THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM NHO NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 125 KGH

BÁO CÁO ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM NHO NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 125 KGH Trong công nghiệp hóa chất, thực phẩm, quá trình tách nước ra khỏi vật liệu (làm khô vật liệu) là rất quan trọng. Tùy vào tính chất, độ ẩm, mức độ làm khô của vật liệu, mà ta có thể sử dụng một trong các phương pháp tách nước ra khỏi vật liệu sau đây: Phương pháp cơ học (sử dụng máy ép, lọc, ly tâm...) Phương pháp hóa lý (dùng canxi clorua, acid sulfuric để hút nước) Phương pháp nhiệt (dùng nhiệt để bốc hơi nước trong vật liệu) Dựa vào phương pháp tạo ra động lực quá trình sấy, người ta chia thành hai phương pháp sấy: Phương pháp sấy nóng và phương pháp sấy lạnh 3. Các hệ thống sấy phổ biến: Phương pháp sấy lạnh: Sấy trong điều

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ    BÁO CÁO ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CƠNG NGHỆ HĨA HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM NHO NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 125 KG/H CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: SINH VIÊN THỰC HIỆN: Ths Thiều Quang Quốc Việt Cao Minh Quân B1809062 Ngành: CN Kỹ thuật hóa học Khóa: 44 Cần Thơ, tháng 05/2022 MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH iv DANH MỤC BẢNG v LỜI MỞ ĐẦU vi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu nguyên liệu nho 1.1.1 Nguồn gốc đặc tính 1.1.2 Phân loại phân bố 1.1.3 Giá trị dinh dưỡng 1.2 Tổng quan phương pháp sấy 1.2.1 Định nghĩa trình sấy 1.2.2 Phân loại phương pháp sấy theo cách cấp nhiệt .4 1.2.3 Thiết bị sấy hầm .5 1.2.4 Kết luận lựa chọn phương pháp sấy CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 2.1 Quy trình sấy nho 2.1.1 Sơ đồ quy trình 2.1.2 Thuyết minh quy trình sấy 2.2 Sơ đồ quy trình cơng nghệ .7 CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT .8 3.1 Các thông số ban đầu .8 3.1.1 Vật liệu sấy .8 3.1.2.Tác nhân sấy 3.2 Tính tốn q trình sấy lý thuyết .9 3.2.1 Cân vật chất .9 i 3.2.2 Các thông số tác nhân sấy trước sau calorifer 3.3 Tính tốn thời gian sấy 13 CHƯƠNG 4: CÁC KÍCH THƯỚC CỦA THIẾT BỊ SẤY .17 4.1 Tính tốn thiết bị truyền tải 17 4.1.1 Khối lượng xe goòng 17 4.1.2 Khối lượng bánh xe 19 4.2 Khối lượng khay sấy .19 4.3 Tính tốn hầm sấy 20 4.3.1 Kích thước hầm sấy 20 4.3.2 Kích thước phủ bì hầm sấy 21 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN TỔN THẤT NHIỆT 23 5.1 Tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang 23 5.2 Tổn thất nhiệt thiết bị truyền tải .23 5.2.1 Tổn thất xe goòng mang 24 5.2.2 Tổn thất khay sấy mang 24 5.3 Tổn thất nhiệt môi trường qmt 24 5.3.1 Tổn thất qua tường bên 25 5.3.2 Tổn thất qua trần 28 5.3.3 Tổn thất qua .29 5.3.4 Tổn thất qua cửa hầm .29 5.3.5 Tổn thất mở cửa .32 5.4 Quá trình sấy thực tế .33 5.4.1 Tính tốn q trình sấy thực 33 5.4.2 Cân nhiệt lượng .34 CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 37 6.1 Tính tốn chọn calorifer 37 6.2 Tính tốn chọn quạt 38 6.2.1 Trở lực ống nối quạt vào calorifer 39 ii 6.2.2 Trở lực lưới lọc (ở t0 = 27oC) 40 6.2.3 Trở lực calorifer 41 6.2.4 Trở lực từ calorifer đường ống dẫn khơng khí nóng 41 6.2.5 Trở lực qua co 90o 42 6.2.6 Trở lực qua đột mở 42 6.2.7 Trở lực hầm sấy 43 6.2.8 Trở lực xe goòng .44 6.2.9 Trở lực đột thu 45 6.2.10 Trở lực từ ống nối đột thu đễn quạt hút 45 6.2.11 Trở lực qua co 90o 46 6.3 Hệ số truyền động 48 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN 50 7.1 Nhận xét phương pháp sấy hầm .50 7.2 Nhận xét tính toán hệ thống 50 7.3 Tính tốn kinh tế 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO iii DANH MỤC HÌNH Hình 1-1 Nho đỏ Ninh Thuận Hình 2-1 Quy trình sấy nho Hình 2-2 Sản phẩm nho sau sấy Hình 3-1 Đồ thị I – d trình sấy lý thuyết [3] Hình 5-1 Quá trình truyền nhiệt [6] 26 Hình 6-1 Sơ đồ tính tốn khí động 38 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1 Thành phần dinh dưỡng có nho [15] Bảng 3-1 Các thơng số vật lí vật liệu sấy Bảng 3-2 Các thơng số khơng khí trình sấy lý thuyết 11 Bảng 4-1 Tóm tắt kích thước xe gng, khay sấy hầm sấy 21 Bảng 5-1 Tóm tắt tổn thất nhiệt 33 Bảng 5-2 Bảng cân nhiệt 36 Bảng 6-1 Các thơng số kích thước calorifer [4] 38 Bảng 6-2 Các trở lực hệ thống sấy 47 Bảng 6-3 Thông số quạt ly tâm 48 Bảng 7-1 Ước tính giá thành hệ thống 50 v LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần nông nghiệp nước ta đạt nhiều thành tựu to lớn Ngoài việc đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa, nước ta bắt đầu xuất nông sản với chế phẩm Do việc ứng dụng cơng nghệ đóng vai trị quan trọng Sấy công nghệ quan trọng dùng để chế biến bảo quản nông sản sau thu hoạch Hiện nay, có nhiều phương pháp sấy nông sản, đề tài em lựa chọn phương pháp sấy hầm để sấy nho Phương pháp hiệu loại nông sản rau, củ, tính đơn giản, dễ lắp đặt vận hành Phương pháp sấy hầm có hai dạng sấy liên tục sấy gián đoạn, để tăng suất hạn chế tổn thất nhiệt em chọn phương pháp hầm sấy liên tục với suất nhập liệu 125kg.h-1 Em xin chân thành cảm ơn bảo tận tình thầy Thiều Quang Quốc Việt thầy cô môn giúp đỡ em suốt q trình hồn thành đồ án Đây lần em xây dựng thiết kế thiết bị, nên khó tránh khỏi sai sót tính toán thiết kế vẽ Em mong nhận góp ý tận tình từ thầy bạn sinh viên để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Cần Thơ, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực Cao Minh Quân vi TỔNG QUAN CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu nguyên liệu nho 1.1.1 Nguồn gốc đặc tính Cây nho (Vitis vinifera) thuộc họ nho (Ampelidaeae) nguồn gốc miền ôn đới khô Âu Á (Acmêni - Iran), thuộc loại thân leo loại ăn lâu năm có tính thích ứng cao Việc trồng nho hóa bắt đầu vào 6.000–8.000 năm trước vùng Tây Nam Á khu vực Địa Trung Hải Iran [12] Nho loại mọng, mọc thành chùm từ đến 300 quả, chúng có màu đen, lam, vàng, lục, đỏ tía hay trắng Khi chín, nho ăn tươi sấy khơ để làm nho khô, dùng để sản xuất loại rượu vang, thạch nho, nước quả, dầu hạt nho [12] Cây nho ưa khí hậu khơ nhiều nắng, độ ẩm khơng khí thấp Muốn trồng nho, trước hết phải tìm hiểu kỹ điều kiện thời tiết khí hậu Một đặc điểm đáng ý nho cần có mùa khơ đủ dài để tích lũy đường Nên trồng nho nơi hứng nắng, che chắn kỹ, tránh vùng có gió bão gió to làm đổ giàn, dập lá, rụng [12] 1.1.2 Phân loại phân bố Hiện có nhiều giống nho nhân giống thành công cho xuất cao trồng Việt Nam giống nho ăn tươi NH01-93, NH01-48, NH01-96, giống Cardinal (nho đỏ) giống nho làm nguyên liệu cho chế biến rượu NH02-90 Giống Cardinal (nho đỏ) giống quan trọng Việt Nam nước quanh vùng Philippines, Thái Lan v.v có nhiều ưu điểm trội như: thời gian thu hoạch ngắn, mẫu mã đẹp, dễ vận chuyển, sinh trưởng nhanh, chất lượng [13] Ở nước ta, nho xác định chủ lực nên tập trung phát triển khu vực khơng bị ngập úng, có điều kiện khí hậu thời tiết đất đai phù hợp cho nho phát triển xã Phước Hậu, Phước Sơn phần huyện Ninh Phước, thị xã Phan Rang - Tháp Chàm Ninh Thuận quê hương Nho, đặc sản tiếng nước, có điều kiện thuận tiện Phan Rang có lượng mưa thấp nước 750 850 mm/năm khơng khí tương đối khơ Đất phù sa ven sông Dinh (Phan Rang) sâu, giàu chất dinh dưỡng, ln nước, đất trồng nho tốt Diện tích trồng nho tỉnh khoảng 2.500 Ha, chiếm 85% diện tích trồng nho nước, tập trung chủ SVTH: Cao Minh Quân TỔNG QUAN CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt yếu huyện Ninh Phước, Ninh Hải thị xã Phan Rang – Tháp Chàm, với nhiều loại giống nho suất chất lượng cao, sản lượng hàng năm ổn định từ 60 - 65 ngàn [14] Hình 1-1 Nho đỏ Ninh Thuận 1.1.3 Giá trị dinh dưỡng Trong nho, chiếm phần lớn nước (82%), sau carbohydrat (12– 18%), protein (0.5–0.6%), chất béo (0.3–0.4%) Ngồi ra, nho cịn chứa: kali (0.1– 0.2%), vitamin C (0.01–0.02%), vitamin A (0.001–0.0015%) lượng nhỏ canxi (0.01–0.02%), phốt (0.08–0.01%) Thành phần dinh dưỡng có 100g nho tươi cho bảng 1: Bảng 1-1 Thành phần dinh dưỡng có nho [15] Thành phần Hàm lượng (g) Nước Protein 74.769 0.58 Thành phần Hàm lượng (g) Vitamin B6 0.101x10-3 Folate (Vitamin B9) 3.68x10-3 Lipid (chất béo) 0.322 Vitamin A 92x10-6 Cacborhydrate 15.778 Vitamin E 0.313x10-3 Chất xơ 0.92 Axit béo 0.422 Canxi 12.88x10-3 Tryptophan 0.003 Sắt 0.267x10-3 Threonine 0.016 4.6x10-3 Isoleucine 0.005 Magiê SVTH: Cao Minh Quân TỔNG QUAN Thành phần CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt Hàm lượng (g) 9.2x10-3 Phốt 175.72x10-3 Kali Thành phần Hàm lượng (g) Leucine 0.012 Lysine 0.013 Cysteine 0.009 Natri 1.84x10-3 Kẽm 0.037x10-3 Phenylalanin 0.012 Đồng 0.037x10-3 Alanin 0.024 Mangan 0.661x10-3 Axit aspartic 0.071 Vitamin C 3.68x10-3 Axit glutamic 0.121 Thiamine 0.085x10-3 Glyxin 0.017 Riboflavin 0.052x10-3 Tyrosine Niacin 0.276x10-3 Valine 0.016 Axit pantothenic 0.022x10-3 Arginine 0.042 0.01 Quả nho chứa nhiều đường (khoảng 20%), tương đương vải, hồng, nhãn, cao nhiều loại ôn đới khác Nho chứa nhiều loại muối khoáng kali, phốt pho, magiê, canxi, lưu huỳnh, vitamin lượng calo khơng nhiều loại khác Cho nên nho mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe người biết sử dụng cách 1.2 Tổng quan phương pháp sấy 1.2.1 Định nghĩa trình sấy Trong cơng nghiệp hóa chất, thực phẩm, q trình tách nước khỏi vật liệu (làm khô vật liệu) quan trọng Tùy vào tính chất, độ ẩm, mức độ làm khơ vật liệu, mà ta sử dụng phương pháp tách nước khỏi vật liệu sau đây: - Phương pháp học (sử dụng máy ép, lọc, ly tâm ) - Phương pháp hóa lý (dùng canxi clorua, acid sulfuric để hút nước) - Phương pháp nhiệt (dùng nhiệt để bốc nước vật liệu) SVTH: Cao Minh Qn TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt Trở lực hệ thống bao gồm: trở lực calorifer, trở lực ma sát kênh dẫn khí trở lực cục tiết diện chỗ ngoặt, ống đột thu… Trở lực ma sát xe goòng: ∆Pms = λ L ddt v2 ρ (N/m2) Trở lực cục bộ: ∆Pcb = 𝜉 × ρ × v2 (N/m2) đó: λ, ξ hệ số trở lực ma sát hệ số trở lực hệ thống (W/m.K) L chiều dài phần sấy (m) dtd đường kính tương đương khe thơng gió khay chứa vật liệu sấy với diện tích thơng gió hầm sấy v tốc độ khí hầm sấy (v = m/s) ρ khối lượng riêng của khí tính theo nhiệt độ trung bình (kg/m3) 𝜌= 1.293 𝑝 (1 + 0.0037𝑡).760 Với p áp suất tính mmHg T nhiệt độ khí tính oC Vận tốc khơng khí ống: 𝑣= 𝐿𝑡ℎ 𝜌 𝑑2 3600 𝜋 , 𝑚/𝑠 đó: L lưu lượng khơng khí khơ cần thiết cho 1h sấy d đường kính ống dẫn khí 𝜌 khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ xác định 6.2.1 Trở lực ống nối quạt vào calorifer Khơng khí từ quạt vào calorifer có nhiệt độ t0 = 27 oC Độ nhớt động học 𝜗 = 1.57x10-5 m2/s (Phụ lục 6, trang 242, [8]) Tổng chiều dài đường dẫn mà không khí cần qua 3m 39 SVTH: Cao Minh Qn TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt Vận tốc khí từ đầu quạt đến calorife: 𝐿𝑡ℎ 6139.48 Q 𝜌 1.152 Vq = = = = 9.31 𝑚/𝑠 𝑑2 0.452 𝑓 𝜋 𝜋 ∗ 3600 4 Trong đó: : khối lượng khơng khí nhiệt độ xét tính theo cơng thức: 745 1.293 ∗ 1.293 𝑝 760 𝜌= = = 1.152 kg/m3 (1 + 0.0037𝑡 )760 (1 + 0.0037 ∗ 27) d : đường kính ống dẫn khí từ quạt đến calorifer, d = 0.45 m Theo bảng II.2 trang 370 [2], chọn đường kính ống dẫn khí từ quạt đến calorifer d = 0.45m thỏa tốc độ trung bình khơng khí ống dẫn quạt từ 4-15 m/s Re = V𝑞 d ϑ = 9.31∗ 0.45 1.57∗10−5 = 26.68𝑥104 > 4000 Khơng khí chảy rối Regh d 0.45 = ( ) = ( ) = 4.07𝑥104 < Re ε 0.2x10−3 Trong đó: ε độ nhám thép, tra bảng II.15 trang 381 [2] 9 d 0.45 Ren = 220 ( ) = 220 ( ) = 129.9x104 > Re ε 0.2x10−3 Ta có: Regh < 𝑅𝑒 < Ren : khu vực độ nằm khu vực nhám thủy lực khu vực nhám, hệ số ma sát tính cơng thức: ε 100 0,25 0.2x10−3 100  = 0.1 (1.46 + ) = 0.1 (1.46 + ) 𝑑 𝑅𝑒 0.45 25.572𝑥104 0,25 = 0.018 Trở lực từ ống nối quạt vào calorifer: ∆Pms = λ  L V2 d = 0.018 1.152∗3∗9.312 = 5.96 (N/m2) 0.45∗2 6.2.2 Trở lực lưới lọc (ở t0 = 27oC) Dùng lưới để lọc khơng khí trước vào calorifer Trở lực lưới lọc nằm khoảng 30 - 40 N/m2 Chọn trở lực lưới lọc thiết bị sấy 35 N/m2 40 SVTH: Cao Minh Qn TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt 6.2.3 Trở lực calorifer Lưu tốc khơng khí calorifer 4.82 kg/m2.s Theo bảng trang 181 [5], trở lực khơng khí ΔPcal = 4.4 mmHg = 43.15 N/m2 6.2.4 Trở lực từ calorifer đường ống dẫn khơng khí nóng Khơng khí nóng khỏi calorifer có nhiệt độ t1 = 75 0C Độ nhớt động học 𝜗 = 2.06x10-5 m2/s (Phụ lục 6, trang 242, [8]) Đường dẫn khí có đường kính: d = 0.45 m Chiều dài đường dẫn khơng khí m : khối lượng khơng khí nhiệt độ xét tính theo cơng thức: 745 1.293 1.293𝑝 760 𝜌1 = = = 0.9922 kg/m3 (1 + 0.0037𝑡 )760 (1 + 0.0037 ∗ 75) Vận tốc khơng khí nóng (t1 = 70 oC): 𝐿𝑡ℎ 6139.48 Q 𝜌1 0.9922 Vống = = = = 10.81 𝑚/𝑠 𝑑2 0.452 𝑓 𝜋 𝜋 ∗ 3600 4 Theo bảng II.2 trang 370 [2], chọn đường kính ống dẫn khí từ quạt đến calorifer d = 0.45m thỏa tốc độ trung bình khơng khí ống dẫn quạt từ 4-15 m/s Chuẩn số Reynol Re = Vố𝑛𝑔 d 10.81 ∗ 0.45 = = 23.67𝑥104 > 4000  2.06𝑥10−5 Khơng khí chảy rối Regh d 0.45 = 6( ) = 6( ) = 4.07x104 < Re ε 0.2x10−3 Trong đó: ε độ nhám thép, tra bảng II.15 trang 381 [2] 9 d 0.45 Ren = 220 ( ) = 220 ( ) = 129.9x104 > Re ε 0.2x10−3 Ta có: Regh < 𝑅𝑒 < Ren : khu vực độ nằm khu vực nhám thủy lực khu vực nhám, hệ số ma sát tính cơng thức: ε 100 0,25 0.2x10−3 100  = 0.1 (1.46 + ) = 0.1 (1.46 + ) 𝑑 𝑅𝑒 0.45 23.67𝑥104 0.25 41 SVTH: Cao Minh Qn TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt = 0.0181 Trở lực từ calorifer đường dẫn khơng khí: ∆Pms = λ  L V2 d = 0.0181 0.9922∗3∗10.812 = (N/m2) 0.45∗2 6.2.5 Trở lực qua co 90o Ống trịn vng gập có: 𝜉 = 1.1 (Phụ lục 8, trang 352, [9]) Nhiệt độ co 90o t1 = 75 oC Khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ xét: 745 1.293 1.293𝑝 760 𝜌1 = = = 0.9922 kg/m3 (1 + 0.0037𝑡 )760 (1 + 0.0037 ∗ 75) Trở lực qua co 90o: 𝑉ố𝑛𝑔 10.812 Δ𝑃 = 𝜉 𝜌 = 1.1 ∗ 0.9922 = 63.8 𝑁/𝑚2 2 6.2.6 Trở lực qua đột mở Diện tích mặt cắt ngang đường dẫn khơng khí nóng: 𝑑 0.45 𝐹0 = 𝜋 ( ) = 𝜋 ( ) = 0.318 𝑚2 2 Diện tích mặt cắt ngang hầm sấy: F0 = H.B = 1.48*1.97 = 2.916 m2 Hệ số trở lực đột mở: 𝐹0 0.318 𝜉 = (1 − ) = (1 − ) = 0.794 (𝑃ℎụ 𝑙ụ𝑐 8, 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑔 353, [9]) 𝐹 2.916 Nhiệt độ co đột mở: t = 55.5 oC Khối lượng riêng không khí nhiệt độ xét: 745 1.293 1.293𝑝 760 𝜌2 = = = 1.0515 kg/m3 (1 + 0.0037𝑡 )760 (1 + 0.0037 ∗ 55.5) Trở lực đột mở: 𝑉𝑘𝑘 12 Δ𝑃 = 𝜉 𝜌 = 0.794 ∗ 1.0515 ∗ = 0.42 𝑁/𝑚2 2 42 SVTH: Cao Minh Qn TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt 6.2.7 Trở lực hầm sấy Chiều dài hầm sấy: Lh = 26.15 m Chiều cao hầm sấy: Hh = m Chiều rộng hầm sấy: Bh = 1.7 m Đường kính tương đương hầm sấy: Vh1 = Hℎ Bℎ Lℎ = 26.15 ∗ ∗ 1.7 = 44.455 (m3 ) d2td Vh2 =  L (m3 ) Xem Vh1 = Vh2 nên dtd = 1.471 m Nhiệt độ trung bình khơng khí bên hầm sấy: ttb= 55.5°C Độ nhớt động học  =18.511x10-6 m2/s (Phụ lục 6, trang 242, [8]) Độ nhám ống xi măng không mài ε = 0.0015 m (bảng II.15, trang 381, [2]) Khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ xét: 745 1.293 1.293𝑝 760 𝜌3 = = = 1.0515 kg/m3 (1 + 0.0037𝑡 )760 (1 + 0.0037 ∗ 55.5) Chuẩn số Reynol: Re = Vℎ d𝑡𝑑 ∗ 1.471 = = 7.95𝑥104 > 4000 −6  18.511 ∗ 10 Khơng khí chảy rối Regh dtd 1.471 = 6( ) = 6( ) = 1.574𝑥104 < Re ε 1.5x10−3 Trong đó: ε độ nhám ống xi măng khơng mài, tra bảng II.15 trang 381 [2] 9 dtd 1.471 Ren = 220 ( ) = 220 ( ) = 51.046x104 > Re ε 1.5x10−3 Ta có: Regh < 𝑅𝑒 < Ren : khu vực độ nằm khu vực nhám thủy lực khu vực nhám, hệ số ma sát tính cơng thức: ε 100 0.25 1.5x10−3 100  = 0.1 (1.46 + ) = 0.1 (1.46 + ) 𝑑𝑡𝑑 𝑅𝑒 1.471 7.95𝑥104 0.25 = 0.023 Trở lực hầm sấy: 43 SVTH: Cao Minh Qn TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt 𝐿.𝜌.𝑉𝑘𝑘 26.15∗1.0515∗12 ∆Phầm = 𝜆 =0.023 = 0.214 𝑁/𝑚2 2.𝑑𝑡đ 2∗1.471 6.2.8 Trở lực xe gng Nhiệt độ trung bình khơng khí bên hầm sấy: t = 55.5 oC Độ nhớt động học  =18.511x10-6 m2/s (Phụ lục 6, trang 242, [8]) Khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ xét: 745 1.293 1.293𝑝 760 𝜌3 = = = 1.0515 kg/m3 (1 + 0.0037𝑡 )760 (1 + 0.0037 ∗ 55.5) Đường kính tương đương xe gng: Vx1 = H𝑥 B𝑥 L𝑥 = 1.6 ∗ 0.8 ∗ 1.2 = 1.536 (m3 ) 𝑉𝑥2 Ta có Vx1 = Vx2 nên 24 𝑑𝑡đ𝑥 = 𝜋 𝜋 ∗ 𝑑𝑡đ𝑥 = 1.536 → dtđx = 1.432 m Chuẩn số Reynol: V𝑘𝑘 d𝑡𝑑𝑥 ∗ 1.432 = = 7.73𝑥104 > 4000  18.511𝑥10−6  Khơng khí chảy rối Re = Regh dtdx 1.432 = 6( ) = ( ) = 1.53x104 < Re −3 ε 0.2 ∗ 10 Trong đó: ε = 0.2𝑥10−3 độ nhám thép, tra bảng II.15 trang 381 [2] 9 dtdx 1.432 Ren = 220 ( ) = 220 ( ) = 477.749x104 > Re −3 ε 0.2x10 Ta có: Regh < Re < Ren : khu vực độ nằm khu vực nhám thủy lực khu vực nhám, hệ số ma sát tính cơng thức: 100 0.25 0.2x10−3 100  = 0.1 (1.46 + ) = 0.1 (1.46 + ) dtdx Re 1.432 7.73𝑥104 ε 0.25 = 0.02 ∆Pxe = λ  L V2 1.0515 ∗ 1.2 ∗ 12 = 0.02 = 0.0087 (N/m2 ) ddtx ∗ 1.432 ∗ Ta có 18 xe goòng nên tổng trở lực xe ∑ ∆𝑃𝑥 = 18∆𝑃𝑥𝑒 = 18 ∗ 0.0087 = 0.156 𝑁/𝑚2 44 SVTH: Cao Minh Qn TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt 6.2.9 Trở lực đột thu Khơng khí nóng khỏi calorife có nhiệt độ to = 36oC Khối lượng riêng không khí 36oC 745 1.293 1.293P 760 ρ0 = = = 1.1185 kg/m3 (1 + 0.0037t)760 (1 + 0.0037 ∗ 36) Chọn đường kính ống đột thu nối với co d = 0.6 m Diện tích mặt cắt ngang đường dẫn khơng khí: 𝑑 0.6 𝐹0 = 𝜋 ( ) = 𝜋 ( ) = 0.283 𝑚2 2 Diện tích mặt cắt ngang hầm sấy: F = H*B = 1.48*1.97 = 2.916 m2 Vận tốc khí từ đầu calorife đến quạt (t0 = 36 oC) Lth 6139.48 Q ρ0 1.1185 Vq = = = = 5.393 m/s d 0.62 f π π ∗ 3600 4 Tra phụ lục trang 354 [8], ta hệ số trở lực đột thu ζ= 0.28 Trở lực đột thu: ∆Pđột thu (Vq )2 5.3932 = ζ  = 0.28 ∗ 1.1185 = 4.554 N/m2 2 6.2.10 Trở lực từ ống nối đột thu đễn quạt hút Khơng khí từ ống nối đột thu đến quạt hút có nhiệt độ t2 = 36 oC Độ nhớt động học 𝜗 = 1.6576x10-5 m2/s (Phụ lục 6, trang 242, [8]) Tổng chiều dài đường dẫn mà khơng khí cần qua m Vận tốc khí từ đầu quạt đến calorife: 𝐿𝑡ℎ 6139.48 Q 𝜌 1.1185 Vq = = = 5.393 𝑚/𝑠 = 𝑑 0.6 𝑓 𝜋 𝜋 ∗ 3600 4 Trong đó: : khối lượng khơng khí nhiệt độ xét tính theo cơng thức: 45 SVTH: Cao Minh Qn TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt 745 1.293 1.293𝑝 760 𝜌= = = 1.1185 kg/m3 (1 + 0.0037𝑡 )760 (1 + 0.0037 ∗ 36) d : đường kính ống dẫn khí từ quạt đến calorifer, d = 0.6 m Theo bảng II.2 trang 370 [2], chọn đường kính ống dẫn khí từ quạt đến calorifer d = 0.6 m thỏa tốc độ trung bình khơng khí ống dẫn quạt từ 4-15 m/s Re = V𝑞 d ϑ = 5.393∗0.6 1.6576𝑥10−5 = 19.52𝑥104 > 4000 Khơng khí chảy rối Regh d 0.6 = ( ) = ( ) = 0.565x104 < Re ε 0.2x10−3 Trong đó: ε độ nhám thép, tra bảng II.15 trang 381 [2] 9 d 0.6 Ren = 220 ( ) = 220 ( ) = 179.55x104 > Re ε 0.2x10−3 Ta có: Regh < 𝑅𝑒 < Ren : khu vực độ nằm khu vực nhám thủy lực khu vực nhám, hệ số ma sát tính cơng thức: ε 100 0.25 0.2x10−3 100  = 0.1 (1.46 + ) = 0.1 (1.46 + ) 𝑑 𝑅𝑒 0.6 19.52𝑥104 0.25 = 0.0178 Trở lực từ ống nối đột thu đến quạt hút: ∆Pms = λ  L V2 1.1185∗4∗5.393 = 0.0178 = 1.93 (N/m2) 0.6∗2 d 6.2.11 Trở lực qua co 90o Ống trịn vng gập có: 𝜉 = 1.1 (Phụ lục 8, trang 352, [3]) Nhiệt độ co 90o t2 = 36 oC Khối lượng riêng không khí nhiệt độ xét: 745 1.293 1.293𝑝 760 = 1.1185 kg/m3 𝜌1 = = (1 + 0.0037𝑡 )760 (1 + 0.003736) Trở lực qua co 90o: 𝑉ố𝑛𝑔 5.3932 Δ𝑃 = 𝜉 𝜌 = 1.1 ∗ 1.1185 = 17.89 𝑁/𝑚2 2 46 SVTH: Cao Minh Quân TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt Bảng 6-2 Các trở lực hệ thống sấy 𝜌 v (kg/m3) (m/s) Ống nối quạt với calorifer 27 1.152 9.310 Lưới lọc 27 35 Calorifer 75 43.15 Từ calorifer đường dẫn khơng khí 75 0.9922 10.81 Co 90o 75 0.9922 10.81 Đột mở 55.5 1.0515 Hầm sấy 55.5 1.0515 26.15 1.471 0.021 0.214 Xe goòng 55.5 1.0515 1.2 1.432 0.017 0.156 Đột thu 36 1.1185 5.393 Trở lực từ ống nối đột thu đến quạt hút 36 1.1185 5.393 Co 90o 36 1.1185 5.393 L (m) 3 dtđ (m) 0.45 0.45 𝜆 𝜉 P (N/m2) t (oC) Vị trí gây trở lực 0.018 5.955 0.018 0.45 7.00 1.1 63.80 0.79 0.42 0.28 4.554 0.6 0.018 Tổng trở lực 1.93 1.1 17.890 180.07 Vậy tổng trở lực hệ thống 180.07 N/m2 Chuyển trở lực điều kiện tiêu chuẩn: Δ𝑃𝑡𝑐 = Δ𝑃 𝜌𝑡𝑐 1.293 = 180.07 = 234.66 𝑁/𝑚2 ′ 𝜌 0.9922 Điều kiện nhiệt độ khí 75 oC, 𝜌′ = 0.9922 kg/m3 Thể tích khơng khí ẩm điều kiện tiêu chuẩn t=0oC, P= 760 mmHg L 6139.48 Vtc = = = 4748.24 kg⁄m3 ρtc 1.293 47 SVTH: Cao Minh Qn TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt Trong đó: ρtc : khối lượng riêng khơng khí điều kiện tiêu chuẩn, ρtc = 1.293 kg/m3 L: lượng khơng khí khơ cần thiết, L = 6139.48 kgkk/h Nhiệt lượng trung bình tác nhân sấy: ttb = 55.5 oC, ta ρ = 1.05 kg/m3 Lưu lượng thể tích V tác nhân sấy nhiệt độ trung bình ttb = 55.5 0C là: Vtb = Vtc ρ 4748.24 ∗ 1.05 = = 3861.56 𝑚3 /ℎ ρtc 1.293 Công suất quạt : N = k Vtb ∗ ρtc ∗ ΔPtc 3700.61 ∗ 1.293 ∗ 234.66 = 1.2 = 7.28 kW 3600 ∗ 102 ∗ 𝜌 ∗ ηq 3600 ∗ 102 ∗ 1.05 ∗ 0.5 Trong đó: k: hệ số dự phịng, lấy k = (1.1-1.2), chọn k = 1.2 ηq hiệu suất quạt, ηq =(0.4  0.6), chọn ηq = 0.5 Theo catalog công ty TNHH TM xây lắp điện Hiệp Phát ta chọn sử dụng quạt ly tâm model QLTC – 2P20 Bảng 6-3 Thông số quạt ly tâm Model Công suất (kW) Tốc độ (vòng/ph) Điện áp (V) Lưu lượng (m3/h) Áp suất (Pa) QLT – 2P20 15 2800 380 18000 4500 6.3 Hệ số truyền động Hệ thống thiết kế để hoạt động liên tục 24h/ngày, 365 ngày/năm với nhiệt độ cao nên hệ thống cần thiết kế hệ thống truyền động để tải vật liệu sấy Dựa vào chiều dài hầm sấy thiết kế hệ thống truyền động thiết kế dẫn động cách đầu hầm tháo liệu 1.5 m đầu hầm nhập liệu 1m kết hợp với thời gian sấy quãng đường xe gòong di chuyển, tìm vận tốc di chuyển xe gòong là: vxe = S 23.7 = = 4.67𝑥10−4 m⁄s (2.8, trang 19, [7]) 3600 ∗ 𝜏 3600 ∗ 14.09 Trong : S qng đường xe gịong di chuyển S = L – 1.5 – = 26.2 – 1.5 – = 23.7 m Lực kéo băng tải : F= Gx2*g*nx = 225.94* 9.81*18 = 39896.49 N (2.9, trang 19, [7]) 48 SVTH: Cao Minh Quân TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt Cơng suất tính tốn máy: P𝑡 = F vxe 39896.49 ∗ 4.67x10−4 = = 0.0186 kW (2.11, trang 19, [7]) 1000 1000 Hiệu suất truyền động : η= η𝑘 η𝑏𝑟 η𝑑 η3𝑜𝑙 = 0.99 ∗ 0.96 ∗ 0.95 ∗ 0.993 = 0.8761 (2.3, trang 19, [7]) Trong : η𝑘 hiệu suất truyền động khớp nối η𝑏𝑟 hiệu suất truyền động bánh côn η𝑑 hiệu suất truyền động truyền đai η𝑜𝑙 hiệu suất truyền động ổ lăn Công suất động Pđc = P𝑡 0.0186 = = 0.02 kW (2.8, trang 19, [7]) 𝜂 0.8761 Theo catalog công ty Minh Triết ta chọn động điện pha 1/4HP-EFOUP-KT4P, công suất 0.2 kW điện áp 380 V 49 SVTH: Cao Minh Quân KẾT LUẬN CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN 7.1 Nhận xét phương pháp sấy hầm Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu đề tài sấy hầm em có vài nhận xét ưu, khuyết điểm phương pháp sấy nơng sản • Ưu điểm: Sấy hầm làm khơ loại vật liệu rắn thời gian ngắn không bị ảnh hưởng nhiều điều kiện thời tiết Đây lợi so với làm khô cách tự nhiên Sấy hầm phương pháp vận hành đơn giản, đầu tư lắp đặt khơng có u cầu q khắt khe Đây phương pháp vận hành liên tục có suất lớn so với tủ sấy sấy buồng • Nhược điểm: Chi phí lượng cho phương pháp lớn Sấy hầm cần mặt rộng để lắp đặt 7.2 Nhận xét tính toán hệ thống Từ bảng cân nhiệt lượng rút số nhận xét sau: - Trong tổn thất nhiệt tổn thất mơi trường tổn thất tác nhân sấy mang lớn - Hiệu suất nhiệt thực hệ thống sấy đạt 70.16% cao, từ ta thấy phần tổn thất ít, hệ thống hoạt động ổn định - Thời gian sấy mẻ 18 xe gòong 14.09h Với nhập liệu nho có độ ẩm 75% sau trình sấy thu sản phẩm nho sấy đạt 17% ẩm - Với chi phí ước tính đầu tư cho hệ thống hồn tồn đầu tư xây dựng nông trại trồng nho Tuy nhiên đồ án mang tính chất tham khảo chưa thể áp dụng hoàn toàn vào thực tế thiếu kinh nghiệm thực tiễn thông số sản phẩm tính tốn cịn sai số 7.3 Tính tốn kinh tế Bảng 7-1 Ước tính giá thành hệ thống STT Vật liệu Lưới thép 304 Đơn vị tính m2 Số lượng 246 Đơn giá 50000 Thành tiền 12300000 50 SVTH: Cao Minh Quân KẾT LUẬN CBHD: ThS Thiều Quang Quốc Việt STT Vật liệu Đơn vị tính Cuộn thép 304 10 dài 1000 m 90000 180000 Thanh hộp 30x30x2.5 dài 6m 50 209000 10450000 Thanh L 3x30x3 dài 6m 74 102000 7548000 Bánh xe 72 126000 9072000 Quạt ly tâm 20000000 40000000 Calorifer 25000000 25000000 Bông thủy tinh m3 412000 2060000 Bê tông m3 4.9 1200000 5880000 10 Tường bao m2 103 220000 22660000 11 Lưới lọc Tấm 2000000 4000000 12 Tay nắm cửa 70000 140000 13 Động dẫn động 12000000 12000000 14 Bộ truyền động Bộ 25000000 25000000 15 Chi phí phát sinh 15000000 15000000 Tổng Số lượng Đơn giá Thành tiền 191290000 Tổng chi phí ước tính cần đầu tư cho hệ thống hầm sấy nho 191290000 VNĐ với suất nhập liệu 125 kg.h-1 51 SVTH: Cao Minh Quân TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Lụa Q trình thiết bị cơng nghệ hố học thực phẩm tập Kỹ thuật sấy vật liệu NXB Đại học Quốc gia TPHCM 2014 [2] Nguyễn Bin Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hoá chất tập NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 2005 [3] Trần Văn Phú Kỹ thuật sấy NXB Giáo dục 2008 [4] Hoàng Văn Chước Thiết kế hệ thống thiết bị sấy NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội 2007 [5] Vũ Bá Minh Quá trình thiết bị cơng nghệ hố học thực phẩm tập 3: Truyền khối NXB Đại học Quốc gia TPHCM 2004 [6] Nguyễn Bin Sổ tay Quá trình thiết bị cơng nghệ hố chất tập NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 2005 [7] Trịnh Chất Lê Văn Uyển Tính tốn thiết kế hệ thống khí động khí NXB Giáo dục 2006 [8] Nguyễn Văn Cương Giáo trình Kỹ thuật sấy bảo quản nơng sản thực phẩm NXB Đại học Cần Thơ 2018 [9] Trần Văn Phú Tính tốn thiết kế hệ thống sấy NXB Giáo dục 2002 [10] Phan Văn Thơm Sổ tay thiết kế thiết bị hoá chất chế biến thực phẩm đa dụng NXB Đại học Cần Thơ 2011 [11] Nguyễn Văn May Giáo trình Kỹ thuật sấy nơng sản thực phẩm NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 2004 [12] Cây nho, đăng ngày 29/2/2008, truy cập ngày 25/4/2022, địa chỉ: https://vusta.vn/cay-nho-p75710.html [13] Truy cập ngày 25/4/2022, địa chỉ: https://caytrongvatnuoi.com/cay-trong/cayan-qua/cac-giong-nho-trong-pho-bien-o-viet-nam/ [14] Truy cập ngày 25/4/2022, địa chỉ: http://nhotaoninhthuan.vn/tin-tuc-sukien/tiem-nang-va-xu-the-phat-trien-cay-nho-ninh-thuan-4.html [15] M Yadav, S Jain, A Bhardwaj, R Nagpal, M Puniya, R Tomar, V Singh, O Parkash, G Prasad, F Marotta, Biological and medicinal properties of grapes and their bioactive constituents: an update, Journal of medicinal food 12(3) (2009) 473484 [16] Truy cập ngày 25/4/2022, địa chỉ: https://www.mpi.gov.vn/Pages/tinhthanh chitiet.aspx?idTinhThanh=50 ... bị sấy hầm Cũng hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm hệ thống sấy đối lưu phổ biến Nhưng khác với hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm hoạt động liên tục bán liên tục với suất lớn phương pháp... ẩm vật liệu sấy ngồi dễ dàng Sấy lạnh có ưu điểm chất lượng sản phẩm sấy tốt hệ thống sấy phức tạp, vốn đầu tư lớn chi phí lượng sản phẩm cao Vì vậy, hệ thống sấy lạnh sử dụng vật liệu sấy không... dùng quạt Thiết bị truyền tải hệ thống sấy hầm băng tải gồm nhiều xe goòng Băng tải hệ thống sấy hầm dạng xích kim loại có nhiệm vụ chứa vận chun vật liệu sấy, đồng thời cho tác nhân sấy qua băng