Đồ-án-thiết-bị-sấy-thùng-quay-đậu-xanh năng suất 1170 kg/giờ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM HUẾ KHOA CƠ KHÍ - CƠNG NGHỆ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN THIẾT BỊ Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Tuyết Lớp: Công nghệ thực phẩm 50C Ngành: Công nghệ thực phẩm Tên đề tài: Thiết kế hệ thống thiết bị sấy thùng quay để sấy đậu xanh nguyên hạt với suất sản phẩm 1170kg/h Các số liệu ban đầu: - Năng suất tính theo sản phẩm: 1170kg/h - Độ ẩm vật liệu vào: 21% - Độ ẩm vật liệu ra: 14% - Nhiệt độ tác nhân sấy vào: 54ºC - Nhiệt độ tác nhân sấy ra: 33ºC Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - Lời mở đầu - Phần I: Tổng quan nguyên liệu phương pháp sấy - Phần II: Tính cân vật chất q trình - Phần III: Tính tốn thiết bị cân nhiệt lượng - Phần IV: Tính thiết bị phụ trợ - Phần V: Kết luận - Tài liệu tham khảo Các vẽ thiết bị - vẽ thiết bị khổ A3 đính kèm thuyết minh - vẽ thiết bị khổ A1 Ngày giao nhiệm vụ: Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Thông qua môn GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày tháng năm ( Kí, ghi rõ họ tên) TRƯỞNG BỘ MƠN (Kí, ghi rõ họ tên) ThS Trần Thanh Quỳnh Anh MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển xã hội nhu cầu tiêu dùng người ngày tăng cao đặc biệt khó tính việc lựa chọn thực phẩm Vì vậy, địi hỏi ngành cơng nghệ thực phẩm phải nâng cao chất lượng sản phẩm để đảm bảo sức khỏe người Chất lượng sản phẩm tốt phụ thuộc vào nhiều yếu tố, sản phẩm khơ độ ẩm yếu tố quan trọng cần quan tâm Đối với số loại lương thực, thực phẩm để bảo quản thời gian dài phải có phương pháp tách ẩm khỏi vật liệu nhiều cách khác Trong sản xuất sấy ngày sử dụng cách rộng rãi phổ biến để bảo quản nông sản lúa, ngơ, đậu,… hay chế biến thực phẩm địi hỏi độ ẩm thấp cá hun khói, loại trái sấy khô,….Những sản phẩm sấy ngày yêu thích tiện ích mà chúng mang lại, với kỹ thuật sấy đại chất lượng sản phẩm sấy ngày nâng cao Sấy ngày có vai trị quan trọng ngành cơng nghệ thực phẩm nói chung việc bảo quản nơng sản nói riêng Trong q trình sấy việc lựa chọn phương pháp sấy, thiết bị sấy, tính tốn thơng số cơng nghệ có vai trị định lớn đến chất lượng sản phẩm sấy hiệu sấy Ở nước ta, đậu xanh loại hạt quen thuộc nông dân, đậu xanh trồng rộng rãi nhiều nơi Hạt đậu xanh mặt hàng nơng sản có giá trị kinh tế cao, loại hạt có giá trị dinh dưỡng cao, dễ tiêu, có nhiều cơng dụng nên sử dụng phổ biến Tuy nhiên, thời gian gần đây, đậu xanh chưa phát triển mạnh có dấu hiệu giảm sút, nguyên nhân thu hoạch không tập trung kỹ thuật xử lý sau thu hoạch hạn chế,…làm ảnh hưởng đến chất lượng hạt đậu xanh thành phẩm Do đó, để đảm bảo thành phần chất dinh dưỡng hạt đậu xanh chất lượng hạt đậu xanh cần phải trọng đến kỹ thuật sấy khô hạt đậu xanh sau thu hoạch Cơng đoan sấy có vai trị quan trọng việc định chất lượng giá trị cảm quan sản phẩm Công nghệ sấy đa dạng, nhiên, tính chất, hình dạng kích thước hạt đậu xanh em nghĩ việc sấy thiết bị sấy thùng quay lựa chọn phù hợp phổ biến mang lại hiệu kinh tế cao, vận hành dễ dàng, tiết kiệm thời gian Sấy thùng quay làm cho vật đảo trộn mạnh, tốc độ sấy mạnh độ đồng sản phẩm cao Bên cạnh thiết bị cịn làm việc với suất lớn Với ưu điểm lợi trên, tính ứng dụng thực tế thiết bị, em xin lựa chọn đề tài đồ án thiết bị “ Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy đậu xanh nguyên hạt với suất 1170kg/h” + PHẦN I TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP SẤY 1.1 Tổng quan nguyên liệu 1.1.1 Giới thiệu chung - Đậu xanh (hay gọi đỗ xanh) có tên khoa học là: Vigna radiata (L.) R.WILCZEK - Cây đậu xanh trồng giới gồm có phân lồi: + V radiata var grandiflora + V radiata var radiata + V radiata var sublobsta 1.1.2 Nguồn gốc phân bố - Loài đậu xanh (Vigna radiata) có nguồn gốc Ấn Độ Trung Á, từ lan sang nhiều khu vực khác châu Á - Ở Thái Lan, vết tích đậu xanh trồng xác định cách khoảng 2000 năm khu vực Khao Sam Kaeo miền nam Thái Lan - Ở Châu Phi, đảo Pemba thời đại thương mại Swahili, kỉ thứ 10, vết tích đậu xanh trồng phát - Cây đậu xanh có khả thích ứng rộng, chịu hạn thích nghi với vùng có điều kiện khắc nghiệt Ở châu Á đậu xanh trồng nhiều quốc gia như: Ấn Độ, Pakistan, Bangladesh, Sri Lanks, Nepal, Trung Quốc, Mianma, Thái Lan, Việt Nam, Campuchia, Lào,… Sau đậu xanh trồng Trung Phi, vùng khơ nóng Nam Âu, phía đông bắc châu Úc, Nam Mỹ miền nam Hoa Kì Nó sử dụng thành phần ăn mặn - Ở Việt Nam đậu xanh trồng rộng khắp nước từ Bắc Nam Đây loài rau thực phẩm quan trọng loại đậu có giá trị đặc biệt văn hóa ẩm thực Việt Nam 1.1.3 Đặc điểm hình thái Đậu xanh thân thảo nhỏ, mọc đứng, sống niên - Thân: cao 40-80 cm tùy thuộc vào giống cách trồng Trong điều kiện canh tác tốt canh tác tốt đậu cao cho suất tốt (nếu không bị đỗ ngã) - Rễ: gồm rễ nhiều rễ phụ Đất xốp thống rễ mọc sâu đến 40cm, nhờ đậu chịu hạn tốt Rễ đậu xanh chịu hạn chịu úng kém, nhỏ 1.1.4 (0- 25 ngày sau gieo) Từ 15 ngày sau gieo, rễ có nốt sần hữu hiệu cho - Cành: đậu phát triển nhiều cành cấp từ thân chính, số cành cấp phát triển thêm cành cấp Đa số hoa phát triển thân cành cấp 1, cành cấp - Lá: mọc, có đơn nhỏ, sau kép Mỗi kép có đơn, có lơng hai mặt Các cần thiết để ni trái hạt nên phải chăm sóc kĩ để phòng ngừa sâu bệnh Hai đơn dễ bị dịi đục thân cơng nên cần xịt thuốc kịp thời - Hoa: từ 18-20 ngày sau gieo, đậu xanh bắt đầu có nụ hoa nhỏ, nằm khuất vảy nhỏ (gọi mỏ chim) nách Nụ hoa phát triển từ chùm hoa mọc kẻ lá, chùm có 16-20 hoa màu vàng lục, thường đậu 3-8 Hoa nở từ 34-40 ngày sau gieo Hoa màu vàng lục mọc kẻ - Quả: đậu xanh thuộc loại giáp, hình trụ thẳng, mảnh số lượng nhiều, có lơng Từ lúc nở, bắt đầu phát triển chín sau 18-20 ngày Quả non có màu xanh, nhiều lơng tơ, già có màu xanh đậm chín có màu nâu đen hay vàng lơng Mỗi có khoảng 5-10 hạt - Hạt: hạt hình trịn thn, kích thước nhỏ, màu xanh, ruột màu vàng, có mầm Các giống thường có hạt màu xanh mỡ (bóng) hay mốc (có giống hạt vàng, nâu hay đen), 1000 hạt nặng 30-70g Các giống hạt xanh bóng, có trọng lượng 1000 hạt nặng 55g thích hợp để xuất Hạt đậu xanh có nhiều giá trị dinh dưỡng Trong hạt có chứa 24% protein, 24% chất béo, 50% đường bột, nhiều sinh tố B P Cây đậu xanh phát triển vùng nhiệt đới cận nhiệt đới, độ cao từ vùng đồng đến 1.850m Là đậu đỗ quan trọng đứng hàng thứ sau đậu tương lạc (2 loại cơng nghiệp ngắn ngày) Thành phần hóa học giá trị dinh dưỡng 1.1.4.1 Thành phần hóa học Thành phần hóa học trung bình có hạt đậu xanh gồm: 13,7% nước; 2,4% lipid; 4,6% xenluloza; 23% protid 52% glucid 1.1.4.2 Thành phần dinh dưỡng - Theo phân tích Bộ Nơng nghiệp Hoa Kì (USDA) thành phần dinh dưỡng hạt đậu xanh sau: Bảng 1.1 Giá trị dinh dưỡng 100g hạt đâu xanh khô Giá trị dinh dưỡng 100g hạt đậu xanh khô Năng lượng 1452 kJ (347 kcal) Carbohydrate 62,62g Đường 6,6g Chất xơ thực phẩm 16,3g Chất béo 1,15g Protein 23,86g Thiamine (vit.B1 ) 0,621mg (54%) Riboflavin (vit.B2 ) 0,233 mg (19%) Niacin (vit.B3) 2,251 mg (15%) Axit pantothenic (B5) 1,91 mg (38%) Vitamin B6 0,382 mg (29%) Folate (vit.B9) 625 mg (156%) Vitamin C 4,8 mg (6%) Vitamin E 0,51 mg (3%) Vitamin K mg (9%) Canxi 132 mg (13%) Sắt 6,74 mg (52%) Magie 189 mg (53%) Mangan 1,035 mg (49%) Photpho 367 mg (52%) Kali 1246 mg (27%) Kẽm 2,68 mg (28%) Ghi chú: Tỷ lệ % đáp ứng cho nhu cầu người lớn - - Theo bảng phân tích thành phần hóa học số thức ăn Việt Nam, giá trị dinh dưỡng đậu xanh 100g phần ăn là: Protein(23,9%), lipid(1,3%), glucid(53%), Protein đậu xanh chứa nhiều loại acid amin lysine, methionine, trypthophan, phenilamine, valine… Carbohydrate hạt đậu xanh gồm chủ yếu tinh bột (32-43%), với lượng amylose chiếm khoảng 19,5-47% Nguồn tinh bột dồi đậu xanh ứng dụng rộng rãi vào thực tiễn sản xuất - Hàm lượng lipid hạt đậu xanh thấp có ảnh hưởng lớn đến chất lượng hạt, bột sản xuất chế phẩm từ hạt đậu - Ngoài ra, đậu xanh chứa nhiều loại đường, chủ yếu saccharose, lượng glucose chiếm ưu so với fructose, số đường khác raffinose, arabinose, xylose,… - Đậu xanh trồng nhiều nơi nước ta, lấy hạt chủ yếu làm thực phẩm thường chế biến làm thức ăn Vấn đề bảo quản đậu xanh gặp nhiều khó khăn đậu mơi trường thích hợp cho sâu mọt phát triển phá hoại Mặt khác, điều kiện bảo quản không tốt nhiệt độ, độ ẩm cao, đậu bị sượng làm giảm chất lượng đậu Muốn bảo quản lâu dài hạt đậu phải có chất lượng ban đầu tốt, khơng sâu mọt có độ ẩm an tồn Vì vậy, q trình phơi sấy hạt đậu sau thu hoạch có vai trị quan trọng việc bảo quản, chế biến nâng cao chất lượng hạt 1.2 Giới thiệu trình sấy 1.2.1 Khái niệm - Sấy trình tách ẩm khỏi vật liệu sấy cách cấp nhiệt cho vật liệu sấy Là trình khuếch tán chênh lệch ẩm bề mặt bên vật liệu Kết trình sấy hàm lượng chất khô vật liệu tăng lên - Mục đích: + Loại bỏ nước, làm giảm khối lượng vật liệu + Tăng thời gian bảo quản, hạn chế phát triển vi sinh vật phản ứng sinh học + Tạo hình cho sản phẩm + Tăng độ bền cho sản phẩm gỗ, vật liệu gốm, sứ,… + Tăng tính cảm quan cho sản phẩm - Nguyên tắc trình sấy cung cấp lượng nhiệt để biến đổi trạng thái pha lỏng vật liệu thành Cơ chế trình diễn trình sau: + Cấp nhiệt cho bề mặt vật liệu + Dòng nhiệt dẫn từ bề mặt vào vật liệu + Khi nhận nhiệt lượng, dòng ẩm di chuyển từ vật liệu bề mặt - Dòng ẩm từ bề mặt vật liệu tách vào môi trường xung quanh 1.2.2 Nguyên lý trình sấy - Sấy trình làm khơ vật liệu ẩm cung cấp lượng theo trình tự: Gia nhiệt vật liệu ẩm, cấp nhiệt để khuếch tán ẩm vật liệu, đưa ẩm khỏi vật liệu - Q trình sấy q trình chuyển khối có tham gia pha rắn phức tạp bao gồm trình khuếch tán bên bên ngồi vật liệu rắn đồng thời với q trình truyền nhiệt Đây trình nối tiếp, nghĩa trình chuyển lượng nước vật liệu từ pha lỏng sang pha hơi, sau tách pha khỏi vật liệu ban đầu, vận tốc toàn trình quy định giai đoạn chậm Động lực trình chênh lệch ẩm lòng vật liệu bên bề mặt vật liệu Quá trình khuếch tán chuyển pha xảy áp suất bề mặt vật liệu lớn áp suất riêng phần nước mơi trường khơng khí xung quanh Ngồi ra, tùy theo phương pháp sấy mà nhiệt độ yếu tố thúc đẩy cản trở trình di chuyển ẩm từ lòng vật liệu sấy bề mặt vật liệu sấy - Trong trình sấy nhiệt độ mơi trường khơng khí ẩm xung quanh có ảnh hưởng lớn trực tiếp đến vận tốc sấy Do vậy, nghiên cứu trình sấy phải nghiên cứu hai mặt trình sấy: + Mặt tĩnh lực học: tức dựa vào cân vật liệu cân nhiệt lượng ta tìm mối quan hệ thông số đầu cuối vật liệu sấy tác nhân sấy để từ xác định thành phần vật liệu, lượng tác nhân sấy lượng nhiệt cần cho trình sấy + Mặt động lực học: nghiên cứu mối quan hệ biến thiên độ ẩm vật liệu với thời gian sấy thông số q trình như: tính chất, cấu trúc, kích thước vật liệu sấy điều kiện thủy động lực học tác nhân sấy để từ xác định chế độ sấy thời gian sấy thích hợp 1.2.3 Phân loại Quá trình sấy gồm phương thức: 1.2.3.1 Sấy tự nhiên Sấy tự nhiên tiến hành bay lượng tự nhiên lượng mặt trời, lượng gió,… để làm bay nước bề mặt vật liệu - Ưu điểm: + Thực đơn giản, không cần kĩ thuật cao + Chi phí đầu tư, vận hành thấp, tốn nhiệt + Bề mặt trao đổi nhiệt lớn - Nhược điểm: + Khó thực giới hóa, khơng điều chỉnh nhiệt độ cần thiết + Cường độ sấy không cao, sản phẩm sấy không + Chiếm diện tích bề mặt lớn + Sản phẩm khơng đạt vệ sinh nhiễm bụi vi sinh vật + Quá trình sấy phụ thuộc vào thời tiết thời gian ngày + Sử dụng nhiều nhân công, tốn thời gian, suất thấp + Nhiều sản phẩm tạo thành không đạt yêu cầu kĩ thuật 1.2.3.2 Sấy nhân tạo - Sấy nhân tạo tiến hành thiết bị sấy để cung cấp nhiệt cho vật liệu ẩm Sấy nhân tạo có nhiều dạng tùy theo phương pháp truyền nhiệt mà kĩ thuật sấy chia nhiều dạng: + Sấy đối lưu: phương pháp sấy tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với tác nhân sấy truyền nhiệt khơng khí nóng, khói lị,… + Sấy tiếp xúc: phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy, mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua vách ngăn + Sấy tia hồng ngoại: phương pháp sấy dùng lượng tia hồng ngoại nguồn nhiệt phát truyền cho vật liệu sấy + Sấy dòng điện cao tần: phương pháp sấy dùng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng tồn chiều dày lớp vật liệu + Sấy thăng hoa: phương pháp sấy mơi trường có độ chân khơng cao, nhiệt độ thấp, nên ẩm tự vật liệu đóng băng bay từ trạng thái rắn thành không qua trạng thái lỏng - Ưu điểm: + Khắc phục nhược điểm sấy tự nhiên + Kiểm soát sản phẩm vào, nhiệt độ cung cấp + Chất lượng sản phẩm theo yêu cầu + Tốn mặt bằng, nhân cơng + Tiết kiệm thời gian, tăng hiệu suất trình - Nhược điểm: + Tốn chi phí cho đầu tư trang thiết bị, cán kỹ thuật 1.3 Chọn tác nhân sấy, chất tải nhiệt chế độ sấy 1.3.1 Tác nhân sấy + 10 (CT V.36/T13 - [ 2]) ν0: Độ nhớt động khơng khí vào calorifer ứng với trạng thái khơng khí ngồi trời, t = 26ºC, ν0 = 15,6210-6(m2/s), �0 =1,1810 kg/m3 Re = = 6,511105 Vì Re > 4000 nên khơng khí ống theo chế độ chảy xoáy - Ở chế độ chảy xoáy, ta dùng cơng thức sau để xác định hệ số ma sát cho khu vực: (CT II.65/380-[1]) Trong đó: ∆: Độ nhám tương đối, ∆ = dtd: Đường kính tương đương ống, d = 0,35 m ε: Độ nhám tuyệt đối Chọn ε = 10-4 m (Bảng II.15/381-[1]) 7,9161 λ0 = 0,0160 Vậy trở lực đường ống từ miệng quạt đẩy đến calorifer: ∆Pm0 = (N/m2) (CT II.55/377-[1]) = = 27,2934 (N/m2) Trở lực đường ống từ calorifer đến trước thùng nạp liệu - Chọn đường ống có đường kính d = 0,35m - Chiều dài ống dẫn từ calorifer đến thùng nạp liệu l1 = 1m - Tiết diện ống: F1 = = = 0,0962 (m²) - Vận tốc dịng khí ống: (CT T121 - [3]) Trong đó: V1’: Lưu lượng khơng khí khỏi calorifer V1’ = L’v1 = 11883,09110,9261 = 11004,9001 (m3/h) = 3,0569 (m3/s) ω1 = = 31,7891 (m/s) - Chuẩn số Reynolds: 48 (CT V.36/T13 - [ 2]) ν1: Độ nhớt động khơng khí sau khỏi calorifer, t = 54ºC, ν1 = 18,3610-6(m2/s), �1 = 1,0798 kg/m3 Re = = 6,0607105 Vì Re > 4000 nên khơng khí ống theo chế độ chảy xốy - Ở chế độ chảy xốy, ta dùng công thức sau để xác định hệ số ma sát cho khu vực: (CT II.65/380-[1]) Trong đó: ∆: Độ nhám tương đối, ∆ = dtd: Đường kính tương đương ống, d = 0,35 m ε: Độ nhám tuyệt đối Chọn ε = 10-4m (Bảng II.15/381-[1]) = 7,8989 λ1 = 0,0160 Vậy trở lực đường ống từ calorifer đến trước thùng nạp liệu: ∆Pm1 = (N/m2) (CT II.55/377-[1]) = = 24,9842 (N/m2) Trở lực đường ống từ thùng chứa sản phẩm đến cyclon: - Chọn đường ống có đường kính d = 0,3m - Chọn chiều dài đoạn ống l2 = 1,2m - Lưu lượng khơng khí đoạn ống lưu lượng khơng khí sau khỏi phịng sấy: V2’ = L’v2 = 11883,09110,8666 = 10298,1984 (m3/h) = 2,8606 (m3/s) - F₂ = = Tiết diện ống: = 0,0707 (m²) - Vận tốc dịng khí ống: ω2 = = 40,4899 (m/s) (CT T121 - [3]) 49 - Chuẩn số Reynolds: (CT V.36/T13 - [ 2]) ν2: Độ nhớt động không khí sau khỏi máy sấy, t = 33ºC, ν2 =16,2910-6(m2/s), �2 = 1,1539 kg/m3 Re = = 7,4576105 Vì Re > 4000 nên khơng khí ống theo chế độ chảy xoáy - Ở chế độ chảy xoáy, ta dùng cơng thức sau để xác định hệ số ma sát cho khu vực: (CT II.65/380-[1]) Trong đó: ∆: Độ nhám tương đối, ∆ = dtd: Đường kính tương đương ống, d = 0,3m ε: Độ nhám tuyệt đối Chọn ε = 10-4m (Bảng II.15/381-[1]) 7,8472 λ2 = 0,0162 Vậy trở lực đường ống từ thùng chứa sản phẩm đến cyclon: ∆Pm2 = (N/m2) (CT II.55/377-[1]) = = 61,4411 (N/m2) Trở lực đường ống từ cyclon đến góc khuỷu - Chọn chiều dài ống dẫn l3 =0,6m - Lưu lượng khơng khí sau khỏi cyclon lưu lượng khơng khí khỏi thùng sấy: ω3 = ω2 = 40,4899 (m/s) ν2 = 16,2910-6 m2/s λ3 = λ2 = 0,0162 - Trở lực đường ống từ cyclon đến góc khuỷu: ∆Pm3 = (N/m2) (CT II.55/377-[1]) ∆Pm3 = = 30,7205 (N/m2) Trở lực ống dẫn từ góc co đến quạt hút 50 - Chọn chiều dài ống dẫn l4 = 0,8m - ω4 = ω2 = 40,4899 (m/s) - λ4 = λ2 = 0,0162 - Trở lực ống dẫn từ góc co đến quạt hút: ∆Pm4 = (N/m2) (CT II.55/377-[1]) ∆Pm4 = = 40,9607 (N/m2) Trở lực ma sát thùng sấy: - Lưu lượng thể tích trung bình thùng sấy: = = = 2,9588 (m3/s) - Vận tốc khơng khí thùng sấy = (CT T121 - [3]) = = 6,9508 (m/s) - Ở nhiệt độ trung bình thùng sấy 43,5ºC , � =1,1158 (kg/m3), ν = 17,306510-6 (m2/s) = (CT V.36/T13 - [ 2]) = = 3,5349105 Vì Re = 3,5349105 > 4000 => chế độ chảy xoáy - Hệ số ma sát: (CT II.65/380-[1]) = 8,1134 λ5 = 0,0152 ∆Pm5 = = = 2,0472 (N/m2) Trở lực ống dẫn từ lọc khơng khí đến miệng quạt đẩy - Chọn đường ống có đường kính d = 0,35m - Chọn chiều dài ống dẫn từ lọc khơng khí đến quạt l6 = 0,4m - Tiết diện ống: F6 = = = 0,0962 (m²) - Vận tốc dịng khí ống: ω₆ = (CT T121 - [3]) Trong đó: V0’: Lưu lượng khơng khí vào calorifer 51 V0’ = L’v0 = 11883,09110,8467 = 10061,8892 (m3/h) = 2,7950(m3/s) ω₆ = = 29,0651(m/s) - Chuẩn số Reynolds: Re = (CT V.36/T13 - [ 2]) ν0: Độ nhớt động khơng khí vào calorifer ứng với trạng thái khơng khí ngồi trời, t = 26ºC, ν0 = 15,6210-6(m2/s), �0 =1,1810 kg/m3 Re = = 6,511105 Vì Re > 4000 nên khơng khí ống theo chế độ chảy xoáy - Ở chế độ chảy xốy, ta dùng cơng thức sau để xác định hệ số ma sát cho khu vực: = 2log (CT II.65/380-[1]) Trong đó: ∆: Độ nhám tương đối, ∆ = dtd: Đường kính tương đương ống, d = 0,35 m ε: Độ nhám tuyệt đối Chọn ε = 10-4 m (Bảng II.15/381-[1]) = x log = 7,9161 λ6 = 0,0160 Vậy trở lực đường ống từ miệng quạt đẩy đến calorifer: ∆Pm6 = (N/m2) (CT II.55/377-[1]) = = 9,0978 (N/m2) Vậy trở lực ma sát: Σ∆Pm = = 27,2934+24,9842+61,4411+30,7205+40,9607+2,0472+9,0978 = 196,5450 (N/m2) 4.3.1.2 Tính tổng trở lực cục Trở lực cục đột mở từ đường ống đến calorifer: - Diện tích mặt cắt ngang đường ống: F₀ = = = 0,0962 (m2) - Diện tích mặt cắt ngang calorifer: 52 F1 = BcH = 1,2021,2 = 1,4424 (m2) - Tỷ số = = 0,067 - Đường kính tương đương: Trong đó: ∏0 : Chu vi mặt cắt ngang đường ống ∏0 = = = 1,099 (m) dtđ = = 0,35 (m) - Chuẩn số Reynolds: = (CT V.36/T13 - [ 2]) = = 6,511 10 Vì Re > 4000 nên khơng khí ống theo chế độ chảy xốy Vì Re > 103 nên giá trị hệ số trở lực tra theo bảng N011/387-[1] : hệ số trở lực ξ1 = 0,8733 - Trở lực cục bộ: Pcb1 = (CT II.56/T377 – [2]) = 0,8733 = 435,6532 (N/m ) Trở lực cục đột thu từ calorifer vào đường ống: - Diện tích mặt cắt ngang đường ống: F₀ = = = 0,0962 (m2) - Diện tích mặt cắt ngang calorifer: F1 = BcH =1,2021,2 = 1,4424 (m2) - Tỷ số = = 0,067 - Đường kính tương đương: Trong đó: ∏0 : Chu vi mặt cắt ngang đường ống ∏0 = = = 1,099 (m) dtđ = = 0,35 (m) - Chuẩn số Reynolds: (CT V.36/T13 - [ 2]) = = = 6,060710 53 Vì Re > 3,5103 nên giá trị hệ số trở lực tra theo bảng N 013/388-[1] : hệ số trở lực ξ2 = 0,4811 - Trở lực cục bộ: Pcb2 = (CT II.56/T377 – [2]) =0,4811 = 262,4907 (N/m2) Trở lực cục đột mở từ đường ống vào thùng tiếp liệu - Chọn chiều rộng thùng tiếp liệu :1 m - Chiều dài thùng tiếp liệu: 1,8 m - Diện tích mặt cắt ngang thùng tiếp liệu : Ftl = 1,8 x = 1,8 (m2) = = 0,0534 - Chuẩn Reynolds: (CT V.36/T13 - [ 2]) = = = 6,060710 Vì Re >103 nên giá trị hệ số trở lực tra theo bảng N011/387-[1] : hệ số trở lực ξ3 = 0,8985 - Trở lực cục bộ: Pcb3 = (CT II.56/T377 – [2]) = 0,8985 = 490,2129 (N/m2) Trở lực cục đột thu từ thùng chứa sản phẩm ống dẫn: - Chọn chiều dài thùng chứa sản phẩm: 2m - Chiều rộng thùng chứa sản phẩm: 1,1m - Diện tích mặt cắt ngang thùng tiếp sản phẩm : Ftsp = 21,1 = 2,2 (m2) - Diện tích mặt cắt ngang đường ống: F₀ = = = 0,0707 (m2) = = 0,0321 - Chuẩn Reynolds: = (CT V.36/T13 - [ 2]) = =7,4576.10 54 Vì Re > 3,5103 nên giá trị hệ số trở lực tra theo bảng N 013/388-[1] : hệ số trở lực ξ4 = 0,4926 - Trở lực cục bộ: Pcb4 = (CT II.56/T377 – [2]) = 0,4926= 465,9627 (N/m2) Tổng trở lực cục bộ: Pcb = Pcb1 + Pcb2 + Pcb3 +Pcb4 = 435,6532 + 262,4907 + 490,2129 + 465,9627 = 1654,3195 (N/m2) Trở lực cục cyclon: Gọi ∆Pcyclon trở lực cyclon, ta có: - 540 < < 740 (Tr522 –[1]) Chọn = 740, với ρk: ρ khơng khí 33ºC Vậy ∆Pcyclon = 7401,1539 = 853,8860 (N/m2) 4.3.1.3 Tính trở lực quạt Trở lực quạt đẩy: Pqd = = = 498,8414 (N/m2) Trở lực quạt hút: Pqh = = = 945,8698 (N/m2) 4.3.1.4 Trở lực calorife - Nhiệt độ trung bình khơng khí nóng calorifer: ttb = = 43,5ºC - Tại nhiệt độ thơng số khơng khí: � = 1,1158 kg/m3 λ = 2,784510-2 W/m.độ ν = 17,30710-6 m2/s - Vận tốc khơng khí calorifer: Với F = HcBc= 1,51,202 = 1,803 (m2) = = = 1,6408 (m/s) - Chuẩn số Reynolds: = (CT V.36/T13 - [ 2]) = = 3,3183104 > 4000 nên khơng khí chuyển động theo chế độ xoáy Do ống xếp theo kiểu hành lang nên: 55 (CT II.72/404-[1]) Với s khoảng cách trục ống theo phương cắt ngang dòng chuyển động (theo chiều rộng dòng) s = dg /2 + x = 0,042/2 + 0,015 = 0,036 m số dãy ống chùm theo phương chuyển động: m = i 28 d đường kính ống: d = dng = 0,03m = 16,5184 Vậy trở lực calorifer: Pcalorife = ξ = 16,5184 1,1158 = 24,8104 (N/m2) 4.3.1.5 Tính trở lực thùng quay Cho phép lấy ∆Ps = 20 ÷ 30%∆Pcb Chọn ∆Ps = 0,2∆Pcb = 0,21654,3195 = 330,8639 (N/m2) Vậy tổng toàn trở lực quạt phải khắc phục là: =196,5450+1654,3195+853,886+498,8414+945,8698+24,8104+330,8639 = 4505,1360 (N/m2) 4.3.2 Tính chọn quạt Quạt phận chuyển khơng khí tạo áp suất cho dịng khí qua thiết bị: calorife, máy sấy, đường ống, cyclon Năng lượng quạt đẩy tạo cung cấp cho dịng khí áp suất động học để di chuyển phần để khắc phục trở lực đường ống vận chuyển Năng suất quạt đặc trưng thể tích khí vào hay di thiết bị sấy Sử dụng hai quạt: Một dùng để đẩy khơng khí vào calorife Hai hút khí thải hỗ trợ trình lọc bụi cho cyclon 4.3.2.1 Quạt đẩy - Năng suất quạt đẩy: Khơng khí coi bẩn nên suất quạt lấy lưu lượng thể tích khơng khí theo tính tốn điều kiện làm việc: Q1 = V1 = 10061,8892 (m3/h) Chọn hệ số dự trữ K3 = 1,1 - Năng suất quạt đẩy thực tế: 56 Qđ = K3Q1 = 1,110061,8892 = 11068,0781 (m3/h) - Tổn thất quạt đẩy cần khắc phục: d = = 2252,5680 (N/m2) - Áp suất toàn phần Hđ: (CT II.238a/463 – [1]) Trong đó: + Hp: trở lực tính tốn hệ thống, Hp = 2252,5680 (N/m2) + t: nhiệt độ làm việc khí, t = 54ºC + B: áp suất chỗ đặt quạt, B = 735,6mmHg + �: khối lượng riêng khí điều kiện chuẩn, � = 1,2 kg/m3 + �k: khối lượng riêng khơng khí điều kiện làm việc, �k =1,181 kg/m3 Hđ = 2252,5680 = (N/m2) - Với suất Chọn loại quạt Ц.4-70 N08 (Hình II.52a/485 –[1]) - Công suất trục động điện: (kW) ηqđ: Hiệu suất quạt, tra đồ thị đặc tuyến hình II.52a/485 – [1]: ηqđ = 0,605 ηtr: Hiệu suất truyền động trục Tr ục quạt nối với trục động khớp trục nên: ηtr = 0,98 Nđ = = 11,6806 (kW) 4.3.2.2 Quạt hút - Năng suất quạt hút: Q2 = V2 = 10298,1984 (m3/h) Chọn hệ số trữ K3 = 1,1 - Năng suất quạt hút thực tế: Qh = K3Q2 = 1,110298,1984 = 11328,0182 (m3/h) - Tổn thất quạt hút cần khắc phục: h = = 2252,5680 (N/m2) - Áp suất toàn phần Hh: (CT II.238a/463 – [1]) Trong đó: + Hp: trở lực tính tốn hệ thống, Hp = 2252,5680 (N/m2) + t: nhiệt độ làm việc khí, t = 33ºC + B: áp suất chỗ đặt quạt, B = 735,6mmHg + �: khối lượng riêng khí điều kiện chuẩn, � = 1,2 kg/m3 57 + �k: khối lượng riêng khơng khí điều kiện làm việc, �k=1,1539kg/m3 Hh = 2252,5680 = 2337,1711(N/m2) - Với suất Chọn loại quạt Ц.4-70 N08 (Hình II.52a/485 –[1]) - Công suất trục động điện: (kW) ηqh: Hiệu suất quạt, tra đồ thị đặc tuyến hình II.52a/ 485 – [1]: ηqh = 0,61 ηtr: Hiệu suất truyền động trục Trục quạt nối với trục động khớp trục nên: ηtr = 0,98 Nh = = 11,8570 (kW) Vậy hai quạt sử dụng quạt ly tâm II.4 – 70N 08 với ηqđ = 0,605 ηqh = 0,61 Công suất thiết lập động cơ: (CT II.240/T464 - [1]) 58 PHẦN V KẾT LUẬN Sau hoàn thành xong đồ án thiết bị với đề tài “ Thiết kế hệ thống thiết bị sấy thùng quay đậu xanh nguyên hạt với suất 1170 kg/h” với hướng dẫn cô Trần Thanh Quỳnh Anh, em hiểu sâu kỹ thuật sấy, nguyên tắc hoạt động tính tốn thiết kế hệ thống sấy rèn luyện kỹ tra cứu sổ tay, tài liệu Qua đồ án em hiểu tầm quan trọng q trình sấy nói chung thiết bị sấy thùng quay nói riêng hoạt động sản xuất Sau q trình tính tốn, em tính thông số hệ thống thiết bị sấy thùng quay sau: - Chiều dài thùng: (m) - Đường kính thùng: (m) - Thời gian sấy: 37,84 (phút) - Số vòng quay thùng: 4,2978 (vòng/phút) - Cơng suất thiết bị: 1,5047 (kW/h) - Góc nghiêng thùng: 3º 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Bin, Đỗ Văn Đài, Long Thanh Hùng, Đinh Văn Huỳnh, Nguyễn Trọng Khuông, Phan Văn Thơm, Phạm Xuân Toản, Trần Xoa, “Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1999 [2] Nguyễn Bin, Đỗ Văn Đài, Long Thanh Hùng, Đinh Văn Huỳnh, Nguyễn Trọng Khuông, Phan Văn Thơm, Phạm Xuân Toản, Trần Xoa, “Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1999 [3] Trần Văn Phú, “Kỹ thuật sấy”, Nhà xuất giáo dục, 2008 [4] Trần Văn Phú, “Tính toán thiết kế hệ thống sấy”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2002 [5] Lê Ngọc Trung, Bài giảng “Quá trình thiết bị truyền chất”, Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, 2010 [6] https://sites.google.com/site/trambvtvhuyenvinhhung/cay-trong/cay-dhauxanh [7] http://luanvan.net.vn/luan-van/do-an-thiet-ke-thiet-bi-say-thung-quay-saydau-xanh-nguyen-hat-37670/ 60 KHOA CƠ KHÍ CƠNG NGHỆ ĐỒ ÁN THIẾT BỊ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY THÙNG QUAY ĐỂ SẤY ĐẬU XANH VỚI NĂNG SUẤT 1170KG SẢN PHẨM/H Sinh viên thực : Nguyễn Thị Tuyết Giáo viên hướng dẫn : ThS Trần Thanh Quỳnh Anh Lớp : Công nghệ thực phẩm 50C Huế, tháng năm 2019 61 62