THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY THÙNG QUAY ĐỂ SẤY BẮP HẠT NĂNG SUẤT 1000KG/H

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MƠN Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY THÙNG QUAY ĐỂ SẤY BẮP HẠT NĂNG SUẤT 1000KG/H GVHD: TS NGUYỄN THỊ LÊ LIÊN SVTH: NGUYỄN THÁI HỌC LỚP: HC15VS MSSV: 1511175 TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2018 Đồ án Thiết kế KT Hóa họcGVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Liên LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam nước có sản xuất nơng nghiệp lâu đời giới Hiện nay, nơng nghiệp cịn chiếm tỉ trọng cao cấu kinh tế nước ta Mặc dù vậy, ngành nông nghiệp chưa đạt hiệu cao tương xứng với vị trí kinh tế Nguyên nhân chủ yếu khâu thu hoạch, bảo chế biến nông sản nước ta thực chưa khoa học Điều làm giảm giá trị sản phẩm đưa thị trường tiêu thụ Để cải thiện đề có nhiều phương pháp đưa ra, sấy phương pháp thông dụng Sản phẩm sau sấy bảo quản lâu dài, vận chuyển dễ dàng, tăng cảm quan giá trị kinh tế Kỹ thuật sấy đóng vai trị vơ quan trọn công nghiệp đời sống Đối với ngành công nghiệp chế biến nông – lâm – thủy hải sản, q trình làm khơ vật liệu (hay tách nước khỏi vật liệu) cần thiết Thực tế cho thấy phơi khô sấy không kịp, nhiều nông sản bị mát ẩm mốc biến chất (chiếm khoảng 10 – 20%, vài loại lên đến 40 – 50% Ngồi ra, sấy cịn q trình cơng nghệ quan trọng chế biến nông sản thành thương phẩm Trong công nghiệp thực phẩm, sấy thùng quay phương pháp phổ biến để sấy loại nông sản ngô, lúa, đậu… Trong phạm vi đồ án này, em xin trình bày đề tài “Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy ngô hạt với suất 1000 kg/h” Đồ án Thiết kế KT Hóa họcGVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Liên MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU i DANH MỤC BẢNG iv TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu nguyên liệu ngô 1.2 Phương pháp thực q trình sấy 1.3 Quy trình cơng nghệ TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CỦA Q TRÌNH SẤY 2.1 Tính cân vât chất 2.2 Tính cân lượng 2.2.1 Cơng thức xác định thông số tác nhân sấy 2.2.2 Xác định thông số trạng thái tác nhân sấy trình sấy lý thuyết 2.2.3 Cân lượng cho thiết bị sấy lý thuyết 2.2.4 Cân lượng cho thiết bị sấy thực: 2.2.5 Các thông số tác nhân sấy sau trình sấy thực: 2.2.6 Lưu lượng thể tích tác nhân sấy q trình sấy thực 2.2.7 Lượng nhiên liệu tiêu hao: 2.2.8 Hiệu suất thiết bị sấy: 2.3 Tính thời gian sấy TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 10 3.1 Xác định kích thước cho thùng sấy: 10 3.2 Kiểm tra bề dày thùng 10 3.3 Tính tốc độ tác nhân sấy thiết bị: 12 3.4 Tính trở lực qua thùng sấy: 12 Đồ án Thiết kế KT Hóa họcGVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Liên 3.5 Tính chọn cánh đảo trộn: 13 3.6 Chiều cao lớp vật liệu chứa thùng: 14 TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 14 4.1 Tính buồng đốt 14 4.2 Tính buồng hịa trộn 18 4.3 Tính calorifer 22 4.3.1 Hệ số trao đổi nhiệt khói bề mặt ống α1 23 4.3.2 Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngồi với khơng khí α2 24 4.4 Tính chọn cyclon 26 4.5 Thiết kế phận truyền động 27 4.5.1 Tính truyền bánh 29 4.5.2 Tính vành đai 32 4.5.3 Tính lăn đỡ: 33 4.5.4 Tính lăn chặn 34 4.6 Thiết kế tính trở lực đường ống: 35 4.6.1 Thiết kế đường ống 36 4.6.2 Tính trở lực đường ống 36 4.7 Tính toán chọn quạt TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 41 Đồ án Thiết kế KT Hóa họcGVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Liên DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Bảng thành phần hóa học hạt ngơ Bảng 2.1 Trạng thái tác nhân sấy trình sấy lý thuyết Bảng 2.2 Trạng thái tác nhân sấy trình sấy thực 12 Bảng 4.1 Thành phần nguyên liệu than sử dụng: Than Tuyên Quang 19 Bảng 4.2 Một số kích thước calorife 26 Bảng 4.3 Một số kích thước calorifer 30 Bảng 4.4 Các thông số phận truyền động 33 Bảng 4.5 Các thông số bánh 36 Bảng 4.6 Bảng thiết kế đường ống 40 Bảng 4.7 Kết tính trở lực ma sát đường ống 41 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu nguyên liệu ngô Ngô vừa lương thực vừa thức ăn gia súc quan trọng, đứng thứ ba giới Diện tích trồng ngơ hàng năm giới Diện tích trồng ngô hàng năm giới vào khoảng 129 triệu ha, suất bình quân khoảng 3,8 triệu tấn/ha, tổng sản lượng ngô 525 triệu Hầu 100% diện tích ngơ nước tiên tiến trồng giống ngô lai nên đạt suất bình qn – 9,4 tấn/ha Diện tích ngơ Việt Nam tăng dần từ 119 000 (1939) lên 392 000 (1985) khoảng 730 000 (1998) Năng suất ngô nước ta tăng nhanh theo thời gian Đến năm 1998, đạt 26,7 tạ/ha Các quan sinh dưỡng ngô gồm: rễ, thân, làm nhiệm vụ trì đời sống ngô Phôi hạt khởi thủy mầm Các quan sinh sản đực (bông cờ) (mầm ngô) khác biệt nhung nằm Ngơ giao phấn chéo nhờ gió trùng Khi thu hoạch, người sử dụng hạt ngô làm thực phẩm Hạt ngô thuộc dĩnh gồm phận chính: vỏ hạt, lớp aleron, phơi nội nhũ - Vỏ hạt (chiếm – 9% khối lượng hạt ngô): màng nhẵn bao bọc xung quanh hạt có màu trắng, màu tím vàng tùy thuộc vào giống Đồ án Thiết kế KT Hóa họcGVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Liên - Lớp aleron (6 – 8%): nằm sau vỏ hạt bao bọc lấy nội nhũ phôi - Nội nhũ (70 – 85%): phận chứa đầy chất dinh dưỡng để nuôi phôi Nội nhũ chứa tinh bột Tinh bột nội nhũ gồm loại: bột, dừng pha lê Đặc điểm màu sắc nội nhũ để phân loại ngô - Phôi (8-15%): bao gồm mầm, trụ mầm chồi mầm Phôi ngô chiếm gần 1/3 thể tích hạt, bao quanh phơi có lớp tế bào xốp giúp cho vận chuyển nước vào phôi ngược lại thuận lợi Đồ án Thiết kế KT Hóa họcGVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Liên Bảng 1.1 Bảng thành phần hóa học hạt ngơ Thành phần hóa học (%khối lượng) Nước Chất đạm Chất béo Tinh bột Xơ Chất khống Sinh tố Các chất khác 1.2 Ngơ nếp Ngô đá vàng 14,67 9,19 5,18 65,34 3,25 1,32 0,08 0,04 13,65 917 5,14 67,02 3,61 1,32 0,05 0,33 Phương pháp thực trình sấy Để bảo quản dùng để chế biến sản phẩm có chất lượng cao, loại hạt cần sấy khô xuống độ ẩm bảo quản độ ẩm chế biến Để thực q trình sấy, sử dụng nhiều hệ thống sấy khác nhau: hầm sấy, tháp sấy,…Mỗi chế độ cơng nghệ sấy khác có ảnh hưởng khác đến chất lượng sản phẩm Để sấy bắp hạt, người ta dùng thiết bi sấy tháp, sấy thùng quay Ở đây, ta dùng thiết bị sấy thùng quay, thiết bị chuyên dùng để sấy hạt Loại thiết bị dùng rộng rãi công nghệ sau thu hoạch để sấy loại ngũ cốc Trong hệ thống này, vật liệu sấy đảo trộn mạnh, tiếp xúc nhiều với tác nhân sấy, trao đổi nhiệt mạnh, tốc độ sấy nhanh độ đồng sản phẩm cao Ngoài ta, thiết bị cịn làm việc với suất lớn Tác nhân sấy sử dụng khói lị, tạo từ trình đốt than Do sản phẩm ngô sau sấy dùng để bảo quản để chế biến thực phẩm, nên khói lị trước khỏi buồng đốt qua nhiều đoạn hình ziczac để tách bớt bụi, sau đưa vào thùng sấy Nguyên liệu ngô nguyên liệu chưa nhiều tinh bột Chế độ công nghệ sấy tinh bột lại phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ hồ hóa sản phẩm Nhiệt độ hồ hóa tinh bột khoảng 65 - 700C, ta cần chọn nhiệt đọ tác nhân sấy phù hợp, không cao không thấp, mục đích đẩy nhanh q trình sấy, không làm cho nhiệt độ nguyên liệu vượt nhiệt độ hồ hóa Đồ án Thiết kế KT Hóa họcGVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Liên 1.3 Quy trình cơng nghệ Vật liệu sấy bắp hạt sau rửa sạch, tuốt khỏi cùi, cho vào buồng chứa, sau nhập liệu vào thùng sấy hệ thống gầu tải Bắp hạt vào thùng sấy có độ ẩm 26%, chuyển động chiều với tác nhân sấy Tác nhân sấy sử dụng khơng khí gia nhiệt khói lị calorifer Dịng tác nhân gia tốc quạt đẩy đặt trước thiết bị quạt hút đặt cuối thiết bị Trên đường dẫn khói lị từ buồng đốt đường dẫn khơng khí từ mơi trường vào calorifer có van, dùng để điều chỉnh lưu lượng dòng Đặt nhiệt kế sau calorifer để xác định nhiệt độ tác nhân sấy trước vào thùng sấy, nhiệt độ cao ta mở van để tháo bớt khói lị ngồi, giảm lượng khói lị vào buồng Đồ án Thiết kế KT Hóa họcGVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Liên hòa trộn để giảm bớt nhiệt độ, ngược lại nhiệt độ chưa đủ, ta khóa van dẫn khơng khí từ mơi trường vào buồng hịa trộn vào calorifer Thùng sấy có dạng hình trụ đặt nằm nghiêng góc 2,50 so với mặt phẳng ngang, đặt hệ thống lăn đỡ chặn Chuyển động quay thùng thực nhờ phận truyền động từ động sang hộp giảm tốc đến bánh gắn thùng Bên thùng có gắn cánh nâng, dùng để nâng đảo trộn vật liệu sấy, mục đích tăng diện tích tiệp xúc vật liệu sấy tác nhân sấy, tăng bề mặt truyền nhiệt, tăng cường trao đổi nhiệt để trình sấy diễn triệt để Trong thùng sấy, bắp hạt nâng lên đến độ cao định, sau rơi xuống Trong trình đó, vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy, thực trình truyền nhiệt truyền khối làm bay ẩm Nhờ độ nghiêng thùng mà vật liệu vận chuyển dọc theo chiều dài thùng Thời gian lưu vật liệu thùng 56 phút Khi hết chiều dài thùng sấy, vật liệu sấy đạt độ ẩm cần thiết cho trình bảo quản 12% Sản phẩm bắp hạt sau sấy đưa vào buồng tháo liệu, sau qua cửa tháo liệu bao gói, để bảo quản hay dùng tùy vào mục đích chế biến khác Dòng tác nhân sấy sau qua buồng sấy chưa nhiều bụi, cần phải đưa qua hệ thống lọc bụi để tránh thải bụi bẩn vào khơng khí gây nhiễm Ở đây, ta sử dụng hệ thống lọc bụi nhóm bốn cyclon đơn Khói lị sau lọc bụi thải vào môi trường Phần bụi lắng thu hồi qua cửa thu bụi cyclon xử lý riêng TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CỦA Q TRÌNH SẤY Vật liệu sấy bắp hạt, có thơng số vật lý sau: - Độ ẩm ban đầu vật liệu sấy (theo vật liệu ướt): ω1 = 26% - Độ ẩm cuối vật liệu sấy (theo vật liệu ướt): ω1 = 12% - Khối lượng riêng hạt vật liệu: ρo = 1253 kg/m3 - Khối lượng riêng khối hạt: ρr = 850 kg/m3 - Nhiệt dung riêng vật liệu khô: Ck = 1,2 – 1,7 kJ/kg.K (Bảng 2.4/43 – [2]) (Phụ lục 4/230 – [3]) (Trang 20 – [1]) Chọn Ck = 1,7 kJ/kg.K - Kích thước hạt bắp: (Phụ lục 7/351 – [1]) ... tháp sấy, …Mỗi chế độ công nghệ sấy khác có ảnh hưởng khác đến chất lượng sản phẩm Để sấy bắp hạt, người ta dùng thiết bi sấy tháp, sấy thùng quay Ở đây, ta dùng thiết bị sấy thùng quay, thiết bị. .. thực phẩm, sấy thùng quay phương pháp phổ biến để sấy loại nông sản ngô, lúa, đậu… Trong phạm vi đồ án này, em xin trình bày đề tài ? ?Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy ngô hạt với suất 1000... ẩm) 13 Đồ án Thiết kế KT Hóa họcGVHD: TS.Nguyễn Thị Lê Liên 2.2.4 Cân lượng cho thiết bị sấy thực: Trong thiết bị sấy thực, tổn thất nhiệt tác nhân sấy mang đi, thiết bị sấy thùng quay, cịn có