ĐỒ án môn học kỹ THUẬT THỰC PHẨM đề tài THIẾT kế hệ THỐNG sấy hầm KHOAI mì NĂNG SUẤT 800KGMẺ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẨM Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM KHOAI MÌ NĂNG SUẤT 800KG/MẺ GVHD: BÙI VĂN HỒI Nhóm thực hiện: Nhóm Phan Thị Thuận MSSV: 2005181287 Lê Huỳnh Anh Thư MSSV: 2005181283 TP HỒ CHÍ MINH, 2020 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẨM Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM KHOAI MÌ NĂNG SUẤT 800KG/MẺ GVHD: BÙI VĂN HỒI Nhóm thực hiện: Nhóm Phan Thị Thuận MSSV: 2005181287 Lê Huỳnh Anh Thư MSSV: 2005181283 TP HỒ CHÍ MINH, 2020 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com i TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH ĐƠN VỊ : KHOA CNTP – BÔ MÔN KỸ THUẬT THỰC PHẨM PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC: KỸ THUẬT THỰC PHẨM Sinh viên thực đồ án: SV2: SV1: Ký tên: Ký tên: Giảng viên hướng dẫn: Bùi Văn Hồi Tên đồ án: Tính tốn, thiết kế hệ thống sấy hầm khoai mì, suất 800 kg/mẻ STT Ngày 01 02 03 04 04 06 07 08 09 10 11 12 13 14 (Giấy giao đồ án phiếu theo dõi tiến độ đóng vào trang 1,2,3 BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỤC LỤC PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ .i BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii MỤC LỤC iv DANH MỤC HÌNH ẢNH vi MỞ ĐẦU viii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan sấy 1.1.1 Bản chất trình sấy 1.1.2 Các phương pháp sấy .1 1.1.3 Phân loại hệ thống sấy .3 1.1.4 Các biến đổi nguyên liệu trình sấy: 1.1.5 Một số ảnh hưởng tốc độ sấy 1.1.6 Thiết bị sấy (hầm sấy) 1.1.7 Chọn tác nhân sấy chất tải nhiệt 1.2 Tổng quan nguyên liệu .9 1.2.1 Khoai mì 1.2.2 Cấu tạo 1.2.3 Phân loại 10 1.2.4 Giá trị dinh dưỡng: 10 CHƯƠNG SƠ ĐỒ HỆ THỐNG SẤY HẦM VÀ MÔ TẢ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 12 2.1 Lựa chọn phương pháp sấy 12 2.2 Sơ đồ hệ thống 13 2.3 Nguyên lý hoạt động: 13 CHƯƠNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT 14 3.1 Quy trình cơng nghệ 14 3.2 Thuyết minh quy trình 14 3.2.1 Ngâm 14 3.2.2 Bóc vỏ rửa 14 3.2.3 Cắt lát 17 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 18 4.1 Các thông số ban đầu 18 4.1.1 Vật liệu sấy 18 4.1.2 Tác nhân sấy 18 4.2 Tính thời gian sấy 20 4.3 Cân vật chất 21 4.4 Tính thiết bị 21 4.4.1 Tính khay 21 4.4.2 Tính xe gng 22 iv TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 4.5 Hầm sấy 23 CHƯƠNG CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 24 5.1 Tổng tổn thất nhiệt hệ thống 24 5.1.1 Tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang 24 5.1.2 Tổn thất nhiệt xe goòng khay mang 24 5.1.3 Tổn thất nhiệt môi trường 24 5.2 Quá trình sấy thực 26 5.3 Cân băng nhiệt hiệu suất hệ thống sấy 27 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 28 6.1 Tính calorifer 28 6.2 Tính tốn thiết kế quạt 31 6.3 Chọn nồi 35 CHƯƠNG TÍNH KINH TẾ 36 CHƯƠNG KẾT LUẬN 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Cấu tạo khoai mì Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống hầm sấy 13 Hình 3.1: Dao tách vỏ thịt củ khoai mì 15 Hình 3.2: Thiết bị rửa củ khoai mì 16 Hình 3.3 : Thiết bị bóc vỏ lụa tách đất cát thơ 16 Hình 4.1: Đồ thị biểu diễn trạng thái trình sấy lý thuyết 19 DANH MỤC BẢNG BIỂU vi TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Bảng 1.1: Ưu nhược điểm phương pháp sấy tự nhiên Bảng 1.2: Ưu nhược điểm sấy nhân tạo Bảng 1.3: Các biến đổi nguyên liệu trình sấy Bảng 1.4: Bảng giá trị dinh dưỡng khoai mì 10 Bảng 2.1: Ưu nhược điểm phương pháp sấy đối lưu 12 Bảng 4.1: Các thông số ban đầu 18 Bảng 4.2: Bảng tổng hợp 19 Bảng 5.1; Bảng cân nhiệt 27 Bảng 6.1: Các thông số nồi 35 Bảng 7.1: Kinh phí chế tạo lắp đặt hệ thống: 36 vii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 6.1.1 Chọn kết cấu calorifer - Chọn ống thép dẫn hơi: W/mK Chiều dày: Chiều dài ống (l) : 1000mm Cánh làm nhơm có: Chùm ống có cánh bố trí so le với bước ống: s1 Đường kính: dc = 50mm Chiều dày: Bước cánh t = 10 mm = 200 W/m.K Số cánh ống: nc 95 cánh Chiều cao cánh: h = mm 6.1.2 Xác định chênh lệch nhiệt độ trung bình Với yêu cầu hệ thống sấy cần nâng nhiệt độ tác nhân sấy từ 27℃ lên 70℃ để đảm bảo yêu cầu đặt ta chọn nhiệt độ bão hịa tb = 100℃ Tính độ chênh lệch nhiệt độ: o C 6.1.3 Kích thước xác định: dxd Trong đó: diện tích phần ống khơng làm cánh; diện tích có cánh ống - Diện′ tích phần ống khơng làm cánh = = 0,032.0,01.95 = 0,095 m2 - Diện tích có cánh ống 0,22 m2 m 29 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com sử tốc độ khơng khí vào calorifer = m/s 1.4 Tốc độ cực đại khơng khí chuyển động qua khe hẹp Khi đó: 6.1.5 Xác định tiêu chuẩn đồng dạng Với nhiệt độ trung bình khơng khí ttb = 0,5(27 + 70) = 48,5oC Tra bảng ta 2,82.10-2 W/mK; v =17,9.10-6 m2/s Khi đó: • Re = • Nu = 0,251Re 6.1.6 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu phía khơng khí Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cánh : - Hiệu suất cánh : ℎ = β × hc = 29,32.9.10-3 = 0,26 Với - Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tương W/m2K 6.1.7 Hệ số làm cánh 6.1.8 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu ngưng ống (tb – tw) = 0,3 Khi đó: 30 Chọn TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nhiệt độ xác định: tm ℃ nước đường bão hòa 99,8 , ta có: = 68,26.10-2 W/m2độ v = 0,295.10-6Ns/m2 W/m2.K Tra Bảng Các thông số vật lý = 958,54℃ kg/m3 Với tb = 100 (Bảng nước nước bão hòa) tra r =2258,86 kJ/kg: ẩn nhiệt hoá 6.1.9 Hệ số truyền nhiệt k k= W/m2.K 6.1.10 Kiểm tra lại độ chênh (tb – tw) M ậ t ∆ đ ộ d ò n g n h i ệ t t r u y ề n n h i ệ t q u a c a l o r i f e r qc : qc = k tt b = , .48,35 = 6648,12 W/m2 Kiểm tra độ chênh nhiệt độ chọn: nguyên tắc, mật độ dòng nhiệt qc phải mật độ dòng nhiệt ngưng q1 Do đó: t í c h ( tb b – ề tw n ) = m ặ N h vậ y, t b ê n gi ả t th r iế t (tb – o n g tw ) c = 0, c ch ố ín n h g xá c 6.1.11 Diện F F 12 S ố ố n g cầ n th iết n n= ống 6.1.13 Số ống hàng m Chọn số hàng ống Z =10, đó: m = hàng 6.1.14 Tổng số ống calorifer N N = m.z = 15.10 = 150 ống 6.1.15 Kích thước calorifer Chiều dài: l = m 31 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chiều rộng: b = z.s2 = 10.55.10-3 = 0,55m Chiều cao: h = m.s1 = 15.90.10-3 = 1,35 m 6.2 Tính tốn thiết kế quạt Để vận chuyển tác nhân sấy hệ thống sấy thường dùng hai loại quạt : quạt ly tâm quạt hướng trục Chọn loại quạt số hiệu phụ thuộc vào đặc trưng hệ thống sấy, trở lực mà quạt phải khác phục ∆p , suất mà quạt cần tải V nhiệt độ độ ẩm tác nhân sấy Khi chọn quạt, giá trị cần phải xác định hiệu suất quạt, số vòng quay quạt Ở ta chọn quạt ly tâm để vận chuyển khơng khí 6.2.1 Tính trở lực Ta chọn kích thước ống nối có đường kính 0,38 m a) Tính trở lực calorifer Với nhiệt độ trung bình khơng khí calorifer: ttb Tra bảng ta được: λ = 2,92 × 10−2 W⁄m K ; v = 19,337×10−6 m2⁄s ; = 1,04915 kg/m3 (Tra phụ lục 6, P.258, [5]) Vận tốc khơng khí bên caloriphe: vào Trong đó: F = lca × bca = × 0,55 = 0,55 (m2 ) tiết diện calorifer mà khơng khí ⟹ Re = Tại nhiệt độ t0 = 63,5℃, tra bảng, ta có v = 19,337 × 10−6 (m2⁄s) Re > 104 , khơng khí chuyển động theo chế độ chảy rối Nhưng ống xếp theo hàng nên ta có: (CT II.72, P.404, [2]) Với s khoảng cách ống theo phương cắt ngang dòng chuyển động s = s1 − dng = 0,09 + 0,032 = 0,058 (m) Vậy trở lực caloriphe là: b) Trở lực đột mở vào caloriphe: Ta có diện tích mặt cắt ngang ống đẩy là: F 32 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Diện tích cắt ngang caloriphe F = lca × bca = × 0,55 = 0,55 m2  Vậy tỉ số Tra bảng N.11, P.387, [2], ta ξ = 64 Nhiệt độ khơng khí 27℃, tra bảng ta có: ρ = 1,177 km/m3 Vận tốc khơng khí bên ống đẩy: Vậy trở lực đột mở vào caloriphe là: c) Trở lực đột thu từ caloriphe vào ống dẫn khơng khí nóng Nhiệt độ khơng khí nóng 70℃ Tra phụ lục 6, P.258, [5], ta có: λ = 2,96 × 10−2 W⁄m K ; v = 20,02 × 10−6 m2⁄s ; ρ = 1,029 kg/m3 Diện tích cắt ngang khơng khí nóng: F Vận tốc khơng khí nóng ống: Tại nhiệt độ t1 = 70℃, tra bảng ta có v = 20,02 × 10−6 (m2⁄s) Chuẩn số Reynolds: Re > 10 , khơng khí chuyển động theo chế độ chảy rối Ta có: Tra bảng N.13, P.388, [2], ta ξ = 0,64 Vậy trở lực đột thu vào caloriphe là: d) Trở lực co ống dẫn khí nóng Trong hệ thống có co dẫn khơng khí khỏi calorifer vào hầm sấy Tra phụ lục 8, P.261, [5], ta có ống trịn vng gập α = 90℃ có ξ = 1,1 Vận tốc khơng khí nóng ống: ωkkn = 14,1 (m/s) Nhiệt độ khơng khí nóng 70℃, tra Phụ lục 6, P.258, [5], ta có: ρ = 1,029 kg/m3 Vậy trở lực co ống dẫn khí nóng: e) Trở lực van Tra theo van tiêu chuẩn, có d = 380 mm Tra bảng N.37, P.397, [2], ta ξ = 5,6212,33 Vận tốc không khí ống: ωkk = (m/s) Nhiệt độ khơng khí 27℃, tra Phụ lục 6, P.258, [5], ta có: ρ = 1,177 kg/m3 Vậy trở lực van : 33 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com f) Trở lực kênh dẫn khí Vận tốc khơng khí nóng ống: ωkkn = 14,1 (m/s) Nhiệt độ khơng khí nóng 70℃, tra Phụ lục 6, P.258, [5], ta có: ρ = 1,029 kg/ m3 Tra phụ lục 8, P.260, [5], ta có ξ = Vậy trở lực kênh dẫn khí: ∆P ) g) Trở lực vào xe lần Tham khảo [6], bảng 3.5/trang 179 ta có ξ = 0,18 ωkkn tốc độ khơng khí nóng (m/s) ρ khối lượng riêng khơng khí nóng hầm ( tính theo nhiệt độ trung bình khơng khí) Nhiệt độ khơng khí nóng 52,5℃, tra Phụ lục 6, P.258, [5], ta có: ρ = 1,085 kg/m3 Vậy trở lực vào xe là: h) Trở lực xe ∆P Trong đó: Lh chiều dài phần sấy, Lh =10,2 ρ khối lượng riêng khơng khí nóng hầm (tính theo nhiệt độ trung bình khơng khí) Nhiệt độ trung bình khơng khí nóng 52,5℃, tra Phụ lục 6, P.258, [5], ta có: ρ = 1,085 kg/m3 ωkkn = 0,3 tốc độ khơng khí nóng dtd đường khí tương đương khe thơng gió khay sấy, dtd = 0,1 m (khay sấy dày 0,04 mm) λ hệ số trở lực ma sát, (W⁄m K) Tại nhiệt độ t1 = 52,5℃, tra bảng ta có v52,5 = 18,205×10−6 (m2⁄s) Chuẩn số Reynolds: Re = Re > 104 , khơng khí chuyển động theo chế độ chảy rối Tra bảng 2, P.183, [6]: λ = 0,025 W⁄m K i) Trở lực khỏi xe lần Vận tốc khơng khí nóng là: ωkkn = (m/s) Khối lượng riêng: ρ = 1,085 kg/m3 Tham khảo [6], ta có ξ = 0,25 Vậy trở khỏi xe : j) Tổng trở lực: 34 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Hp = ∑ ∆ = 28,98 + 57,26 +65,46+ 112,52 + 502,82 + 102,29 + 2,3436 + 5,5335 + 3,255 = 880,4621 (N/m2) 6.2.2 Tính chọn cơng suất quạt chọn quạt a) Quạt đẩy hỗn hợp khí vào calorifer + Lưu lượng hỗn hợp khí quạt đẩy vào calorifer: 15.13, P.228 , [3]) + Áp suất làm việc toàn phần: H = 880,55 (N/m2) (CT II.238a, P.463, [2]) Trong đó: HP trở lực hệ thống, HP = 880,4621(N/m2) t0 nhiệt độ làm việc khí (℃), t0 = 27℃ B áp suất chỗ đặt quạt (mmHg), B = atm = 760 mmHg ρk khối lượng riêng khí điều kiện làm việc (kg/m3) ,ρk = 1,177 kg/m3 ρ khối lượng riêng khí điều kiện tiêu chuẩn (kg/m3 ), ρ = 1,205 kg/m3 + Công suất trục động điện: N= (CT II.239a, P.463, [2]) Trong đó: ηq hiệu suất quạt, dựa vào Qđ = 5476,84 (m3⁄h), H = (N/m2) Theo đồ thị hình 13 trang 195 [6]: Đồ thị đặc tuyến quạt ly tâm II4-70 N04 “thiết kế hệ thống=thiết0,72bị sấy”,ta có : Hiệu= 128suất / quạt: Tốc độ vịng bánh guồng: 40 m/s ηtr hiệu suất truyền động, ηtr = 0,95 (truyền động qua bánh đai) ⟹N= + Công suất thiết lập động điện: Nđc = N × k3 (CT II.240, P.464, [2]) Trong đó: k3 hệ số dự trữ, N = 2,3 kW, ta tra bảng II.48, P.464, Tài liệu [2], có ⟹k3 = 1,15 Nđc = 2,3 × 1,15 = 2,645 (kW) Với yêu cầu hệ thống sấy cần nâng nhiệt độ tác nhân sấy từ 27℃ lên℃70℃ để đảm bảo yêu cầu đặt ta chọn nhiệt độ bão hòa tb = 100 tra r =2258,86 kJ/kg: ẩn nhiệt hoá 35 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 6.3 Chọn nồi Công suất calorifer: Qc kJ/h = 51.986 kW Lưu lượng cần thiết D ( kg/h ): D= Với yêu cầu Calorife vào có nhiệt độ bão hòa 100 oC (áp suất bão hòa tương ứng 1,0132Bar), lưu lượng vào 82.8447 kg/h Ta lựa chọn nồi hãng WILFORD loại nồi đáp ứng yêu cầu sau: Bảng 6.1: Các thông số nồi Năng suất sinh Áp suất làm việc p Nhiệt độ bão hòa t [ Loại nhiên liệu CHƯƠNG TÍNH KINH TẾ Bảng 7.1: Kinh phí chế tạo lắp đặt hệ thống: Tên phận Bộ cửa kéo ra, vào thép Khung CT3 (xe goong) Thép (khay sấy) Đường ray dẫn bên hướng bên hầm Quạt thổi ly tâm Calorife Hệ thống ống nối vào tác nhân sấy Đồng hồ báo nhiệt độ trao đổi nhiệt Đồng hồ báo nhiệt độ sấy hầm Hệ thống báo động nhiệt độ cao Hệ thống đèn chiếu sáng hầm sấy Bảng điện điều khiển Thiết bị xác định độ ẩm TỔNG CỘNG 36 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHƯƠNG KẾT LUẬN Hệ thống sấy hầm dùng để sấy khoai mì, suất 800 kg nguyên liệu/mẻ hoạt động liên tục kết hợp với tác nhân sấy ngược chiều vật liệu sấy Để thông số tính tốn trở nên chuẩn xác phù hợp phụ thuộc nhiều vào số liệu thực nghiệm Tuy nhiên, điều kiện không cho phép nên phạm vi đồ án khơng thể thực thí nghiệm thực tế Các số liệu tính tốn dựa vào nhiều nguồn tài liệu khác dẫn đến việc khơng đồng tính tốn sai số kết sau Mặc dù ngày nay, hệ thống sấy hầm sử dụng phổ biến công nghiệp thực phẩm đại phận sinh viên chưa có hội tiếp xúc thực tế nên đa phần tính tốn cịn nghiêng lý thuyết, đơi chỗ khơng hợp lí chưa khoa học Vì ý kiến đóng góp thầy cô nguồn tư liệu quý giá giúp đồ án mơn học nhóm chúng em trở nên hoàn thiện Chúng em mong nhận đóng góp thầy Em xin chân thành cảm ơn! 37 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Văn Phú, Tính tốn thiết kế hệ thống Sấy, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Các tác giả, Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hố học ( Tập ), NXB KH Kĩ thuật , Hà Nội [2] Các tác giả, Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hố học ( Tập ), NXB KH Kĩ thuật , Hà Nội [3] Hoàng Văn Chước (2004 ), Kỹ thuật sấy, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [4] [5] GS.TSKH Trần Văn Phú (2009), Kỹ thuật sấy, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội [6] Hoàng Văn Chước, thiết kế hệ thống thiết bị sấy, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [7] GS.TSKH Trần Văn Phú, Kỹ thuật sấy nông sản, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 1993 [8] Bùi Hải, Dương Đức Hồng, Hà Mạnh Thư, Thiết bị trao đổi nhiệt, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2001 [9] Nguyễn Văn May, Giáo Trình kỹ thuật sấy nơng sản thực phẩm, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [10] https://caythuoc.org/cu -khoai - mi-san -cong -dung- va - doc - tinh-can -luu- y.html [11] http://iasvn.org/chuyen - muc/Gia - tri- dinh-duong- cua - San -4488.html 38 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ...TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẨM Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM KHOAI MÌ NĂNG SUẤT 800KG/MẺ GVHD: BÙI VĂN HỒI Nhóm thực hiện:... Chúng ta gọi hệ thống thiết bị thực q trình sấy cụ thể hệ thống sấy Hầm sấy hệ thống sấy đối lưu thông dụng Nếu hệ thống sấy buồng hệ thống sấy mẻ, suất khơng lớn tổ chức cho tác nhân sấy đối lưu... TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH ĐƠN VỊ : KHOA CNTP – BÔ MÔN KỸ THUẬT THỰC PHẨM PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC: KỸ THUẬT THỰC PHẨM Sinh viên thực đồ án: SV2: