Đồ án kỹ thuật thực phẩm thiết kế thiết bị sấy bắp kiểu thùng quay, năng suất nhập liệu 2500kgh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM Thiết kế thiết bị sấy bắp kiểu thùng quay, suất nhập liệu 2500kg/h GVHD: NguyễnHữu Quyền SVTH: Nhóm Bùi Thị Thảo Vi MSSV: 2005181363 LỚP: 09DHTP8 Lê Thị Quỳnh Hương MSSV: 2005180141 LỚP: 09DHTP8 TP HỒ CHÍ MINH, 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM Thiết kế thiết bị sấy bắp kiểu thùng quay, suất nhập liệu 2500kg/h GVHD: Nguyễn Hữu Quyền SVTH: Nhóm Bùi Thị Thảo Vi MSSV: 2005181363 LỚP: 09DHTP8 Lê Thị Quỳnh Hương MSSV: 2005180141 LỚP: 09DHTP8 TP HỒ CHÍ MINH, 2020 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin trân trọng gửi lời cảm ơn chân thành kính trọng tới Thầy Cô khoa Công nghệ Thực Phẩm, trường Đại học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM, Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Hữu Quyền tận tình hướng dẫn, bảo chúng em suốt trình thực đồ án giúp chúng em hoàn thành đồ án hạn Do kiến thức cịn hạn hẹp nên khơng tránh khỏi thiếu sót báo cáo Em mong nhận đóng góp ý kiến q Thầy Cơ để báo cáo đồ án đạt kết tốt rút kinh nghiệm cho đồ án sau Cuối cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô dồi sức khỏe thành công nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 1.1 Tổng quan nguyên liệu ngô 1.1.1 Nguồn gốc .7 1.1.2 Cấu trúc hạt ngô 1.1.3 Thành phần hóa học 1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bắp bảo quản: .8 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SẤY .10 2.1 Tổng quan sấy 10 2.1.1 Khái niệm chung 10 2.1.2 Thiết bị sấy 10 2.1.2.1 Phân loại thiết bị sấy .10 2.1.2.2 Nguyên lý thiết kế thiết bị sấy 11 2.1.2.3 Lựa chọn thiết bị sấy 11 2.1.3 Xác định thông số tác nhân sấy tiêu hao nhiệt cho sấy 12 2.1.3.1 Nhiệm vụ tác nhân sấy .12 2.1.3.2 Các loại tác nhân sấy 12 2.1.4 Chế độ sấy .12 2.1.4.1 Khái niệm định nghĩa 12 2.1.4.2 Các thông số xác định chế độ sấy 13 2.1.4.3 Chọn chế độ sấy .14 2.1.5 Cấu trúc hệ thống sấy 15 2.1.5.1 Các phận hệ thống sấy .15 2.1.5.2 Các dạng cấu trúc hệ thống sấy 16 2.1.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sấy 16 2.2 Giới thiệu hệ thống sấy thùng quay 17 2.2.1 Cấu tạo hệ thống thùng quay 17 2.2.2 Hệ thống sấy thùng quay .18 2.2.3 Nguyên lý làm việc .18 CHƯƠNG TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CỦA Q TRÌNH 20 3.1 Các thơng số ban đầu 20 3.2 Lượng ẩm tách 20 3.3 Năng suất vật liệu sau khỏi thùng sấy 20 3.4 Lượng vật liệu khô tuyệt đối 20 CHƯƠNG TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 21 4.1 Tính cân nhiệt lượng sấy lý thuyết .21 4.1.1 Tính thơng số tác nhân sấy 21 4.1.2 Thơng số trạng thái khơng khí ngồi trời (A) 22 4.1.3 Thơng số trạng thái khơng khí sau qua caloriphe (B) 22 4.1.4 Thông số trạng thái không khí khỏi thiết bị sấy (C) 23 4.2 Tính tốn q trình sấy thực tế .26 4.2.1 Nhiệt lượng đưa vào thiết bị sấy 27 4.2.2 Nhiệt lượng đưa khỏi thiết bị sấy 27 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 32 5.1 Thời gian sấy 32 5.2 Nhiệt độ cho phép đốt nóng hạt: 32 5.3 Thể tích thùng sấy 32 5.4 Đường kính thùng sấy 32 5.5 Chiều dài thùng quay 33 5.6 Tiết diện thùng sấy 33 5.7 Tốc độ tác nhân sấy lý thuyết: 33 5.8 Cường độ bay ẩm 33 5.9 Thời gian lưu vật liệu .33 5.10 Số vòng quay thùng 33 5.11 Tính bề dày thùng cách nhiệt 34 5.11.1 Hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy đến bên thùng sấy .34 5.11.2 Hệ số cấp nhiệt từ thành ngồi thùng sấy đến mơi trường xung quanh 35 5.11.3 Hệ số truyền nhiệt K 38 5.11.4 Bề mặt truyền nhiệt F 38 5.11.5 Tính hiệu số nhiệt độ trung bình tác nhâ sấy khơng khí bên ngồi: 38 5.11.6 Tính nhiệt lượng mát xung quanh .39 5.11.7 Kiểm tra bề dày thùng 39 5.11.8 Tính trở lực qua thùng sấy 40 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 42 6.1 Tính caloriphe 42 6.1.1 Số liệu chọn tính kích thước .42 6.1.2 Tính hiệu số nhiệt độ trung bình 43 6.1.2.1 Hệ số cấp nhiệt 44 6.1.2.2 Hệ số cấp nhiệt 45 6.1.3 Hệ số truyền nhiệt K 48 6.1.4 Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt kích thước caloriphe 49 6.1.5 Trở lực qua caloriphe .49 6.2 Thiết kế phần truyền động .50 6.2.1 Tính cơng suất quay thùng 50 6.2.2 Chọn tỷ số truyền động 50 6.2.3 Tính truyền bánh răng: .52 6.3 Chọn kích thước cánh đảo 54 6.3.1 Chọn kích thước cánh đảo đầu thùng 54 6.3.2 Chọn kích thước cánh đảo thùng 55 6.4 Tính vành đai lăn đỡ 57 6.4.1 Tính tải trọng thùng sấy 57 6.4.2 Tính lăn đỡ 59 6.5 Tính gầu tải nhập liệu 60 6.5.1 Chọn chi tiết gầu tải 60 6.6 Tính băng tải tháo liệu 61 6.6.1 Năng suất băng tải 61 6.6.2 Kích thước băng tải .62 6.7 Tính chọn xyclon .62 6.8 Tính trở lực chọn quạt 65 6.8.1 Thiết kế đường ống .65 6.8.2 Tính trở lực đường ống 67 6.8.2.1 Trở lực ma sát đường ống 67 6.8.2.2 Tính trở lực cục 68 6.8.3 Tính trở lực cho hệ thống 71 6.8.4 Tính cơng suất chọn quạt 73 KẾT LUẬN 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO .76 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Hệ thống thiết bị sấy 18 Hình Sơ đồ truyền nhiệt qua vách thùng 36 Hình Các kích thước cánh trịn 43 Hình Các diện tích bề mặt ống có cánh 45 Hình Sơ đồ hệ thống truyền động cho thùng 51 Hình Hình dạng số cánh đảo thùng 55 Hình Diện tích phần chứa vật liệu thùng 56 Hình Lực tác dụng lên lăn đỡ 59 Hình Xyclon đơn 64 Hình 10 Sơ đồ đường ống hệ thống sấy 67 DANH MỤC BẢNG BIỂ Bảng Thành phần hóa học ngơ Bảng Trạng thái tác nhân sấy trình sấy lý thuyết 24 Bảng Độ ẩm cân vật liệu sấy 25 Bảng Trạng thái tác nhân sấy trình sấy thực tế 29 Bảng Lưu lượng khối lượng riêng khơng khí sấy điểm trình sấy thực 30 Bảng Quan hệ hệ số M với đường kính hạt d (mm) 32 Bảng Các hệ số khơng khí bên thùng sấy .34 Bảng Các thơng số khơng khí bên thùng sấy .35 Bảng Các bề dày thùng vật liệu .36 Bảng 10 Các tính chất vật liệu chế tạo thùng 39 Bảng 11 Hệ số bổ sung kích thước 40 Bảng 12 Chọn kích thước ống truyền nhiệt .42 Bảng 13 Các thơng số nước bão hịa ngưng tụ ống 44 Bảng 14 Các thơng số khơng khí di chuyển ngồi ống .45 Bảng 15 Sơ đồ chuyển động 51 Bảng 16 Kích thước chủ yếu cặp bánh .53 Bảng 17 Khối lượng bề mặt cách nhiệt 58 Bảng 18 Kích thước băng tải 62 Bảng 19 Bảng tóm tắt thơng số khơng khí đường ống 65 Bảng 20 Thiết kế đường ống 66 Bảng 21 Kết tính trở lực đường ống 68 Bảng 22 Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục đột mở 69 Bảng 23 Tổn thất cột áp mà quạt phải khắc phục 72 Bảng 24 Bảng tính cơng suất chọn quạt .73 Bảng 25 Các thông số quạt động .74 LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, bắp trở thành lương thực quan trọng thứ hai sau lúa Ở Việt Nam,do sách khuyến khích Nhà nước nhiều tiến Kỹ thuật, đặc biệt giống nên bắp tăng trưởng diện tích, suất sản lượng.Ở nước thuộc Trung Mỹ, Nam Á Châu Phi, người ta sử dụng bắp làm lương thực cho người với phương thức đa dạng theo tập quán nơi Bắp sử dụng với nhiều công dụng như: làm thực phẩm tươi, làm thức ăn chăn nuôi nguyên liệu cho ngành công nghiệp lương thực-thực phẩm để tạo sản phẩm thực phẩm khác Chất lượng hạt bắp phụ thuộc nhiều yếu tố khác Trong đó, q trình bảo quản ảnh hưởng lớn Thời gian bảo quản lâu hay không phụ thuộc nhiều vào độ ẩm hạt Vì vậy, trình sấy bắp quan trọng ảnh hưởng lớn đến chất lượng hạt bắp Sấy trình công nghệ sử dụng nhiều thực tế sản xuất đời sống Trong công nghiệp chế biến nông – hải sản, chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng , kỹ thuật sấy đóng vai trò quan trọng dây chuyền sản xuất Trong q trình sấy, người ta sử dụng nhiều phương pháp sấy khác Đối với bắp dạng hạt phương pháp sấy bắp hệ thống thùng quay, với tác nhân khơng khí lựa chọn tốt phương pháp phổ biến ứng dụng rộng rãi thực tế sản xuất Trong đồ án này, chúng em có nhiệm vụ : Thiết kế thiết bị sấy bắp kiểu thùng quay với suất nhập liệu 2500kg/h Nhằm tìm hiểu kỹ nội dung đề tài làm quen với việc tính tốn, thiết kế thiết bị chế biến thực phẩm CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 1.1 Tổng quan nguyên liệu ngô Ngô lương thực quan trọng thứ hai sau lúa màu quan trọng trồng nhiều vùng sinh thái khác nhau, đa dạng mùa vụ gieo trồng hệ thống canh tác Ngơ có tên khoa học là: Zea mays L - Giới: Plantae - Ngành: Magnoliophyta - Lớp: Liliopsida (Monocotyledones) - Bộ: Poales(bộ Hòa thảo, cỏ, lúa) - Họ: Gramineae(họ Hòa thảo), Poaceae - Chi: Maydeae - Loài: Zea mays L, Z.mexicana, Z.perrenis L 1.1.1 Nguồn gốc Ngơ có tên khoa học Zea mays L thuộc chi Maydeae, họ hòa thảo Gramineae, có nguồn gốc từ Trung Mỹ Có nhiều giả thuyết cho rằng:  Ngô sản phẩm dưỡng trực tiếp từ cỏ ngô ( Zea mays ssp parviglumis) năm Trung Mỹ, có nguồn gốc từ khu vực thung lũng sông Balsas miền nam México, với tối đa khoảng 12% vật chất gen thu từ Zea mays ssp mexicana thông qua xâm nhập gen  Ngơ sinh từ q trình lai ghép ngơ hóa nhỏ (dạng thay đổi không đáng kể ngô dại) với cỏ ngô thuộc đoạn Luxuriantes, Z luxurians Z diploperennis Ngô trải qua hay nhiều lần dưỡng ngô dại hay cỏ ngô 1.1.2 Cấu trúc hạt ngô Cơ quan sinh dưỡng ngô gồm: rễ, thân làm nhiệm vụ trì đời sống cá thể Hạt coi quan khởi đầu Hạt ngơ gồm phận chính: vỏ hạt, lớp aloron, phơi nội nhũ Phía hạt có gốc hạt gắn liền với lõi bắp Vỏ hạt (chiếm 6-9%): bao bọc xung quanh, màu săc vỏ hạt phụ thuộc giống băng tải Bề rộng mặt băng B m 0,5 Chọn Chiều dài đoạn băng l trục m Chọn Chiều dài băng tải m 10 Băng tải có mặt L nên: L = 2.l 5.6 Tính chọn xyclon Khi tác nhân sấy khơng khí nóng qua máy sấy thường có mang theo nhiều hạt bụi nhỏ, chúng cần thu hồi để làm mơi trường khơng khí thải Trong hệ thống sấy thùng quay thường dùng xyclon đơn Chọn loại xiclon đơn ЦН-15 với góc nghiêng cửa vào =15 Loại đảm bảo độ làm bụi lớn với hệ số sức cản thủy lực nhỏ Khi thiết kế xyclon, loại ЦН-15 chọn đường kính từ 40  800mm Hệ số làm bụi tăng bán kính xyclon bé, nên dùng xyclon có bán kính nhỏ Năng suất xyclon đơn lớn, muốn tăng suất ghép nhiều xyclon làm việc song song - Lưu lượng khí vào xyclon lưu lượng tác nhân sấy khỏi thùng sấy: - Đường kính xyclon: chọn nhóm xyclon, đường kính D = 750mm, dùng suất xyclon ЦН từ 30600  35700 m3/h (Bảng III.5/524- [2]) - Kích thước xyclon ЦН-15: Bảng 19: Kích thước xyclon đơn loại ЦН-15: ST (Bảng III.5/524, [2]) Kích thước xyclon ЦН-15 Ký hiệu Cơng thức Giá trị Đường kính xyclon D 750 Chiều cao cửa vào a 0,66D 495 Chiều cao ống tâm có mặt bích h1 1,74D 1305 T 58 Đơn vị mm Chiều cao phân hình trụ h2 2,26D 1695 Chiều cao phần hình nón h3 2,0D 1500 h4 0,3D 225 Chiều cao phân bên ống tâm Chiều cao chung H 4,56D 3420 Đường kính ngồi ống d1 0,6D 450 Đường kính cửa tháo d2 bụi 0,3D 225 10 Chiều rộng cửa vào b1/b 11 Chiều dài ống vào l 12 Khoảng cách từ tận xyclon h5 đến mặt bích 13 Góc nghiêng nắp ống vào 14 Hệ số trở lực xyclon 0,26D/0,2 D 195/150 0,6D 450 0,32D 240 ξ 15 độ 105 đơn vị Hình Xyclon đơn - Bunke chứa bụi: Thế tích làm việc bunke nhóm xyclon: Vbunke = m3 (Bảng III.5a- [2]) 59 Góc nghiêng thành bunke: chọn 60 Để giảm chiều cao chung bunke, ta đặt bunke chung cho nhóm xyclon - Độ làm xyclon: 80%  85%, đường kính hạt bụi tách  100m - Đối với nhóm xyclon dùng chung bunke, để xyclon làm việc bình thường phải tránh đổi dịng khí từ xyclon đến xyclon khác, cách đảm bảo khí vào phân bố đặn xyclon Vì vậy, xyclon nhóm có trở lực Xem lưu lượng khí vào xyclon nhóm xyclon bằng: - Tốc độ quy ước khí: ,m (CT III.47/522-[2])  3,44 (m/s) - Trở lực qua xyclon: (CTIII.50/522,[2]) Trong đó: = 1,121(kg/m3), khối lượng riêng khơng khí t2 = 42˚C 5.7 Tính trở lực chọn quạt 5.7.1 Thiết kế đường ống: - Do hệ thống sấy dài, có trở lực lớn nên ta đặt quạt đặt đầu cuối hệ thống: + Quạt đặt đầu hệ thống – quạt đẩy, có nhiệm vụ cung cấp khơng khí cho caloriphe Khơng khí ngồi trời quạt đẩy đưa caloriphe, trao đổi nhiệt đưa vào thùng sấy, qua đoạn ống cong 90 + Quạt đặt cuối hệ thống – quạt đẩy, có nhiệm vụ hút tác nhân sấy qua thùng sấy để cấp nhiệt cho vật liệu sấy qua xyclon để thu hồi bụi Đường ống từ sau thùng sấy đến trước xyclon có tiết diện hình chữ nhật tiết diện cửa vào xyclon, có đoạn cong 90 vè rẽ làm nhanh để vào nhóm xyclon - Lưu lượng khí lấy theo Bảng Đối với nhánh rẽ đường ống trước xyclon lưu lượng ½ lưu lượng nhánh - Vận tốc khí: ,m/s 60 Với: Sống: diện tích tiện diện ngang ống - Chọn quạt li tâm áp suất trung bình Ц 8-18, N5 có kích thước: (Trang 492,[2]) Mặt bích cửa ra: hình vng, B = 278mm Mặt bích cửa vào: hình trịn, D = 270mm Bảng 19 Bảng tóm tắt thơng số khơng khí đường ống thái Trạng thái Trạng Nhiệt độ t (C) 27 80 42 Độ ẩm  (đơn vị) 0,85 0,0646 0,644 30380,798 35728,353 32750,433 8,4391 9,9245 9,0973 1,175 1,000 1,120 1,85.10-5 2,11.10-5 1,924.10-5 V (m /h) Lưu lượng V (m /s) lượng (kg/m3) riêng k Độ nhớt (Ns/m2) thái khơng khí khơng khí khơng khí vào khỏi thiết bị ngồi trời thiết bị sấy sấy Đại lượng Khối – Trạng Ký hiệu Đơn vị Bảng 20 Thiết kế đường ống Bắt đầu đoạn ống ST T Chiều thước (mm) dài l thước (m) (mm)  350 400 8,439 67,1582 caloriph e 250 400 9,924 78,9790 Cửa vào 400 quạt đẩy Cửa Kích Lưu Vận tốc lượng Điểm khí v khí V kết thúc (m/s) (m3/s) Kích Điểm bắt đầu Cửa Kết thúc đoạn ống Đoạn ống caloriph e 61 Kích thước (mm) Lối vào thùng nhập 400 liệu Cửa thùng tháo liệu 429x16 429x16 9,097 125,4783 (6 nhánh rẽ) 429x16 1,516 20,913 400 chính) 1,5x6 429x16 (nhán h Cửa 400 nhóm 9,097 xyclon 72,3961 Cửa vào 429 x xyclon 169 Cửa vào quạt hút 509 Hình 10 Sơ đồ đường ống hệ thống sấy Quạt đẩy Thùng tháo liệu dẫn khí Calorifer Xyclon Thùng nhập liệu dẫn khí vào Quạt hút Thùng sấy 5.7.2 Tính trở lực đường ống: 5.7.2.1 Trở lực ma sát đường ống: - Chuẩn số Reynolds: Trong đó: v, k, k : vận tốc (m/s), khối lượng riêng (kg/m3), độ nhớt (Ns/m2) khơng khí sấy vị trí tương ứng 62 Dtđ : đường kính tương đương đường ống (m) Ống trịn: Dtđ = Dống Ống hình chữ nhật : a, b : chiều dài cạnh tiết diện ống, (m) S : diện tích tiết diện ống, (m2) Π: chu vi tiết diện ống, (m) - Với không khí chảy xốy rối, Re  4000, xem dịng chảy khu vực nhẵn thủy lực  hệ số trở lực ma sát λ, theo Bảng II.12/379-[2] - Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực ma sát ống dẫn: (CT II.56/377-[2]) Bảng 21 Kết tính trở lực đường ống STT Đoạn ống Từ sau L (m) sau đến trước thiết bị sấy Từ sau xyclon đến quạt hút 0,4 Re λ 16,55.10 0,006 ΔPms (N/m2) ΔPms (mmH2O ) 90,17 9,195 277,58 28,306 0,2425 1,77.106 0,0112 814,44 83,052 0,2425 0,3.105 0,022 201,79 0,4 0,013 192,24 Từ sau Nhánh thùng sấy đến nhánh xyclon rẽ (m) quạt đẩy đến trước caloriphe Từ caloriphe Dtđ 1,49.106 0,4 1,69.105 63 0,017 20,578 19,604 5.7.2.2 Tính trở lực cục bộ: - Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục đường ống dẫn: (CT II.56/377, [2]) Với: ξ : Hệ số trở lực cục  Hệ số trở lực đột mở: - Hệ số tổn thất cột áp cục dòng chảy qua ống phân kỳ: (Bảng N011/387-[2]) Với: A1, A2 : diện tích tiết diện ống nhỏ ống mở rộng, m2 k : hệ số Với góc mở 6 k = 0,1 Áp suất Pcb tính theo v2 Bảng 22 Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục đột mở S T Vị trí trở lực T Ống nhỏ Ống mở rộng ΔP1 Dtđ1 (m) Dtđ2 (m) (N/mm2 ) A2 (m2) Từ sau quạt 0,3 đẩy đến trước caloriphe A1 (m2) Từ caloriphe sau đến 0,2 trước thiết bị sấy Từ ống đến cửa vào quạt hút 0,4 0,125 0,1225 0,4 0,125 0,0491 0,4 0,1257 0,509 0,203 6,67.10-5 0,267 0,027 0,2434 759,126 77,411 0,0383 1,56 0,159  Hệ số trở lực đột thu: - Vị trí có trở lực đột thu từ đường ống vào caloriphe A2 = 0,0491 m2: diện tích tiết diện ống nhỏ (lối vào caloriphe) 64 ΔP1 (mmH20 ) A1 = 0,1257 m2: diện tích tiết diện ống ống mở rộng ( đường ống) - Hệ số tổn thất cột áp cục dòng chảy qua ống hội tụ: Với: k: hệ số Với góc hội tụ = 60˚ k = 0,2 : hệ số co hẹp ta có: n = A2/A1 = 0,39 < 0,6 thì: = = 0,6306 → = 0,2 = 0,0686 - Vận tốc khí lối vào caloriphe: v2 = 67,1582 m/s - Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục đột thu Pcb4 tính theo v2: = 181,77 (N/ m2) = 18,54 (mmH2O)  Hệ số trở lực đoạn ống uốn cong 90: - Đối với ống tiết diện tròn: Trên hệ thống có lần uốn cong 90˚ ống tròn sau caloriphe để đến hệ thống sấy Hệ số tổn thất cột áp cục dòng chảy chỗ uốn cong, ống tiết diện tròn: Với: D: đường kính ống Chọn = 0,5 → k = 0,29 → = 0,29 = 0,29 Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục lần uốn cong 90˚ ống tròn Pcb5: = 1808,93 (N/m2) = 184,465 (mmH2O) - Đối với ống tiết diện vng: Vị trí uốn trước xyclon, sau thùng sấy Hệ số tổn thất cột áp cục dòng chảy chỗ uốn cong, ống tiết diện hình chữ nhật: = A.B.C 65 Với: → A = (Bảng II.16, N˚ 24/393-[2]) Chọn R/Dtđ = → B = 0,11 (Bảng II.16, N˚ 25/393-[2]) Ta có: → C = 1,59 (Bảng II.16, N˚ 26/393-[2]) → = A.B.C = 1.0,11.1,59 = 0,1749 Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục uốn cong 90˚ ống tiết diện chữ nhật : = 244,92 (N/m2) = 24,98 (mmH2O)  Hệ số trở lực ống ngả: + F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7: diện tích mặt cắt ngang ống tập trung, ống thẳng ống nhán, m2 Ta có: F1 = F2 = F3 = F4 = F5 = F6 = F7 + : góc phân nhánh, chọn = 45 + v1, v2, v3: vận tốc dòng ống tập trung, ống tập trung, ống thẳng, ống nhánh, m/s + Áp suất tính theo v1  Trở lực ống rẽ: - Hệ số trở lực ống rẽ: Ta có: → = 0,58 (Bảng II.16, N˚22/392-[2]) - Áp suất cần thiết đẻ khắc phục trở lực cục ống rẽ : = = 132,44 (N/m2) = 13,51 (mmH2O)  Trở lực ống thẳng: - Hệ số trở lực ống thẳng trực tiếp: Ta có: = 0,16 → = 0,8 (Bảng II.16, N˚23/392-[2]) - Áp suất cần thiết đẻ khắc phục trở lực cục ống thẳng : = 7053,67 (N/m2) = 1,6559 (mmH2O) 5.7.3 Tính trở lực cho hệ thống: - Tổn thất cột áp động cửa quạt: Vận tốc khí cửa quạt: , m/s Tổn thất cột áp động: 66 - Tổn thất cột áp tính tốn: ΔPtt = ΔPt + ΔPđ (N/m2 ) (Tr 94 -[10]) - Tổn thất cột áp toàn phần, điều kiện làm việc (do sử dụng đặc tuyến thành lập cho điều kiện tiêu chuẩn): N/m2 (CT II.238a/463 -[2]) Với: t: nhiệt độ làm việc khí B: áp suất chỗ đặt quạt, B = 760 mmHg k : khối lượng riêng khí điều kiện làm việc, kg/m3 : Khối lượng riêng khí điều kiện tiêu chuẩn, = 1,293 kg/m3 Bảng 23 Tổn thất cột áp mà quạt phải khắc phục Quạt đẩy Quạt hút Tổn thất ma ΔPms sát Công thức ΔP1 + ΔP2 ΔP3 + vP4 Giá trị (N/m2) 367,75 1208,479 Tổn thất cục Công thức ΔPcb ΔP1 + ΔP2 + ΔP4 + ΔP5 + ΔP6 ΔP3 + ΔP7 + ΔP8 Giá trị (N/m2) 2995,013 Gồm ΔPms + ΔPcaloriphe (N/m2) 4393,57 9341,504 ΔPđ (N/m2) 2649,76 2935,07 Tổn thất cột ΔPtt (N/m2) áp tính tốn 7043,33 12276,57 6487,09 11432,45 Tổn thất cột áp tĩnh Tổn thất cột áp động Tổn thất cột áp toàn phần ΔPt ΔP (N/m2) 7187,67 ΔPcb + ΔPms + ΔPcb + ΔPhạt + ΔPxyclon 5.7.4 Tính cơng suất chọn quạt: - Năng suất quạt V (m3/h): khơng khí bẩn suất quạt lấy lưu lượng khơng khí theo tính tốn điều kiện làm việc 67 - Trở lực mà quạt phải khắc phục ΔP (N/m2): lấy tổn thất cột áp toàn phần điều kiện làm việc - Công suất trục động điện, vận chuyển khơng khí nhiệt độ cao: ,Kw (CT II.239b/463-[2]) Với: ƞq: hiệu suất quạt, lấy theo đặc tuyến ƞtr: hiệu suất truyền động Khi truyền động bánh ma sát ƞtr = 0,9 - Công suất động điện: Nđc = k3.N Với: ,(kW) (CT II.240-[2]) k3: hệ số dự trữ Bảng 24 Bảng tính cơng suất chọn quạt ST T Đại lượng Ký hiệu Quạt hút Quạt đẩy Năng suất V (m3/s) trung bình 9,1818 9,5109 Khối lượng riêng trung ρ (kg/m3) bình tác nhân 1,0875 1,06 Tổn thất cột ΔP (N/m2) áp toàn phần 6487,09 11432,45 Hiệu suất quạt ƞq 0,5 0,5 Công suất trục động N (kW) 143,94 256,13 158,334 281,74 Ghi - Đối với quạt đẩy: tra đồ thị đặc tuyến quạt li tâm Ц 8-18, N8 (Hình II.63/492 [2]) điện Cơng suất Nđc (kW) động điện Với N > kW k3 = 68 1,1(Bảng II.48/464-[2]) Như ta chọn quạt Ц 8-18, N8 lúc đầu hợp lý - Các thông số quạt động cơ: ta sử dụng quạt Ц 8-18, N 8 có thơng số giống Bảng 25 Các thông số quạt động Quạt Thông số Ký hiệu Ký hiệu quạt Ц 8-18, N8 Hiệu suất ƞ Giá trị Ghi 0,5 Tra đồ thị đặc tuyến quạt li tâm Ц8-18, N8 Tốc độ vòng V (m/s) 80,1 guồng 170 bánh (rad/s) Ký hiệu động YE2 Động Công suất Nđc (kW) 300 Hiệu suất ƞđc 0,85 Tốc độ quay vđc (rpm) 3000 69 (Hình II.63/492-[2]) KẾT LUẬN Với nhiệm vụ giao sau trình nghiên cứu tài liệu, học hỏi, cố gắng với giúp đỡ giáo viên hướng dẫn, em hoàn thành đồ án kỹ thuật thực phẩm với đề tài: “Thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy bắp kiểu thùng quay, suất 2500 kg/h” Thiết bị sấy thùng quay thiết kế làm việc với thơng số kĩ thuật sau: - Năng suất: 2500 kg/h - Độ ẩm đầu: 30% - Độ ẩm cuối: 12% - Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị: 80˚C - Nhiệt độ tác nhân sấy khỏi thiết bị: 42˚C - Thiết bị chính: + Chiều dài: 10500 mm + Đường kính: 2120 mm + Tốc độ quay: vịng/phút + Thời gian mẻ sấy: 2,973 h - Thiết bị phụ: + Tác nhân sấy khơng khí chiều với vật liệu + Caloriphe sử dụng nước bão hòa + Chọn cyclon + Chọn quạt + Chọn vành đai, bánh Đối với hệ thống sấy thùng quay này, việc thiết kế, tính tốn dựa vào nhiều cơng thức thực nghiệm tính tốn dựa lý thuyết cho nhiều tài liệu khác Việc sử dụng công thức số liệu không tránh khỏi sai số trình thiết kế Và hệ thống số nhược điểm thiết bị cồng kềnh, chi phí đầu tư cao,… Để thiết kế xác ta cần lập hệ thống hoạt động thử để kiểm tra chọn chế độ làm việc tối ưu Đồng thời, việc thiết kế hệ thống dựa nhiều tài liệu lý thuyết khơng có kinh nghiệm thực tế nên nhiều chỗ chưa hợp lý em mong nhận hướng dẫn góp ý thầy để hệ thống hoàn thiện 70 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Văn Phú, Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, NXB Giáo dục, 2002 [2] Trần Xoa tác giả, Sổ tay trình- thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 1, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1999 [3] Trần Xoa tác giả, Sổ tay q trình- thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 2, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1999 [4] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, Thiết kế chi tiết máy, NXB Giáo dục, 2000 [5] Hồ Lệ Viên, Thiết kế- tính tốn chi tiết thiết bị hóa chất, tập 1, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1978 [6] Trần Văn Phú, Kỹ thuật sấy, NXB Giáo dục, 2008 [7] Vũ Bá Minh, Hồng Minh Nam, Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm, tập 2: Cơ học vật liệu rời, NXB Khoa học Kĩ Thuật, 1998 [8] Nguyễn Bin, Các trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, tập 3, NXB Khoa Học Kĩ Thuật, 2003 [9] Nguyễn Văn Lụa, Kĩ Thuật Sấy vật liệu, NXB Đại học Quốc Gia TPHCM, 2001 [10] Nguyễn Văn Lụa, Kĩ thuật sấy nông sản, NXB Khoa học kĩ thuật,2002 [11] Hoàng Văn Chước, Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2006 [12] Hồ Lệ Viên, Thiết kế - Tính tốn chi tiết thiết bị hóa chất, tập 2, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1978 [13] Hoàng Văn Chước, Kỹ thuật sấy, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1999 [14] Cao Văn Hùng, Nguyễn Hữu Dương, sấy bảo quản thóc, ngơ giống gia đình, NXB Nơng nghiệp, 2001 72