiên cứu nhiều yếu tố ảnh hưởng đến trình sấy tiến hành nghiên cứu nhiều loại vật liệu khác 152 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Kết phân loại khối lượng muối qua kích cỡ rây Phụ lục 2: Kết tính tốn tỷ lệ kích thước hạt T Phụ lục 3: Kết thí nghiệm xác định khối lượng riêng hạt muối tinh Số lần đo Khố lượn mẫu, (g) 1,29 1,02 3,29 2,24 2,31 153 Phụ lục 4: Thực nghiệm quan hệ khối lượng riêng thể tích độ rỗng lớp hạt vật liệu trạng thái tĩnh với độ ẩm vật liệu STT (%) ρb (kg/m ) STT (%) ρb (kg/m ) Phụ lục 5: Thực nghiệm xây dựng thông số tương quan để xác định cầu tính hạt muối tinh STT dm mm 0,98 1,088 0,970 0,955 1,050 TB 1,009 Phụ lục 6: Kết tính tốn độ rỗng lớp hạt trạng thái sôi ổn định STT 154 Giá trị vận tốc theo mơ hình tính tốn thực nghiệm, m/s Phụ lục 7: Kết tính tốn vận tốc hóa sơi thực nghiệm phương trình tương quan thực nghiệm tác giả 155 Phụ lục 8: Kết tính tốn tổn áp qua lớp tĩnh tính theo Blacke-Kozeny Ergun STT Phụ lục 9: Bảng so sánh giá trị tổn áp qua lớp hạt sôi tối thiểu theo phương trình tính tốn thực nghiệm STT Phụ lục 10: Xác định tổn thất qua ghi phân phối khí theo mơ hình STT dh m 225 450 750 953 1050 1350 1650 156 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Trung Thành Nghiên cứu & phát triển lọai máy sấy đường cát trắng nhà máy đường công nghiệp Việt Nam Tạp chí thơng tin điện nơng nghiệp số tháng 4/2004 [2] Bùi Trung Thành Xác định thơng số hình học hạt muối tinh ứng dụng sấy tầng sôi Tạp chí Năng lượng nhiệt, số 86, tháng 3/2009 [3] Bùi Trung Thành, Máy sấy muối tinh lớp sôi liên tục, Tạp chí lượng nhiệt, số 88 tháng 7/2009 [4] Bùi Trung Thành, Xác định số thông số thủy động lực học sấy hạt muối tinh lớp sơi, Tạp chí lượng nhiệt, số 90, tháng 11/2009 [5] Bùi Trung Thành, Xác định thời gian sấy muối tinh lớp sôi phương pháp đồng dạng, Tạp chí Năng lượng nhiệt, số 103, tháng 7/2014 [6] Bùi Trung Thành, Kỹ thuật sấy muối tinh, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Đại học Nông Lâm TP HCM, 2011 [7] Nguyễn Bin, Các q trình, thiết bị cơng nghệ hoá chất thực phẩm, tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2003 [8] Cục chế biến, thương mại nông lâm thủy sản nghề muối, Báo cáo tổng hợp quy hoạch phát triển ngành muối đến năm 2020 tầm nhìn đến năm 2030, tháng 11/2013 [9] Phạm Văn Lang, Bạch Quốc Khang Cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm ứng dụng nông nghiệp NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 1999 [10] Phan Hiếu Hiền, Phương pháp bố trí thí nghiệm xử lý số liệu thực nghiệm, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Nơng Lâm Tp Hồ Chí Minh,1996 [11] Trần Văn Phú Tính tốn thiết kế hệ thống sấy NXB Giáo Dục Hà Nội, 2001 [12] Võ Văn Huy, Võ Thị Lan, Hoàng Trọng, Ứng dụng SPSS for windows để xử lý phân tích kiện nghiên cứu marketing, quản trị, kinh tế, tâm lý, xã hội, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1997 [13] Vũ Bội Tuyền Kỹ thuật sản xuất muối khoáng từ nước biển NXB KHKT, 1979 [14] ArunS Mujumdar and Sakamon Devahastin, Application for fluidized bed dryng, handbook of fluidization and fluid - particle System, edited by Wen-ChingYang, Siemens Westing house Power Coporation, Pittsburge, Pennsylvania, USA, Marcell Dekker, Inc, 2003 [15] Martin Rhodes, Introduction to Particle Technology, John Wiley & Sons Ltd, 2008 [16] L.G Gibilaro, Fluidization dynamics, Butterworth–Heinemann Linacre House, Jordan Hill, 2001 [17] Wen Ching Yang, Fluidization, solids handling, and processing, Industrial Applications, Noyes Publications, Westwood, New Jersey, U.S.A, 1998 [18] Grzegorz Rogula, Some reasearch on aerodynamics of a new pulsed fluidized bed dryer, Chemical and processing engineering-2009, p 653-663 [19] Geldart D, The effect of particle size and size distribution on the behavior of gasfluidized beds, Postgraduate School of Studies in Powder Technology, University of Bradford, Gt Britain,Volume 6, Issue 4, pp 201-215, 1972 [20] Jezowska, Kinetics of Drying In Cyclically Shifted Spouted Bed ,Drying Technology, vol.11, number.2,p.319-337, 1993 157 [21] Marcello Nitz and Osvaldir P Taranto, Drying of a porous material in a pulsed fluid bed dryer: the influences of temperature, frequency of pulsation and air flow rate, Drying technology, p 212-219, 2009 [22] M C B Ambrosio-Ugri and O P Taranto, Drying In The Rotating – Pulsed Fluidized Bed, UEM, Maringá - PR, Brazil [23] Reyes A, Quilaqueo E, Fluid-Dynamic characterization of a pulsed fluidized bed, 4th Mescosur Congress [24] Peter Rein, Cane Sugar Engineering, Bartens KG- Berlin [25] Somkiat Prachayawarakorn, Warunee Tia, Korakot Poopaiboon, Somchart Soponronnarit, Comparison of performace of pulsed and conventional fluidised bed dryer, Master thesis of enenergy management, School of Energy and Materials, Thailand [26] Tadeusz Kudra, Zbigniew Gawrzynski, Ryszard Glaser, Pulsed Fluidised bed, Patent number 5, 918, 569, USA 1999 [27] Todor Djurkov, Rotation-Pulsed Fluid Bed Salt Dryer, University of Food Technologies, 26, Maritza Str Plovdiv, Bulgaria [28] Todor G Djurkov, Rotation-Pulsed Fluidized Bed Apparatus For Sesame Roasting, University of Food Technologies, Plovdiv, Bulgaria [29] T.Kudra, Z, Gawrzynski, R Glaser, J Stanislawski and M.Poirier, Drying of pulp and paper sludge in a pulsed fluid bed dryer, Drying Techology, p 917-933, 2002 [30] Z Gawrzynski, R.Glaser, T Kudra, Drying of powdery materials in a pulsed fluid bed dryer, Drying Technology, p1523-1532, 1999 158 ... thường dùng kiểu cấp liệu rung trước buồng sấy, nhiên dùng kiểu sấy tầng sơi xung khí dễ dàng tách liên kết hạt cách thay đổi trạng thái cấp khí đột ngột So với kiểu phá liên kết dính kiểu tỏ có. .. sấy tầng sôi xung khí sấy muối hạt Hình 2.11 Máy sấy xung quay sấy muối hạt Todo Djurkov - Bulgary Hình 2.12 Máy sấy tầng sơi kiểu xung khí (A) máy sấy tầng sơi thơng thường (B) Hình. .. máy sấy tầng sôi thông thường Hiện nay, nước chưa có nghiên cứu máy sấy tầng sơi xung khí cơng bố đề tài mang tính cần thiết Việc chế tạo mơ hình thực nghiệm tầng sơi xung khí giúp làm sở tảng nghiên