ĐỒ án THIẾT kế hầm sấy CHUỐI NĂNG SUẤT NGUYÊN LIỆU 1000 kgh

BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ HẦM SẤY CHUỐI NĂNG SUẤT NGUYÊN LIỆU 1000 kg/h GVHD: Mạc Xn Hịa SVTH: NHĨM 10 Phan Nữ Kiều Trân Võ Thị Ngọc Trâm MSSV: 2005180525 MSSV: 2005180164 TP HỒ CHÍ MINH, 2020 LỚP: 09DHTP7 LỚP: 09DHTP7 BỘ CƠNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ HẦM SẤY CHUỐI NĂNG SUẤT NGUYÊN LIỆU 1000 kg/h GVHD: Mạc Xn Hịa SVTH: NHĨM 10 Phan Nữ Kiều Trân Võ Thị Ngọc Trâm MSSV: 2005180525 MSSV: 2005180164 TP HỒ CHÍ MINH, 2020 LỚP: 09DHTP7 LỚP: 09DHTP7 PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ iii GANT CHART Tính tốn thiết bị phụ khác Vẽ sơ đồ nguyên lý Vẽ sơ đồ thiết bị iv NHẬN XÉT CỦA GVHD SVTH: LỚP: 09DHTP7 MSSV: 2005180525 Phan Nữ Kiều Trân LỚP: 09DHTP7 MSSV: 2005180164 Võ Thị Ngọc Trâm Nhận xét Điểm số Điểm chữ TP.Hồ Chí Minh, ngày v tháng năm 2020 Giáo viên hƣớng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CAM ĐOAN Chúng em cam đoan báo cáo đồ án chúng em thực dƣới hƣớng dẫn thầy Mạc Xn Hịa Các số liệu kết phân tích báo cáo trung thực, không chép từ đề tài nghiên cứu khoa học TP.HCM, tháng 12 năm 2020 SINH VIÊN THỰC HIỆN Phan Nữ Kiều Trân Võ Thị Ngọc Trâm i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án này, trƣớc hết chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy, cô giáo khoa Công nghệ thực phẩm trƣờng Đại học Cơng nghiệp thực phẩm Tp Hồ Chí Minh truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu cho chúng em suốt trình học tập rèn luyện trƣờng Trong trình thực đề tài chúng em gặp khơng khó khăn Nhƣng với động viên giúp đỡ quý thầy cô, ngƣời thân bạn bè, chúng em hoàn thành tốt đồ án có đƣợc kinh nghiệm, kiến thức hữu ích cho thân Đặc biệt chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Mạc Xuân Hòa, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn tận tình giúp đỡ chúng em suốt thời gian thực đồ án Dù cố gắng nhƣng khơng thể tránh khỏi sai sót Rất mong thơng cảm đóng góp ý kiến q thầy bạn để đồ án đƣợc hồn thiện Cuối cùng, xin kính chúc q thầy bạn sức khỏe, thành công công việc sống Chúng em xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, tháng 12, năm 2020 SINH VIÊN THỰC HIỆN Phan Nữ Kiều Trân Võ Thị Ngọc Trâm ii MỤC LỤC PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ iii GANT CHART iv NHẬN XÉT CỦA GVHD v LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vii LỜI MỞ ĐẦU viii CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU CHUỐI .1 1.1 Đặc điểm chuối 1.2 Thành phần hóa học chuối 1.3 Công dụng chuối .2 1.4 Tính chất vật lý chuối 1.5 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất chuối sấy CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT SẤY 2.1 Định nghĩa sấy 2.2 Mục đích q trình sấy 2.3 Tĩnh lực học trình sấy 2.4 Động lực học trình sấy 2.5 Một số nhân tố ảnh hƣởng tới tốc độ sấy 2.5.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ khơng khí 2.5.2 Ảnh hƣởng tốc độ chuyển động khơng khí .6 2.5.3 Ảnh hƣởng độ ẩm tƣơng đối khơng khí .7 2.5.4 Ảnh hƣởng kích thƣớc nguyên liệu 2.5.5 Ảnh hƣởng trình ủ ẩm 2.5.6 Ảnh hƣởng thân nguyên liệu iii CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ SẤY HẦM 3.1 Cấu tạo thiết bị sấy hầm 3.2 Sơ đồ quy trình 3.3 Thuyết minh quy trình .9 CHƢƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH .11 4.1 Vật liệu sấy 11 4.2 Cân vật chất 14 4.3 Cân lƣợng 18 4.3.1 Nhiệt lƣợng có ích để bốc 1kg ẩm 18 4.3.2 Tổn thất nhiệt 1kg vật liệu sấy mang 18 4.3.3 Tổn thất nhiệt thiết bị truyền tải 19 4.3.4 Tổn thất môi trƣờng 19 CHƢƠNG TÍNH TỐN Q TRÌNH SẤY THỰC 23 CHƢƠNG TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 25 6.1 Tính tốn thiết kế caloriphe 25 6.1.1 Các thông số yêu cầu để thiết kế caloriphe 25 6.1.2 Tính tốn thiết kế caloriphe 25 6.2 Tính chọn quạt 28 6.2.1 Tính trở lực tồn q trình 28 6.3 Tính chọn động tời kéo 32 KẾT LUẬN 33 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG 34 SƠ ĐỒ CẤU TẠO THIẾT BỊ 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 iv Hầm sấy gồm cửa vào ra, cửa gồm lớp: lớp phía ngồi cửa làm thép có bề 25mm: lớp làm thủy tinh để cách nhiệt bề dày 200mm: Ta có hệ số dẫn nhiệt thép thủy tinh cách nhiệt lần lƣợt là: λ = 0,5 W/m.độ ( tra bảng I.126, trang 128, [8]), λ5 = 0,06 W/m.độ.(tra Phụ lục 2, [15]) (trang 104,[6]) Do tổn thất qua cửa là: (trang 104,[6])  Tổn thất qua Diện tích là: Fn = B.L = 2,3.13,5=31,05 m Giả thiết hầm sấy xây cách tƣờng bao 2m, nhiệt độ trung bình tác nhân sấy o 65 C Theo bảng 6.1, trang 74, [6], ta có: = 41,5 W/m Do tổn thất qua là: (trang 104,[6]) Vậy tổng tổn thất môi trƣờng qmt : (trang 104,[6])  Tổng tổn thất: 4,18.30 – 30,81 Σ = Ca tv1 = -3,262 (trang 104,[6]) 22 70,12 – 27,732 CHƢƠNG TÍNH TỐN Q TRÌNH SẤY THỰC  Thơng số trạng thái TNS sau q trình sấy thực: (CT 5.19, trang 61,[6]) (CT 5.20, trang 61,[6]) (CT 5.21, trang 62,[6]) Lƣợng khơng khí khơ thực tế: (CT 5.17, trang 61, [6]) =33528,33 m /h (trang 102,[6]) V = 1,089.L = 1,089 Thiết lập bảng cân nhiệt: Nhiệt lƣợng có ích:  (trang 105,[6]) Tổn thất nhiệt tác nhân sấy mang đi: (trang 105,[6]) Tổng nhiệt lƣợng theo tính tốn: Nhiệt lƣợng caloriphe cần cung cấp q: Theo nguyên tắc cân nhiệt nên Sai số: | → Sai số chấp nhận đƣợc 23 Bảng 5.1 Cân nhiệt hệ thống sấy STT Nhận xét: Qua bảng cân nhiệt cho thấy Tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang chiếm 1%, tổn thất môi trƣờng 0,93 % tổn thất TBTT mang 2,27% Tổng tổn thất tính phức tạp nhƣng chiếm 4,2% Trong thực tế, thiết kế hệ thống sấy hầm lấy gần tổng tổn thất khoảng dƣới 10% - Hiệu suất nhiệt hầm sấy: (trang 106,[6]) 24 CHƢƠNG TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 6.1 Tính tốn thiết kế caloriphe Với lƣợng cung cấp nƣớc bão hịa thiết kế caloriphe kiểu khí ống cánh Với nƣớc bão hòa ngƣng ống TNS khơng khí nóng chuyển động bên ngồi chùm ống nhận nhiệt để đạt đƣợc nhiệt độ yêu cầu, 6.1.1 Các thông số yêu cầu để thiết kế caloriphe o o Với yêu cầu HTS cần nâng nhiệt độ tác nhân sấy từ 30 C lên đến 90 C, o để đảm bảo yêu cầu đặt ta chọn nhiệt độ bão hịa t’ = 120 C Do đó: o Nhiệt độ ngƣng tụ tN = 120 C Áp suất ngƣng tụ PN = 0,199 Mpa = 1,99 bar Công suất nhiệt Caloriphe: Qcaloriphe = q.W = 3086,21.625 = 1928881,25 kJ/h = 536 kW (trang 106,[6]) Coi hiệu suất Caloriphe 90% ( 10% tổn thất kể đến bám bụi bẩn, vật liệu chế tạo lâu ngày bị ăn mịn ), cơng suất nhiệt mà nƣớc cần truyền cho TNS là: Qcaloriphe = 1,1 536 = 589,6 kW o Nhiệt ẩn ngƣng tụ nƣớc nhiệt độ ngƣng tN = 120 C là: Lƣợng vào caloriphe yêu cầu là: (trang 106,[6]) 6.1.2 Tính tốn thiết kế caloriphe 6.1.2.1 Diện tích trao đổi nhiệt F caloriphe Chọn ống thép dẫn có: - Hệ số dẫn nhiệt : Đƣờng kính ngồi - Đƣờng kính - Chiều dày ống: (trang 218,[6]) 25 - Chiều dài ống: Bƣớc ống ngang: Bƣớc ống dọc: Chọn cánh đƣợc làm đồng có: Hệ số dẫn nhiệt : Đƣờng kính cánh Chiều dày cánh: Khoảng cách giữ cánh: Bƣớc cánh: - Chiều cao cánh: - Số cánh ống : - Ta có: ( ) ( ) Đƣờng kính xác định: √ √ Tốc độ tác nhân sấy vào caloriphe: Tốc độ khơng khí khe hẹp cánh: Với nhiệt độ trung bình khơng khí qua caloriphe: Ta tra đƣợc thơng số khơng khí nhƣ sau (Phụ lục VI ,[6]) kg/m , , 26 ) ( ( ) Hệ số trao đổi nhiệt đối lƣu cánh: Hiệu suất cánh: √ Suy ra: Từ biểu đồ ( √ ), từ biểu đồ 2.31, trang 109, [12],ta tra đƣợc Hệ số trao đổi nhiệt đối lƣu tƣơng đƣơng: ( ) ( ) Hệ số làm cánh: ( ) ( ) Hệ số trao đổi nhiệt nƣớc ống: : độ chên lệch nhiệt độ ngƣng với nhiệt độ vách ống, lớn nên nhỏ Ta giả thiết ( ta kiểm tra lại giải thiết này) Với nƣớc bão hòa ngƣng nhiệt độ có thơng số vật lý nƣớc ngƣng bão hịa nhƣ sau: √ Ta có: (trang218, [6]) Do tính hệ số truyền nhiệt qua ống ứng với bề mặt không làm cánh F theo cơng thức tính hệ số truyền nhiệt qua vách phẳng 27 (trang 221, [6]) Kiểm tra lại tốc độ giả thiết: Mật độ dòng nhiệt truyền qua caloriphe:  Về ngun tắc mật độ dịng nhiệt Do đó: (trang 221, [6]) phải mật độ dòng truyền nhiệt ngƣng chênh lệch không nhiều nên giả thiết hợp lý Diện tích bề mặt ống: (trang 221, [6]) Số ống cần thiết: (trang 221, [6]) Chọn số hàng ống , số ống hàng là: (trang 221, [6]) → Ta chọn 24 ống hàng Tổng số ống caloriphe: (trang 221, [6]) Kích thƣớc caloriphe: Chiều rộng caloriphe: - Chiều dài caloriphe: - Chiều cao caloriphe: 6.2 Tính chọn quạt 6.2.1 Tính trở lực tồn q trình  Trở lực từ miệng quạt đến caloriphe Chọn đƣờng ống dẫn làm tơn sơn có độ nhám (bảng II.15 trang 381, [8]) Chọn ống nối từ quạt đến caloriphe có đƣờng kính d = 0,4 m chiều dài = 1m Vận tốc khí ống là: Với: 28 Chuẩn số reynol: (CT II.4 trang 359,[8]) > 10  - suy khơng khí ống theo chế độ chảy xoáy ([trang 360,8]) Chuyển động xoáy chia làm vùng: Vùng 1: nhẵn thủy lực học Đặc trƣng vùng lớp màng chảy dịng phủ kín gờ nhám ống nên khu vực có độ nhám khơng ảnh hƣởng đến hệ số ma sát () ( ) (CT II.60 trang 378,[8]) Vùng 2: khu vực nhám, khu vực hệ số ma sát phụ thuộc vào độ nhám mà không phụ thuộc vào chuẩn số Reynol - () ( ) Vậy - Vùng 3: khu vực nằm khu vực nhẵn khu vực nhám ứng với Vậy hệ số ma sát đƣợc tính theo CT II.64 trang 380, [8] ( ) ( ) Vậy trở lực ống từ miệng quạt đến caloriphe: (CT II.55, trang 377, [8]) Trở lực calorifer Nhiệt độ trung bình khơng khí nóng caloriphe  Tại nhiệt độ tra bảng (bảng 6, trang 207, [11]) Vận tốc khơng khí caloriphe là: Với 29 Chuẩn số Reynol : Re > 10 khơng khí chuyển động theo chế độ xoáy Do ống theo kiểu bàn cờ, Trong đó: : khoảng cách trục ống theo phƣơng cắt ngang dòng chuyển động ( theo chiều rộng dòng), : khoảng cách trục ống dọc theo phƣơng chuyển động dòng ( theo độ sâu dịng ), d: đƣờng kính ống, d = 28mm Nên Với z số dãy ống chùm theo phƣơng chuyển động, z = 12 dãy ống Suy ra: Vậy trở lực caloriphe là: (CT II.56, trang 377, [8])  Trở lực đƣờng ống dẫn khơng khí từ caloriphe đến hầm sấy: Chọn đƣờng ống dài Đƣờng kính ống Vận tốc khí ống là: Ta có: (phụ lục VI, [6]) Vậy Chuẩn số Reynol: Re > 10 : khơng khí chuyển động theo chế độ xoáy Chuyển động chảy xoáy chia làm vùng: Vùng 1: nhẵn thủy lực học Chỉ số Reynol đƣợc xác định () ( ) (CT II.60, trang 378,[8]) - Vùng 2: khu vực nhám 30 Đặc trƣng vùng ( giống ) Chỉ số Reynol bắt đầu xuất vùng nhám: () ( ) Vậy Vùng 3: khu vực độ Là vùng nằm vùng nhẵn thủy lực vùng nhám Hệ số ma sát vùng phụ thuộc vào chuẩn số Reynol độ nhám thành ống - Khí khu vực độ: Vậy trở lực đƣờng ống dẫn khí từ caloriphe đến phịng sấy là: (CT II.55, trang 77[8]) Trở lực góc co: Hệ số trở lực góc:  (trang 260, [6]) Với : R: bán kính góc co, R=0,4 m d: đƣờng kính ống dẫn, d=0,4m Vậy trở lực góc co là: (CT II.56, trang 77, [8]) Trở lực hầm sấy: Ta chọn Vậy tổng trở lực hệ thống:  Ta có: Áp suất làm việc tồn phần: Với: : trở lực tính tốn hệ thống : nhiệt độ làm việc hỗn hợp khí 31 : áp suất chỗ đặt quạt khối lƣợng khí đktc khối lƣợng khí điệu kiện làm việc Dựa vào đồ thị đặc tuyến quạt ly tâm II.9/57-N (trang 490, [8]) Hiệu suất quạt: Hiệu suất truyền động bánh đai: Công suất trục động điện: Công suất thiết lập động điện: Với : hệ số dự trữ N = 282,67 kW chọn  Chọn quạt Cả hai quạt sử dụng quạt ly tâm loại II.9/57-N với hiệu suất 6.3 Tính chọn động tời kéo Khối lƣợng xe goòng chứa chuối : M = 1592,46kg Trọng lƣợng xe gng có chở chuối: M 9,81 =1592,46.9,81= 15622,0326 (N) Trọng lƣợng xe goòng P0 =15622,0326.6 = 93732,2(N) Ta có tổng lực cản 5% trọng lƣợng xe Pc = 0,05 93732,2 = 4686,6 (N) Tổng lực kéo động P = P0 + Pc =93732,2 + 4686,6 = 98418,8 (N) Công suất động Nđ=(P.v)/(60000.ηđ )= 98418,8.12/(60000.0,85)=23,16 (kW) Với v = 12 vòng/phút: vận tốc xe goòng 32 KẾT LUẬN Đối với hệ thống sấy hầm này, việc thiết kế, tính tốn dựa nhiều vào công thức thực nghiệm, đƣợc cho nhiều tài liệu khác Mặt khác, nguyên liệu sấy chuối khơng có nhiều tài liệu tham khảo, nên q trình tính tốn sử dụng số liệu thay loại nông sản khác Việc sử dụng công thức, số liệu nhƣ không tránh khỏi sai số trình thiết kế Để thiết kế đƣợc xác ta cần lập hệ thống hoạt động thử để kiểm tra chọn chế độ làm việc tối ƣu Đồng thời, việc thiết kế hệ thống dựa tài liệu lý thuyết khơng có thực tế kinh nghiệm, nên có nhiều điều chƣa hợp lý,em mong đƣợc hƣờng dẫn, góp ý thêm thầy, để hệ thống hoàn thiện 33 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG 34 SƠ ĐỒ CẤU TẠO THIẾT BỊ 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO (1) Nguyễn Xuân Hàn Dƣơng Thị Vân Đoan, Cây Chuối, NXB Nông Nghiệp (1978) (2) Viện Khoa Học Nông Nghiệp Việt Nam & Trung tâm Khuyến nông Quốc “Kỹ thuật trồng chăm sóc chuối” đƣợc thực nhóm tác giả TS Trần Danh Sửu (Chủ biên), TS Bùi Thị Thu Huyền, ThS Phạm Thị Xuân, ThS Hà Minh Loan, ThS Trần Thị Ánh Nguyệt, ThS Đỗ Thị Thu Trang, TS Nguyễn Thị Tuyết (2017) (3) Lê Mỹ Hồng, Sử dụng enzyme chế biến nước chuối,Hội thảo quốc gia có múi, xồi khóm, Nhà xuất Nông nghiệp (2005) (4) Nguyễn Văn Luật, Chuối đu đủ, Nhà xuất Nông Nghiệp, Hà Nội (2008) (5) Đinh Thế Lộc cộng sự, Giáo trình lương thực, tập 1, Cây mầu, NXB Nông Nghiệp (1997) (6) GS.TSKH.Trần Văn Phú, Kỹ Thuật Sấy, NXB Giáo Dục (2008) (7) PGS.TS.Hoàng Văn Chƣớc, Kỹ Thuật sấy, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội (1999) (8) TS.Trần Xoa, PGS.TS.Nguyễn Trọng Khuôn, TS.Phạm Xuân Toản, Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội (1992) (9) TS.Trần Xoa, PGS.TS.Nguyễn Trọng Khuôn, TS.Phạm Xuân Toản, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội (1992) (10) PGS.TS.Hoàng Văn Chƣớc, Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, NXB Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội (2006) (11) PGS.TS.Bùi Hải, PGS.TS.Trần Thế Sơn, Kỹ thuật nhiệt, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội (2004) (12) PGS.TS.Bùi Hải, TS.Dƣơng Đức Hồng, TS.Hà Mạnh Thƣ, Thiết bị trao đổi nhiệt, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội (2001) (13) PGS.TSKH.Trần Văn Phú, Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, NXB Giáo Dục (14) Nguyễn Văn Lụa, Kỹ thuật sấy vật liệu, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh (2014) (15) Quy chuẩn QCVN09:2017/BXD (16) Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN8630:2010 (17) http://www.mpi.gov.vn/ 36 ... số vật liệu sấy Nhiệt độ chuối vào hầm Nhiệt độ chuối khỏi hầm Khối lƣợng riêng chuối Độ ẩm ban đầu Độ ẩm sau sấy Đƣờng kính lát chuối Bề dày lát chuối Độ ẩm cân  Năng suất nguyên liệu: 1000kg/h... chất khoáng, Vitamin, kết cấu tổ chức thịt hay lỏng CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ SẤY HẦM 3.1 Cấu tạo thiết bị sấy hầm Hầm sấy thƣờng dài từ 10-15m, hầm sấy dài đến 60m Tiết diện hầm sấy phụ thuộc... trọng Nhằm đáp ứng yêu cầu đó, Đồ án mơn học này, nhóm em xin trình bày quy trình cơng nghệ thiết bị “THIẾT KẾ HẦM SẤY CHUỐI NĂNG SUẤT NGUYÊN LIỆU 1000Kg/h” với tác nhân sấy khơng khí đƣợc gia nhiệt