Đề tài Tính toán, thiết kế hệ thống sấy tinh bột sắn sử dụng hệ thống sấy khí động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HĨA HỌC BỘ MƠN MÁY VÀ THIẾT BỊ CƠNG NGHIỆP HÓA CHẤT - ĐỒ ÁN Đề tài: Tính tốn, thiết kế hệ thống sấy tinh bột sắn sử dụng hệ thống sấy khí động SVTH: Trần Văn Tướng MSSV: 20154295 GVHD: TS Nguyễn Đặng Bình Thành Lớp: Máy Hóa - K60 Hà Nội, 2019 TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Viện Kỹ Thuật Hóa Học Độc lập - Tự - Hạnh phúc Bộ môn Máy Thiết bị Cơng nghiệp Hóa chất NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN Họ tên sinh viên: Trần Văn Tướng Lớp : KTHH 06 – K60 Tên đề tài Tính tốn, thiết kế hệ thống sấy tinh bột sắn sử dụng hệ thống sấy khí động Các số liệu ban đầu: Yêu cầu phần thuyết minh tính tốn u cầu trình bày vẽ (u cầu vẽ trình bày khố giấy A0) - Bản vẽ thiết bị - Bản vẽ chế tạo số chi tiết thiết bị Các yêu cầu khác: Ngày giao nhiệm: Ngày hoàn thành: Giảng viên hướng dẫn TS Nguyễn Đặng Bình Thành NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ….…………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Mục lục LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH TINH BỘT SẮN VÀ CƠNG NGHỆ SẤY TINH BỘT SẮN 1.1 Nguồn gốc tinh bột sắn 1.2 Cấu tạo tinh bột 1.3 Liên kết ẩm tinh bột sắn 1.4 Quy trình sản xuất tinh bột sắn 1.5 Chọn phương pháp sấy tinh bột 11 1.6 Lựa chọn hệ thống sấy 12 Chương 2: TÍNH TỐN CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ SẤY KHÍ ĐỘNG SẤY TINH BỘT SẮN 13 2.1 Nhiệm vụ thiết kế 13 2.2 Đặc điểm, nguyên lý hoạt động hệ thống sấy khí động 13 2.3 Chọn môi chất sấy chất tải nhiệt 14 2.3.1Tính chất vật lý tinh bột liên quan đến trình sấy 14 2.3.2 Chọn môi chất sấy chất tải nhiệt 14 2.4 Chọn chế độ sấy 14 2.5 Tính tốn kích thước hệ thống 15 2.5.1 Tốc lơ lửng w1 15 2.5.2 Chiều dài ống sấy 16 Chương 3: TÍNH TỐN NHIỆT THIẾT BỊ SẤY KHÍ ĐỘNG 17 3.1 Lượng ẩm cần bốc hơi: W 17 3.2 Khối lượng tinh bột đưa vào hệ thống sấy 17 3.3 Tính tốn q trình sấy lý thuyết 17 3.3.1 Tính tốn thơng số vật lý khơng khí điểm 17 3.3.2 Lượng khơng khí khơ lý thuyết 19 3.3.3 Nhiệt lượng tiêu hao trình sấy lý thuyết 19 3.3.4 Tính tốn sơ kích thước ống sấy 19 3.4 Tính tốn q trình sấy thực 20 3.4.1 Xây dựng trình sấy thực xác định lượng khơng khí khơ cần thiết20 3.4.2 Tính tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang 22 3.4.3 Tổn thất nhiệt môi trường q5 22 3.4.4 Tổng tổn thất nhiệt 25 3.4.5 Xác định thơng số q trình sấy thực 25 3.4.6 Lượng không khí tiêu hao q trình sấy thực 26 3.4.7 Nhiệt lượng tiêu hao trình sấy thực tế 26 3.4.8 Hiệu suất thiết bị 26 3.4.9 Tính sai số kiểm tra q trình tính tốn 27 3.4.10 Tính lại kích thước ống sấy 27 3.4.11 Tính tổn thất áp suất theo chiều dài ống 28 Chương 4: TÍNH TỐN CƠ KHÍ 30 4.1 Lựa chọn vật liệu chế tạo thiết bị 30 4.2 Tính chiều dày ống sấy 30 4.3 chọn bích nối ống sấy 33 4.4 tính chọn tai treo 33 Chương 5: TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 35 5.1 Thiết bị Cyclone thu hồi tinh bột 35 5.2 Thiết bị lọc bụi tay áo 37 5.3 Tính chọn quạt hút 38 5.4 Chọn kiểu cấp liệu 38 5.5 Venturi kết nối 40 KẾT LUẬN 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ Hình 1.1 hình minh họa củ sắn Hình 1.2 sơ đồ quy trình sản xuất tinh bột sắn Hình 1.3 máy bóc tách vỏ sắn Hình 1.4 máy rửa củ Hình 1.5 máy mài Hình 2.1 sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy khí động 13 Hình 3.1 đồ thị I-d 17 Hình 3.2 mơ tả dịng nhiệt q trình sấy 20 Hình 3.3 đồ thị I-d trình sấy thực 21 Hình 3.4 cấu tạo ống sấy 23 Hình 3.5 đồ thị I-d trình sấy thực 25 Hình 4.1 bích thiết bị 33 Hình 4.2 tai treo 34 Hình 5.1 Cyclone 35 Hình 5.2 kiểu cấp vật liệu sấy 39 Hình 5.3 vít tải 39 Hình 5.4 kiểu cấp vật liệu sấy vít tải 40 Hình 5.5 Venturi kết nối 41 BẢNG Bảng thành phần cấu tạo củ sắn tính theo vật chất khô Bảng tiêu chất lượng tinh bột sắn Bảng số liệu tính tốn 24 Tính tốn & thiết kế hệ thống sấy khí động GVHD:TS Nguyễn Đặng Bình Thành LỜI MỞ ĐẦU Sấy q trình cơng nghệ sử dụng nhiều ngành công nghiệp Trong nông nghiệp sấy công đoạn quan trọng công nghệ sau thu hoạch Trong công nghiệp công nghiệp chế biến nông - hải sản, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp chế biến gỗ, công nghệp sản xuất vật liệu xây dựng Kỹ thuật sấy đóng vai trị quan trọng dây chuyền sản xuất Q trình sấy khơng q trình tách nước nước khỏi vật liệu cách đơn mà q trình cơng nghệ Nó địi hỏi sau sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn chi phí vận hành thấp Chẳng hạn, chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng, sản phẩm không nứt nẻ cong vênh Trong chế biến nông - hải sản, sản phẩm sấy phải đảm trùy màu sắc, hương vị, vi lượng Quá trình sấy sản phẩm nhằm để bảo quản sản phẩm, tăng độ bền sản phẩm, dễ dàng vận chuyển xa Để thực trình sấy người ta sử dụng nhiều phương pháp sấy khác như: phương pháp sấy nóng( hệ thống sấy đối lưu, hệ thống sấy tiếp xúc, hệ thống sấy xạ ), phương pháp sấy lạnh ( hệ thống sấy thăng hoa, hệ thống sấy lạnh ) Đối với nước ta nước nông nghiệp q trình sấy có vai trị quan trọng Trong năm gần với phát triển đất nước sắn xem giúp nơng dân xóa đói giảm nghèo Sản phẩm quan trọng sắn củ sắn dùng để chế biến tinh bột sắn Quá trình sấy giai đoạn quan trọng công nghệ chế biến tinh bột sắn, nên việc nghiên cứu hệ thống sấy tinh bột có vai trị quan trọng Trong qúa trình sấy ta phải chọn hệ thống sấy phương pháp sấy dảm bảo chất lượng tinh bột, giá thành sấy kg sản phẩm thấp nhất, hệ thống vận hành đơn giản dễ lắp đặt học phần đồ án em nhận đồ án thiết hệ thống sấy tinh bột sắn Do lần thiết kế hệ thống sấy kiến thức hạn chế, kiến thức thực tế nên q trình thiết kế khơng thể tránh khỏi sai sót mong thầy thơng cảm góp ý kiến cho em, em xin chân thành cảm ơn SVTH: Trần Văn Tướng MSSV: 20154295 Tính tốn & thiết kế hệ thống sấy khí động GVHD:TS Nguyễn Đặng Bình Thành Chương 1: NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH TINH BỘT SẮN VÀ CƠNG NGHỆ SẤY TINH BỘT SẮN 1.1 Nguồn gốc tinh bột sắn Cây sắn (Manihot esculenta Crantz) lấy củ du nhập vào nước ta từ đầu kỷ 19 theo [15] Sắn lương thực cư dân nhiều vùng, vùng đồi núi Quan niệm sản xuất sắn có nhiều thay đổi, lợi ích mà mang lại với tương lai đầy hứa hẹn công nghiệp sản xuất tinh bột, thức ăn gia súc, chế biến tạo sản phẩm như: cồn, đường, bột ngọt, tinh bột Năm 2013, diện tích trồng sắn tồn quốc đạt 551,30 ngàn ha, suất củ tươi bình quân 18,55 tấn/ ha, sản lượng 10,2 triệu (Tổng cục Thống kê Việt Nam, 2013) [16] So với năm 2000, sản lượng sắn Việt Nam tăng 3,93 lần, suất sắn tăng lên gấp hai lần Tuy nhiên suất sắn Việt Nam cịn thấp so với nước Đơng Nam Á Lào (25,17 tấn/ ha), Indonesia (22,86 tấn/ ha), Thái Lan (21,82 tấn/ ha) Hiện nay, sắn trồng 100 quốc gia toàn giới với quy mô canh tác khác Sản lượng sắn toàn giới nhiều năm trở lại trì tương đối ổn định mức sản lượng 250 triệu Sản xuất sắn bùng nổ quốc gia Đông Nam Á với nhu cầu lương thực ngày tăng Châu Phi Nigiêria quốc gia sản xuất sắn hàng đầu giới với sản lượng (2012) đạt 57,56 triệu sắn củ tươi Cũng theo FAO, xuất sắn thị trường giới năm 2012 tăng khoảng 30%; nhu cầu sắn làm nhiên liệu sinh học Trung Quốc tăng cao Thái Lan nước xuất sắn hàng đầu giới với 11,65 triệu Việt Nam nước xuất sắn đứng thứ hai với 2,4 triệu Tổng sản lượng xuất năm 2012 Thái Lan Việt Nam chiếm 85% thị phần sắn xuất toàn giới Ở sắn rễ ngang sắn phát triển thành củ tích lũy tinh bột Thành phần vật chất có ý nghĩa sắn tinh bột tách khỏi khối liên kêt với xơ thịt củ sắn SVTH: Trần Văn Tướng MSSV: 20154295 Tính tốn & thiết kế hệ thống sấy khí động GVHD:TS Nguyễn Đặng Bình Thành hình 1.1 hình minh họa củ sắn Bảng1: thành phần cấu tạo củ sắn tính theo vật chất khơ [17] Thành phần Giá trị Độ ẩm trung bình (63-70)% Tinh bột (Hydrocacbon) (18-35)% Prôtein nhỏ 1.18% Lipít lớn 0.08% 5.Tro tồn phần khơng lớn 0.85% Sợi xơ (cenlyloza) không lớn 4% Kali không lớn 0,26 mg/Kg Photpho 0,04 mg/Kg Hydrocyamic 137 mg/Kg SVTH: Trần Văn Tướng MSSV: 20154295 Tính tốn & thiết kế hệ thống sấy khí động GVHD:TS Nguyễn Đặng Bình Thành 1.2 Cấu tạo tinh bột Tinh bột phần lớn có thịt củ (95-95)% dạng liên kết vật lý bền với xơ dạng mạch xoắn theo biên dạng hình học xơ thịt củ Khoảng (4-5)% tinh bột nằm phần vỏ lụa củ Cấu trúc trúc hóa học tinh bột sắn thuộc lớp đường tổng hợp : (C6H10O5)n Tinh bột khiết có kích thước từ 5÷80μm khơng hịa tan vào nước chưa làm thay đổi tính chât hóa lý Nhiệt hồ hóa khoảng từ 55÷ 60°C [14] Đây tính chất quan trọng cần phải ý q trinh sấy Tinh bột sắn có vai trị quan trọng: sử dụng làm thức ăn chăn nuôi, bột ngọt, cồn, maltodextrin, lysine, acid citric, xiro glucozơ đường glucozơ tinh thể, mạch nha giàu malto, bánh kẹo, mì ăn liền, miến… 1.3 Liên kết ẩm tinh bột sắn Tinh bột có chứa liên kết ẩm hấp phụ liên kết hóa học chiếm (10%) việc tách ẩm dẫn đến biến đổi phức tạp sản phẩm Đối với trình chế biến tinh bột ẩm cần tách chủ yếu ẩm bề mặt Chủ yếu ẩm dính ướt vào bề mặt vật, đặc điểm liên kết dễ tách Bảng 2: tiêu chất lượng tinh bột sắn Chỉ tiêu chất lượng 1.Hàm lượng Hydrocacbon(%) Độ ẩm (%) 3.Năng lượng (cal/100g) Tiêu chuẩn việt nam TCVN 10546:2014 ≥84 (12÷14)% >1400 4.Hàm lượng tổng số (%) ≤0,2 5.Hàm lương protein cao ≤0,5 6.Hàm lượng xenluloza(%) ≤0,2 Hàm lượng lipits(%) ≤0,2 Độ pH SVTH: Trần Văn Tướng MSSV: 20154295 57 Tính tốn & thiết kế hệ thống sấy khí động GVHD:TS Nguyễn Đặng Bình Thành 106 f = 0,0055(1 + 20000R+ ( ) ) = 0,0103 Re ρ L 1,029 ∗ D  ∆PL = f v = 0,0103 51,75 152 1,3 ➢ ∆PG = ρ g L • ρ : khối lượng riêng tương đối Chỉ số Froude liên quan tới vận tốc khí = 47,5 Pa (3.36) ∗ Fr = v √gD = 15 √9,81.1,3 = 4,2 (3.37) Tỉ lệ tải: μ= 10a Fr b (3.38) a,b phụ thuộc vào kích thước hạt a = 1,44d + 1,96 = 1,44.9 10−3 + 1,96 = 1,97 b = 1,1d + 2,5 = 1,1.9 10−3 + 2,5 = 2,51 μ = 1,97 4,282,51 = 0,412 10 v 15 ρ∗ = μ ρa = 0,412 1,2 = 0,824 c ∗  ∆PG = ρ g L = 0,824.9,81.51,75 = 418,5 Pa ➢ ∆Pz∗ = λ∗z ρ∗ c2 L (3.39) D • λ∗z : hệ số ma sát vật liệu Theo Konno Saito hệ số ma sát vật liệu 0,0285c 0,0285.9 λ∗z = = = 0,084 gD 9,81.1,25  ∆Pz∗ = λ∗z ➢ ∆Pc = ξ ρ∗ ρv2 L 0,824 D c = 0,084 92 51,75 1,3 = 112 Pa (3.40) ξ: hệ số trở lực cục ξ = 0,9  ∆Pc = ξ ρv2 = 0,9 1,029.152 = 105 Pa Suy tổng tổn thất thiết bị: ∆P = ∆PL + ΔPz∗ + ∆PG + ∆PC = 47,5 + 418,5 + 112 + 105 = 683 Pa SVTH: Trần Văn Tướng MSSV: 20154295 29 Tính tốn & thiết kế hệ thống sấy khí động GVHD:TS Nguyễn Đặng Bình Thành Chương 4: TÍNH TỐN CƠ KHÍ 4.1 Lựa chọn vật liệu chế tạo thiết bị Chọn vật liệu chế tạo Thép 201 với thông số kèm sau: Mô đun đàn hồi, E 197000 Hệ số poisson, ν 0,3 Khối lượng riêng, ρ 7860 Kg/m³ Giới hạn bền kéo, σk 685 N/mm² Giới hạn bền chảy, σc 292 N/mm² N/mm² 4.2 Tính chiều dày ống sấy S= PD 2[σ]φ−P + C ,(m) (4.1) Trong đó: S: bề dày ống, m P: áp suất làm việc trình, P=1 (at) = 101325 (N/m²) D: đường kính ống, m φ: hệ số bền mối hàn [σ]: ứng suất cho phép vật liệu, N/m² C: hệ số bổ sung, m D = 1,3m Giới hạn bền kéo: σk = 685 (MPa) Giới hạn bền chảy: σc = 292 (MPa) Ứng suất kéo chảy cho phép vật liệu: [σk ] = SVTH: Trần Văn Tướng MSSV: 20154295 σk nk η (4.2) 30 Tính tốn & thiết kế hệ thống sấy khí động [σc ] = GVHD:TS Nguyễn Đặng Bình Thành σc nc η (4.3) Trong theo nk = 2,6; nc = 1,5; η = Suy ra: [σk ] = 685 = 263,46 (MPa) 2,6 [σc ] = 292 = 194,67 (MPa) 1,5 Ứng suất cho phép vật liệu là: 194,47 106 (Pa) Hệ số mối hàn: 0,9 Ta có: 2[σ]φ 2.194,67 106 0,9 = = 3458 P 101325 Suy ra: bỏ qua thành phần áp suất mẫu cơng thức tính bề dầy ống sấy Hệ số bổ sung: C = c1 + c2 + c3 (4.4) Trong đó: c1 : độ dư ăn mịn, xác định theo tuổi thọ thiết bị (thường chọn tuổi thọ thiết bị từ 15-20 năm) tốc độ ăn mòn thiết bị vật liệu Chọn c1 = 1mm c1 : độ dư cho phép tối thiểu để bù vào dung sai âm độ khơng xác gia công vật liệu Chọn c2 = 2mm c3 : độ dư bào mòn thiết bị Chọn c3 = 1mm Suy ra: C = + + = 4mm Suy ra: SVTH: Trần Văn Tướng MSSV: 20154295 31 Tính tốn & thiết kế hệ thống sấy khí động S= GVHD:TS Nguyễn Đặng Bình Thành 101325.1,3 + 10−3 = 4,4 10−3 (m) 2.194,67 106 0,9 Quy chuẩn chọn: S = (mm) Kiểm tra bền theo áp suất thử: σ= [Dt +(S−C)].PO 2(S−C).φ ≤ σC 1,2 (4.5) Trong đó: Po : áp suất thử (N/m²) Po = Pth + P1 (4.6) Po = 1,25P + ρgh (4.7) Trong đó: Pth : áp suất thử thủy lực Tra bảng suy ra: Pth = 1,25P Suy ra: Hay: Po = 1,25.101325 + 1064.9,81.51,75 Po = 666814,5 (N/m²) Suy ra: [1,3 + (6 − 4) 10−3 ] 666814,5 σ= = 241,16 106 (N/m2 ) 2(6 − 4) 10−3 0,9 σc 292 106 = = 243,33 106 (N/m2 ) 1,2 1,2 Ta thấy: σ≤ σc Vậy chiều dầy ống S=6mm Khối lượng ống sấy: SVTH: Trần Văn Tướng MSSV: 20154295 32 Tính tốn & thiết kế hệ thống sấy khí động GVHD:TS Nguyễn Đặng Bình Thành π(D2n − D2tr ) L ρ π (1,3122 − 1,32 ) 51,75.7860 m= = = 10008 kg 4 4.3 chọn bích nối ống sấy Hình 4.1 bích thiết bị Bulong bích làm từ thép SUS 201 Với thơng số sau: Kích thước nối Dt D Db D1 Do Bulông db mm 1300 1440 1390 z 1360 1313 M20 δđệm h 28 mm 22 4.4 tính chọn tai treo • Khối lượng bích: π π V = h (D2 − D2o − z d2b ) = 0,022 (1,442 − 1,3132 − 28 0,022 ) 4 = 0,0117 (m ) Số lượng bích SVTH: Trần Văn Tướng MSSV: 20154295 33 Tính tốn & thiết kế hệ thống sấy khí động GVHD:TS Nguyễn Đặng Bình Thành  mbích = ρV = 2.7860.0,0117 = 184 kg • Khối lượng ống sấy m = 10008 kg (4.8) Tải trọng tác dụng lên tai treo: P = (10008 + 184) 9,81 = 99984 N Số lượng tai treo tải trọng tác dụng lên tai treo 2,5.104 N Chọn tai treo với thơng số bảng sau: Hình 4.2 tai treo Bảng Thông số tai treo G 10−4 F 104 Q 10−6 N m² N/ m² 2,5 173 1,45 L B B1 H S l a d mm 150 120 SVTH: Trần Văn Tướng MSSV: 20154295 130 215 M kg 60 20 30 3,48 34 Tính tốn & thiết kế hệ thống sấy khí động GVHD:TS Nguyễn Đặng Bình Thành Chương 5: TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 5.1 Thiết bị Cyclone thu hồi tinh bột Các thơng số đầu vào • Ta có lưu lượng khí cần xử lý V = L.ν = 61645,16.1,029 = 63433 m3/h • Nhiệt độ đầu vào 70℃ • Vận tốc khí vào 15m/s • Hàm lượng bụi Cb1 = Ġ V = 5000 63433 = 78,82 g/m3 Cách tính kích thước xyclon ống trung tâm: Nếu kênh dẫn có tiết diện hình chữ nhật với kích thước b/a = (1,5÷2) bán kính trung tâm R1 nên lấy theo quan hệ: R – R1 = a Tính đường kính xyclon D xác định theo công thức thực nghiệm sau[2/320]:  1,12.dV V  + a  , m D =    C. k  (5.1) dv: đường kính hạt tinh bột, ρv: khối lượng riêng hạt ρk: khối lượng tác nhân sấy a: chiều rộng tiết diện kênh dẫn; φ: hệ số hình dáng hạt hình trịn lấy φ = 2,75 có hình dáng mảnh lấy φ = 3,94 hình 5.1 Cyclone Kích thước xyclon D: đường kính xyclon D1: đường kính ống trung tâm d: đường kính phần bé phiểu h1: chiều dài phần ống trung tâm cắm vào xyclon h2: chiều cao phần trụ xyclon h3: chiều cao phiễu b: chiều dài tiết diện kênh dẫn vào xyclon SVTH: Trần Văn Tướng MSSV: 20154295 35 Tính tốn & thiết kế hệ thống sấy khí động GVHD:TS Nguyễn Đặng Bình Thành Xác định chiều dài ống trung tâm cắm vào xyclon h1 4a h1= ,m D−a (5.2) Tính chiều cao phần hình trụ xyclon h2: h2 = h1 + 2a , m (5.3) Tính chiều cao phần côn xyclon: h3 = D−d tgm , m (5.4) Với tgm hệ số ma sát Do lưu lượng khí cần xử lý lớn nên ta sử dụng hệ thống Xyclone tổ hợp với Cyclone Lưu lượng Cyclone cần xử lý: V=15858,25 m³/h Thơng số kích thước Xyclone sau[2/321]: V D a m3 /h 3240 - 16200 1,2 0,300 Hiệu suất thiết bị 85% b d 0,60 0,24 h1 m 0,40 h2 h3 D1 D-a 0,550 0,96 0,60 0,900 Trờ lực cyclone gây là: Theo ct tr.229 thiết kế hệ thống thiết bị sấy -TS Hoàng Văn Chước Dc = 1,632√ V2 ρ.ξ ΔPc (5.5) với ξ = 110 hệ số trở lực 1,6322 V ρ ξ 634332 1,029.110 ΔPc = = 1,632 = 65000 Pa D2c 36002 1,22 Chọn vật liệu chế tạo Cyclne thép 201, có khối lượng riêng ρ = 7860 kg/m3 Chọn chiều dày cyclone tc=4 mm Dn = 1,208 m Khối lượng cyclone : mc = ρ V V = π h3 (D2n − D2c ) + π (h2 + b)(D2n − D2c )/4 + π (h1 + b)(D2n1 − D12 )/4 SVTH: Trần Văn Tướng MSSV: 20154295 36 Tính tốn & thiết kế hệ thống sấy khí động GVHD:TS Nguyễn Đặng Bình Thành V = π (D2n − D2c )( h3 + h2 /4 + b/4) + π (h1 + b)(D2n1 − D12 )/4 (5.6) 0,55 0,6 V = 3,14(1,2082 − 1,22 ) ( 0,96 + + ) + 3,14.1 (0,6082 − 0,62 )/4 4 V=0,044 m3 mc =0.044.8000.4 = 1408kg 5.2 Thiết bị lọc bụi tay áo Các thơng số đầu vào : - Lưu lượng khí : V = 63433 m3/h - Nhiệt độ làm việc : t= 60oC - Nồng độ bụi khí vào : Cb2 = 12 g/m3 - Kích thước hạt: d = µm - Chọn khí nén để rũ bụi có áp suất : P = atm Tổng bề mặt lọc bụi : S= V (5.7) v.η m3 m3 v: cường độ lọc , lấy v = 150 m m h η: Hiệu suất làm việc bề mặt , η = 85% Vậy S= 63433 = 375 m2 200.0,85 Chọn ống vải lọc bụi hình trịn có : đường kính d= 0,4 m Chiều dài ống tay áo l= m Số tay áo cần : n= S π.d.l = 375 3,14.0,4.3 = 100 tay áo (5.8) Trờ lực qua thiết bị lọc bụi : ΔPlb = A.νn ( Pa) SVTH: Trần Văn Tướng MSSV: 20154295 (5.9) 37 Tính tốn & thiết kế hệ thống sấy khí động GVHD:TS Nguyễn Đặng Bình Thành A : hệ số thực nghiệm với loại vải kể đến độ hao mòn bẩn A=25…0,25 chọn A=10 n: hệ số thực nghiệm , n=1,25 1,3 chọn n =1,25 Vậy ΔPlb = 10.2001,25 = 7521 Pa 5.3 Tính chọn quạt hút Sơ tổng tổn thất áp suất trình sấy gồm : - Tổn thất qua thiết bị sấy - Tổn thất qua Cyclone - Tổn thất qua lọc bụi tay áo ΣΔP = 683 + 65000 + 7521 = 73204 Pa = 0,72 at Công suất quạt Power = V ΣΔP 63433.73204 = = 2580 kW 3600.1000.0.5 3600.1000.0,5 5.4 Chọn kiểu cấp liệu (a) (b) (c) (d) (e) (f) Hình 5.2 Các kiểu cấp liệu vật liệu sấy a- van trượt; b- van quay; c- Khay nạp bảng; d- vít tải; e- van cơn; f- van chữ L SVTH: Trần Văn Tướng MSSV: 20154295 38 Tính tốn & thiết kế hệ thống sấy khí động GVHD:TS Nguyễn Đặng Bình Thành Chọn kiểu cấp liệu vít tải Hình 5.3 vít tải Hình 5.4 Kiểu cấp vật liệu sấy vít tải SVTH: Trần Văn Tướng MSSV: 20154295 39 Tính tốn & thiết kế hệ thống sấy khí động GVHD:TS Nguyễn Đặng Bình Thành 5.5 Venturi kết nối Tham khảo tài liệu [10] đưa kích thước Venturi kết nối sau hình 5.5 Venturi kết nối SVTH: Trần Văn Tướng MSSV: 20154295 40 Tính tốn & thiết kế hệ thống sấy khí động GVHD:TS Nguyễn Đặng Bình Thành KẾT LUẬN Thông qua đồ án thiết kế hệ thống sấy khí động, em ơn lại kiến thức lý thuyết học học phần, đặc biệt học cách tính tốn cân vận chuyển vật liệu thực tế Đồ án giúp em làm quen với việc tìm tài liệu tra cứu, học cách tính tốn giúp em nắm mối quan hệ lý thuyết thực tế Đối với hệ thống sấy khí động em thiết kế, tính tốn dựa nhiều vào cơng thức thực nghiệm dùng nhiều tài liệu khác Mặt khác, trình độ cịn hạn chế, cơng thức sử dụng nhiều nên q trình tốn tốn có mắc phải sai số nên kết cịn nhiều lý thuyết, khó áp dụng cho thực tế Trong đồ án, phận chi tiết tính tốn đầy đủ đáp ứng yêu cầu đặt đồ án mơn học Tuy nhiên, tính tốn lý thuyết nên để thiết kế xác cần phải hoạt động thử chọn chế độ làm việc tối ưu Do kinh nghiệm thực tế cịn ỏi, nên có nhiều điều chưa thật hợp lý, em mong góp ý thêm thầy để hệ thống em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn giúp đỡ tận tình thầy môn đặc biệt thầy giáo TS.Nguyễn Đặng Bình Thành - Bộ mơn Máy thiết bị cơng nghiệp hóa chất dầu khí giúp em hồn thành đồ án Sinh viên thực Trần Văn Tướng SVTH: Trần Văn Tướng MSSV: 20154295 41 Tính tốn & thiết kế hệ thống sấy khí động GVHD:TS Nguyễn Đặng Bình Thành TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Bin, Các trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, tập 4, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nơi, 2005 [2] Trần Văn Phú, Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, NXB Giáo dục, Hà Nội, 2001 [3] Hoàng Văn Chước, Kỹ thuật sấy, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2002 [4] Hồ Lê Viên, Cơ sở tính tốn thiết hóa chất thực phẩm, ĐHBK Hà Nội, Hà Nội, 1997 [5] Nguyễn Bin and Đỗ Văn Đài, Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất, Tập 1, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2006 [8] Nguyễn Bin and Đỗ Văn Đài, Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất, Tập 2, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2006 [9] A Chapuis, M Precoppe, J M Méot, K Sriroth & T Tran, Pneumatic drying of cassava starch: Numerical analysis and guidelines for the design of efficient small-scale dryers, 2017 [10] A Kuye, D.B Ayo, L.O Sanni, Design and fabrication of a flash dryer for the production of high quality cassava flour, 2011 [11] C.M Van’ t Land, Drying in the process industry, John Wiley & Sons, Inc., Publication, Hoboken, New Jersey, 2012 [12] Arun S Mujumdar, Handbook of Industrial Drying, 3th edition, Tayor & Francis Group, LLC., New Delhi, 2006 [13] R H Perry, D W Green and J O Maloney, Perry's chemical engineers' handbook chap 12, McGraw-Hill, New York, 1997 SVTH: Trần Văn Tướng MSSV: 20154295 42 Tính tốn & thiết kế hệ thống sấy khí động GVHD:TS Nguyễn Đặng Bình Thành [14] Mai lê, “bảo quản lương thực”, NXB Bách Khoa Hà Nội, 2013 [15]https://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BA%AFn [16] Tổng cục Thống kê, 2013 Diện tích, suất, sản lượng sắn Việt Nam phân theo địa phương năm 2011 Ngày tháng năm 2013 http://www.gso.gov.vn/default.aspx?tabid=390&idmid=3&ItemID=12923 [17]https://www.foodnk.com/tim-hieu-ve-khoai-mi-cu-san-trong-cong-nghe-thucpham.html SVTH: Trần Văn Tướng MSSV: 20154295 43