(TIỂU LUẬN) TÍNH TOÁN và THIẾT kế hệ THỐNG sấy PHUN bột CHANH dây với NĂNG SUẤT 333,4 KG sản PHẨM GIỜ

ĐỒ ÁN THIẾT BỊ ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY PHUN BỘT CHANH DÂY VỚI NĂNG SUẤT 333,4 KG SẢN PHẨM / GIỜ Sinh viên thực hiện: Thân Thị Minh Ánh MSSV: 17L1031005 Lớp: Công nghệ thực phẩm 51A Giáo viên hướng dẫn: PGS – TS Đỗ Thị Bích Thủy Huế, 07/2020 06/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT LÂM HUẾ NAM KHOA CƠ KHÍ CƠNG NGHỆ Độc lập – Tự – Hạnh phúc  * - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN THIẾT BỊ Họ tên sinh viên: Thân Thị Minh Ánh Lớp: Công nghệ thực phẩm 51A Ngành học: Công nghệ thực phẩm Tên đề tài: Tính tốn thiết kế hệ thống sấy phun bột chanh dây với suất 333,4 kg sản phẩm / Số liệu ban đầu Năng suất sấy: 333,4 kg sản phẩm / Độ ẩm vật liệu vào: 37% Độ ẩm vật liệu ra: 3,2 % Nồng độ chất khô: Bx = 60% Nội d u n g c c p h ầ Chương 1: Tổng quan nguyên liệu sấy Chương 2: Tổng quan trình sấy n Chương 3: Quy trình cơng nghệ sản xuất bột chanh dây t Chương 4: Tính cân vật chất h u y Chương 5: Tính tốn thiết kế thiết bị ế Chương 6: Tính cân nhiệt lượng t C m h i n h n g v : t í T n í h n h t o t o n n Đ c c t h i ế t b ị p h ụ K ế t l u ậ n Tài liệu tham khảo 4.Các vẽ - Một vẽ hệ thống thiết bị khổ A3 đính kèm thuyết trình - Một vẽ hệ thống thiết bị khổ A1 5.Ngày giao nhiệm vụ: 6.Ngày hoàn thành: Huế, ngày 08 tháng 07 năm 2020 TRƯỞNG BỘ MƠN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Kí, ghi rõ họ tên) (Kí, ghi rõ họ tên) MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ .1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU SẤY 1.1 Giới thiệu nguyên liệu sấy .2 1.2 Nguồn gốc phân loại 1.2.1 Nguồn gốc 1.2.2 Phân loại 1.3 Thành phần hóa học chanh dây 1.3.1 Thành phần cấu tạo chanh dây 1.3.2 Đối với vỏ 1.3.3 Đối với dịch 1.3.4 Đối với hạt .10 1.4 Giá trị dinh dưỡng 10 1.5 Tác dụng chanh dây .12 1.6 Các sản phẩm từ chanh dây 12 CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SẤY 15 2.1 Khái niệm 15 2.2 Mục đích 15 2.3 Các phương pháp sấy 15 2.3.1 Sấy tự nhiên 15 2.3.2 Sấy nhân tạo 16 2.4 Bản chất trình sấy 16 2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy 17 2.6 Tác nhân sấy .17 CHƯƠNG III QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CHANH DÂY 18 3.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ 18 3.2 Thuyết minh quy trình 19 3.2.1 Chọn lựa – Phân loại .19 3.2.2 Rửa 19 3.2.3 Tách ruột 19 3.2.4 Chỉnh PH Na2CO3 10% 19 3.2.5 Thủy phân 19 3.2.6 Lọc 19 3.2.7 Pha loãng 19 3.2.8 Phối trộn 19 3.2.9 Sấy phun 20 3.2.10 Hoàn thiện .20 3.2 Chọn phương thức sấy, thiết bị sấy chế độ sấy 20 3.2.1 Phương thức sấy 20 3.2.2 Chọn thiết bị sấy 20 3.2.3 Chọn chế độ sấy 20 3.3 Giới thiệu thiết bị sấy phun 21 3.3.1 Cấu tạo máy sấy phun .21 3.3.2 Nguyên tắc hoạt động 21 3.3.3 Ưu điểm nhược điểm 22 CHƯƠNG IV TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 23 4.1 Các ký hiệu 23 4.2 Các thông số ban đầu 23 4.3 Cân vật liệu trình sấy 23 4.4 Các thơng số khơng khí 24 4.4.1 Các thơng số trạng thái khơng khí 24 4.4.1.1 Trạng thái không khí trước vào calorifer 24 4.4.1.2 Trạng thái khơng khí sau vào calorife .25 4.4.1.3 Trạng thái khơng khí sau khỏi máy sấy 26 CHƯƠNG V TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 29 5.1 Các thông số ban đầu 29 5.2 Vòi phun .29 5.3 Buồng sấy 29 5.3.1 Xác định đường kính thiết bị 30 5.3.2 Xác định chiều cao thiết bị 31 5.3.3 Xác định thời gian sấy .31 5.4 Tính bền cho thiết bị 32 5.4.1 Thân thiết bị 32 5.4.2 Đáy nắp thiết bị 35 CHƯƠNG VI TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG .36 6.1 Tính cân nhiệt lượng 36 6.2 Tổn thất nhiệt tháp sấy 36 6.2.1 Tính hệ số cấp nhiệt tổng quát từ đến thành thiết bị α 36 6.2.2 Tính hệ số cấp nhiệt tường môi trường xung quanh 38 6.2.3 Tính bề dày lớp cách nhiệt 39 6.2.4 Tính diện tích bề mặt xung quanh máy sấy .40 6.3 Tính tốn q trình sấy thực tế 41 6.3.1 Sự khác biệt trình sấy lý thuyết sấy thực tế 41 6.3.2 Xác định thông số tác nhân sấy trình sấy thực 42 CHƯƠNG VII TÍNH CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 45 7.1 Tính calorife cấp nhiệt 45 7.1.1 Chọn kích thước truyền nhiệt 45 7.1.2 Tính hệ số truyền nhiệt K 46 7.1.2.1 Tính hệ số cấp nhiệt nước bão hịa đến thành ống bên 46 7.1.2.2 Tính hệ số cấp nhiệt bên ống 47 7.1.2.3 Tính hệ số truyền nhiệt K .48 7.1.3 Tính tốn ống truyền nhiệt calorifer 49 7.2 Tính chọn cyclon 50 7.3 Tính trở lực chọn quạt 51 7.4 Tính chọn quạt .57 7.5 Tính chọn bơm 60 KẾT LUẬN .62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Lá chanh dây Hình 1.2 Hoa chanh dây .3 Hình 1.3 Trái chanh dây .3 Hình 1.4 Chanh dây tím Hình 1.5 Chanh dây vàng Hình 1.6 Chanh dây chuối Hình 1.7 Chanh dây khổng lồ Hình 1.8 Bột chanh dây 13 Hình 1.9 Sản phẩm mứt chanh dây 13 Hình 1.10 Sản phẩm nước ép từ chanh dây 14 Hình 1.11 Sản phẩm chanh dây sấy dẻo 14 Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống sấy phun 21 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thành phần cấu tạo chanh dây Bảng 1.2 Thành phần cấu tạo vỏ chanh dây khô Bảng 1.3 Thành phần loại protein có vỏ chanh dây Bảng 1.4 Hàm lượng đường loại (%) tổng đường Bảng 1.5 Khoảng PH hàm lượng acid tổng hai loại chanh dây Bảng 1.6 Thành phần hạt chanh dây khô 10 Bảng 1.7 Thành phần acid béo dầu từ hạt chanh dây 10 Bảng 1.8 Giá trị dinh dưỡng 100g phần ăn chanh dây tím .11 Bảng 4.1 Bảng tổng kết cho vật liệu sấy 27 Bảng 4.2 Bảng tổng kết cho tác nhân sấy 27 Bảng 5.1 Tổng kết thiết bị 34 Bảng 6.1 Tổng kết tính tốn cân nhiệt lượng 43 Bảng 7.1: Các kích thước cyclon 50 Bảng 7.2 Kích thước quạt II4-70 N07 58 = 0,1 × (1,46 × 0,01 300 +345357,373 100 ) = 0,013 (W/m.độ) 0,25 Vậy trở lực ống từ quạt đến calorife là: λ ×l × ρ1 ×ω2 =0,013 ×1,5 × 1,185× 18,3772 2×φ2×0,3 ∆P = ¿ 13,006(N /m2 ) - Trở lực calorife Nhiệt độ trung bình dịng khí calorife: ∆ ttb= 170 +25 =97,5 ℃ Độ nhớt khơng khí 97,5 ℃ υ=21,8 ×10−6 ¿) , Khối lượng riêng, ρ=0,952¿) Vận tốc khơng khí calorife, ω kk=6 (m/s) Chuẩn độ Reynol ω×φ ℜ= υ Khoảng cách ống theo phương cắt ngang dòng chuyển động s=hg + d ng + x =0,008+ 0,04 +0,05=0,078( m) Do ống xếp theo kiểu song song nên: (s) ξ=(6 +9 ×m) × d ¿ (6+ 9× 19)× −0,23 × R e−0,26 (CT II 72/T 404 ,[2]) (0,0780,04 ) −0,23 - Trở lực từ calorife đến buồng sấy ω2 62 ∆ P2=ζ × ρ × - =7,996 × 0,952× × 82568,81−0,26=7,996 ¿) ) =137,02 ¿ Trở lực từ calorife đến buồng sấy Chọn chiều dài ống, l=3 (m) Khối lượng riêng khơng khí 170 ℃ ,ρ=0,797 Độ nhớt khơng khí , υ170℃=24,9 ×10−6 ¿) Vận tốc khồn khí ống dẫn ω= ρ×π ×φ ℜ= Vì Re > 4.103 => chế độ chảy xoáy (rối) Giá trị hệ số ma sát tính theo cơng thức: ( λ 3=0,1 × 1,46× ( ¿ 0,1 × 1,46 × ε 100 φ + Re ) 0,25 (CT II 64 /T 380 , [2]) 0,001 100 300 + 329204,819 ) 0,25 =0,0198(W /m độ) Trở lực ∆ P3 = λ × 2l× ρ3 × ω 2× φ ¿ 0,0198× ×0,797 ×27,3242 =58,909(N /m2) 2× 0,3 - t tb= Trở lực thiết bị sấy Nhiệt độ trung bình khơng khí máy sấy 170+80 =125℃ Khối lượng riêng khơng khí vào calorife ρ125°C = 0,888 (kg/m3) Độ nhớt khơng khí vào calorife υ = 23,06×10-6 (m2/s) Vận tốc khơng khí ống dẫn ω= Chuẩn Reynol ℜ= ω×φ υ Hệ số ma sát λ4= Trở lực: ∆ P4=λ4 × H ¿ 1,974 × φ×ρ× ω 2 × 0,888× 0,2242 =0,059 ¿) 32 - Trở lực đột thu đột mở vào thiết bị sấy Tiết diện ống: F= π4 × φ =3.14 × 0.3 2 =0,07065 (m2 ) Tiết diện tháp sấy: F 1= π × D2 = 3.14 ×32 =7,065 (m2 ) 44 F Ta có: F1 Với tỷ lệ tra bảng nội suy tá có: ζ =0,5 Xem trở lực đột thu trở lực đột mở tổng trở lực đột thu đột mở tính theo biểu thức sau: ∆ P5 =2× ξ × ρ× - ω2 27,3242 =2× 0,5 ×0,797 × =297,52(N /m2 ) 22 Trở lực từ buồng sấy đến cyclon Chọn đường kính ống dẫn: d=0.26(m) Khoảng cách từ buồng sấy đến cyclon: l=4(m) Khối lượng riêng khơng khí 80 ℃ , ρ80℃=1 Độ nhớt khơng khí , υ80℃ =21,067 ×10−6 ¿) Vận tốc khơng khí ống dẫn ω= 4× L' ρ× π × d2 Chuẩn Reynol ω×d ℜ= = υ Hệ số ma sát ( λ6=0,1 × 1,46× φ + 5 ( ¿ 0,1 × 1,46 × 0,01 100 300 + 357819,338 ) 0,25 =0,013 (W /m độ) Trở lực ∆P = λ × l× ρ 6 × ω2 = 0,014 × × 1× 28,9932 × d2 ×0,26 ¿84,095 ¿ Trở lực qua cyclon - Hệ số trở lực qua xyclon tính theo cơng thức sau: ∆ P7 + ∑ ξ: hệ số trở lực phụ thuộc vào kiểu xyclon; tra bảng ta có x = 100 + r: khối lượng riêng khơng khí ρ 80 ℃ = (kg/m3) 2 ×3,85 ×1=741,125 (N/m ) Trở lực đoạn ống từ cyclon đến quạt ∆ p7 =100× - Chọn đường kính ống dẫn: d=0.26(m) Khoảng cách từ buồng sấy đến cyclon: l=2(m) Khối lượng riêng khơng khí 80 ℃ , ρ80℃=1 ( kg / m3 ) Độ nhớt khơng khí , υ80℃ =21,067 ×10−6 ¿) Vận tốc khơng khí ống dẫn ω= Chuẩn Reynol ω×d = ℜ= υ Hệ số ma sát ( ε λ8=0,1 × 1,46× φ + ( ¿ 0,1 × 1,46 × 100 Re ) 0,25 0,01 100 300 + 359060,134 ) 0,25 =0,013(W /m độ) Trở lực λ × l× ρ8 × ω2 = 0,013 ×2 ×1 ×29,4052 ×d2 ×0,26 ∆P = ¿ 31,971 ¿ Vậy tổng trở lực là: ∆ p=∆ p1 +∆ p2 +∆ p3 + ∆ p4 +∆ p5 + ∆ p6 +∆ p7 +∆ p8 ¿ 13,006+137,02+58,909+0,059+297,52+84,095+741,125+31,971 1363,668 ¿ = 7.4 Tính chọn quạt Quạt đẩy đặt trước calorife Lưu lượng khơng khí đẩy vào Q d =V d = =V × L'=0,881 ×5538,744=4879,633 ¿) 1,36¿) Trong đó: + V thể tích riêng khơng khí ngồi trời (m3/kgkkk) + L’ lượng tác nhân sấy thực tế (kgkkk/h) Áp suất làm việc toàn phần H1=H p × 273 +to 760 ρ k 293 × B× ρ Trong đó: + H p : trở lực toàn hệ thống (N/m2 ¿ ∆ P 1363,668 H p= + t0 : + 22 = =681,834 Nhiệt độ làm việc lúc đầu khơng khí, to=25 ℃ B: Áp suất làm chỗ làm việc, B = 735,6 mmHg + ρ: Khối lượng riêng khơng khí điều kiện làm việc, ρ=1,2 (kg/m3) + ρk : Khối lượng riêng khí điều kiện làm việc, ρk =1,185 (kg/m3) Thay số vào ta có: H 1=681,834 × 273+25 × 760 × 1,185 293735,6 1,2 ¿ 705,128 ¿) Dựa vào áp suất làm việc, lưu lượng không khí vào mà quạt cần theo đồ thị đặc tuyến quạt (T485 [2]) ta chọn quạt II4-70 N 07 có hiệu suất khoảng 0,58 Cơng suất trục động điện: g× Q × H × ρ d k (KW) N= ηq × ηtr × 1000 Trong đó: + ηq =0,63là + ηtr =0,95 hiệu suất quạt hiệu suất truyền động qua bánh đai  N = 9,81× 1,21× 705,128× 1,185 = 14,534 (KW) 0,63× 0,95 ×1000 Cơng suất thiết lập động điện: Nđc =k × N Trong đó: + K: hệ số dự trữ Với N > ta chọn k = 1,15 Vậy công suất động mối quạt: Nđc=1,15 ×14,534=16,71 (kW ) Quạt hút đặt sau cyclon Lưu lượng hút: Qh=V h=V × L' =1,102× 5538,744=6103,7 ¿) = 1,7¿) H 2=H p × 273 +t2 760 ρ k 293 × B× ρ H 2=681,834 × 273+80 × 293735,6 760 × 1,2 0,986 =835,269(N /m2 ) Trong đó: H p= + H p : trở lực toàn hệ thống (N/m2 ¿ ∆ P 1363,668 22 = + t0 : + =681,834 Nhiệt độ làm việc lúc đầu khơng khí, t2=80 ℃ B: Áp suất làm chỗ làm việc, B = 735,6 mmHg + ρ: Khối lượng riêng khơng khí điều kiện làm việc, ρ=1,2 (kg/m3) + ρk : Khối lượng riêng khí điều kiện làm việc, ρk =0,986 (kg/m3) Dựa vào áp suất làm việc, lưu lượng không khí vào mà quạt cần theo đồ thị đặc tuyến quạt (T 485 [1]) ta chọn quạt II4-70 N 07 có hiệu suất khoảng 0,58 Cơng suất trục động điện: g× Q × H × ρ d k (KW) N= ηq × ηtr × 1000 Trong đó: + ηq =0,63là + ηtr =0,95 hiệu suất quạt hiệu suất truyền động qua bánh đai  N = 9,81× 1,67 ×835,269 ×0,986 0,63 ×0,95 ×1000 Công suất thiết lập động điện: Nđc=k × N Trong đó: + K: hệ số dự trữ Với N > ta chọn k 3= 1,1 (Bảng II.48/464, [2]) Vậy công suất động mối quạt: N đc=1,1 ×17,216=18,94 (kW ) Số hiệu quạt N07 A 504 Số hiệu quạt L N07 630 7.5 Tính chọn bơm Áp suất tồn phần bơm tạo P −P H= ρ×g Trong đó: + P2 , P1: áp suất bề mặt chất lỏng không gian đẩy hút (P1 = at, P2 = 50 at) = + H 0: chiều cao nâng chất lỏng H0=6(m) + hm : áp suất tiêu tốn để thắng toàn trở lực đường ống hút đẩy (hm 3% H) Thay vào cơng thức ta tính H = 637,423 (N/m2) Lưu lượng dịch chanh dây theo lý thuyết Q= G 512,3 ρ = 900 = 0,569 (m3/h) Dựa vào suất ta chọn bơm pittông thẳng đứng, nhãn hiệu bơm M – 193, sổ tay QTTB/451 Công suất bơm là: N= Q × ρ × g× H 1000 ×η (CT II.191/T439, [2]) Trong đó: 60 + g: Gia tốc trọng trường, g=9,81 (m/s2) + η: Hiệu suất chung bơm, η=0,85 + ρ: Khối lượng riêng chất lỏng, ρ=900(kg/m3) Với công suất bơm N = 1,046 (kW) để bơm làm việc an toàn cho hệ số dự trữ β=1,5 Vậy cơng suất động N= β × N =1,5× 1,046=1,569 (kW ) (CT II.191/T439, [2]) 61 KẾT LUẬN Trong trình thực nhiệm vụ đồ án q trình tìm hiểu đề tài: “Tính tốn thiết kế hệ thống sấy phun bột chanh dây với suất 333.4 kg nguyên liệu / giờ” Tôi có số hiểu biết thêm sâu về: Kỹ thuật sấy, nguyên tắc hoạt động thiết bị, cách tra cứu sổ tay, tài liệu để đưa lựa chọn phù hợp với u cầu quy trình cơng nghệ Từ đưa cách tính tốn thiết bị, phân tích lựa chọn thiết bị, vật liệu làm thiết bị để đáp ứng yêu cầu sản xuất có hội để tìm hiểu Trong q trình thực đồ án khơng tiếp xúc với thực tế nhiều, lượng kiến thức hạn hẹp nên đồ án thiếu sót Kính mong q thầy nhận xét hướng dẫn để làm em hoàn thiện 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt [1] Võ Văn Quốc Bảo, Nguyễn Văn Toản, 2017, Công nghệ sấy nông sản thực phẩm, NXB đại học Huế Nguyễn Bin, Đỗ Văn Đài, Long Thanh Hùng, Nguyễn Trọng Khuông, Phan Văn Thơm, Phạm Xuân Toản, Trần Xoa, 2006, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1, NXB Khoa học Kĩ thuật [2] Nguyễn Bin, Đỗ Văn Đài, Long Thanh Hùng, Nguyễn Trọng Khuông, Phan Văn Thơm, Phạm Xuân Toản, Trần Xoa, 2006, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2, NXB Khoa học Kĩ thuật [3] [4] Trần Sỹ Hiếu, Trần Văn Hậu, Phạm Cồn Bằng “ Khảo sát đặc tính tình hình thực vật số giống chanh” [5] Lê Văn Hoàng, 2004, Các trình thiết bị sinh học cơng nghiệp, NXB Khoa học Kĩ thuật [6] Tôn Nữ Minh Nguyệt, Đào Văn Hiệp, “ Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật sấy phun sản xuất bột chanh dây” [7] Trần Văn Phú, 2008, Kĩ thuật sấy, NXB giáo dục [8] Trần Văn Phú, 2002, Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, NXB Khoa học Kĩ thuật Hà Nội [9] Lê Văn Quý cộng Trung tâm Nghiên cứu ăn công nghiệp Phủ Quỳ, “ Nhân giống chanh leo phương pháp giâm hom” [10] Phạm Xuân Toản, 2008, Các trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm tập 3, NXB Khoa học Kĩ thuật [11] Lê Ngọc Trung, 2011, Quá trình thiết bị truyền chất, NXB Đại học Bách khoa Đà Nẵng 63 Trang Web [12] https://xemtailieu.com/tai-lieu/tong-quan-ve-chanh-day-583535.html [13] http://camnangcaytrong.com/cay-chanh-day-cd65.html [14] https://www.tasaba.vn/thiet-bi-say-kho/may-say-phun.html [15] https://www.foodnk.com/hieu-nhanh-quy-trinh-san-xuat-bot-chanh- day.html [16] https://nanufoods.vn/2019/11/19/bot-chanh-day-say-phun-nanufoods/ [17] https://www.slideshare.net/linhlinpine/cong-nge-say-phun-va-ung- dung-t3rong-san-xuat-thucpham-do-an-thuc-pham 64 ... phẩm Tên đề tài: Tính tốn thiết kế hệ thống sấy phun bột chanh dây với suất 333,4 kg sản phẩm / Số liệu ban đầu Năng suất sấy: 333,4 kg sản phẩm / Độ ẩm vật liệu vào: 37% Độ ẩm vật liệu ra: 3,2... chế biến Sấy nguồn ngun liệu có tính nhạy cảm với nhiệt Từ ưu điểm đó, tơi xin chọn đề tài cho đồ án ? ?Tính tốn thiết kế hệ thống sấy phun bột chanh dây với suất 333,4 kg sản phẩm / giờ? ?? CHƯƠNG... 13 Hình 1.9 Sản phẩm mứt chanh dây 13 Hình 1.10 Sản phẩm nước ép từ chanh dây 14 Hình 1.11 Sản phẩm chanh dây sấy dẻo 14 Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống sấy phun 21