Đề tài tính toán thiết kế một buồng sấy tĩnh để sấy hạt đậu nành, năng suất 2 tấn trên/mẻ

bài tập kỹ thuật sấy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

Y  Y

BÀI TẬP KĨ THUẬT SẤY

Soybean Process Dryer

GVHD: Đinh Thành Ngân LỚP: 031131

NHÓM : VII

TP HỒ CHÍ MINH – 4/2006

DANH SÁCH NHÓM 7 VÀ NHIỆM VỤ THỰC HIỆN

1 Nghiêm Thị Phượng Xắp xếp, tổng hợp TL Nhóm trưởng

2 Nguyễn Đức Lợi

3 Lê Nguyễn Quang Hải Giới thiệu CNS

4 Nguyễn Lê Hoài Nam Giới thiệu VLS

6 Hà Hữu Hiếu Giới thiệu CNS, tính toán

7 Bùi Trọng Hân Giới thiệu VLS

8 Nguyễn Anh Duy Tính toán

ĐỀ BÀI:

Tính toán và thiết kế một buồng sấy tĩnh để sấy hạt đậu nành, năng suất 2 tấn/mẻ, thời gian sấy là 18h độ ẩm của vật liệu ω1=30%, ω2=12% Biết to =30oC, ϕo=80%, t1=110oC, quá trình sấy có hồi lưu 30% khí thải

BÀI LÀM:

1 GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU SẤY:

1.1 Lợi ích của cây đậu nành:

1.1.1 Giá trị dinh dưỡng:

Đậu tương hay đậu nành (có tên khoa học là Glycine Max Merrill) là loại cây

họ đậu (Fabaceae) giàu hàm lượng protein được làm thức ăn cho người và gia súc Cây đậu tương là cây lương thực có hiệu quả kinh tế lại dễ trồng Sản phẩm từ cây đậu tương đựơc dùng rất đa dạng như sử dụng trực tiếp hạt thô hay chế biến thành những loại thực phẩm quen thuộc như: đậu phụ, ép thành dầu đậu nành, làm bánh kẹo, sữa đậu nành, nước giải khát, nước chấm… đáp ứng nhu cầu đạm trong khẩu phần ăn hàng ngày của người và gia súc Ngoài ra, trong cây đậu tương còn có tác dụng cải tạo đất, tăng năng suất cây trồng khác Điều này có được là nhờ hoạt động cố định đạm N2 của loài vi khuẩn Rhizobium cộng sinh trên rễ cây họ đậu

Trong hạt đậu nành có các thành phần hoá học sau:

Như vậy đậu nành có giá trị dinh dưỡng khá cao, hơn hẳn các loại đậu thông dụng

và tương đương, hay vượt hơn cả các thực phẩm có nguồn gốc từ động vật Ngoài thành phần chất đạm rất lớn, đậu nành còn chứa một tỉ lệ chất béo khá cao, nhiều sinh

tố và muối khoáng cần thiết cho cơ thể

- Đạm chất (protein): là chất quan trọng nhất trong thành phần hoá học của hạt đậu

nành Hàm lượng đạm trong đậu nành gấp đôi cá lóc, gấp 2,5 lần thịt heo mỡ, gấp 3 lần trứng vịt Đạm chất đậu nành có đủ các loại axid amin cần thiết cho cơ thế như: arginin, histidin, lysin, tryptophan, phenyalanin, cystin, merhionin, glycin, valin, prolin, threanin, Bổ dưỡng tương đương nhưng đạm chất đậu nành còn có ưu điểm hơn cả thịt là không sinh ra những độc tố cho cơ thể Trong đậu nành chứa para-nucleoalbuminoid, không tạo ra các baz xanthic như ở thịt nên không độc

- Chất béo: đậu nành chứa một tỷ lệ chất béo khá cao từ 16% đến 20% chỉ thua

đậu phộng Với các thành phần chất béo chính của đậu nành là:

- Chất đường (Hydrat carbon): Đậu nành tương đối chứa ít bột hơn so với các loại

đậu khác Đường trong đậu nành là loại đường sacaroz lẫn với một loại đường không kết tinh rất giống với với lactoz trong sữa

- Các chất vô cơ và sinh tố: đậu nành chứa hầu hết các chất vô cơ cần thiết cho

cơ thể như: Ca, Na, K, Mg, P, S, Fe, Cu, Al Và các Vitamin A, B1, B2, D, E, F , nhất

là sinh tố K, một loại sinh tố tương đối hiếm ở các loài thực vật

- Các phân tố hoá: đậu nành có chứa cá phân tố hoá ureaz, lipoxitaz và một anti

phân tố hoá là antitrypsin

1.1.2 Sử dụng:

Đậu nành là loại nông phẩm có nhiều công dụng bậc nhất, hầu như các bộ phận của cây đậu nành đều có lợi ích

Hình 1- Rất nhiều giống đậu nành phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau

- Sử dụng làm thực phẩm: Đậu nành từ ngàn xưa là nguồn cung cấp chất đạm chủ

yếu của nhiều dân tộc ở châu Á Các thực phẩm thông dụng chế biến từ đậu nành đều

có giá trị bổ dưỡng rất cao Tài liệu y tế sau đây cho thấy thành phần chính của một số thực phẩm chế biến từ đậu nành

Thức ăn Calori Đạm

(g)

Bột đường (g)

Chất béo (g)

Ca (mg)

Fe (mg)

Sinh tố A (mg)

2,7 43,3 3,3 2,5 5,1

6,4 19,2 6,2 0,5 3,5

88 _ _ _

để thay thế một phần trứng vào sữa trong việc nấu nướng và làm bánh mứt

+ Sữa đậu nành: Có giá trị dinh dưỡng như sữa bò , có ưu điểm tránh được những bệnh truyền nhiễm từ động vật có sữa lây sang Dùng rất tốt cho người già, những người bị bệnh đái đường, phong thấp, táo bón nhờ một số tính chất riêng của sữa đậu nành

+ Đậu phụ: Đậu phụ là thứ thông dụng nhất Với giá trị dinh dưỡng và bổ dưỡng cao tạo ra được nhiều món ăn ngon và bổ dưỡng xứng đáng với danh hiệu “thịt không xương” Cách chế biến là làm trầm đạm chất đậu nành từ sữa đậu nành, sau đó rút ép nước để tạo thành miếng đặc

+ Nước tương: Bằng các công đoạn chế biến khác nhau, người ta chế biến thành nước chấm cho các loại thức ăn hằng ngày hay các đặc sản

+ Tương bột: Là món ăn phổ biến và được ưa thích ở các nước châu Á và cả ở châu Mỹ, châu Âu Là món ăn bổ dưỡng, dự trữ đựơc lâu dài, tiện sử dụng và dễ chế biến

+ Chao: Là món ăn quen thuộc của người Việt Nam, để dành được lâu, càng lâu càng ngon

- Sử dụng trong công nghiệp: Đậu nành còn được sử dụng trong kỹ nghệ làm keo

đậu nành, sojalithe (một loại nhựa dẻo), tơ hoá học, chất tạo nhũ tương trong kỹ nghệ cao su xốp và đặc biệt là làm keo dán gỗ dùng để dán gỗ và làm ván ép

- Sử dụng làm thức ăn gia súc: Khô dầu đậu nành còn chứa tới 40-50% đạm,

được rang hay sấy cho chín rồi xay thành bột Đây là nguồn đạm rất quan trọng trong chăn nuôi Bã đậu nành sau khi nhồi lấy sữa cũng còn chứa nhiều chất bổ dưỡng để nuôi gia súc rất tốt

- Làm phân bón cải tạo đất: Thân ,rể, lá, vỏ trái khô dầu đậu nành đều chứa

nhiều đạm, lân và kali hơn các nguồn phân hữu cơ khác Ở các vùng có tập quán luân canh cây đậu nành với các cây khác như lúa, bắp, thuốc lá nông dân đều xác nhận các cây này trồng sau vụ đậu nành đều rất trúng mùa dù lượng phân đạm bón cho vụ sau ít hơn so với ruộng không luân canh vụ trước với cây đậu nành vì các cây này được hưởng một ít đạm do cây đậu nành cung cấp Điều này là nhờ hoạt động cố định N2 của loài vi khuẩn Rhizobium cộng sinh trên rễ cây họ Đậu Đây là biện pháp thâm canh được các nước tiến bộ áp dụng và ngày càng mở rộng ở Việt Nam

Các bộ phận của cây N% P 2 O 5 % K 2 O% Ca% Mg%

1,07 0,66 0,47 0,32 0,89 0,62

2,30 1,50 4,20 0,43 2,80 3,30

0,47 2,15 0,86 0,46 0,29 1,15

0,25 0,93 0,85 0,24 0,36 0,75

Bảng 2- Thành phần dinh dưỡng trong các bộ phận của cây đậu nành

1.2 Cây đậu nành:

1.2.1 Nguồn gốc và sự phát triển:

Người ta cho rằng cây đậu nành phát nguyên từ miền Đông Bắc Trung Hoa vào thế kỉ 11 trứơc Công nguyên.Tiếp theo đó là khu vực Mãn Châu Thuở ấy, cây đậu nành còn mọc hoang dại có trái nhỏ, hạt nhỏ nên chưa là thức ăn cho người và gia súc Sau đó cây đậu nành được du nhập vào Nhật Bản, Triều Tiên, Malayxia và các nước Đông Dương trong đó có Việt Nam Ở Châu Âu cây đậu nành được trồng đầu tiên ở vườn thực vật Pari vào năm 1793

Hiện nay, đậu nành được trồng nhiều nhất và cho sản lượng cao nhất ở các nước

Mỹ, Brasil, Trung Quốc, Ấn Độ, Indônexia Đặc biệt là ở Mỹ, chiếm 55% sản lượng đậu tương trên thế giới: năm 2000 sản lượng là 75 triệu tấn, trong đó có hơn một phần ba là xuất khẩu Phần lớn sản lượng đậu tương ở nước này để chăn nuôi gia súc và xuất khẩu, dù tiêu thụ đậu tương của người ở nước này đang tăng lên

Hình 2- Sự phân bố diện tích trồng đậu tương trên thế giới

Nước ta có quan hệ giao lưu lâu đời với Trung Quốc về mặt văn hoá và xã hội nên cũng có khả năng quen thuộc với cây đậu nành từ thời rất xa xưa Năm 1793 Lourirs đã

đề cập đến canh tác đậu nành ở Việt Nam và Mã Lai

Cây đậu nành dễ trồng dễ thích nghi với mọi thời tiết, nhất là những vùng đất đai

ấm ướt như ở trong vành đai nhiệt đới nước ta Khắp từ Bắc tới Nam rất nhiều vùng trồng được đậu nành

Trước ngày giải phóng, đậu nành chỉ trồng ở miền nam tập trung ở các nơi như: Long Khánh, An Giang, Chấu Đốc, Kiến Phong, Bình Định Trong những thập niên gần đây, các tỉnh Đông Nam Bộ, các tỉnh Tây Nguyên như Gia Lai, Daklak và các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long đang ngày càng mở rộng diện tích trồng đậu nành kết hợp xen canh với các cây trồng khác Đáng lưu ý là chỉ riêng tỉnh Đồng Nai, sản lượng đạt gần 50% của cả nước Nhờ vào đất đai màu mỡ, thời tiết thuận lợi, nhất là việc áp dụng công nghệ sinh học tạo ra giống cao sản làm cho năng suất, sản lượng đậu nành ở nước ta ngày càng cao hơn không chỉ đáp ứng nhu cầu trong nước mà còn cho xuất khẩu

Hình 3- Một cánh đồng trồng đậu nành ở huyện Long Khánh, tỉnh Đồng Nai

1.2.2 Hạt đậu nành:

Cây đậu nành gieo trồng thuộc họ Leguminosae, có tên giống là Glycine Giống này hiện gồm có 6 loài lưu niên trong giống phụ

Hình 4- Quả, lá, thân cây đậu nành trồng

Về hạt đậu nành, đa số các giống đậu thương mại thường có dạng bầu dục hay gần tròn Hạt đậu nành nằm trong vỏ của nó gọi chung là quả đậu nành Quả của nó thuộc loại quả giáp, gồm hai nửa úp vào nhau, dính theo hai đường dọc sóng trái Ngoài

vỏ có lông bao phủ, khi chín quả chuyển sang màu vàng hoặc xám, trái có dạng hẹp hay

hơi tròn và hơi eo ở giữa Mỗi quả thường có 1-4 hạt, nhưng thường là hai hạt

Tuỳ theo giống đậu, độ màu mỡ của đất đai và điền kiện canh tác mà hạt đậu nành

+ Ở nước ta, trọng lượng các hạt thương phẩm có trọng lượng

trung bình là 100-120 mg Có những giống cho hạt khá nhỏ như cọc chùm trồng ở Miền

Bắc, Đen Tân Phú ở miền Đông Nam Bộ có trọng lượng 60-80 mg Giống DHA ở vụ hè thu miền Đông Nam Bộ có thể đạt trọng lượng 210-220 mg

Trong hạt đậu nành gồm hai phần chính:

+ Phần vỏ hạt: Vỏ hạt bao bọc bên ngoài thường có màu vàng, đen, nâu, cam

để bảo vệ phần phôi bên trong Có giống vỏ hạt dày, có giống vỏ hạt mỏng Phần vỏ hạt

chiếm khoảng 8% trọng lượng của hạt

+ Phần phôi: Phần phôi bên trong chứa hai tử diệp: chất chứa đạm, chất chứa

dầu Phần phôi chiếm 90% trọng lượng của hạt Phần này chứa hầu hết chất đạm và chất béo có trong cây đậu nành

1.2.3 Nhu cầu bảo quản hạt đậu nành:

- Hạt đậu nành phải ít nhất 80% trái đã chuyển sang màu xám hoặc màu xám

đen, hạt đã chín già, đa số các giống, lá đã vàng và rụng thì thu hoạch

Thu hoạch quả

ω=18-20%

Làm khô sơ bộ ω=15-17%

Sơ đồ xử lí bảo quản hạt đậu nành

- Thuỷ phần hạt đậu (ω): Là tỉ lệ nước chứa trong hạt Hạt giống phải thật khô tức

thuỷ phần thấp, thì mới đảm bảo duy trì tuổi thọ hạt lâu dài

Hạt bị mốc, mọt Hạt bị mốc, mọt Hạt bị mốc, mọt Hạt dễ bị mốc mọt Bảo quản 1-2 tháng Bảo quản 3-12 tháng Bảo quản trên 12 tháng

Bảng 3- Các khả năng bảo quản hạt đậu nành

- Người ta có nhiều phương pháp làm khô hạt đậu nành sau khi thu hoạch mà biện

pháp người nông dân sử dụng thông dụng nhất là phơi khô bằng nắng trời.Người ta phơi cả cây 1-2 nắng rồi tuốt hạt bằng máy Sau đó tiếp tục phơi khô khoảng 2-3 nắng cho hạt thật khô, cắn thử hạt đậu dòn không dính răng thì chờ cho hạt hả hết hơi nóng rồi mới gom đống lại Hạt phải được quạt và sàng sẩy thật sạch sẽ không để lẫn tạp chất, hạt xanh, hạt lép, hạt nứt vỡ, hạt sâu bệnh sau đó dùng chum, hũ dùng nylon bịt kín để tránh sự xâm nhập của không khí ẩm

Sau đó người ta đặt những chum vại này trong những kho bảo quản Các kho phải ngăn ẩm tốt, không bị tạt mưa hạn chế được sự xâm nhập của không khí ẩm và trang bị quạt thông gió để thay thế không khí nóng ẩm trong kho bằng không khí bên ngoài khô hơn hay mát hơn

Để tránh sự gia tăng nguồn nhiệt do chính bản thân hạt đậu nành và các nguồn nhiệt từ bên ngoài, người ta thường bảo quản trong điều kiện kho lạnh thường là 16oC làm nhiệt độ thấp xuống để giữ được phẩm chất của hạt Như thế hạt giống có thể bảo quản được lâu qua mùa nóng ẩm

Hình 5- Hạt đậu nành đã qua các công đoạn xử lí đem bảo quản

Đó là khi thu hoạch vào những mùa nắng Nhưng nếu thu hoạch đậu nành vào vụ

1 vào khoảng tháng 7-8 dương lịch, khi gặp mưa liên tục nhiều ngày nên cách phơi phổ biến thuờng rất bị động Hơn nữa, với quy mô sản xuất lớn, cách phơi nắng tốn công lao

động, lại không đảm bảo chất lượng hạt đậu Biện pháp thông gió cưỡng bức (trong thời gian liên tục vài ngày) cũng không phù hợp với điều kiện khí hậu ở các tỉnh phía nam vì

độ ẩm không khí tương đối cao (khoảng 80-90%) vào vụ thu hoạch Ẩm độ không khí cao sẽ tăng độ thuỷ phần của hạt và tạo điều kiện cho nấm mốc phát triển mạnh hạt đậu

sẽ mau hư Nhiệt độ quanh năm ở các tỉnh phía nam tương đối cao: 25-28oC và độ ẩm lại lớn gây khó khăn cho công tác bảo quản Trong khi yêu câu bảo quản là yêu cầu thuỷ phần của hạt đậu khoảng 11-12%, có độ ẩm không khí cân bằng với thuỷ phần khoảng 65-70%

Và để đảm bảo cho việc bảo quản tốt hơn, người ta dùng biện pháp sấy khô đậu nành bằng các máy sấy Có hai hướng: dùng máy sấy công suất lớn và mấy sấy công suất nhỏ

- Hướng dùng máy sấy công suất lớn: Tập trung tại các nhà máy chế biến, các

trung tâm thu mua Điển hình là máy sấy DUT ICO ở Tp Hồ CHí Minh từ năm

1979 đã sấy với năng suất 10-12 tấn/mẻ 8 giờ, hạ độ ấm từ 18% xuống 11%

- Hướng dùng các nành máy cỡ nhỏ, đơn giản (sấy không đảo lớp trộn hạt), để

sử dụng và bảo trì, có thể phân tán tại các địa điểm sản xuất xa Năm 1982, khoa cơ khí ĐH Nông Nghiệp 4 đã chế tạo 2 mẫu máy sấy loại nhỏ này, được

sử dụng có kết quả tốt tại nông trường Đồng Phú và xí nghiệp Giống Cây Trồng

I Khái quát như sau:

+ Năng suất: 2,5 tấn hạt/mẻ

+ Thời gian sấy mỗi mẻ:

Hạ độ ẩm từ 20-22% xuống 13-14%: 8 giờ

Hạ độ ẩm từ 30-32% xuống 13-14%: 14 giờ

+ Nhiệt độ sấy 40-43oC (dùng nhiệt độ thấp khi ẩm độ hạt lớn)

+ Chi phí chất đốt: dầu hôi 2,3l hoặc củi: 10kg/giờ

+ Nguồn lực kéo quạt: Động cơ điện 3 mã lực hoặc động cơ xăng dầu

Quá trình sấy là chuyển lượng hơi nước bên trong vật liệu từ pha lỏng sang pha hơi Quá trình chuyển pha này chỉ xảy ra khi áp suất hơi trên bề mặt vật liệu lớn hơn áp suất riêng phần của hơi trong môi trường xung quanh

Tuỳ theo tính chất cung cấp của nguồn nhiệt mà người ta sấy tự nhiên hay sấy nhân tạo

sản (gỗ, dược liệu ), hải sản (tôm, cá, cua ) thì giai đoạn sấy cực kì quan trọng sau khi thu hoạch để thành sản phẩm cuối cùng Trong công nghiệp, đặc biệt là vật liệu xây dựng thì giai đoạn sấy là không thể thiếu

Quá trình sấy không chỉ đơn giản chỉ làm mất nước trong vật liệu mà đòi hỏi sau khi sấy thì vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, chi phí vận hành thấp, tiêu tốn ít năng lượng đáp ứng các yêu cầu về kĩ thuật cũng như tính kinh tế Thí dụ, khi sấy nông sản phải đảm bảo giữ nguyên được các tính chất về hình dạng, màu sắc, hương vị, các thành phần hoá học của nó

Mỗi loại vật liệu sấy có tính chất riêng về hoá học, sinh học,vật lí khác nhau nên đòi hỏi quy trình sấy khác nhau Vật liệu sấy rất đa dạng: dạng hạt, dạng bột, dạng nhũ tương, dạng bánh, lát, cục, dạng rau, quả nên mỗi loại thích hợp với một số phương pháp sấy và một số kiểu thiết bị sấy nhất định Nên có nhiều loại hệ thống sấy khác nhau Ví dụ: các vật liệu dạng hạt như đậu, lúa, bắp thích hợp với nhiều kiểu thiết bị sấy như sấy kiểu tháp, sấy thùng quay , còn các dung dịch thì thích hợp với kiểu sấy phun hay sấy tiếp xúc với bề mặt nóng, rắn

Để thực hiện quá trình sấy người ta sử dụng một hệ thống gồm nhiều thiết bị là các thiết bị sấy, thiết bị đốt nóng (calorifer) và các thiết bị phụ cần thiết khác như: thiết bị gia nhiệt không khí, quạt gió, thiết bị khử bụi, bơm, các cánh cửa Tất cả hợp thành một hệ thống sấy hoàn chỉnh mà tuỳ từng loại vật liệu ta chọn hệ thống sấy phù hợp đáp ứng các yêu cầu chất lượng sản phẩm, khả năng chế tạo, mặt bằng lắp đặt, nguồn năng lượng, năng suất, vốn đầu tư, điều kiện lắp đặt

Các phương pháp sấy hiện nay:

- Phương pháp sấy nóng: Là phương pháp mà TNS và VLS được đốt nóng Hệ

thống sấy nóng được phân loại theo phương pháp cung cấp nhiệt:

- Phương pháp sấy lạnh: Là phương pháp tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước

giữa VLS và TNS chỉ bằng cách giảm phân áp suất hơi nước trong TNS nhờ giảm lượng chứa ẩm d Phân loại hệ thống sấy lạnh:

+ HTS lạnh ớ nhiệt độ t>0

+ HTS thăng hoa

+ HTS chân không

2.3 Hệ thống, thiết bị sấy phổ biến:

Thông thường một hệ thống sấy thường có các thiết bị chính sau đây: calorifer, thiết bị sấy, quạt, xyclon, buồng đốt

Phânloại HTS:

- HTS tiếp xúc:

+ HTS lô: Chuyên dùng để sấy hoặc là các VLS dạng tấm như: vải, giấy , carton

+ HTS tang: Chuyên dùng để sấy các vật liệu dạng bột nhão

- HTS bức xạ: Dùng để sấy các vật liệu dạng tấm mỏng như vải, sơn trên các chi

tiết kim loại Thường có HTS bức xạ dùng đèn hồng ngoại, HTS dùng bề mặt bức xạ

- HTS đối lưu: Là HTS đa dạng nhất với nhiều loại sấy khác nhau được phân loại

theo cấu tạo của TBS

+ HTS hầm: sấy được nhiều dạng vật liệu

+ HTS tháp: chuyên dùng để sấy hạt

+ HTS thùng quay: dùng để sấy hạt hoặc cục nhỏ

+ HTS khí động: dùng để sấy những hạt mảnh nhỏ và độ ấm trong quá trình lấy đi thường là độ ấm bề mặt

+ HTS tầng sôi: chuyên dùng để sấy hạt

+ HTS phun: dùng để sấy các dung dịch huyền phù như trong dây chuyền sản xuất sữa bột, sữa đậu nành

+ HTS buồng: có thể sấy nhiều dạng vật liệu khác nhau từ dạng cục, hạt đến các dạng thanh, tấm

2.4 Giới thiệu về HTS buồng:

HTS buồng là HTS đối lưu phổ biến và được ứng dụng rộng rãi nhất trong thực tế,

có thể sử dụng để sấy cho nhiều loaị vật liệu trong nông nghiệp và công nghiệp Nó có

ưu điểm là ít phức tạp, đơn giản dễ vận hành nên giá thành phù hợp với túi tiền, sấy được nhiều dạng vật liệu khác nhau

Nhưng nó cũng có những nhược điểm là thời gian sấy kéo dài do lớp vật liệu nằm yên, sản phẩm sấy sấy không đều, cấu tạo cồng kềng, chiềm nhiều diện tích lại khó kiểm tra quá trình Do tính chất cấu tạo của nó là HTS từng chu kì, từng mẻ một nên năng suất sấy không lớn, mất nhiều nhiệt lượng do tháo và nạp liệu qua cửa cũng như không tận dụng hết nhiệt của tác nhân sấy Điều kiện làm việc nặng nhọc, không đảm bảo vệ sinh

• Cấu tạo chung của các loại HTS buồng:

Hình 6- Sơ đồ nguyên lí HTS buồng

1 Quạt; 2 Calorifer; 3 Buồng sấy; 4 Ống thoát khí

1 Quạt: Dùng để vận chuyển (hút hay đẩy) đưa không khí qua calorifer vào TBS để

thực hiện quá trình sấy và mang ẩm thải ra môi trường

2 Calorifer: Có vai trò đốt nóng không khí đến một nhiệt độ theo yêu cầu để cung cấp nhiệt cho VLS đồng thời giảm độ ầm tương đối ϕ để tăng khả năng nhận ẩm của nó

Do nguồn cung cấp nhiệt lượng mà chúng ta có calorifer hơi nước, calorifer khí-khói

3 Buồng sấy: Là thiết bị trong đó chứa VLS để thực hiện quá trình sấy

4 Ống thoát khí: Dùng để thoát khí thải khi sấy vật liệu

Ngoài ra, nếu TNS là khói lò làm nguồn năng lượng để đốt nóng không khí thì trong HTS còn có buồng đốt

• Nguyên lí hoạt động:

Quạt 1 hút TNS vào và đưa đến buồng đốt 2, ở đây TNS được cấp nhiệt và được đưa đến buồng sấy 3 và trao đổi nhiệt với VLS được đưa vào buồng sấy theo hình mũi tên để làm mất nước trong VLS Sau đó, VLS ra ngoài theo cửa ra (theo hình mũi tên) còn khí thải thoát ra ngoài qua ống thải 4

Hình 7 – Sơ đồ một hệ thống sấy buồng tĩnh trong thực tế

• Phân loại HTS buồng:

- Theo tính chất chuyển động của TNS:

1

2

Hình 8- Thiết bị sấy buồng kiểu đối lưu tự nhiên

1 Buồng sấy

2 Xe goòng

¾ Hệ thống sấy buồng trên do giáo sư Grum-Gremal thiết kế, nhược điểm của thiết bị

sấy đối lưu tự nhiên là vật liệu khô không đều, các khay ở trên vật liệu khô nhanh hơn

vật liệu ở các khay dưới Không khí nóng tập trung ở phía trên nên ở đây vật liệu hay bị

sấy qúa Để cho vật liệu khô đều thường phải định kỳ đảo khay

+ Thiết bị sấy buồng đối lưu cưỡng bức:

Trong thiết bị sấy buồng đối lưu cưỡng bức, theo cách bố trí quạt lại có hai loại: TB sấy buồng dùng quạt gió tập trung và TB sấy buồng dùng quạt gió hướng trục

phân tán

2

3

Hình 9- HTS dùng quạt gió hướng trục có gia nhiệt trung gian

1 Xe goòng 2 Quạt gió 3 Động cơ điện 4 Calorifer 5 Cửa buồng sấy 6 Ống hút không khí 7 Cửa gió động

¾ Hệ thống sấy này môi chất sấy được đi vào từng phần của xe vật liệu và được gia nhiệt bổ sung Do đó chế độ nhiệt được điều hòa hơn theo chiều cao của xe vật liệu Khi cần hồi lưu có thể điều chỉnh cửa gió 7

2

1 5

5 1

4

3 3

4

Hình 10- HTS buồng dùng gió quạt tập trung

1 Quạt gió 2 Calorifer 3,4 Ống phân phối 5 Ống phân phối khí

¾ Trong thiết bị này môi chất nóng được quạt gió thổi vào kênh dẫn 3 Khí nóng chuyển động lên ngang qua các khay vật liệu rồi tập trung xuống kênh thoát khí 4 dể

thoát ra ngoài Vật liệu được chất lên xe goòng va đưa vào buồng sấy

- Theo cấu tạo và các đặc trưng khác :

+TB sấy buồng có đốt nóng trung gian

12

A

4

53

¾ Ống nhiệt là một phần tử truyền nhiệt có công suất riêng rất lớn Ưu điểm nổi bật

của ống nhiệt là: trong ống nhiệt biến thiên nhiệt độ theo chiều dài ống rất nhỏ Khi sấy

buồng đối lưu tự nhiên, ta sử dụng ống nhiệt có thể tạo nên cường nhiệt độ khá đồng

đều trong buồng sấy theo tiết diện ngang của buồng và theo chiều cao của các khay sấy Vì vậy khi sấy vật liệu khô đều không cần đảo khay Ống nhiệt là phần tử truyền

nhiệt có tuổi thọ cao hơn nhiều so với truyền nhiệt bằng Calorifer-khí khói vì trong ống

nhiệt luôn có môi chất ở trạng thái bão hòa nên nhiệt độ vách ống không bị tăng cao Hình trên là thiết bị sấy kiểu ống nhiệt dùng than, củi Nếu dùng nhiên liệu lỏng hay khí

thì việc điều chỉnh nhiệt độ trong buồng sấy càng thuận tiện

+TB sấy buồng dùng bơm nhiệt:

Nq

58

Ở đây, môi chất lạnh nhận nhiệt Q2 của không khí, bản thân môi chất hoá hơi rồi được hút về máy nén Không khí trong buồng lạnh nhả nhiệt Q2 cho giàn lạnh làm cho nhiệt độ của nó giảm từ t2 xuống t3 và tiếp tục giảm xuống t4

Quá trình làm lạnh không khí 2-3-4 làm cho không khí ẩm trở nên quá bão hoà, nước ngưng tụ sẽ được thoát ra ngoài ( lưu lượng Gk, nhiệt độ tk) Vì năng suất lạnh cuả giàn lạnh không đủ để làm lạnh không khí từ trạng thái 2 đến 4 nên người ta phải dùng nước bổ sung đưa vào làm mát không khí Lưu lượng nước làm mát bổ sung là Gn , nhiệt độ nước vào t’n nhiệt độ nước ra là t’’n

Quá trình sấy theo chu trình kín Thiết bị làm việc theo chu kì Đầu quá trình năng suất bay hơi ẩm từ vật liệu ωk (kg/h) rất lớn còn ở cuối quá trình sấy ωk giảm đáng kể (bằng 10-20% năng suất bay hơi ẩm ở đầu quá trình sấy) Vì vậy, cần phải điều chỉnh chế độ của bơm nhiệt phù hợp với quá trình sấy Để giảm khoảng cách điều chỉnh công suất bơm nhiệt người ta bố trí thêm bộ phận gia nhiệt bằng điện trở để gia nhiệt bổ sung

ở đầu quá trình sấy mà bơm nhiệt không thực hiện được Ở nhiều thiết bị sấy dùng bơm nhiệt công suất của bộ gia nhiệt điện trở gần bằng công suất bơm nhiệt

+TB sấy buồng dùng ejector

A 1

a C

M

2 3

1 B

B 4

a) Môi chất sấy là không khí; b) Môi chất sấy là khói

¾ Thiết bị sấy buồng dùng ejecter ở hình a) với TNS là không khí Không khí ngoài trời ở trạng thái A hỗn hợp với một phần TNS sau quá trình sấy có thông số C để tạo ra TNS có trạng thái M TNS ở trạng thái M được quạt 1 đẩy vào ejecter 2 Qua ejecter TNS có trạng thái M với tốc độ lớn đã “cuốn” theo TNS sau khi đã được đốt nóng say calorifer 3 có trạng thái B1 để tạo ra TNS có trạng thái B ở cuối dòng Do áp suất ở điểm

B lớn, một phần TNS sẽ đi qua VLS 4 trong buồng sấy thực hiện quá trình sấy BC, phần còn lại thải ra ngoài qua ống thải ẩm 5

¾ Hình b) là nguyên lý làm việc của HTS buồng dùng ejecter mà TNS là khói lò Ở đây, khói lò có thông số điểm B hoà trộn với không khí ngoài trời ở điểm A để được hỗn hợp có trạng thái M1 Hỗn hợp ở điểm M1 lại tiếp tục hoà trộn với TNS sau buồng sấy ở trạng thái C để được TNS đặt trưng bởi điểm M2 TNS ở trạng thái M2 đi qua ejecter và nhờ tốc độ tăng áp suất giảm mà hỗn hợp với TNS sau quá trình sấy C để được TNS có trạng thái M3 Phần lớn TNS ở trạng thái M3 do có áp suất lớn sẽ đi qua VLS thực hiện quá trình sấy M3C và phần còn lại được thải ra môi trường qua ống thải ẩm