TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY HẦM DÙNG ĐỂ SẤY CÁM TRỘN DỊCH CÁ CHO HEO VỚI NĂNG SUẤT 1000 KG ẨM H Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong sản xuất thực phẩm. Sản phẩm sau quá trình sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm. Ví dụ điển hình là cám, do ứng dụng rộng rãi của nó mà khối lượng được sử dụng là rất lớn, nhất là trong các ngành nông nghiệp chăn nuôi…nên việc chế biến và bảo quản rất quan trọng. Ở trạng thái đó sản phẩm được bảo quản lâu hơn, dễ đóng gói và vận chuyển đi xa để phục vụ cho các ngành sản xuất khác. Và cách bảo quản phổ biến nhất hiện nay được sử dụng là sấy bằng các hệ thống sấy khác nhau. Đề tài: “Tính toán thiết kế máy sấy hầm để sấy cám trộn dịch cá cho heo với năng suất 1000 kg ẩmh” nhằm hiện thực hóa phương pháp trên
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ Đề tài: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY SẤY HẦM DÙNG ĐỂ SẤY CÁM TRỘN DỊCH CÁ CHO HEO VỚI NĂNG SUẤT 1000 KG ẨM / H GVHD: ĐÀO THANH KHÊ SVTH: ĐẶNG THỊ VI LỚP: 09DHHH2 MSSV: 2004181264 TPHCM, tháng 11, năm 2020 MỞ ĐẦU CHƯƠNG I:TỔNG QUAN 1.Giới thiệu vật liệu sấy Tổng quan phương pháp sấy 2.1 Bản chất sấy 2.2 Phân loại 2.3 Thiết bị sấy hầm 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sấy Công nghệ sấy cám 3.1 Sơ đồ quy trình thuyết minh quy trình sấy 3.1.1 Sơ đồ quy trình 3.1.2 Quy trình thuyết minh 3.1.3 Phương pháp chế độ sấy CHƯƠNG II: CÁC SỐ LIỆU VÀ THÔNG SỐ BAN ĐẦU 11 Các thông số ban đầu .11 Tác nhân sấy .11 CHƯƠNG III: TÍNH TỐN CÂN BẰNG VẬT CHẤT, CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 13 Tính tốn cân vật chất .13 Tính tốn cân lượng 13 CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 15 Khay sấy 15 Xe gòong 15 Hầm sấy 16 Lớp phủ bì hầm 17 CHƯƠNG V: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ … .18 Caloripher 18 Tính chọn quạt … 21 2.1 Áp suất toàn phần … .22 2.2 Tính lưu lượng thể tích tác nhân sấy 25 Tính chọn động kéo rời 26 Cyclone 26 KẾT LUẬN 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO 30 MỞ ĐẦU Sấy q trình cơng nghệ sử dụng nhiều sản xuất thực phẩm Sản phẩm sau q trình sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm Ví dụ điển hình cám, ứng dụng rộng rãi mà khối lượng sử dụng lớn, ngành nông nghiệp chăn nuôi…nên việc chế biến bảo quản quan trọng Ở trạng thái sản phẩm bảo quản lâu hơn, dễ đóng gói vận chuyển xa để phục vụ cho ngành sản xuất khác Và cách bảo quản phổ biến sử dụng sấy hệ thống sấy khác Đề tài: “Tính tốn thiết kế máy sấy hầm để sấy cám trộn dịch cá cho heo với suất 1000 kg ẩm/h” nhằm thực hóa phương pháp ! Trong trình thực đề tài, em chân thành cám ơn thầy Đào Thanh Khê giản viên Khoa Công Nghệ Hóa Học trường Đại Học Cơng Nghiệp Thực Phẩm Thành Phố Hồ Chí Minh Đã tận tình hướng dẫn bảo góp ý củng trao đổi với chúng em , giúp cho đề tài hoàn thành tốt đẹp Dù cố gắng đề tài khơng tránh khỏi sai sót mong thầy thơng cảm Em xin cảm ơn! CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Giới thiệu vật liệu sấy (cám) - Cám: loại thức ăn cho động vật chăn nuôi, gia súc, gia cầm Nó trộn từ nhiều nguồn nguyên liệu khác lại với như: cám gạo, bắp, bột cá, dịch cá, đậu nành, đậu tương… - Công dụng: cám đóng vai trị chất dinh dưỡng cho heo, cung cấp lượng lớn vitamin, khoáng, chất béo protein chất dinh dưỡng cho heo, giúp heo nhanh lớn, tăng trưởng phát triển - Thành phần dinh dưỡng phần ăn heo gồm: chất đạm (protein), chất bột đường (cung cấp lượng kalo), chất béo, chất xơ, muối khoáng vitamin Thực phẩm nhiều chất đạm như: bột cá, tôm, cua, đỗ, đậu tương, đậu nành, lạc,… Heo giai đoạn từ cai sữa đến 30 kg cần khoảng 17-18% chất đạm, từ 30 kg -60 kg cần khoảng 15 -16 % 60 kg cần khoảng 14 -15% Thực phẩm giàu chất bột đường: Bột đường có nhiều cám gạo, khoai, sắn, ngô,… cung cấp lượng cho heo thiếu phần ăn Thực phẩm giàu chất béo: Tỷ lệ chất béo cám nhuyễn: 10,27%, bột cá: 7,2%, bột thịt: 9,26%, bột bắp, gạo chất béo đạt 4% Lượng chất béo cho heo cần kiểm sốt sử dụng chất béo q nhiều khiến heo bị tiêu chảy, thịt mỡ Thực phẩm giàu chất xơ muối khoáng: Chất xơ giúp heo tiêu hóa tốt, có nhiều loại rau xanh rau muống, rau khoai lang, rau cải,… Thực phẩm giàu vitamin: vitamin có nhiều loại rau, củ, khoai lang, cà rốt, su hào, bắp cải,… - Thị trường cám heo chia thành loại chính: cám ngoại cám nội Tổng quan phương pháp sấy 2.1 Bản chất sấy Sấy trình làm bốc nước khỏi vật liệu nhiệt Mục đích q trình sấy làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền bảo quản tốt Trong trình sấy nước cho bay nhiệt độ khuếch tán chênh lệch độ ẩm bề mặt bên vật liệu chênh lệch áp suất riêng phần nước bề mặt vật liệu môi trường chung quanh Sấy q trình khơng ổn định, độ ẩm vật liệu thay đổi theo không gian thời gian 2.2 Phân loại Do điều kiện sấy trường hợp sấy khác nên có nhiều kieeur thiết bị sấy khác nhau, có nhiều cách phân loại thiết bị sấy sau: - Dựa vào tác nhân sấy: Thiết bị sấy khơng khí thiết bị sấy khói lị, ngồi cịn có thiết bị sấy phương pháp đặc biệt sấy thăng hoa, sấy tia hồng ngoại hay dòng điện cao tần - Dưạ vào áp suất làm việc: ➢ Thiết bị sấy chân không ➢ Thiết bị sấy áp suất thường - Dựa vào phương thức làm việc: ➢ Sấy liên tục ➢ Sấy gián đoạn - Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho trình sấy: ➢ Thiết bị sấy tiếp xúc ➢ Thiết bị sấy đối lưu ➢ Thiết bị sấy xạ - Dựa vào cấu tạo thiết bị: ➢ Phòng sấy ➢ Sấy hầm ➢ Sấy băng tải ➢ Sấy trục ➢ Sấy thùng quay ➢ Sấy phun ➢ Sấy tầng sôi - Dựa vào chiều tac động tác nhân sấy vật liệu sấy Cùng chiều, nghịch chiều, giao chiều 2.3 Thiết bị sấy hầm ➢ Nguyên lý hoạt động: - Vật liệu sấy đặt lên giá xe gòong, xe gòong di chuyển vào liên tục nhờ hệ thống kéo - Khơng khí qua quạt thổi qua caloripher đun nóng lên nhiệt độ sấy vào dọc theo hầm sấy Cơng dụng: nhằm mục đích làm khơ - giảm ẩm vật liệu sấy thời gian ngắn, giải tốn cơng suất lớn, giữ chất lượng - dinh dưỡng cao sản phẩm ➢ Ưu, nhược điểm: Ưu điểm: - Cấu tạo đơn giản - Sử dụng phương thức sấy khác - Dễ vệ sinh, dễ sửa chữa Nhược điểm: - Sấy không đồng lớp vật liệu - Cường độ sấy thấp 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình sấy - Ảnh hưởng nhiệt độ khơng khí: Trong điều kiện khác khơng đổi độ ẩm khơng khí, tốc độ gió…, việc nâng cao nhiệt độ làm tăng nhanh tốc độ sấy Nhưng nhiệt độ làm khô cao làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín gây nên tạo màng cứng lớp bề cản trở tới chuyển động nước từ lớp bên bề mặt Nhưng với nhiệt độ làm khô thấp, giới hạn cho phép q trình làm khơ chậm lại dẫn đến thối rữa, hủy hoại nguyên liệu Khi sấy nhiệt độ khác nguyên liệu có biến đổi khác Nếu nhiệt độ cao ngun liệu bị cháy làm giá trị dinh dưỡng giá trị cảm quan sản phẩm Q trình làm khơ tiến triển, cân khuếch tán nội khuếch tán ngoại bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn tốc độ khuếch tán nội chậm lại dẫn đến tượng tạo vỏ cứng ảnh hưởng đến trình làm khơ - Ảnh hưởng tốc độ chuyển động khơng khí: Tốc độ chuyển động khơng khí có ảnh hưởng lớn đến q trình sấy, tốc độ gió q lớn q nhỏ khơng có lợi cho trình sấy Vì tốc độ chuyển động khơng khí q lớn khó giữ nhiệt lượng ngun liệu để cân q trình sấy, cịn tốc độ nhỏ làm cho trình sấy chậm lại Hướng gió ảnh hưởng lớn đến trình làm khơ, hướng gió song song với bề mặt ngun liệu tốc độ làm khơ nhanh Nếu hướng gió thổi tới nguyên liệu với góc 450 tốc độ làm khơ tương đối chậm, cịn thổi thẳng vng góc với ngun liệu tốc độ làm khô chậm - Ảnh hưởng độ ẩm tương đối khơng khí: Độ ẩm tương đối khơng khí nhân tố ảnh hưởng định đến q trình làm khơ, độ ẩm khơng khí lớn q trình làm khơ chậm lại Các nhà Bác học Liên Xô cũ nước giới chứng minh là: độ ẩm tương đối khơng khí lớn 65% q trình sấy chậm lại rõ rệt, độ ẩm tương đối khơng khí khoảng 80% trở lên q trình làm khô dừng lại bắt đầu tượng ngược lại, tức nguyên liệu hút ẩm trở lại Để cân ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại tránh tượng tạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn vừa sấy vừa ủ Làm khô điều kiện tự nhiên khó đạt độ ẩm tương đối khơng khí 50% đến 60% nước ta có khí hậu nhiệt đới thường có độ ẩm cao Do đó, phương pháp để làm giảm độ ẩm khơng khí tiến hành làm lạnh cho nước ngưng tụ lại, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối khơng khí điểm sương nước ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối khơng khí hạ thấp Như vậy, để làm khơ khơng khí người ta thường áp dụng phương pháp làm lạnh - Ảnh hưởng thân nguyên liệu: Tùy vào thân nguyên liệu mà người ta chọn chế độ làm khô cho phù hợp, cần phải xét đến thành phần hóa học nguyên liệu như: nước, lipit, protein, chất khoáng, Vitamin, kết cấu tổ chức hay lỏng lẻo… Công nghệ sấy cám 3.1 Sơ đồ quy trình Hình 1: Sơ đồ quy trình cơng nghệ Thiết bị: Để thực q trình sấy, người ta sử dụng hệ thống gồm nhiều thiết bị thiết bị phụ Trong đồ án ta sử dụng loại thiết bị sau: Thiết bị Thiết bị phụ Hầm sấy Quạt đẩy Xe gng Caloripher Quạt hút Tời kéo Cyclone 3.2 Quy trình sấy - Nguyên liệu: bột cám cho lên khay, khay xếp vào xe goòng Các xe gng chuyển vào hầm sấy (vì có phận tời kéo nên việc vận chuyển xe goòng vào hầm thuận tiện dễ dàng hơn), đóng cửa hầm, tác nhân sấy đưa vào hầm trình sấy bắt đầu Sau 15 phút, mở cửa vào cửa hầm sấy Dùng tời kéo xe goòng khỏi hầm đồng thời đẩy xe goòng vào hầm Tiếp tục tiến hành sau ta sấy xong với suất 1000 kg ẩm/h - Tác nhân sấy: Khơng khí bên đưa vào caloriphe nhờ quạt đẩy Tại caloriphe khơng khí đốt nóng lên đến nhiệt độ cần thiết (caloriphe dùng chất tải nhiệt nước) Sau khơng khí dẫn vào hầm sấy Nhiệt độ khơng khí đầu hầm sấy cho phù hợp với vật liệu đem sấy (phải nhỏ nhiệt độ cao mà vật liệu chịu được) Trong hầm sấy, khơng khí nóng xun qua lỗ lưới khay đựng vật liệu tiếp xúc với vật liệu sấy Ẩm vật liệu bốc nhờ nhiệt dịng khí nóng Quạt hút đặt cuối hầm sấy để hút tác nhân sấy khỏi hầm đưa vào cylone lắng bụi sau thảy ngồi -u cầu: Vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao Sản phẩm thu phải khô Độ ẩm: không 12% Phải tạp chất, không lẫn với cát, đất, bụi bẩn… Tiêu tốn lượng chi phí vận hành thấp 3.3 Phương pháp chế độ sấy - Lựa chọn phương pháp sấy: Trong phương pháp sấy có nhiều phương thức khác Ở đồ án sấy phương pháp sấy sử dụng cấp nhiệt theo cách đối lưu (tức việc cấp nhiệt cho vật ẩm thực cách trao đổi nhiệt đối lưu (tự nhiên hay cưỡng bức), môi chất sấy làm nhiệm vụ cấp nhiệt - Chọn chế độ sấy: liên tục 10 20 Vậy kích thước phủ bì: - Xung quanh inox dày 1mm - Trần hầm sấy gồm lớp: lớp làm inox, dày 1,2mm (𝛿1 =1,2mm), lớp lớp bảo ôn, dày 4mm (𝛿2 =4 mm), lớp làm inox, dày 0,5mm (𝛿3 =0,5mm) - Chọn hầm sấy bê tơng dày 100mm (𝛿4 =100mm) Chiều rộng bì: 𝐵𝑏ì = 𝐵ℎ + 𝛿1 = 1140 + 2.1,2 = 1142,4 mm Chiều cao bì: 𝐻𝑏ì = 𝐻ℎầ𝑚 + 𝛿2 + 𝛿3 + 𝛿4 = 1540 + + 0,5 + 100 = 1644,5 mm 21 CHƯƠNG V: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ Caloripher - Nhiệt độ bão hòa nước tbão hòa = 120℃ - Nhiệt độ chênh lệch trung bình ∆𝑡 = ∆𝑡𝑚𝑎𝑥 −∆𝑡𝑚𝑖𝑛 (1) ∆𝑡 𝑙𝑛 𝑚𝑎𝑥 (15.4 - 218 -[3]) ∆𝑡𝑚𝑖𝑛 ∆𝑡𝑚𝑎𝑥 = 𝑡𝑏ã𝑜 ℎò𝑎 − 𝑡𝑣à𝑜 = 120 − 30 = 90℃ ∆𝑡𝑚𝑖𝑛 = 𝑡𝑏ã𝑜 ℎò𝑎 − 𝑡𝑟𝑎 = 120 − 90 = 30℃ (1) ∆𝑡 = 90−30 𝑙𝑛 90 30 = 54,61℃ t Th =1200C Tr = 90 0C Tv = 30 0C F Hình 4: Đồ thị biểu diễn nhiệt độ - Caloripher có ống làm inox 304 - Hệ số dẫn nhiệt: 𝜆𝑖𝑛𝑜𝑥 304 = 25 w/mK - Đường kính trong: 𝑑𝑡𝑟𝑜𝑛𝑔 = 48𝑚𝑚 = 0,048𝑚 - Đường kính ngồi: 𝑑𝑛𝑔𝑜à𝑖 = 50𝑚𝑚 = 0,05𝑚 - Chiều dài ống: l = 1,3m - Bước sóng ngang: 𝛿1 = 0,1𝑚 - Bước sóng dọc: 𝛿2 = 0,1𝑚 Ống tính tốn ống trơn tích hệ số truyền nhiệt qua ống với bề mặt không làm cánh F1, theo cơng thức tính hệ số truyền nhiệt qua vách phẳng - Ta có: 𝜔1 (w/m2K) hệ số truyền nhiệ nước vào ống 𝜔2 (w/m2K) hệ số tỏa nhiệt từ thành ống khơng khí Bề dày ống: 22 𝛿= 𝑑𝑛𝑔𝑜à𝑖 − 𝑑𝑡𝑟𝑜𝑛𝑔 0,034 − 0,30 = = 0,002𝑚𝑚 2 ➢ Tính 𝛼1 : Chọn vận tốc lưu lượng dịng nóng: 𝜔1 = 𝑚/𝑠 Ở 𝑡° = 120℃ (Tra bảng trang 521 - [5]) 𝜆1 = 2,593.10-2 w/mK 𝜐1 = 11,46 10−2 𝑚2 /𝑠 𝑃𝑟 = 1,1 Nhiệt độ từ tường đến caloripher chênh lệch từ − 10℃ nhiệt độ nước vào ống - Chọn nhiệt độ tường 110℃ Vậy 𝑃𝑟𝑤 = 1,09 𝜔1 𝑑𝑡𝑟𝑜𝑛𝑔 𝑅𝑒1 = 𝜐1 5.0,03 = 11,46.10−6 = 13089 > 104 Chế độ chảy rối Nên: 𝑁𝑢1 = 0,021 𝑅𝑒 0,8 𝑃𝑟 0,43 ( 𝑃𝑟 𝑃𝑟𝑤 0,25 ) = 0,021 (13089)0,8 (1,1)0,43 ( 1,1 0,25 1,09 = 43,11 𝑁𝑢1 𝜆1 𝛼1 = = ) 𝑑𝑡𝑟𝑜𝑛𝑔 43,11.2,593.10−2 0,03 = 37,26 (w/mK) ➢ Tính 𝛼2 : Chọn 𝜔2 = 25 (m/s) Ở𝑡= 90+30 = 60℃ 𝜆2 = 2,9 10−2 (w/mK) 𝜐2 = 18,97 10−2 (m2/s) 𝑃𝑟2 = 0,696 Chọn 𝜔2 = 25 (m/s) 𝑅𝑒2 = = 𝜔2 𝑑𝑛𝑔𝑜à𝑖 𝜐2 25.0,034 18,97.10−6 = 44807 𝑁𝑢2 = 0,018 (𝑅𝑒2 )0,8 = 0,018 (44807)0,8 = 94,70 23 𝛼2 = = 𝑁𝑢2 𝜆2 𝑑𝑛𝑔𝑜à𝑖 94,70.2,9.10−2 0,034 = 80,77(w/mK) - Hệ số truyền nhiệt K 𝐾= 𝛿 + (V.5 - - [2]) + 𝛼1 𝜆304 𝛼2 = 1 0,002 + + 37,26 25 80,77 = 37,26 (w/m2K) - Xác định bề mặt truyền nhiệt Ta có nhiệt lượng cần thiết làm bốc 1kg ẩm 1h 𝑞0 = 3390 (kJ/Kg ẩm) Suy ra: 𝑄0 = 𝑞0 𝑊 = 3390.227,27 = 770445,3 (kJ/h) = 214,01 (kJ/s) =214,01 (kW) Nhiệt lượng caloripher: 𝑄𝑐 = 𝑄0 + 10% 𝑄0 = 214,01 + 0,1.214,01 = 235,411(kW) = 235411 (W) Chọn hiệu suất caloripher: 𝜂 = 0,6 Lượng nhiệt thực tế caloripher cung cấp 𝑄 𝑄𝑡ℎự𝑐 𝑡ế = 𝑐 𝜂 235411 = Mà: 0,6 = 392351,67 (W) 𝑄𝑡ℎự𝑐 𝑡ế = 𝐾 Δ𝑡 𝐹 𝐹= Suy ra: = 𝑄𝑡ℎự𝑐 𝑡ế 𝐾.Δ𝑡 392351,67 = 192,82(𝑚2 ) 37,26.54,61 Mặt khác: 𝐹ố𝑛𝑔 = 𝜋 𝑑𝑡𝑏 𝑙 = 𝜋 0,048+0,05 1,3 = 0,2 (𝑚2 ) Vậy số ống caloripher là: 𝑛= 𝐹 𝐹ố𝑛𝑔 = 192,82 0,2 = 964,1 chọn 965 ống 24 Chọn số ống hàng: i = 38 ống Số hàng ống 𝑧= = 𝑛 𝑖 965 38 = 25,39 chọn 26 hàng Khoảng cách từ ống đến ống kia: 0,01 (m) Khoảng cách ống thành caloripher: x = 0,265 (m) Bề dày chắn, chọn a = 0,1 m Vậy kích thước caloripher là: Chiều dài: 𝐿 = 𝑖 𝑑𝑛𝑔𝑜à𝑖 + (𝑖 − 1) 0,01 + 𝑥 = (38.0,05) + (37.0,01) + (2.0,265) = 2,8 (m) Chiều rộng: 𝐵 = 𝑧 𝑑𝑛𝑔𝑜à𝑖 + (𝑧 − 1) 0,01 + (2 𝑥) = (26.0,05) + (35.0,01) + (2.0,165) = 1,88 (m) Chiều cao: 𝐿 = 𝑙 + 𝑎 = 1,3 + (2.0,165) =1,63 (m) Tính chọn quạt - Quạt thiết bị vận chuyển tác nhân sấy hệ thống sấy Để chọn quạt có số hiệu cần phải xác định được: - Trở lực mà quạt phải khắc phục - Năng suất quạt Q A, B, C trạng thái khơng khí vào caloripher, vào hầm sấy khỏi hầm sấy 𝜌𝐴 , 𝜌𝐵 , 𝜌𝐶 khối lượng riêng khơng khí ứng với trạng thái 𝜐𝐴 , 𝜐𝐵 , 𝜐𝐶 độ nhớt động học khơng khí ứng với trạng thái 𝑄𝐴 , 𝑄𝐵 , 𝑄𝐶 suất quạt quạt ứng với trạng thái khơng khí 25 Năng suất quạt tính theo cơng thức sau: 𝐿 𝑄= (14.34 - 228 - [3]) 𝜌 L = 54,05.227,27 = 12283,94 (KgKKK/h) Trạng thái 𝑡(℃) 𝜌(kg/m3) 𝜐(m2/s) khơng khí A 30 1,165 16.10-6 B 90 0,972 22.10-6 C 45 1,1105 17,455.10-6 2.1 Tính áp suất tồn phần ∆𝑃 = ∆𝑃𝐶 + ∆𝑃𝑜 + ∆𝑃𝑆 + ∆𝑃𝑥 + ∆𝑃đ (17.37 - 334 - [4]) Trong đó: ∆𝑃𝑐 : trở lực qua caloripher ∆𝑃𝑜 : trở lực đường ống ∆𝑃𝑠 : trở lực qua thiết bị sấy ∆𝑃𝑥 : trở lực qua thiết bị lọc bụi ∆𝑃đ : áp suất động ➢ Trở lực qua caloripher (∆𝑃𝑐 ) - Ta có nhiệt độ trung bình caloripher 90+30 𝑡𝑡𝑏 = = 60 - Ở 𝑡𝑡𝑏 = 60℃, tra bảng ta (Phụ lục - 259 - [3]) 𝜆 = 2,9 10−2 (w/mK) 𝜌60℃ = 1,060(kg/m3) 𝜐 = 18,97 10−6 (m2/s) Chọn vận tốc khơng khí caloripher 𝜔 = 25 (m/s) ∆𝑃𝑐 = 𝜉 𝜔2 𝜌60℃ 𝑚 m = 32: số hàng ống caloripher Chuẩn số Reynol: 𝑅𝑒 = 𝜔.𝑑𝑡đ 𝜐 ( = 𝜉 = 0,72 𝑅𝑒 −0,245 41.1,7.0,1536 ) 32 (1,7 + 0,1536) = 272501,05 18,97 10−6 0,9 (𝑆1 − 𝑑𝑛𝑔 + 2) ( 𝑆1 −𝑑𝑛𝑔 𝑑𝑛𝑔 0,9 ) ( 𝑑𝑡𝑏 𝑑𝑛𝑔 0,9 ) ( 𝑆1 −𝑑𝑛𝑔 𝑆2 −𝑑𝑛𝑔 −0,1 ) = 0,72 (272501,05)−0,245 (0,1 − 0,034 0,1 − 0,034 0,9 0,032 0,9 0,1 − 0,034 −0,1 0,9 + 2) ( ) ( ) ( ) 0,034 0,034 0,1 − 0,034 26 = 0,11 Vậy trở lực qua caloripher: ∆𝑃𝑐 = 𝜉 𝜔2 𝜌60℃ 𝑚 = 0,11 252 1,060.32 = 1166 (Pa) ➢ Áp suất động (∆𝑃đ ) - Chọn vận tốc khơng khí vào là:𝜔 = (m/s) 𝜌𝑘,Đ𝐾𝑇𝐶 = 1,293(kg/m3) khối lượng riêng khơng khí ĐKTC g = 9,81 (m/s2): gia tốc trọng trường ∆Pđ = = ρ.ω2 (15.10 – 230 – [3]) 2.g 1,293.25 = 1,648 (mmHg) = 219,7 (Pa) 2.9,81 ➢ Trở lực đường ống (∆𝑃𝑜 ) Chọn đường kính ống dẫn tác nhân khí 0,5 m Chọn vận tốc khơng khí đường ống là: 𝜔 = 25 (m/s) - Hệ số trở lực đột mở vào caloripher: Diện tích bề mặt cắt ngang ống đáy 𝜋 𝑑𝑛𝑔 𝜋 0,52 𝑓= = = 0,196 (𝑚2 ) 4 Diện tích cắt ngang ống dẫn khí nóng 𝐹𝑐 = 𝐻𝑐 𝐵𝑐 = 1,7.1,536 = 2,6112 (𝑚2 ) 𝑓 (Phụ lục – 353 – [4]) 𝜉1 = (1 − ) 𝐹 Suy ra: 𝑐 = (1 − 0,196 ) = 0,86 2,6112 - Hệ số trở lực đột thu caloripher: 𝑓 𝐹𝑐 = 0,196 2,6112 = 0,08 Dựa vào bảng phụ lục – 353 – [4] 𝜉2 = 0,24 - Hệ số trở lực đột mở vào hầm sấy: 𝜉3 = (1 − = (1 − 𝑓 𝐹ℎầ𝑚 ) 0,196 ) = 0,8 1,140.1,6 - Hệ số trở lực đột thu khỏi hầm sấy: 𝜉4 = 0,04 - Hệ số trở lực ống cong vào quạt hút: 𝜉5 =0,8 27 Vậy tổng trở lực đường ống là: Δ𝑃𝑜 = (𝜉1 + 𝜉2 + 𝜉3 + 𝜉4 + 𝜉5 ) 𝜌𝑘,Đ𝐾𝑇𝐶 𝜔2 2.𝑔 = (0,86 + 0,24 + 0,8 + 0,04 + 0,8) = 112,86 (Pa) ➢ Trở lực qua thiết bị lọc bụi (∆𝑃𝑥 ) - Với 𝑡 = 45℃ 𝜌45℃ = 1,1105 (kg/m3) Δ𝑃𝑥 = 𝜉 1,293.252 2.9,81 (Phụ lục - 259 - [3]) 𝜔2 𝜌45℃ (III.56 – 377 – [1]) - Chọn vận tốc qua thiết bị lọc bụi là: 𝜔 = 2,2(m/s) - 𝜉 = 60 (tra bảng III.4 – 524 – [1]) Δ𝑃𝑥 = 60 2,22 1,1105 = 161,24 (N/m2) ➢ Trở lực qua thiết bị sấy (∆𝑃𝑠 ) Δ𝑃𝑠 = 𝜆𝑚𝑠 𝐿ℎầ𝑚 𝜔2 𝜌67,5℃ 𝑑𝑡đ - Chọn vận tốc khơng khí qua thiết bị sấy là: 𝜔 = (m/s) - 𝜆𝑚𝑠 : hệ số ma sát - 𝜀 = 0,015 (𝑚): độ nhám hầm sấy - Ở 90+45 = 67,5 𝜌67,5° = 1,037 (kg/m3) 𝑑𝑡đ = = Suy ra: (Phụ lục - 259 - [3]) 2.𝐵ℎầ𝑚 𝐻ℎầ𝑚 𝐵ℎầ𝑚 +𝐻ℎầ𝑚 2.1,140.1,6 1,140+1,6 = 1,33 (𝑚) 𝜀 𝜆𝑚𝑠 = 0,1 ( 𝑑𝑡đ ) 0,25 0,015 0,25 = 0,1 ( Δ𝑃𝑠 = 0,03 1,33 ) 32 1,037.33,71 1,33.2 (Trang 380 – [1]) = 0,03 = 3,55 (Pa) ➢ Vậy tổng trở lực là: ∆𝑃 = ∆𝑃𝐶 + ∆𝑃𝑜 + ∆𝑃𝑆 + ∆𝑃𝑥 + ∆𝑃đ = 1166 +219,7 + 112,86 + 161,24 + 3,55 = 1663,35 (Pa) = 169,82 (mmH2O) ➢ Cơng suất quạt tính theo mã lực 𝑁 = 𝑘 𝐿.𝜌𝑘,Đ𝐾𝑇𝐶 Δ𝑃 3600.75.𝜌30℃ 𝜂𝑞 (17.41 – 334 – [4]) 28 Với: k = 1,1: hệ số dự phòng 𝜌30℃ = 1,165 (kg/m3) 𝜂𝑞 = 0,6 hiệu suất quạt 𝑁 = 1,1 12283,94.1,293.169,82 3600.75.1,1652 0,6 = 13,49 mã lực 2.2 Tính lưu lượng thể tích tác nhân sấy - Cơng suất nhiệt lượng cần thiết Thể tích vật liệu sấy khỏi hầm sấy: 𝑡3 = 45℃ 𝜑3 = 60% Thể tích 𝜈𝐶 = 0,9775 (m /KgKKK) (Phụ lục – 349 – [4]) Do lưu lượng thể tích tác nhân sấy khỏi hầm sấy 𝑉𝐶 = 𝐿 𝜈𝐶 (17.34 – 333 – [4]) = 12283,94.0,9775 = 12007,55 (m3/h) Thể tích vật liệu sấy vào hầm sấy: 𝑡2 = 90℃ 𝜑2 = 5% Thể tích 𝜈𝐵 = 1,09 (m /KgKKK) (Phụ lục – 349 – [4]) Do lưu lượng thể tích tác nhân sấy vào hầm sấy 𝑉𝐵 = 𝐿 𝜈𝐵 (17.34 – 333 – [4]) = 12283,94.1,09 = 133389,49 (m3/h) - Lưu lượng thể tích trung bình hầm sấy: 𝜈 +𝜈 𝜈𝑡𝑏 = 𝐵 𝐶 = 13389,49+12007,55 = 12698,52 (m3/h) - Vậy suất quạt cần đáp ứng là: 𝜈 = 12698,52 (m3/h) - Theo đồ thị II.67 – 496 – [1], chọn quạt li tâm để quạt bụi ∐ ∏ − 40𝑁°8, ta có: Hiệu suất: 𝜂𝑞 = 0,6 Vận tốc dịng khí: 𝜔 = 104 rad/s Tốc độ vòng bánh guồng: 43 m/s - Hoặc bảng II.54 – 503 – [1], chọn quạt hướng trục bốn cánh ∐𝐴Γ 𝑙𝑜ạ𝑖 𝑀∐ - N°7 Tính chọn động kéo rời - Trọng lượng xe gịong có cám: 285,952.10 = 2860 (N) - Trọng lượng 38 xe gòong: 29 𝑃0 = 2680.38 = 108680 (N) - Ta xem tổng lực cản 5% trọng lượng xe: 𝑃𝐶 = 0,05.108680 = 5434 (N) - Tổng trở lực kéo động cơ: 𝑃 = 𝑃0 + 𝑃𝐶 = 108680 + 5434 = 114114 (N) - Công suất động cơ: Với: hiệu suất động cơ: 𝜂độ𝑛𝑔 𝑐ơ = 0,85 vận tốc xe gòong: 𝜈 = 12 vòng/phút 𝑁độ𝑛𝑔 𝑐ơ = = 𝑃.𝑣 6000.𝜂độ𝑛𝑔 𝑐ơ 114114.12 6000.0,85 [2] = 268,5 mã lực Chọn cyclone - Ta có 𝑡 = 45℃ 𝑉45℃ = 𝜌45℃ = 1,1105 = 0,9 (m3/kg) - Lưu lượng khơng khí khỏi hầm sấy vào cyclone 1h: 𝑉 = 𝐿 𝑉45℃ (17.34 – 333 – [4]) = 12283,94.0,9 = 11055,546 (m3/h) - Gọi ∆𝑃 trở lực cyclone: ∆𝑃 𝜌45℃ Chọn ∆𝑃 𝜌45℃ = 540 ÷ 750 = 540 (Trang 522 – [1]) Δ𝑃 = 540.1,1105 = 599,67 (N/m2) - Tốc độ quy ước: 𝜔𝑞 = 2,2 ÷ 2,5 (m/s) Chọn 𝜔𝑞 = 2,5 (m/s) - Đường kính cyclone: 𝑉 𝐷=√ 0,785.𝜔 𝑞 3600 (III.49 – 522 – [1]) (III.47 – 522 – [1]) 30 =√ 11055,546 0,785.2,5.3600 = 1,25 (m) Với D = 1,25 (m), ta chọn cyclone loại II H-24 Chiều cao cửa vào (kích thước bên trong): a = 1,11.D = 1,3875 Chiều cao ống tâm có mặt bích: h1 = 2,11.D = 2,6375 Chiều cao phần hình trụ: h2 = 2,11.D = 2,6375 Chiều cao phần hình nón: h3 = 1,75.D = 2,1875 Chiều cao phần bên tâm: h4 = 0,4.D = 0,5 Chiều cao chung: H = 4,26.D = 5,325 Đường kính ngồi ống ra: d1 = 0,6.D = 0,75 Đường kính cửa tháo bụi: d2 = 0,4.D = 0,5 Chiều rộng cưa vào: 𝑏1 𝑏 = 0,26.𝐷 0,2 = 1,625 Chiều dài cửa vào: l = 0,6.D = 0,75 Khoảng cách từ tận cyclone đến mặt bích: h5 = 0,32.D = 0,4 Góc nghiêng nắp ống vào: 𝛼 = 24° Đường kính trong cyclone: D = 400 ÷ 1000 = 0,8.D = Hệ số trở lực cyclone: 𝜉 = 60 31 Hình 6: Xiclơn KẾT LUẬN Các tính tốn khơng tránh khỏi sai số nhiều nguyên nhân Do đồ án có tính tham khảo trước tiến hành xây dựng thực tế 32 Khi xây dựng thực tế có nhiều nguyên nhân tác động khác mà ta lường trước Nhưng tùy trường hợp mà ta linh động xếp cho phù hợp với q trình sấy Hệ thống có nhược điểm áp dụng tốt cho điều kiện miền Nam Việt Nam điều kiện khí hậu, đem áp dụng cho vùng có khí hậu khác biệt sử dụng TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 [1] PGS-TSKH Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khng,” Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1”, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội [2] PGS-TSKH Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông,” Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2”, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội [3] PGS-TSKH Trần Văn Phú, “Kỹ thuật sấy”, NXB Giáo Dục [4] PGS-TSKH Trần Văn Phú, “Tính tốn thiết kế hệ thống sấy”, NXB Giáo Dục [5] PGS.Hồng Đình Tín, “ Truyền Nhiệt & Tính Tốn Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt” NXB Khoa học kỹ thuật [6] Hoàng Văn Chước, Kỹ thuật sấy, NXB KHKT [7] Hoàng Văn Chước, “Thiết kế hệ thống thiết bị sấy”, NXB KHKT [8] Phạm Văn Bơn, Vũ Bá Minh, Hồng Minh Nam, “Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 10”, Đại hoc bách khoa Tp Hồ Chí Minh [9] Vũ Bá Minh, Hồng Minh Nam, “Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2(Cơ học vật liệu rời”, Đại hoc bách khoa Tp Hồ Chí Minh [10] Nguyễn Văn Lụa , “Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm tập 7( Kỹ thuật sấy vật liệu)”, [11] Võ Văn Bang, Vũ Bá Minh, “Q trình thiết bị cơng nghệ thực phẩm (Truyền Khối)”, 34 ... ? ?Tính tốn thiết kế máy sấy h? ??m để sấy cám trộn dịch cá cho heo với suất 1000 kg ẩm/ h? ?? nhằm thực h? ?a phương pháp ! Trong trình thực đề tài, em chân thành cám ơn thầy Đào Thanh Khê giản viên Khoa... 1: Sơ đồ quy trình cơng nghệ Thiết bị: Để thực trình sấy, người ta sử dụng h? ?? thống gồm nhiều thiết bị thiết bị phụ Trong đồ án ta sử dụng loại thiết bị sau: Thiết bị Thiết bị phụ H? ??m sấy Quạt... (gam ẩm/ kg khơng khí khơ) H1 = H2 = 35 (kcal /kg khơng khí khơ) H0 = 20 (kcal/ kg khơng khí khơ) L1 = 1000 (kg ẩm/ h) - Nhiệt lượng cần thiết để làm bốc 1kg ẩm trình sấy lý thuyết: 14 q0 = = H2