Đồ án môn học quá trình và thiết bị trong cntp đề tài thiết kế hệ thống sấy thùng quay hạt đậu nành năng suất 1000 kgh

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC & THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM *** ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG CNTP Đề tài: Thiết kế hệ thống sấy thùng quay hạt đậu nành suất 1000 kg/h GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực SVTH Mạch Ngọc Xuân Trà 14116171 Lê Thị Thu Thảo 14116145 TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC & THỰC PHẨM *** ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊ Họ tên SV: Mạch Ngọc Xuân Trà Lê Thị Thu Thảo MSSV: 14116171 MSSV: 14116145 Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Tiến Lực Nội dung Thiết kế hệ thống sấy thùng quay hạt đậu nành với suất 1000kg/mẻ Mục tiêu: Thiết kế hệ thống sấy để chế biến đậu nành sấy đạt suất 1000kg/h Lựa chọn địa điểm xây dựng, điều kiện chọn địa điểm, kích thước kho, thiết bị hệ thống thông số kỹ thuật phù hợp với suất cho Ngày giao đồ án: 01/10/2017 Ngày nộp đồ án: 15/12/2017 TRƯỞNG BỘ MƠN (Kí ghi rõ họ tên) GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Kí ghi rõ họ tên) MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU BẢNG VIẾT TẮT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1 Tổng quan sấy 1.1 Vật liệu sấy 1.1.1 a Các dạng liên kết ẩm vật liệu ẩm Liên kết hóa học b Liên kết hóa lý c Liên kết lý 1.1.2 Phân loại vật ẩm 1.2 Tác nhân sấy 1.3 Thiết bị sấy phân loại Tổng quan thiết bị sấy thùng quay 2.1 Cấu tạo máy sấy thùng quay 2.1.1 Thiết bị sấy thùng quay theo chu kỳ 2.1.2 Thiết bị sấy thùng quay liên tục Tổng quan nguyên liệu đậu nành 10 CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT ĐẬU NÀNH SẤY 12 Quy trình 12 Thuyết minh quy trình 13 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY THÙNG QUAY 15 Tính tốn cân vật chất 15 1.1 Tính thơng số trạng thái tác nhân sấy trình sấy lý thuyết 15 1.2 Cân vật chất 18 1.3 Lượng nhiệt cần cung cấp cho trình sấy lý thuyết 19 Tính tốn cân lượng 20 2.1 Tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang râ 20 2.2 Tổn thất nhiệt môi trường 21 2.3 Tổng tổn thất nhiệt trình sấy 24 Xây dựng quy trình sấy thực 24 3.1 Tính giá trị tổng tổn thất ∆ 24 3.2 Xác định thông số tác nhân sấy sai trình sấy thực 24 3.3 Thiết lập bảng cân nhiệt 26 Tính tốn thiết bị 27 Tính tốn thiết bị phụ 28 5.1 Thiết kế phận truyền động 28 5.2 Chọn kích thước cánh đảo thùng 33 5.3 Vành đai lăn đỡ 34 5.4 Tính calorife cấp nhiệt 37 5.5 Tính chọn Xyclon 42 5.6 Tính tốn chọn quạt 45 5.7 Tính buồng đốt 51 CHƯƠNG 4: QUY HOẠCH MẶT BẰNG VÀ BẢN VẼ 52 Thiết kế nhà máy sấy 52 1.1 Tiêu chuẩn thiết kế nhà xưởng thực phẩm 52 1.2 Địa điểm xây dựng nhà máy 54 Diện tích phân xưởng 55 KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 MỤC LỤC BẢNG Bảng Một số đặc tính chủ yếu kiểu thiết bị sấy đối lưu thông dụng Bảng Thành phần dinh dưỡng đậu nành 11 Bảng Chỉ tiêu đánh giá chất lượng đậu nguyên liệu 13 Bảng Chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm đậu nành sấy giòn 14 Bảng Thông số trạng thái tác nhân sấy 18 Bảng Thông số thành phần hat đạu nành sau sấy 20 Bảng Cân nhiệt trình sấy 26 Bảng Tính chất vật liệu thép CT3 để chế tạo thùng 27 Bảng Thơng số kích thước chủ yếu cặp bánh 32 Bảng 10 Thông số chọn vật liệu thùng sấy 35 Bảng 11 Thông số tác nhân sấy 38 Bảng 12 Kích thước xyclon đơn loại LIH-15 44 Bảng 13 Tóm tắt thơng số khơng khí đường ống 45 Bảng 14 Thiết kế đường ống 46 Bảng 15 Tính kết trở lực ma sát đoạn ống 47 Bảng 16: Tổng hợp thiết bị phụ hệ thống sấy thùng quay………… … 50 Bảng 17 Diện tích phân xưởng sản xuất 55 Bảng 18 Diện tích phân xưởng phục vụ cho sản xuất 55 Bảng 19 Diện tích khu vực hành cơng trình khác MỤC LỤC HÌNH Hình Các dạng cách khuấy thùng sấy Hình Sơ đồ nguyên lí hoạt động máy sấy thùng quay Hình Quy trình sản xuất đậu nành sấy giòn 12 Hình Sản phẩm đậu nành sấy 17 Hình Sơ đồ truyền nhiệt qua vách thùng 23 Hình Chiều cao vật liệu sấy thùng sấy 34 Hình Cấu tạo lực đè lên lăn đỡ 34 Hình Một loại calorife khí 37 Hình Các kích thước cánh tròn 37 Hình 11 Hệ thống xyclon 43 Hình 12 Cấu tạo quạt 50 PHỤ LỤC Phụ lục Đồ thị I-d khơng khí ẩm…………….………………….58 LỜI MỞ ĐẦU Cùng với phát triển ngành công nghiệp khác, ngành cơng nghệ thực phẩm đóng vai trị ngày quan trọng giới Ứng dụng ngành công nghệ thực phẩm công nghiệp đời sống rộng lớn Đối với nước công nghiệp nước ta kỹ thuật sấy đóng vai trị quan trọng việc hoàn thiện nâng cao chất lượng sản phẩm Chính thế, việc tính tốn thiết kế hệ thống phù hợp với yêu cầu sản xuất thực tiễn cần thiết Trong tại, có nhiều phương pháp sấy đại có hiệu cao Tuy nhiên với việc sấy sấy thùng quay hợp lý Hệ thống sấy thùng quay phổ biến cơng nghệ hóa chất có nhiều ưu điểm gọn nhẹ, dễ tự động hóa Hiện tại, nói chung cơng nghệ thực phẩm ln địi hỏi phải hồn thiện cải tiến thiết bị sấy BẢNG VIẾT TẮT STT TÊN THƯỜNG VIẾT TẮT Tác nhân sấy TNS Vật liệu sấy VLS Thiết bị sấy TBS Hệ thống sấy HTS Khơng khí KK Khơng khí khơ KKK Đồ án trình thiết bị sấy thùng quay GVHD: TS Nguyễn Tiến Lực CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Tổng quan sấy Sấy trình làm bốc nước khỏi vật liệu nhiệt Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm dẫn nhiệt, đối lưu, xạ lượng điện trường có tần số cao Mục đích q trình sấy giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền bảo quản tốt.[1] 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 mơi trường xung quanh Sấy q trình khơng ổn định, độ ẩm liệu sấy thay đổi theo khơng gian thời gian  Q trình sấy khảo sát hai mặt: tĩnh lực học động lực học Tĩnh lực học: xác định mối quan hệ thông số đầu cuối vật liệu sấy tác nhân sấy dựa phương trình cân vật chất – lượng, từ xác định thành phần vật liệu, lượng tác nhân sấy lượng nhiệt cần thiết.[1] Động lực học: khảo sát mối quan hệ biến thiên độ ẩm vật liệu với thời gian thơng số q trình ví dụ tính chất cấu trúc vật liệu, kích thước vật liệu, điều kiện thủy động lực học tác nhân sấy,… từ xác định chế độ sấy, tốc độ sấy thời gian sấy thích hợp.[1] 1.1 Vật liệu sấy Những vật đem sấy vật ẩm có chứa khối chất lỏng đáng kể (chủ yếu nước) Trong qúa trình sấy ẩm chất lỏng vật bay hơi, độ ẩm giảm Trạng thái vật liệu ẩm xác định độ ẩm nhiệt đơj Độ ẩm vật bieeur thị qua độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm toàn phần, độ chứa ẩm.[2] - Độ ẩm tuyết đối tỷ số khối lượng ẩm chứa vật với khối lượng vật liệu tuyệt đối Đổ ẩm tuyệt đối có giá trị từ 0% đến ∞ Vật có độ ẩm tuyệt đối 0% vật khô tuyệt đối vật có độ ẩm ∞ vật chứa tồn nước.[2] - Độ ẩm toàn phần tỷ số khối lượng ẩm chứa vật với khối lượng vật ẩm ẩm Độ ẩm tồn phần có gía trị từ đến 100% Vật có độ ẩm tồn phần Đồ án trình thiết bị sấy thùng quay GVHD: TS Nguyễn Tiến Lực 0% vật khô tuyệt đối 100% vật toàn nước Như độ ẩm tồn phần ln ln nhỏ 100%.[2] - Độ chứa ẩm tỷ số lượng chứa ẩm vật với khối lượng vật khô tuyệt đối Độ chứa ẩm khơng đặc trưng cho tồn vật mà cịn đặc trưng cho vùng vật thể [2] - Nồng độ ẩm khối lượng ẩm chứa m3 vật thể Nồng độ ẩm ký hiệu N - Độ ẩm cân độ ẩm vật trạng thái cân với môi trường xung quanh vật Ở trạng thái độ chứa ẩm vật đồng phân áp suất nước bề mặt vật ẩm phân áp suất nước khơng khí ẩm Lúc khơng tồn trao đổi chất ẩm vật môi trường Như độ ẩm cân phụ thuộc trạng thái môi trường bao quanh vật Độ ẩm cân có ý nghĩa lớn, xác định giới hạn trình sấy dùng để xác định độ ẩm bảo quản loại vật liệu điều kiện môi trường khác [2] 1.1.1 Các dạng liên kết ẩm vật liệu ẩm a Liên kết hóa học Liên kết hóa học ẩm vật khơ bền vững phân tử nước trở thành phận thành phần hóa học phân tử vật ẩm Loại ẩm tách có phản ứng hóa học thường phải nung nóng vật đến nhiệt độ cao Sau tách ẩm tính chất hóa lý vật thay đổi Trong q trình sấy ẩm liên kết hóa học khơng bị tách Q trình sấy u cầu giữ ngun tính chất hóa lý vật b Liên kết hóa lý Gồm hai kiểu liên kết gồm: liên kết hấp phụ liên kết thẩm thấu  Liên kết hấp phụ Trong vật ẩm ta gặp vật keo Vật keo có cấu tạo dạng hạt Do cấu tạo hạt nên vật keo có bề mặt bên lớn Vì có lượng bề mặt tự đáng kể Khi tiếp xúc với khơng khí ẩm hay trực tiếp với nước, ẩm xâm nhập vào vật theo bề mặt tự tạo thành liên kết hấp thụ nước bề mặt  Liên kết thẩm thấu Đồ án trình thiết bị sấy thùng quay GVHD: TS Nguyễn Tiến Lực Bảng 15 Tính kết trở lực ma sát đoạn ống Đoạn ống Chiều Dtd dài (m) Từ quạt đẩy đến Rc λ ∆𝑃𝑚𝑠 (N/m2) ∆𝑃𝑚𝑠 mmH2O 0,25 2,584.105 0,0132 16,745 1,707 0,4 1,119 105 0,0135 2,393 0,244 Từ thùng sấy 0,4 1,595 105 0,0131 1,83 0,187 đến cyclone 0,4 7,974 105 0,0251 1,315 0,134 Từ cyclone đến 0,4 7,974 105 0,0133 1,858 0,189 Tổng 24,141 calorife Từ sau calorife đến trước thiết bị sấy quạt hút  Tính trở lực cục Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục ống dẫn ∆𝑃𝑐𝑏 = 𝜀 - 𝑣𝑘2 𝜌𝑘 với 𝜀: hệ số trở cục Hệ số trở lực đột mở Hệ số tổn thất cột áp cục dòng chảy qua ống phân 𝜀 = 𝐾( 𝐴1 𝐴2 − 1) Với A1, A2 tiết diện ống nhỏ ống mở rộng K: hệ số với góc mở 𝜎 K = 0,2 Áp suất cục ∆𝑃𝑐𝑏 tính theo V2 Bảng 16 Tính trở lục cục Vị trí trở Ống nhỏ lực Drđ1 Cửa 0,25 calorife A1 (m2) Ống đọt A2 (m2) ε ∆𝑃𝑐𝑏 0,1256 0,0372 1,319 mở 0,049 0,4 Đồ án trình thiết bị sấy thùng quay GVHD: TS Nguyễn Tiến Lực → đoạn ống Ống đến 0,4 0,125 0,5 0,1963 0,013 0,363 cửa vào quạt hút Tổng 1,682 Hệ số trở lực đột thu - Vị trí trở lực đột thu từ cửa quạt đẩy vào đường ống dẫn Dtd1 = 0,35m; A1 = 0,096 m2 số ống mở rộng Dtd2 = 0,25m; A2 = 0,049 m2 số ống nhỏ Hệ số tổn thất cột áp cục dòng chảy qua ống hội tụ 𝜀 = K.( − 1) 𝑒 Với K: hệ số với góc tụ 600 K =0,2 e: hệ số co hẹp với n = Thì e = 0,57 + 0,043 𝐴 1,1−𝐴2 𝐴2 𝐴1 = 0,51