Để hoàn thành bài Đồ Án Kỹ Thuật Thực Phẩm này, trước hết chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy, cô giáo trong khoa Công nghệ thực phẩm trường Đại học Công nghiệp thực phẩm Tp Hồ Chí Minh đã truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho chúng em trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại trường. Trong quá trình thực hiện đề tài chúng em đã gặp không ít khó khăn. Nhưng với sự động viên giúp đỡ của quý thầy cô, người thân và bạn bè, chúng em cũng đã hoàn thành tốt đề đồ án của mình và có được những kinh nghiệm, kiến thức hữu ích cho bản thân.. Đặc biệt chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Phan Thế Duy người đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian thực hiện đồ án. Dù đã cố gắng nhưng không thể tránh khỏi những sai sót. Rất mong sự thông cảm và đóng góp ý kiến của quý thầy cô và hội đồng Cuối cùng, xin kính chúc quý thầy cô sức khỏe, luôn thành công trong công việc và cuộc sống. Chúng em xin chân thành cảm ơn TP Hồ Chí Minh, tháng 11, năm 2019 SVTH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY HẦM DÙNG ĐỂ SẤY NẤM BÀO NGƯ NĂNG SUẤT 300 KG NẤM KHÔ/MẺ GVHD: PHAN THẾ DUY SVTH: TÂN THỊ MỸ LINH MSSV: 2005160115 LỚP: 07DHTP4 THỊ HƯƠNG MSSV: 2005160405 LỚP: 07DHTP2 TP HỒ CHÍ MINH, 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY HẦM DÙNG ĐỂ SẤY NẤM BÀO NGƯ NĂNG SUẤT 300 KG NẤM KHÔ/MẺ GVHD: PHAN THẾ DUY SVTH: TÂN THỊ MỸ LINH MSSV: 2005160115 LỚP: 07DHTP4 THỊ HƯƠNG MSSV: 2005160405 LỚP: 07DHTP2 TP HỒ CHÍ MINH, 2019 PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ Trang đính kèm phiếu giao nhiệm vụ GVHD BẢN NHẬN XÉT CỦA GVHD Trang đính kèm nhận xét GVHD LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Đồ Án Kỹ Thuật Thực Phẩm này, trước hết chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy, cô giáo khoa Công nghệ thực phẩm trường Đại học Cơng nghiệp thực phẩm Tp Hồ Chí Minh truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu cho chúng em suốt trình học tập rèn luyện trường Trong trình thực đề tài chúng em gặp khơng khó khăn Nhưng với động viên giúp đỡ quý thầy cô, người thân bạn bè, chúng em hoàn thành tốt đề đồ án có kinh nghiệm, kiến thức hữu ích cho thân Đặc biệt chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Phan Thế Duy người trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp đỡ chúng em suốt thời gian thực đồ án Dù cố gắng khơng thể tránh khỏi sai sót Rất mong thơng cảm đóng góp ý kiến q thầy hội đồng Cuối cùng, xin kính chúc quý thầy cô sức khỏe, thành công công việc sống Chúng em xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, tháng 11, năm 2019 SVTH i MỤC LỤ PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ iii BẢN NHẬN XÉT CỦA GVHD iv LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH ẢNH .iv DANH MỤC BẢNG BIỂU v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi KÝ HIỆU CÁC ĐẠI LƯỢNG vii MỞ ĐẦU 11 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ SẤY 13 1.1 Giới thiệu chung phương pháp sấy thiết bị sấy hầm .13 1.1.1 Phương pháp sấy: 13 1.2 Thiết bị sấy hầm .14 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU .16 2.1 Giới thiệu nấm bào ngư: 16 2.2 Quy trình sấy nấm 18 2.2.1 Sơ đồ quy trình 18 2.2.2 Thuyết qui trình: 18 2.2.3 Phương pháp chế độ sấy 19 CHƯƠNG TÍNH TỐN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ THIẾT BỊ CHÍNH 20 3.1 Tính cân vật chất: 20 3.1.1 Thông số ban đầu 20 3.1.2 Khối lượng nấm đưa vào đưa vào hầm sấy: 21 3.1.3 Khối lượng nguyên liệu cho mẻ: 21 3.1.4 Lượng ẩm bốc 21 3.2 Tính tốn q trình sấy lý thuyết 21 3.2.1 Trạng thái A: khơng khí trước vào calorife .22 3.2.2 Trạng thái B: khơng khí sau qua calorife, trước vào hầm sấy 23 3.2.3 Trạng thái C: Sau khỏi hầm sấy 24 3.3 Tiêu hao khơng khí .25 W : 25 3.4 Lượng nhiệt tổn thất cho trình sấy lý thuyết 26 3.5 Tính tốn thiết bị chính: 26 ii 3.5.1 Khay sấy: .26 3.5.2 Xe goòng: 27 3.5.3 Hầm sấy: .28 CHƯƠNG TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 30 4.1 Tính tốn nhiệt hầm sấy 30 4.1.1 Tổn thất vật liệu sấy (VLS) mang đi: 30 4.1.2 Tổn thất thiết bị chuyền tải: 30 4.1.3 Tổn thất môi trường: 31 4.2 Tính tốn q trình sấy thực 34 4.3 Thiết lập bảng cân nhiệt: 35 CHƯƠNG TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 37 5.1 Tính Caloripher 37 5.1.1 Tính diện tích bề mặt caloripher 37 5.1.2 Tính kích thước hình học caloripher .41 5.2 Tính chọn quạt 42 5.2.1 Tính trở lực 43 5.2.2 Chọn quạt 48 5.3 Cyclon 48 5.4 Tính tốn túi lọc 49 5.4.1 Diện tích bề mặt lọc 50 5.4.2 Số túi lọc cần thiết 50 5.4.3 Kích thước thiết bị 51 CHƯƠNG KẾT LUẬN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO .53 iii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý hoạt động thiết bị sấy hầm 15 Hình 2.1: Nấm bào ngư 16 Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống sấy nấm 18 Hình 3.1: Lưu đồ thuật tốn xác định I d biết (t,φ ) 21 Hình 3.2: Lưu đồ xác định trình sấy lý thuyết 22 Hình 3.3: Đồ thị I-d trình sấy lý thuyết .25 Hình 5.1 Calorifer khí - .37 iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Thành phần dinh dưỡng nấm bào ngư 17 Bảng 3.1: Thông số ban đầu 20 Bảng 3.2: Các thông số trạng thái 24 Bảng 4.1: Bảng cân nhiệt 35 Bảng 5.1:Một số thơng số trạng thái khơng khí 43 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TP.HCM: Thành phố Hồ Chí Minh VLS: Vật liệu sấy TNS: Tác nhân sấy vi Ta có: - d c 0,055 = = 1,1 < 1,4 d 0,05 Nên hệ số truyền nhiệt K tính với vách phẳng kF = 1 δ + + α1 λ thép α εc [CT 15.3,P 218, 5] Trong λthép = 45W/mK δ=0,5 ( d2 - d 1) = 0,5(0,05−¿0,048) = 0,001 n c ( d 2c −d 22) 37( 0,0552 - 0,052 ) ε c =1+ = 1+ = 1,77: hệ số làm cánh d1 l 2.0,048.1,5 loại cánh tròn ống) (chọn [P 221, 5] - 1 : hệ số tỏa nhiệt nước ống, W/m2độ - : hệ số tỏa nhiệt tỏa nhiệt toàn bề mặt ngồi vách có cánh, W/m2độ Tính 1 : √ α1 = 0,720 ρg λ r υ∆t d [P 221, 5] Các thông số nước ngưng tụ - r = 2108.103 J/kg - λ = 0,6838 W/mK - ρ = 919kg/m3 - μ= 0,2006.10-6 N.s/ ∆ t : chênh lệch nhiệt độ ống vách ống Vì ta chưa biết nhiệt độ vách nên chọn ∆ t = 0,8℃ 3 1 = 0,720 919.9,81 0,6838 2108 10 = 21457,42 (W/m2K) 0,2006.10 -6 0,8 0,048 √ [P 221, 5] Tính c : hệ số tỏa nhiệt từ bề mặt cánh tới khơng khí, W/m2K αc = Nuf λ dE [P 223, 5] Ta chọn loại ống xếp sole: xxxvii Nu f =0,251 Re 0,67 -0,2 s1 - d -0,2 s - d1 ( ) ( +1) d2 d2 [P 223, 5] Tiêu chuẩn Reynold tính theo tốc độ khe hẹp qua cánh max đường kính tương đương dE: Re = ω max d E v F d2+ F dE= F +F c c [P 220, 5] √ F1c nc [P 219, 5] Trong đó: F10 =π d t c n c =π.0,05.0,04.37=0,2325 (m2): diện tích mặt ngồi ống phía khơng làm cánh ( F1c =2 π dc d2 0,0552 0,05 -π n c =2π 37=0,0305( m )diện tích cánh ống 4 4 ) ( ) F12 = F10 +F 1c= 0,263m2 : diện tích tồn mặt ngồi ống Do đó: dE = 0,2325.0,05+ 0,0305 0,2325+ 0,0305 √ 0,0305 = 0,0466 (m) 2.37 Chọn vận tốc dịng khí vào caloripher 32m/s, tốc độ khe hẹp qua cánh: ω max = ω 1- ( d2 hδ + c s1 s1 sc 32 = 0,05 0,0025 0,001 + ( ) 0,3 0,3 ×0,041 ) 1- = 38,41 (m/s) Các thông số vật lý λ , υ lấy theo nhiệt độ trung bình khơng khí bên ngồi ống Nhiệt độ trung bình khơng khí bên ống: t tb = t + t 27+70 = = 53℃ 2 Tra bảng [I.225,P 318, 2],ta có: - = 2,865.10-2 W/mK - υ = 18,46.10-6 m2/s Do đó, ta tính số sau: ω max d E 38,41.0,0466 = = 0,097.106 [P 223, 5] -6 υ 18,46.10 - Re = - Nuf = 0,251×(0,097.106)0,67 ( 0,3 - 0,05 0,05 -0,2 ) ( xxxviii 0,3 - 0,05 +1 0,04 -0,2 ) = 268,5 [P 223,5] - 268,5.2,865.10-2 αc = = 165,47 ( W/m2K) [P 223, 5] 0,0466 Tính α F1 c α2 = αc ( ηc +k ) Fc [P 223, 5] - α c: hệ số tỏa nhiệt từ bề mặt cánh tới khơng khí, W/m2K - k - c : hiệu suất cánh, xác định sau: = F10 Fc = β= 0,2325 =¿ 0,0305 7,623 αc 165,47 = = 54,85 λc δc 110 0,001 √ √ h = 54,85.0,0025 = 0,137 [P 223, 5] [P 223, 5] Với dc/d2 = 1,1 β h = 0,137 [ĐT 231, P.109, 1] ứng với loại cánh trịn, ta có: c = 0,871 Do đó, hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tương đương: α =165,47 KF = 0,0305 ( 0,871+7,623 ) =163 (W/m2K) 0,263 Hệ số truyền nhiệt K: 1 = δ 1 0,001 ¿ 282,89(W /m2 K ) + + + + α1 λ thép α εc 21457,42 45 163 1,77 [CT 15.3,P 220, 5] Kiểm tra lại chênh lệch nhiệt độ ∆ t = 0,6℃ - q = K F ∆ t tb = 283,21.58,9 = 16662,37 (W/m2) - ∆ t, = q1 16681,44 ¿ =¿0,77℃ 21457,42 α1 Sai số nhiệt độ : δ = |∆t - ∆ t ,| |0, 8- 0,77| 100% =3% ∆t = 0,8 Chênh lệch nhiệt độ chấp nhận ( Re > Ren: hệ số ma sát nằm vùng nhám Hệ số ma sát λ3 tính theo công thức: λ3= \{1,14+2.l.g d dt , \} ε tra bảng [II-13, P.379, 2] ta có λ 3=0,02395 Vậy trở lực hầm sấy: Lh ω h2 ρ 31,7 2,462 1,0765 ∆Ph = λ3 d = 0,02395 2,6 = 0,95 (N/m2)[CT.II.62,P.378 ,2] td xlv 5.2.1.4 Trở lực áp động đầu vào quạt hút Với lưu lượng khơng khí qua quạt hút nhỏ QC nên: ∆Pv = ω 2c ρc = 4,931 1,128 = 13,714 (N/m2 ) [CT II.54,P.377 ,2] 5.2.1.5 Trở lực áp động đầu quạt ∆Pr = ω 2A ρA 4,152 1,177 = = 10,145 (N/m2 ) 2 [CT II.54P,377,2] 5.2.1.6 Tổng trở lực quạt ∑ ∆ P= ∆ PCalorifer + ∆PCục + ∆P h + ∆P v + ∆ Pr = 483,19 + 1,862 + 0,95 + 13,714 + 10,145 + 0,926 = 509,861 (N/m2 ) = 51,992 (mmH2O) (quạt hạ áp) 5.2.2 Chọn quạt Trong hệ thống cần có quạt: quạt hút quạt đẩy Mỗi quạt có: Trở lực cần khắc phục: ∆ Pquạt= 1 ∑∆P = 496,107=248,05 (N/m2)= 25,294 (mmH2O) 2 Năng suất quạt: Qquạt = Q A + Q B + Q C 37695+43118+38749 = 39854 (m3/h) = 11,07 (m3/s) = 3 Theo đồ thị hình II 53 trang 485, tài liệu “Sổ tay trình & thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1”, ta chọn quạt ly tâm II 70 N010 có: Hiệu suất quạt: 𝜂q = 0,8 ω=¿ 90 rad/s Tốc độ vòng bánh guồng: 41.8 m/s Công suất trục động điện: N = K L ∆P 44368.25,294 = 0.55 = 2,6 (kW) = 3,4867 (HP) 3600.102.1.293.0,5 3600.102.ρ ɳ q - Chọn ɳ q= 0,5: hiệu suất quạt - ρ = 1,293 kg/m3: khối lượng riêng khơng khí điều kiện chuẩn xlvi - k=1,1 ɳ q =1,1.0,5=0,55 [P.334,5] 5.3 Cyclon Cấu tạo Cyclon: Cyclon thiết bị hình trụ trịn có miệng dẫn khí vào phía Khơng khí vào cyclon chảy xoáy theo đường xoắn ốc dọc bề mặt vỏ hình trụ Xuống tới phần phễu, dịng khí chuyển động ngược lên theo đường xoắn ốc qua ống tâm ngồi Ngun lý hoạt động: Hạt bụi dịng khơng khí chảy xốy bị theo dịng khí vào chuyển động xốy Lực ly tâm gây tác động làm hạt bụi rời xa tâm quay tiến vỏ cyclon Đồng thời, hạt bụi chịu tác động sức cản khơng khí theo chiều ngược với hướng chuyển động, kết hạt bụi dịch chuyển dần vỏ ngồi cyclon, va chạm với nó, động rơi xuống phễu thu Ở đó, hạt bụi qua thiết bị xả Cyclon hệ thống sấy thường phải có thiết bị đính kèm để tách bụi khỏi tác nhân sấy trước khỏi môi trường để thu hồi sản phẩm bị lôi theo Cyclon hoạt động theo nguyên tắc ly tâm Lưu lượng khơng khí qua xyclon: Qc = 7846 (m3/h) Thể tích cyclon tính theo lưu lượng tác nhân sấy nên lấy xấp xỉ 0,6 m cho m3 tác nhân sấy đưa vào:Vcyclon = 0,6.7846 = 4707,6 (m3/h) Ta chọn: [Bảng 17.3,P.321 , 5] - Đường kính xyclon: D = 1,8m - Chiều rộng tiết diện kênh dẫn vào xyclon: a = 0,45 m - Chiều dài tiết diện kênh dẫn vào xyclon: b = 0,9 m - Đường kính phần bé phễu: d = 0,36 m - Chiều dài phần ống trung tâm cấm vào xyclon h1 = 0,6 m - Chiều cao hình trụ xyclon: h2 = 0,825 m - Chiều cao phễu: h3 = 1,44 m - Đường kính ống trung tâm: D1 = 0,9 m xlvii 5.4 Tính tốn túi lọc Thiết bị lọc túi vải dùng để làm hệ khí rắn, bụi mịn với hiệu suất cao, nên sử dụng rộng rãi lĩnh vực sản xuất Bộ phận chủ yếu thiết bị túi lọc vải dệt từ loại sợi khác với nhiều kiểu dệt Những năm gần vải tổng hợp bước thay bơng len chúng có độ bền cao, đa số trường hợp giá chúng rẻ vải len Trong ta sử dụng vải tổng hợp để làm túi lọc Vải lọc phải thỏa mãn yêu cầu sau: - Khả chứa bụi cao - Giữ khả cho khí xuyên qua tối ưu - Độ bền học cao - Có khả phục hồi sau phục hồi đảm bảo hiệu lọc cao - Việc hồn ngun bề mặt lọc tiến hành sau ngừng cho khơng khí qua thiết bị làm bụi mặt vải hai cách: Rung rũ khí nhờ cấu đặc biệt Thổi ngược khí nén hay khơng khí Nguyên lý: Hỗn hợp bụi vào bên túi lọc, sau khí cịn bụi giữ lại rơi xuống khoang chứa bụi thiết bị Sau thời gia định (khoảng 15 phút) động rung hoạt động để tháo bụi cịn bám túi lọc 5.4.1 Diện tích bề mặt lọc F= V.3600 (m2) ϑ [CT III.91,P.547 ,2] Trong đó: - V: lưu lượng khí cần lọc (m3/s) - : hiệu suất làm việc bề mặt lọc, thường lấy ¿ 0,85 % - ϑ : cường độ lọc (m3/m2h) Thường lấy ϑ = 150÷ 200 m3/m2h, tùy thuộc vào vải lọc, khả xử lý,… xác định thực nghiệm Chọn ϑ = 180m3/m2h Vậy: F = 15,39.3600 = 362,12 (m2) 180.0,85 xlviii 5.4.2 Số túi lọc cần thiết n= F πDh 362,12 = π.0,35.3 ≈ 110 (túi) [CT III.92,P.547 ,2] Trong đó: - F: bề mặt lọc (m2) - D: đường kính túi lọc (D = 0,2m ÷0,4 m) Chọn 0,35 m - H: chiều dài làm việc túi lọc (l = ÷ 3,5) Chọn m Sắp xếp: - Số túi lọc theo hàng ngang: n1 = 11 - Số túi lọc theo hàng dọc: n2 = 10 - Khoảng cách ống (ngang dọc nhau): chọn cm - Khoảng cách từ ống tay áo đến thành thiết bị: - 10 cm, chọn cm 5.4.3 Kích thước thiết bị Chiều dài:L = 0,35.11 + (11 – 1).0,08 + 0,3.2 = 5,25 (m) Chiều rộng:B = 0,35.10 + (10 - 1).0,08 + 0,1.2 = 4,42 (m) Chiều cao: Chọn phần chóp hứng bụi cao 1m phần cao túi 0,2 m H = h + 1+ 0,2 = +1 + 0,2 = 4,2 (m) xlix CHƯƠNG 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 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 trình sấy Hệ thống có nhược điểm áp dụng tốt miền Nam điều kiện khí hậu, đem áp dụng cho vùng có khí hậu khác biệt khó đạt đạt kết mong muốn Đây lần thiết kế đồ án sấy nên trình thiết kế nhiều bất cập lý thuyết kiến thức hạn chế, kính mong q thầy,cơ thơng cảm Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Phan Thế Duy tận tình hướng dẫn chúng em hồn thành đồ án l TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Bùi Hải, TS Dương Đức Hồng, TS Hà Mạnh Thư;, Thiết bị trao đổi nhiệt, Hà Nội: NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2001 [2] Nhiều tác giả, Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất , tập 1, Hà Nội: NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [3] Nhiều tác giả, Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất , tập 2, NXB Khoa hoc Kỹ thuật, 2006 [4] PGS.TS Hoàng Văn Chước, Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, Hà Nội: NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [5] PGS.TSKH Trần Văn Phú, Kỹ Thuật Sấy, NXB Giáo Dục, 2008 [6] PGS.TSKH Trần Văn Phú, Tính tốn thết kế hệ thống sấy, Hà Nội: NXB Giáo dục, 2002 li