Đồ án Tính toán thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh 3 tấn nguyên liệu một giờ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY THÙNG QUAY SẤY ĐẬU XANH TẤN NGUYÊN LIỆU/GIỜ GVHD: Tiền Tiến Nam SVTH: Nguyễn Phúc Khang MSSV: 2005191115 LỚP: 10DHTP9 Nguyễn Khánh Hịa MSSV: 2005191094 LỚP: 10DHTP1 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY THÙNG QUAY SẤY ĐẬU XANH TẤN NGUYÊN LIỆU/GIỜ GVHD: Tiền Tiến Nam SVTH: Nguyễn Phúc Khang MSSV: 2005191115 LỚP: 10DHTP9 Nguyễn Khánh Hịa MSSV: 2005191094 LỚP: 10DHTP1 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM CỘNG HỊA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Tp Hồ Chí Minh Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc Khoa: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Bộ Mơn: KỸ THUẬT THỰC PHẨM ĐỒ ÁN MƠN HỌC: KỸ THUẬT THỰC PHẨM - Mã số: 24 Họ tên sinh viên: Nguyễn Phúc Khang MSSV: 2005191115 LỚP: 10DHTP9 Nguyễn Khánh Hịa MSSV: 2005191094 LỚP: 10DHTP1 Ngành: Cơng nghệ thực phẩm I Đầu đề đầu án (Tên đồ án) Tính tốn thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên liệu/h II Nhiệm vụ đồ án ( nội dung yêu cầu số liệu ban đầu ): Địa điểm sấy: Bình Phước Độ ẩm ban đầu 22% Độ ẩm sau sấy 13% Tác nhân sấy khơng khí (nguồn gia nhiệt củi, than, gas điện) Các thông số khác tự tra cứu III Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Tổng quan Chọn nhiệt độ sấy phù hợp có giải thích Tính cân vật chất Tính cân lượng Tính lượng tác nhân sấy cần thổi vào buồng sấy Kích thước thiết bị sấy Tính tốn caloriphe Tính tốn thiết bị phụ khác Vẽ sơ đồ nguyên lý Thuyết minh chi tiết sơ đồ nguyên lý Vẽ sơ đồ thiết bị có thích vẽ IV.Các vẽ đồ thị (loại kích thước vẽ): vẽ A1 in sơ đồ nguyên lý vẽ A1 thiết bị V Ngày giao đồ án: VI Ngày hoàn thành đồ án: VII Ngày nộp đồ án TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN KTTP CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT ĐỒ ÁN Cán Bộ hướng dẫn Nhận xét (CBHD ghi rõ đồ án bảo vệ hay không) ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………… Điểm:……………………………… Chữ ký:……………………………… Cán Bộ chấm hay Hội Đồng bảo vệ Nhận xét: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Điểm:……………………………… Chữ ký:……………………………… Điểm tổng kết:…………………………… TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH ĐƠN VỊ : KHOA CNTP – BÔ MÔN KỸ THUẬT THỰC PHẨM PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC: KỸ THUẬT THỰC PHẨM Sinh viên thực đồ án: Nguyễn Phúc Khang Ký tên:……………… Nguyễn Khánh Hòa Ký tên:……………… Cán Bộ hướng dẫn: Tiền Tiến Nam Tên đồ án: Tính tốn thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên liệu/h STT Ngày Nội dung hướng dẫn 01 18/10/2021 Phân chia nhóm giao đề tài đồ án 02 29/10/2021 Hướng dẫn sơ đồ án 03 05/11/2021 Hướng dẫn phần tổng quan vẽ sơ đồ nguyên lý 04 12/11/2021 Chỉnh sửa vẽ sơ đồ nguyên lý 04 30/11/2021 Chỉnh sửa vẽ sơ đồ ngun lý 06 5/12/2021 Chỉnh sửa phần tính tốn thiết bị 07 10/12/2021 Chỉnh sửa phần tính tốn thiết bị 08 03/01/2022 Chỉnh sửa phần tính tốn thiết bị phụ vẽ thiết bị 09 10 11 12 13 14 CBHD ký tên MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Khái niệm chung trình sấy 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Mục đích 1.1.3 Phân loại trình sấy 1.1.3.1 Sấy tự nhiên 1.1.3.2 Sấy nhân tạo 1.1.4 Nguyên lý trình sấy 1.2 Tác nhân sấy, thiết bị sấy 1.2.1 Tác nhân sấy 1.2.1.1 Khái niệm 1.2.1.2 Các tác nhân sấy thường dùng 1.2.2 Thiết bị sấy 1.3 Vật liệu sấy 1.3.1 Giới thiệu chung 1.3.2 Tác dụng đậu xanh sức khỏe 1.3.3 Quy trình sấy đậu xanh 1.4 Chọn phương pháp sấy 10 1.4.1 Chọn thiết bị sấy 10 1.4.2 Quá trình hoạt động hệ thống 10 1.4.2.1 Sơ đồ hệ thống sấy thùng quay 10 1.4.2.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống 11 CHƯƠNG TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CỦA Q TRÌNH 12 2.1 Các thông số ban đầu 12 2.2 Các thông số tác nhân sấy 12 2.3 Lượng ẩm tách 12 2.4 Khối lượng vật liệu vào thùng sấy 13 2.5 Lượng ẩm bốc 13 2.6 Năng suất sản phẩm sấy 13 2.7 Lượng vật liệu khô tuyệt đối 13 CHƯƠNG TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 14 3.1 Tính cân nhiệt lượng sấy lý thuyết 14 3.1.1 Tính thơng số tác nhân sấy 14 3.1.2 Thơng số trạng thái khơng khí ngồi trời (A) 15 3.1.3 Thông số trạng thái khơng khí sau qua caloriphe (B) 16 3.1.4 Thông số trạng thái không khí khỏi thiết bị sấy (C) 17 3.2 Tính tốn q trình sấy thực tế 20 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 24 4.1 Đường kính thùng sấy 24 4.2 Chiều dài thùng sấy 25 4.3 Thể tích thùng sấy 25 4.4 Cường độ bay ẩm 25 4.5 Thời gian sấy 26 4.6 Thời gian lưu vật liệu: 26 4.7 Số vòng quay thùng 26 4.8 Tính bề dày cách nhiệt thùng 27 4.8.1 Hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy đến bên thùng sấy 27 4.8.2 Hệ số cấp nhiệt từ thành thùng sấy đến môi trường xung quanh 28 4.8.3 Hệ số truyền nhiệt k 30 4.8.4 Bề mặt truyền nhiệt F 31 4.8.5 Tính hiệu số nhiệt độ trung bình tác nhân sấy môi trường xung quanh 31 4.8.6 Tính nhiệt lượng mát xung quanh 31 4.8.7 Kiểm tra bề dày thùng 31 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 34 5.1 Tính buồng đốt 34 5.1.1 Các thơng số khói 35 5.1.2 Enthalpy khói lị sau buồng đốt 36 5.1.3 Nhiệt độ khói lị sau buồng đốt 36 5.1.4 Thể tích riêng sau buồng đốt 36 5.1.5 Lượng nhiên liệu (than) tiêu hao để bốc kg ẩm 36 5.1.6 Lượng nhiên liệu tiêu hao 1h 36 5.1.7 Lượng khói khơ cần thiết 1h 36 5.1.8 Lưu lượng thể tích khói 36 5.1.9 Diện tích bề mặt ghi lị 36 5.1.10 Thể tích buồng đốt 37 5.1.11 Chiều cao buồng đốt 37 5.2 Caloriphe 38 5.2.1 Chọn kích thước caloriphe 38 5.2.2 Hiệu số nhiệt độ trung bình 39 5.2.3 Hệ số trao đổi nhiệt khói bề mặt ống 39 5.2.4 Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngồi ống với khơng khí 40 5.2.5 Hệ số truyền nhiệt K 41 5.3 Thiết kế phận truyền động 41 5.3.1 Tính cơng suất quay thùng 41 5.3.2 Chọn tỷ số truyền động 42 5.3.3 Tính truyền bánh 43 5.4 Chọn kích thước cánh đảo 46 5.4.1 Chọn kích thước cánh đảo đầu thùng 46 5.4.2 Chọn kích thước cánh đảo thùng 46 5.5 Tính vành đai 48 5.6 Tính Cyclon 48 5.6.1 Giới thiệu cyclon 48 5.6.2 Tính tốn 48 KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình: Sơ đồ hệ thống sấy thùng quay 10 Hình: Sơ đồ truyền nhiệt qua vách thùng .29 Hình: Sơ đồ buồng đốt ghi phẳng 34 Hình: Sơ đồ hệ thống truyền động cho thùng .42 MỤC LỤC BẢNG BIỂU Bảng: 1Thành phần hóa học đậu xanh Bảng: 2Trạng thái tác nhân sấy trình sấy lý thuyết 18 Bảng: Độ ẩm cân vật liệu sấy 18 Bảng: Quan hệ hệ số M với đường kính hạt d (mm) 26 Bảng: Các hệ số khơng khí bên thùng sấy 27 Bảng: Các thông số khơng khí bên ngồi thùng sấy 28 Bảng: Các bề dày thùng vật liệu 29 Bảng: Các tính chất vật liệu chế tạo thùng .32 Bảng: Hệ số bổ sung kích thước 33 Bảng: 10 Thành phần nguyên liệu than sử dụng .35 Bảng: 11 Một số kích thước caloriphe 38 Bảng: 12 Sơ đồ chuyển động 43 Bảng: 13 Kích thước chủ yếu cặp bánh 46 Bảng: 14 Kích thước cyclon LIH-24 50  Nhiệt độ khói khỏi caloriphe û =6 p − b 41,62 = 250 − = 220°k 1,185.1,165.1,005 kA 5.2.2 Hiệu số nhiệt độ trung bình ∆6>5 = 6Âv 6Âã (250 25) (220 55) = = 193,45℃ ∆6¢v (250 − 25) ln ln 6Âã (220 55) 5.2.3 H s trao i nhit khói bề mặt ống ï = Ù5 ï Trong đó: đ ï đ : hệ số trao đổi nhiệt đối lưu Ù5 : hệ số xét đến trao đổi nhiệt xạ Ta chọn Ù5 = 0,15 Với nhiệt độ trung bình khói là:6>5 = ¯ = 4,305.10 /S = 235℃ ta tìm được: < = 37,419.10 / S /Š • = 0,701GI/S ò = 0,663 Giả sử vận tốc dòng khói 2,5m (m/s) đường ống 0,4 (m)  Vận tốc khói thổi vào caloriphe [X =  Chuẩn số Reynolds ăâỹ = Chun s Nusselt 2,5 0,4 = 160 (S⁄Š) 0,05 [ 160.0,05 = < 37,419 10 / = 213795,131 > 10 ơ-ỹ = 0,021 ăâỹ ,D ịü , ( Trong đó: 39 ịü ) ò , Đối với khói, trị số tiêu chuẩn thay đổi nên ( Hệ số –ü , phụ thuộc vào chiều dài ống, ta có ¬-ü = 0,021 ăâỹ ,D ũỹ , = 352,286 ù Vy: đ = Ù5 Ù đ đ = òü ò , ` Q = , û û , ) , =1 = 24 Vậy –ü = 1,09 –ü = 0,021 213795,131 ,D 0,663 ¬-ü ¯ü 352,286.4,305 10 = 0,05 , 1,09 = 303,318 = 0,15.303,318 = 45,498( ⁄S đô) 5.2.4 Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngồi ống với khơng khí Nhiệt độ trung bình khơng khí: 6>5 = 001 số sau: • = 1,128GI/S ¯ = 2,76.10 = 40℃ từ ta tra bảng có thơng /S < = 16,96.10 / S /Š ị = 0,699  Vận tốc dịng khí ống dẫn trước vào caloriphe có đường kinh 0,5m [ơ = Ž 1,185 = = 6,035 (S⁄Š) ’ 0,5 ’ ‚ô 4  Vận tốc dịng khí vào cửa caloriphe đường kính 0,25m [ = [ơ ‚ô 0, = 6,035 = 24,14(S/Š) 0,25  Chun s Reynolds ca dũng khụng khớ ăâ = [ 24,14.0,057 = = 81130,9 > 10 / < 16,96.10  Chuẩn số Nusselt khơng khí 40 ¬-ü = 0,26ăâ Vi = ( ) Vy đ = Q ý , =- ò , = 1,088 C , /L ,L/ 5.2.5 Hệ số truyền nhiệt K , = 0,26 81130,9 0L , = Q , ,/0 , 0L « ịü ị ,/0 , – 0,699 , 1,088 = 390,167 = 188,92 1 = = 35,58 ( ⁄S đô) 1 ° 0,0035 + + + ® 45,498 ¯ ï 57 188,92 G= ‘= Số ống khói: ¡= Chọn n =54 ống b 41,62 10 = = 10,08 (S ) G ∆6>5 • 35,58.193,45.0,6 ‘Gℎ ’.71 _ = 10,08 ’.0,05.1,2 =53,48 (ống) Chọn số ống hàng m, số hàng z=6, đó: S= Ä = / = (ố¡I) Kích thước caloriphe: Chiều rộng: a=z.s1=6.0,1+0,057= 0,657 (m) Chiều dài: b=m.s2 =9.0,1+0,057=0,957 (m) Chiều dài: l=1,2 (m) 5.3 Thiết kế phận truyền động 5.3.1 Tính cơng suất quay thùng ¬ = 0,13 10 ‚> Z> ï ¡ • (• ) Trong đó: -n: số vịng quay thùng: vịng/phút 41 (CT VII.54/123-[4]) -a: hệ số phụ thuộc vào dạng cánh, a = 0,071 (bảng VII.5/123-[4]) -: khối lượng riêng xốp trung bình,  = 750 kg/m3 - Dt,Lt: đường kính chiều dài thùng ¬ = 0,13 10 2,4 12.0,071.1.750 = 11,5 (• ) Chọn động A02-71-8, có đặc tính sau: -Cơng suất động cơ: ¬đX = 13 G (bảng 2P/323- [7]) -Vận tốc quay: ¡đX = 730 ¬ cần thiết để quay thùng 5.3.2 Chọn tỷ số truyền động Tỷ số truyền chung toàn hệ thống: ìX = Äđ÷ Ä›Rù = L = 725 Do tỷ số truyền lớn nên phải sử dụng hệ thống truyền động giảm tốc cho thùng Sử dụng phận giảm tốc cấp kiểu trục vít – bánh Hệ thống truyền động sau: trục động nối thẳng với trục vít, trục vít truyền động qua bánh vít ( giảm cấp i01), từ bánh vít qua bánh hỏ hộp giảm tốc, qua bánh lướn (giảm cấp i12 ), sau khỏi hộp giảm tốc, truyền qua tang dẫn động đến thùng quay bánh lớn gắn vào thùng (giảm cấp i23) Hình: Sơ đồ hệ thống truyền động cho thùng Chọn tỷ số truyền: i23 = i12 = 42 i01 = ã ãữ ã = L / = 30,42 Vận tốc quay: ì = Ä} Ä}Ì ⇒ ¡“1 = Ä} • (vịng/phút) Cơng suất để quay thùng: N’ = ý Công suất trục: • = ⟹ ¬“1 = • ¬“ ý}Ì ý} ø = ,0 ,DC = 13 (kW) Trong đó, theo bảng 2–1/27–[7] chọn hiệu suất truyền sau: hở = 0,94 - Bộ truyền bánh trụ hở: - Bộ truyền bánh trụ kín: kín = 0,96 Hiệu suất truyền trục vít: tv = Thơng số Trục øđ÷ øRở ø}í Động Tỷ số truyền i = ,DC ,C ,C/ Trục I 30,42 = 0,99 Trục II Trục III Vậntốc quay n (vòng/phút) 730 24 Công suất N (kW) 13 12,87 12,36 11,62 Bảng: 52 Sơ đồ chuyển động 5.3.3 Tính truyền bánh Bộ truyền bánh truyền chuyển động từ tang dẫn động đến bánh lớn gắn vào thùng Đây chế tuyền động hai trục song song nên ta sử dụng truyền động bánh trụ (răng thẳng), truyền động hở, bánh ăn khớp Chọn vật liệu làm bánh răng: Bánh lớn: (bảng3-8/40-[7]) + vật liệu: thép 45 cường hóa + độ rắn: êú5û{ớÄ = 180 Bánh nhỏ: + Đối với bánh ăn khớp nhau, bánh nhỏ làm việc nhiều, chân bé nên 43 mòn nhiều chóng bị gãy bánh lớn, cần chế tạo vật liệu tốt Nếu sử dụng bánh vật liệu phải có phương pháp nhiệt luyện để bánh nhỏ có độ rắn mặt lớn + Bánh chịu tải trọng trung bình, sử dụng thép C45 thường hóa có thơng số tính: -Độ rắn: êú5û{ớÄ = 190 -Giới hạn bền: σB = 580 N/mm2 -Giới hạn chảy: σc = 290 N/mm2 Ứng suất uốn cho phộp: eì i = Trong ú: 1.5 ì (ơSS ) ¡ GØ –1 (N/mm2): giới hạn mỏi uốn.– = 0,45.580 = 261 (¬⁄SS ) n: Hệ số an tồn Chọn n = 1,5 •Ø : Hệ số tập trung ứng suất chân Chọn •Ø = 1,8 Suy ra: eì i = ,0.ỉô = ,0 / ,0 ,D = 145 (N/mm2) Xác định khoảng cách trục A, số chiều rộng bánh Chọn modun theo tiêu chuẩn (bảng 3-1/34-): m = 20 mm Khoảng cách trục xác định theo công thức sau: ⇒ ë= S = (0,01 ÷ 0,02) ë 20 = 1000 ÷ 2000 (SS) 0,01 ÷ 0,02 Chọn khoảng cách trục bánh A = 1500 mm Số bánh dn nh S rng bỏnh dn ln: = Â(ã1 = ì Chiều rộng bánh răng: = S = ) , (.1 ) = 60 òă¡I = 4.35 = 240 òă¡I S = 20.20 = 400 SS 44 Kiểm tra sức bền uống × = Với: C Ú ý . . eì i (CT 3-33/50-[7]) H số dạng y xác định theo bảng 3-18/52 -bánh nhỏ: y= 0,499 -bánh lớn: y= 0,517 Ứng suất chân bánh nhỏ: × = C × = C Ú ý .¢ .Ä = C Ú C Ú ,.CC Ứng suất chân bánh lớn: Ú ý .¢ .Ä = ,0 L ,C ,D = 19,45 (N/mm2) ≤ e×i ,C ,D = 18,78 (N/mm2) ≤ e×i / Suy ra: × ≤ e×i , nên bánh thỏa điều kiện bền uốn STT Thông số Ký hiệu Công thức tính Bánh Bánh bị dẫn (bánh dẫn ( bánh nhỏ) lớn) Modun m 20 Tỷ số truyền i Số Z Đường kính vịng lăn D Đường kính vịng đỉnh Đường kính vịng đáy 60 240 D = Z.m 1200 4800 Dđ Dđ = D + 2m 1240 4840 Dc Dc = D - 2,5m 1150 4750 45 Chiều cao chân hc hc = 1,25 m 25 Chiều cao đỉnh hđ hđ = m 20 Chiều cao h h = h đ + hc 45 10 Khoảng cách tâm bánh rng A ở= = >ỷ + Ô Â.( ) 3000 Bảng: 13 Kích thước chủ yếu cặp bánh 5.4 Chọn kích thước cánh đảo 5.4.1 Chọn kích thước cánh đảo đầu thùng Sử dụng cánh đảo dạng xoắn đầu thùng để dẫn vật liệu vào thùng với thông số sau: -chiều dài 600m -chiều dày: 5mm -chiều rộng 300mm -số cánh mặt ct: 10 cỏnh - ãữ ẫ = 0,122 K : đường kính thùng ‘X : bề mặt chứa vật liệu cánh  ‘X = 0,122 2,4 = 0,122 2,1 = 0,703 (m2) Ta lắp đoạn cánh chiều dài 600 mm dọc theo chiều dài, vật liệu chế tạo cánh thép CT3 • = 7850 kg/m3 Số cánh cần lắp 10 cánh Khối lượng cánh đảo trộn: m = •