Báo cáo chuyên đề môn lò điện đề tài tính toán thiết kế lò sấy điện trở để sấy nông sản, sp là sắn thái lát công suất 4 tấnmẻ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG BÁO CÁO CHUN ĐỀ MƠN LỊ ĐIỆN Tên đề tài: TÍNH TỐN THIẾT KẾ LỊ SẤY ĐIỆN TRỞ ĐỂ SẤY NÔNG SẢN, SP LÀ SẮN THÁI LÁT CÔNG SUẤT TẤN/MẺ NHÓM : LỚP: D14DIENLANH GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: NGUYỄN THỊ THU HÀ Hà Nội, ngày 27 tháng năm 2022 MỤC LỤC LIST OF STUDENTS IN GROUP AND ASSIGNMENT OF TASK No Members Student id Assignment Assessment Nguyễn Văn Lâm 19819120004 Phần Hoàn Thành Lý Thành Long 19819110005 Phần Hoàn Thành Nguyễn Ngọc Huy 19819110007 Phần Hồn Thành Ngơ Quang chương 19819110010 Phần 8, Hoàn Thành Trần Quan Nguyên Phần Hoàn Thành Phan Tuấn Đạt Phần Hồn Thành Ngơ Minh Đức Phần Hồn Thành A, MỞ ĐẦU Cây sắn (hay gọi khoai mì) loại lương thực có nguồn gốc từ lưu vực sơng Amazone (Nam Mỹ) Ở nước ta sắn du nhập vào khoảng kỷ 18 trồng khắp nơi từ Bắc đến Nam Cùng với việc trồng từ lâu nhân dân ta biết chế biến củ sắn làm lương thực cho người làm thức ăn cho gia súc Trong loại lương thực, sắn trồng cho nguồn nguyên liệu có khả chế biến sản phẩm vào loại phong phú Sản phẩm từ sắn sử dụng nhiều lĩnh vực kinh tế đời sống Giá trị từ sắn thực gia tăng chế biến Chính thị trường giá sắn nguyên liệu tăng lên gần đây, kéo theo quan tâm trở lại bà nông dân sau nhiều năm thăng trầm việc phát triển sắn Tuy nhiên, điều kiện quỹ đất có hạn, cạnh tranh loại trồng ngày gay gắt dù nhu cầu thị trường sản phẩm sắn ngày tăng, giá ngày cao khả mở rộng diện tích trồng sắn khơng nhiều Hướng phát triển sắn chủ yếu để đáp ứng nhu cầu thị trường nước thâm canh tăng suất để đạt giá trị tổng sản lượng ngày tăng Bên cạnh đó, việc đầu tư cho khâu chế biến để tăng giá trị sản phẩm công việc cần phải giải Đây lý để chúng em lập đồ án “thiết kế thiết bị sấy khoai mì xắt lát suất 4000kg nguyên liệu sấy/mẻ” Để sấy khoai mì xắt lát ta có nhiều phương pháp sấy buồng, sấy hầm… Ở đồ án này, yếu tố khách quan địa điểm xây dựng đặt Thành Phố Hồ Chí Minh nên việc áp dụng phương pháp sấy hầm thích hợp B, NỘI DUNG I, Tổng quan nguyên liệu Hình 1.1 Củ sắn (khoai mì) 1.1, Đặc điểm sắn Cây sắn hay cịn gọi khoai mì lương thực ưa ấm nên trồng nhiều nước có khí hậu nhiệt đới, có tên khoa học Manihot esculenta Crantza 1.2, Tình hình trồng sắn Cây sắn trồng 92 nước vùng nhiệt đới cận nhiệt đới nguồn lương thực khoảng 500 triệu người (nguồn CIAT, 1993) Ở Việt Nam, sắn với khoai lương thực quan trọng thứ ba sau lúa ngô Vùng Đông Nam Bộ địa bàn trọng điểm sản xuất sắn hàng hóa với ưu vốn có khí hậu, đất đai, giao thông vận tải, sở hạ tầng, số dự án đầu tư vào chế biến tiêu thụ sắn nước ngồi Diện tích trồng sắn Việt Nam năm tới dự kiến không tăng nhiều Tuy nhiên, gia tăng suất sản lượng việc áp dụng trồng giống sắn có suất củ tươi suất bột cao, đồng thời với việc đẩy mạnh biệnh pháp thâm canh bón phân cân đối, trồng xen canh, có hệ thống canh tác thích hợp đất dốc rải vụ thu hoạch Đặc điểm KM94 38,6 39,0 28,6 KM60 27,2 38,0 27,2 Giống HL20 20,2 36,5 24,5 HL23 19,8 37,0 26,5 Năng suất củ tươi (tấn/ha) Hàm lượng chất khô (%) Hàm lượng tinh bột (%) Thời gian thu hoạch ÷ 12 6÷ ÷ 12 6÷ (tháng) Bảng 1.1 Đặc điểm số giống sắn HL24 20 36,7 25,8 6÷ 1.3, Phân loại, cấu tạo, thành phần hóa học củ sắn 1.3.1, Phân loại Sắn có nhiều loại khác màu sắc, thân cây, lá, vỏ củ, thịt củ Tuy nhiên, công nghiệp sản xuất tinh bột người ta phân sắn thành hai loại sắn đắng sắn - Sắn đắng: cho suất cao, củ to, hàm lượng tinh bột củ cao, có nhiều nhựa củ, hàm lượng cyanhydric cao, ăn tươi bị ngộ độc - Sắn ngọt: gồm tất loại sắn có hàm lượng cyanhydric thấp, loại sắn có hàm lượng tinh bột thấp, ăn tươi không bị ngộ độc Hiện nay, loại sắn mà nông dân tỉnh Tây Ninh trồng chủ yếu loại sắn đắng giống sắn cho suất hàm lượng tinh bột tương đối cao 1.3.2, Cấu tạo củ Củ sắn thường thuôn dài hai đầu, tùy theo tính chất đất điều kiện trồng mà kích thước củ dao động khoảng: - Chiều dài từ 0,1 ÷ 0,5m - Đường kính củ từ ÷ 8cm Củ thường có phần gồm: vỏ gỗ, vỏ củ, thịt củ lõi a b - Hình 1.2 Cấu tạo mặt cắt ngang củ sắn Vỏ gỗ (Vỏ lụa) Giữ vai trị bảo vệ củ Có thành phần chủ yếu cellulose hemicellulose Khơng có chứa tinh bột, chiếm 0,5% ÷ 2% trọng lượng củ Vỏ củ (Vỏ thịt) Dày vỏ gỗ, có cấu tạo từ lớp tế bào thành dày, thành tế bào có cấu tạo chủ yếu cellulose, bên hạt tinh bột, chất chứa Nitơ dịch bào (nhựa) có ảnh hưởng tới màu tinh bột chế biến - Trong dịch bào có tanin, sắc tố, độc tố, enzyme - Vỏ củ có chứa từ 5% ÷ 8% hàm lượng tinh bột chế biến c Thịt củ - Là thành phần chủ yếu củ - Gồm tế bào nhũ mô: vỏ tế bào cellulose, pentozan; bên hạt tinh bột, nguyên sinh chất, glucid hòa tan nhiều chất vi lượng khác - Phân bố hàm lượng tinh bột thịt củ giảm dần từ phần thịt củ sát vỏ đến lõi - Ngồi lớp tế bào nhũ mơ cịn có tế bào thành cứng không chứa tinh bột (cấu tạo từ cellulose) cứng gỗ gọi xơ Loại tế bào thường thấy đầu cuống củ sắn lưu niên củ biến dạng trình phát triển d Lõi sắn - Thường tâm dọc suốt từ cuống tới đuôi củ, cuống to nhỏ dần tới đuôi củ - Chiếm 0,3% ÷ 1% trọng lượng tồn củ, có thành phần chủ yếu cellulose hemicellulose - Sắn có lõi lớn nhiều xơ ảnh hưởng đến hiệu suất suất nghiền chế biến Ngoài thành phần trên, củ sắn cịn cuống rễ Các thành phần có cấu tạo chủ yếu là cellulose nên gây khó khăn chế biến 1.3.3, Thành phần hóa học củ sắn Thành phần hóa học củ sắn dao động khoảng rộng tùy thuộc vào: giống, tính chất đất, điều kiện phát triển cây, thời gian thu hoạch (đây yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hàm lượng tinh bột có củ) STT Thành phần Tỷ lệ % Nước 70,25 Tinh bột 21,45 Protid 1,12 Chất béo 0,4 Cellulose 1,11 Đường 5,13 Tro 0,54 Bảng 1.2: Tỷ lệ % (theo khối lượng) thành phần có củ sắn 2.3.1, Chất dinh dưỡng có củ a Tinh bột Tinh bột thành phần quan trọng củ khoai mì, bao gồm hai thành phần: - Amylo: 15 ÷ 25% - Amylopectin: 75 ÷ 85% Hàm lượng tinh bột củ khoai mì phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: điều kiện khí hậu, giống, thời gian thu hoạch, bảo quản… quan trọng thời gian thu hoạch Chẳng hạn như: sắn tháng thu hoạch khoảng từ tháng 10 ÷ 11 tốt (thời gian thu hoạch phụ thuộc vào giống sắn) cho suất hàm lượng tinh bột cao Còn thu hoạch sớm suất củ thấp, lượng tinh bột ít, lượng chất hòa tan cao Còn thu hoạch trễ hàm lượng tinh bột giảm, thành phần xơ tăng, phần tinh bột bị thủy phân thành đường để ni mầm non Tinh bột khoai mì tồn dạng hạt tinh bột có kích thước ÷ 34m Tinh bột khoai mì có số tính chất đặc trưng có lợi sử dụng chúng làm nguyên liệu chế biến thực phẩm như: - Tinh bột khoai mì khơng có mùi nên thuận tiện sử dụng chúng với thành phần có mùi thực phẩm - Tinh bột khoai mì nước sau gia nhiệt tạo thành sản phẩm có dạng sệt suốt nên thuận tiện việc sử dụng chúng với tác nhân tạo màu khác - Tỉ lệ amylopectin: amylose tinh bột khoai mì cao (80:20) nên gel tinh bột có độ nhớt, độ kết dính cao khả gel bị thối hóa thấp b Hình 1.3 Hạt tinh bột củ sắn qua kính hiển vi điện tử quét - Đường củ chủ yếu glucose maltose, saccharose - Trong q trình chế biến đường hòa tan nước theo nước dịch c Protid - Protid thành phần chưa nghiên cứu kỹ, nhiên hàm lượng thấp nên ảnh hưởng tới quy trình công nghệ - Trong củ sắn, hàm lượng acid amine không cân đối: thừa arginine lại thiếu acid amine chứa lưu huỳnh Acid amine Hàm lượng (mg/100g protid) Lysine 30 Methionine 13 Tryptophan Phenylalanine 33 Threonine 23 Valine 21 Leucine 30 Isoleucine 20 Arginine 40 Histidine 13 Bảng 2.3 Thành phần số acid amine có củ sắn d Vitamin khoáng - Củ sắn có chứa nhiều Vitamin C Canxi - Ngồi củ sắn cịn có Vitamin B nhiều loại khống khác 2.3.2, Các hợp chất khác Ngoài chất dinh dưỡng trên, củ sắn cịn có chứa độc tố, tanin, sắc tố hệ enzyme phức tạp Đây chất gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng tinh bột sau (chủ yếu màu sắc) a Độc tố Trong củ khoai mì, HCN tồn dạng cyanogenic glucoside gồm loại linamarin lotaustralin - Linamarin có cơng thức phân tử C10H17O6N cơng thức cấu tạo là: CH3 H3C C C N O C6H11O5 - Độc tố phát lần đầu Peckolt gọi manihotoxin - Dưới tác dụng dịch vị có chứa HCl men tiêu hóa, chất bị phân hủy giải phóng acid cyanhydric chất độc người C10H17O6N + H2O C6H12O6 + (Glucose) (Linamarin) (CH 3)2O + (Aceton) Acid Hydrocyanic HCN - Lotaustralin có cơng thức phân tử C11H119O6N công thức cấu tạo là: CH3 CH2 H3C C C N O C6H11O5 Tùy theo giống sắn, điều kiện đất đai, chế độ canh tác thời gian thu hoạch mà hàm lượng HCN có khác Sự phân bố chất độc củ sắn không đều: cuống củ chứa nhiều chất độc củ, lớp vỏ thịt chứa nhiều HCN lõi sắn, phần thịt sắn có chứa chất độc (W/m2độ) Vậy (W/m2độ) Nhiệt tải riêng truyền từ mặt tường hầm sấy môi trường xung quanh q 2=α × Δ t 2=5,39× 2,5=13,475(J /kg) Kt= 1 δ δ x 0,025 0,3 1 = + + + +2 + + 46,6 0,75 5,39 α1 λ2 λ1 α = 1,52 (W/m2độ) Kiểm tra lại giả thiết nhiệt độ: -So sánh nhiệt tải riêng : q2−q1 13,98−13,475 x100% = x 100% = 3,75% < 5% → Đạt 13,45 q1 -So sánh nhiệt độ mặt tường hầm sấy với nhiệt độ , giả thiết ban đầu: Nhiệt độ bề mặt tường phía tiếp xúc với tác nhân sấy so sánh với Với =27 =72,5 , : nhiệt độ không khí phân xưởng : nhiệt độ trung bình tác nhân sấy hầm => t T = ttb K t x (t tb −t k ) 1,52 x (72,5−27) = 72,5 = 70,96 oC α1 44,83 So sánh với t T =¿ 72,2 ¿ ¿ x 100% = |72,2−70,96| 72,2 x 100% = 1,72% < 5% -> đạt =72,2 Nhiệt độ bề mặt tường phía tiếp xúc với khơng khí bên ngồi so sánh với =29,5 , t T = tk + : K t x (t tb−t k ) 1,52 x (72,5−27) = 27 + = 30,83 oC α2 5,39 |29,5−30,83| 29,5 x 100% = 4,5% < 5% => đạt Như giả thiết ban đầu nhiệt độ chấp nhận Vậy nhiệt tổn thất tường qt: q t= K t x F t x ∆ t tb x 3600 W q t= 1,52 x 57 ,2 x 39,283 x 3600 = 36923,47 (J/kg) = 36,92 (kJ/kg) 333 2.2.3.2 Nhiệt tổn thất qua trần q tr Quá trình cấp nhiệt qua trần tính tốn giống cấp nhiệt qua tường, khác tường nằm ngang Nhiệt tổn thất qua trần: q tr = K tr × Ftr × Δ t tb × 3600 (J/kg) W [1] Với: -W=1250 (kgẩm/h): lượng ẩm bốc hầm sấy - F tr =Lh Bh=11.1,6=17,6 m2 : diện tích bề mặt trần hầm sấy - Δt tb=39,283 ℃ : hiệu số nhiệt độ trung bình (cách tính tương tự nhiệt tổn thất tường) -Ktr: hệ số truyền nhiệt qua trần (W/m2độ) K tr = ' δ1 1 + '+ α λ1 α = + 0,4 + = 0,629 (W/m2độ) 7,123 0,2787 7,04 [1] -δ '1=0,4m: trần hầm sấy gồm lớp bêtong - λ '1= 0,2787 -α 1=77,123: hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến tường nhám (W/m2.độ) -α 2= 7,04: hệ số cấp nhiệt từ mặt ngồi tường hầm sấy mơi trường (W/m2.độ) Vậy nhiệt tổn thất trần qtr: q tr = K tr × Ftr × ∆t tb × 3600 =4,7 kJ /kg W 4.2.2.3.3 Nhiệt tổn thất qua Công thức thực nghiệm: -W=333 (kgẩm/h): lượng ẩm bốc hầm sấy =11.1,6=17,6 m2 diện tích - : tổn thất riêng 1m2 nền, phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình tác nhân sấy vị trí đặt hầm sấy phân xưởng ttb (0C) (W/m2) 40 24,5 60 34,2 Bảng 4.2: Giá trị nội suy Từ giá trị bảng trên, ta nội suy ttb= 72,5oC Vậy q n= q0n × F n × 3600 40,26 x 17,6 x 3600 =¿7,66(kJ/kg) = 333 W 4.2.2.3.4 Nhiệt tổn thất qua cửa =40,26 -Fc=2.1,7.2,7=9,18 m2 : Diện tích tất cửa hầm sấy (Cửa có chiều rộng 1,7m; chiều cao 2,7 m Hầm sấy có cửa) -W=333 (kgẩm/h): lượng ẩm bốc hầm sấy - = ttb-tk =72,5-27=45,5 : hiệu số nhiệt độ trung bình tác nhân sấy khơng khí ngồi hầm sấy -Hệ số truyền nhiệt qua cửa: Hầm sấy gồm cửa vào ra, cửa gồm lớp: -Hai lớp phía ngồi làm thép có bề dày , hệ số dẫn nhiệt thép=0,5W/mđộ -Một lớp làm thủy tinh để cách nhiệt, bề dày , hệ số dẫn nhiệt b=0,035W/mđộ - , lấy giá trị hệ số cấp nhiệt trường hợp tính tốn với tường K c= σ2 σ1 1 +2 + + α1 λth ép λb α = 1 0,002 0,07 = 0,4515(W/m2độ) +2 + + 46,6 0,5 0,035 5,39 Kiểm tra lại giả thiết nhiệt độ: So sánh nhiệt độ mặt tường hầm sấy với nhiệt độ , : -Nhiệt độ cửa phía tiếp xúc với tác nhân sấy: =72,2 Tính nhiệt độ cửa phía tiếp xúc với tác nhân sấy: =72,5 |72,2−72,04| 72,2 0,4513 x (72,5−27) = 72,04 44,83 x 100% = 0,22% < 5% => đạt -Nhiệt độ cửa phía tiếp xúc với khơng khí xung quanh: =31 Tính nhiệt độ cửa phía tiếp xúc với khơng khí bên ngồi 0,4513 x (72,5−27) =27 + = 30,8 5,39 |t c2 −t c | ' tc ×100 %=0,65 %