ĐỒ án các QUÁ TRÌNH THIẾT bị TRONG CNTP TÍNH TOÁN, THIẾT kế hệ THỐNG sấy PHUN DỊCH sữa với NĂNG SUẤT 3m3 24h

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN CÁC Q TRÌNH THIẾT BỊ TRONG CNTP TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY PHUN DỊCH SỮA VỚI NĂNG SUẤT 3m3/24h GVHD: TS NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: ĐẶNG THỊ THU TRANG MSSV: 14116166 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 12/2017 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH SPKT TP.HCM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN KHOA: CÔNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM GVHD: TS NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: ĐẶNG THỊ THU TRANG Tên đồ án: Tính tốn, thiết kế hệ thống sấy phun dịch sữa với suất 3m /24h Nhiệm vụ đồ án (yêu vầu nội dung số liệu ban đầu)  Số liệu ban đầu: Năng suất m /24h  Nội dung: - Tổng quan sấy phun - Tổng quan sữa - Tính cân vật chất lượng - Tính tốn hệ thống thiết bị - Thiết kế hệ thống - Bản vẽ chi tiết thiết bị giấy A3 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 13/10/2017 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 15/12/2017 TỔ TRƯỞNG BỘ MƠN Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 12 năm 2017 (ký ghi rõ họ tên) GIÁO VIỆN HƯỚNG DẪN (ký ghi rõ họ tên) PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt:…………………………………… Đơn vị:………………………………………… Ngày bảo vệ:…………………………………… Điểm tổng kết:………………………………… Nơi lưu trữ:…………………………………… TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat LỜI CẢM ƠN Sau tháng nổ lực thực đồ án: “Tính tốn, thiết kế hệ thống sấy phun dịch sữa với suất 3m3/24h” Ngoài cố gắng học hỏi, nghiên cứu thân em nhận nhiều giúp đỡ từ bạn bè đặc biệt giúp đỡ thầy hướng dẫn thầy cô môn Em xin chân thành cám ơn giúp đỡ anh chị trước hỗ trợ em trình thực đồ án Đưới đồng ý dẫn tận tình thầy Nguyễn Tấn Dũng, đồ án: “ Tính tốn, thiết kế hệ thống sấy phun dịch sữa với suất 3m 3/24h” hoàn thành với nội dung gồm chương: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Phương pháp nghiên cứu tính tốn Chương 3: Tính tốn, thiết kế hệ thống sấy phun dịch sữa với suất 3m3/24h Mặc dù em có nhiều cố gắng để hoàn thành đồ án với thời gian, khả hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp quý thầy cô bạn Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn tất người giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Các khái niệm trình sấy 1.1.1 Vật liệu ẩ 1.1.2 Tác nhân 1.1.3 Động lực 1.1.4 Động họ 1.2 Tình hình nghiên cứu nước sấy phun 1.3 Tình hình nghiên cứu ngồi nước sấy phun 1.4 Nguyên liệu 1.5 Công nghệ sấy phun 1.6 Thiết bị sấy phun 1.6.1 Nguyên t 1.6.2 Cấu tạo CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH TỐN 2.1 Quy hoạch mặt xây dựng nhà xưởng lắp đặt hệ thống sấy phun dịch sữa suất 3m3/24h 2.1.1Lựa chọn địa điểm xây dựng nh 2.1.2Địa điểm xây dựng phân xưởng 2.1.3Những yêu cầu bố trí mặt b 2.1.4Nguyên tắc bố trí thiết bị 2.2 Đối tượng nghiên cứu tính tốn 2.2.1Đối tượng nghiên cứu: Máy sấy 2.2.2Tính tốn 2.3 Sơ đồ nghiên cứu tính tốn CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY PHUN DỊCH SỮA 3M3/24H 3.1 Tính tốn 3.1.1Các thông số ban đầu TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 3.1.2 Tính cân vật chất 32 3.1.3 Tính cân lượng 33 3.1.4 Tính tốn thời gian sấy 39 3.1.5 Tính tốn hệ thống thiết bị 41 3.1.6 Tính tốn thiết bị phụ 43 3.2 Kết tính tốn 53 KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Hàm lượng chất sữa bò (%) khối lượng Bảng 2: Tỉ lệ casein protein hòa tan (%) sữa Bảng 3: lượng tiêu hao loại cấu phun Bảng 4: Giá điện khu công nghiệp Long Thành – Đồng Nai Bảng 5: Thành phần sữa ban đầu Bảng 6: Thành phần sữa sau cô đặc đến 30% Bảng 7: Thành phần nguyên liệu sau phối trộn maltodextrin Bảng 8: thơng số tính tốn ban đầu Bảng 9: Thành phần sản phẩm sau sấy Bảng 10: kích thước xyclon TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat DANH MỤC HÌNH Hình 1: Đường cong sấy .7 Hình 2: Đường cong tốc độ sấy Hình 3: Hệ thống thiết bị sấy phun 16 Hình 4: Vịi phun áp lực 17 Hình 5: Vịi phun khí động 18 Hình 6: Vịi phun đĩa ly tâm 18 Hình 7: Sự chuyển động dịng ngun liệu tác nhân sấy buồng sấy .20 Hình 8: hệ thống thu hồi sản phẩm 21 Hình 9: Điện trở chữ U 22 Hình10: Cấu tạo quạt 23 Hình 11: Sơ đồ tính tốn thiết bị 27 Hình12: Sơ đồ cân vật chất cho thiết bị sấy 32 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat LỜI NĨI ĐẦU Trong năm gần đây, hịa nhịp với phát triển đất nước với tiến khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp nước ta có chuyển biến rõ rệt đặc biệt ngành công nghiệp chế biến thực phẩm Đời sống người ngày nâng cao đòi hỏi sản phẩm thực phẩm phải ngày phong phú đa dạng để đáp ứng tốt nhu cầu người Tuy nhiên, thực phẩm thực phẩm dạng lỏng sữa, nước ép trái cây, cà phê việc đa dạng sản phẩm phụ thuộc nhiều vào công nghệ chế biến tính chất dễ bị hư hỏng tác động vi sinh vật, môi trường xung quanh kéo theo thời gian bảo quản sử dụng hạn hẹp Vì lí mà cơng nghiệp có nhiều đổi thành cơng việc chế biến thực phẩm dạng lỏng, trội hết công nghệ sấy: thăng hoa, sấy phun, tầng sôi,… nhằm tách nước khỏi sản phẩm để kéo dài thời gina bảo quản mà không làm ảnh hưởng đến tính chất sản phẩm Trong sản phẩm dạng lỏng sữa giữ vai trị quan trọng chiếm số lượng lớn Việc chế biến sản xuất sữa bột có nhiều ý nghĩa quan trọng, ưu điểm lớn tăng thời gian bảo quản sữa giảm chi phí vận chuyển có ý nghĩa quan trọng kinh tế Có nhiều phương pháp để sản xuất sữa bột phương pháp sản xuất cho loại sản phẩm có chất lượng khác nhau, phổ biến phương pháp sấy phun Do đó, em chọn đề tài: “ Tính tốn, thiết kế hệ thống sấy phun dịch sữa với suất 3m3/24h” TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Chiều cao phần bên ống tâm Chiều cao chung Đường kính ngồi ống Đường kính cửa tháo bụi 10 Chiều rộng cửa vào 11 Chiều dài ống cửa vào 12 Khoảng cách từ tận xyclon đến mặt bích 13 Góc nghiêng nắp ống vào 14 Hệ số trở lực xyclon  Tính chọn bơm Sử dụng bơm nhu động để hút dịch thể , p1 = p2 Lưu lượng thực tế dịch sữa G1 = m3/h H= Trong đó: H: áp suất tồn phần bơm tạo (m) p1, p2: áp suất bề mặt chất lỏng không gian đẩy hút (N/m2) : khối lượng riêng dung dịch sữa kg/m3 Ho: chiều cao nâng chất lỏng, Ho = 4m hm : áp suất têu tốn trở lực đường ống, hm = 3%H Từ đó: 46 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat H = Ho + hm = + 0.03H  H = 4.123 m Cơng suất bơm là: N= Trong : Q : Năng suất bơm , Q = 0.125 m3/h : khối lượng riêng dung dịch, g : gia tốc trọng trường : hiệu suất hữu ích, Chọn  Do : N= Để bơm làm việc hiệu chọn công suất thực tế Ntt =  Ntt = = 1.82 = 3.64 (W)  Cơ cấu phun Chọn cấu phun dạng đĩa ly tâm, chuyển động nhờ điện Chất lỏng rãnh đĩa văng thành hạt sương nhờ lực ly tâm Chọn bán kính đĩa, R = 0.025m 47 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Số vòng quay, n = 10000 vòng/phút Vận tốc đĩa quay: V =  Tính tốn quạt hút - Xác định cột áp tồn phần (3 – 35) Trong đó: trở lực màng lọc bụi trước calorifer màng lọc trước quạt hút, : trở lực từ calorifer đến buồng sấy : trở lực buồng sấy : trở lực xyclon : trở lực đường ống nối Trở lực từ calorifer đến buồng sấy Chọn ống dẫn khí từ calorifer đến buồng sấy làm inox 304 có hệ số độ nhám = 0.1 mm có đường kính = 0.1 m l: chiều dài ống dẫn , l = 0.8m Ống dẫn từ calorifer đến buồng sấy có góc cua 90o , ξ1 = ξ = Vận tốc dịng khí thổi ống: 48 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Trong đó: khối lượng riêng khơng khí 180oC Xác định độ nhớt khơng khí 180oC Trong : Ta có: Vì nên tính sau: (3–40) Trở lực từ calorifer đến buồng sấy là: Trở lực từ nắp đến buồng sấy Chỉ xét tổn thất cục đột ngột mở từ đường kính = 100 (mm) ống dẫn khí nóng buồng sấy có đường kính D = 1000 (mm) 49 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat (3 – 41) Với A1, A2 tiết diện ống dẫn tiết diện buồng sấy (mm2) Trở lực nắp buồng sấy tính sau: Vận tốc dịng khí thổi ống: Trong đó: khối lượng riêng khơng khí 180oC Trở lực buồng sấy Trong đó: = HTB chiều cao buồng sấy = 2.3 m = D đường kính buồng sấy = 1m vận tốc khí buồng sấy , khối lượng riêng hỗn hợp khí sau khỏi buồng sấy 50 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Xác định Trong đó: ρ khối lượng riêng độ nhớt động học khơng khí nhiệt độ khơng khí vào 130oC, tra bảng thơng số khơng khí ta được: ρ = 0,876 (kg/m 3), (m2/s) ta được: = 26.63 Ta có: Do đó: Trở lực từ buồng sấy đến đường ống Trong đó: vận tốc dịng khí chạy từ buồng sấy đến đường ống, = 51 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Do đó: Trở lực đường ống Đối với đường ống dẫn khí có thất lượng ma sát sinh theo dòng chảy dẫn đến tổn thất áp suất dọc đường ống (ΔPms) độ nhám dọc theo đường ống gây tổn thất áp suất cục co, cua, gấp khúc khớp nối ống dẫn (ΔPcb) Theo phương trình Becnully, trở lực đường ống xác định: (3 – 48) Với: Trong đó: hệ số ma sát dịng khí đường ống (m) chiều dài đường ống (m) đường kính đường ống (m) hệ số trở lực cục vận tốc dịng khí ống (m/s) khối lượng riêng khơng khí 52 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Tính Chọn ống dẫn khí từ calorifer đến buồng sấy làm inox 304 có hệ số độ nhám = 0.1 mm Xét đoạn ống từ buồng sấy cyclon Tổng chiều dài từ buồng sấy đến cyclon 1.8m, có đường kính = 0.1m Lưu lượng dịng khí là: Độ nhớt khơng khí 80oC Vận tốc dịng khí chảy ống trịn là: Ta có: Vì nên tính sau: 53 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Do đó: khối lượng riêng hỗn hợp khí sau khỏi buồng sấy Xét đoạn ống từ cyclon quạt Đoạn ống từ cyclon quạt có chiều dài 0.8 m, với đường kính = 0.1 m Khơng khí khỏi buồng sấy (80 0C) trao đổi nhiệt với đoạn ống cyclone nhiệt độ khơng khí giảm xuống cịn khoảng 45-600C Giả sử nhiệt độ khơng khí khỏi cyclone 500C ta có thơng số: = (kg/m3), vc = 17.55 10-6 khối lượng riêng khơng khí sau khỏi cyclone (ở 46oC) Ta có: Vì nên tra bảng II.13 (ST QTTB 1) ta có 54 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Do đó: Tính Như trở lực đường ống: Tổn thất áp suất cyclon Tổng cột áp tồn phần: Cơng suất quạt hệ số an tồn, chọn 55 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat lưu lượng thể tích, = (m3/h)  Tính tốn calorifer Để gia nhiệt lên 150 – 200oC cần thời gian lưu tối thiểu tL = 0.3s - Thể tích calorifer là: Trong Vk lưu lượng thể tích khơng khí vào calorife, Vk = Vkr = Chọn chiều cao Hcf = 0.8 m, đường kính Dcf =0.6 m - Lượng nhiệt yêu cầu cho trình sấy nóng khơng khí Trong : : lưu lượng thể tích khơng khí vào calorifer, : khối lượng riêng khơng khí 27oC, : nhiệt dung riêng khơng khí 27oC, 1.177 (kg/m3) (kJ/kg) Do : Tổng công suất điện cần cung cấp cho calorifer : Để dễ dàng điều chỉnh ta chọn công suất điện 90KW 56 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Chọn đốt loại ống chữ U có có cơng suất 30KW Dài : 0.7m Đường kính trục : 0.1m Đường kính trục ngồi : 0.2m 3.2 Kết tính tốn 3.2.1 Buồng sấy - Thiết bị : HTB = HT + Hn = 1.5 + 0.8 = 2.3 m - Thân tháp: D = 1m, HT = 1.5 m - Đỉnh tháp: chọn Dđ = m, chiều cao đỉnh tháp Hđ = 0.1m - Đáy tháp: đường kính d1 = 1m, d2 = 0.1m, chiều cao đáy Hn = 0.8m (chọn góc nghiêng = 60o 3.2.2 Cơ cấu phun Chọn cấu phun ly tâm với thông số sau : - Chọn bán kính đĩa, R = 0.025m - Số vịng quay, n = 10000 vòng/phút - Vận tốc đĩa quay: V = 3.2.3 Xyclon - Chọn loại xyclon LIH-15 với hệ số ξ = 105 - Đường kính D = 0.5m - Chiều cao phần hình trụ : 1.13m - Chiều cao phần nón : 1m - Chiều cao ống tâm : 0.87m - Đường kính cửa tháo bụi : 0.2m 3.2.4 Calorifer - Chiều cao Hcf = 0.8 m - Đường kính Dcf =0.6 m - Thơng số đốt: 57 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Dài : 0.7m Đường kính trục : 0.1m Đường kính trục ngồi : 0.2m KẾT LUẬN Sau thời gian tìm đọc, tra cứu tài liệu tham khảo, với giúp đỡ tận tình thầy bạn bè giúp em hồn thành nhiệm vụ đồ án giao Qua trình thực em rút số nhận xét sau: Việc thiết kế tính tốn hệ thống sấy phun việc làm phức tạp, đòi hỏi phải tỉ mỉ, kiên trì lâu dài Yêu cầu người thiết phải có kiến thức q trình sấy lĩnh vực khác loại thiết bị phụ, quy chuẩn vẽ kĩ thuật Trong trình tính tốn phải tìm cơng thức phù hợp với yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc thiết bị đặc điểm vật liệu Thiết kế đồ án giúp em củng cố thêm kiến thức q trình sấy nói riêng q trình khác nhằm nâng cao kĩ tra cứu tính tốn, xử lí số liệu Việc thiết kế đồ án học phần bổ ích, tạo hội cho sinh viên ngành học nói chung em nói riêng tiếp cận dần với thực tế Là bước đầu quan trọng để đạt đích đến kỹ sư cơng nghệ thực phẩm 58 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS Lê Văn Việt Mẫn (2011), Công nghệ chế biến thực phẩm NXB Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh, 1017 trang [2] Võ Văn Bang (2004), Quá trình thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm, tập 3: Truyền Khối, NXB Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh, 388 trang [3] Hoàng Văn Chước (1999) Kỹ thuật sấy Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 284 trang [4] GS - TSKH Trần Văn Phú (2008) Kỹ thuật sấy Nhà xuất Giáo Dục, 270 trang [5] Nguyễn Văn May (2002) Kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 237 trang [6] Lê Văn Việt Mẫn (2004) Giáo trình Cơng nghệ sản xuất sản phẩm từ sữa thức uống pha chế - Tập Công nghệ sản xuất sản phẩm từ sữa NXB Đại học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh, 337 trang [7] TS Lâm Xuân Thanh, Giáo trình cơng nghệ chế biến sữa sản phẩm từ sữa, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 204 trang [8] TS Lê Thị Liên Thanh (2002), Công nghệ chế biến sữa sản phẩm từ sữa, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 168 trang [9] GS TS Nguyễn Thị Hiền (2010), Công nghệ sản xuất chè cà phê ca cao, NXB Lao Động Hà Nội, 269 trang [10] Arun S Mujumdar (2006), Handbook of industry drying, Part II Description of Various Dryer Types, Industrial Spray Drying Systems, 1286 page 59 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat [11] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông 2005 Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1, Cơ sở lý thuyết, phương pháp tính tốn, tra cứu số liệu thiết bị Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 634 trang [12] Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông, TS Phạm Xuân Toản 2005 Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 447 trang 60 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ... hiệu suất suất thu hồi sữa bột Mục tiêu đồ án Nghiên cứu tính tốn thiết kế hệ thống sấy phun dịch sữa với suất 3m 3 /24h Góp phần hoàn thiện hệ thống sấy phun tiến tới sản xuất máy với công nghệ... cấu phun Tính tốn kích thước thiết bị Xác định vận tốc, thời gian sấy Tính cân lượng Tính tốn thiết bị phụ Hình 11: Sơ đồ tính tốn thiết bị CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY PHUN DỊCH SỮA... cứu: Máy sấy phun dịch sữa với suất 3m3/ 24h 2.2.2 Tính tốn  Tính tốn thiết kế máy sấy phun - Tính cân vật chất - Tính tốn kích thước thiết bị: xác định chiều cao, đường kính buồng sấy Xác định