Tính toán và thiết kế hệ thống sấy thùng quay hạt cà phê với phương thức sấy xuôi chiều

Trường ĐHCN Hà Nội Khoa cơng nghệ hố MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU PHẦN I TỔNG QUAN I GIỚI THIỆU CHUNG Mở đầu Giới thiệu chung cà phê II DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT CAFE Giới thiệu sấy thùng quay PHẦN II TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU 12 Nhiệt dung riêng than .12 Nhiệt trị than: 12 Lượng khơng khí tiêu hao cần thiết để đốt chát 1Kg than Lượng khơng khí lý thuyết L0 để đốt cháy 1Kg than áp dụng công thức: .13 Etan phi nước hỗn hợp khí là: .13 Cân lò đốt than 13 5.1 Hệ số khơng khí dư lý thuyết 13 5.2 Hệ số khơng khí dư buồng đốt buồng trộn tình theo cân nhiệt lị đốt than 14 PHẦN III PHẦN TÍNH TỐN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH 19 Lượng ẩm bốc trình sấy 19 Lượng vật liệu khô tuyệt đối 19 Phương trình cân nhiệt 19 Thể tích thùng sấy: 20 Chiều dài thùng, đường kính thùng xét tỷ lệ 20 Số vòng thùng sấy là: 21 Công suất cần thiết để quay thiết bị 22 Nhiệt tổn thất môi trường qua lớp cách nhiệt 22 GVHD: Nguyễn Văn Mạnh SVTH: Lê AnhTuấn Trường ĐHCN Hà Nội Khoa cơng nghệ hố 10 Cân nhiệt lượng trang thiết bị sấy .25 10.1 Nhiệt lượng vào 25 10.2 Nhiệt lượng khỏi máy sấy 26 10.3 Cân nhiệt 28 3.4 Trạng thái khói vào máy sấy khí đốt vào khỏi máy sấy lưu lượng khí 28 PHẦN V: TÍNH TỐN CƠ KHÍ .32 Tính tốn hệ thống bánh dần động 32 Xác định tải trọng 38 3.Trọng lượng vành đai .40 Kiểm tra độ bền cho thùng quay 40 Tính vành đai: 41 Tính lăn chặn lăn đỡ 43 PHẦN VI: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 44 Tính tốn lị đốt: 44 Quạt thổi vào máy sấy: 45 LỜI CẢM ƠN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 GVHD: Nguyễn Văn Mạnh SVTH: Lê AnhTuấn Trường ĐHCN Hà Nội Khoa cơng nghệ hố LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, ngành cơng nghiệp hố chất thực phẩm, vật liệu xây dựng, đồ gốm Thì sấy q trình quan trọng ngành cơng nghiệp thực phẩm cịn ngành cơng nghiệp, hố chất, sản xuất vật liệu xây dựng quy trình kỹ thuật phải yêu cầu phối liệu, ngun liệu có độ ảm định mà người ta sấy để điều chỉnh độ ẩm phù hợp với điều kiện cơng nghệ mặt khác sấy cịn có nhiều lợi ích thiết thực sống sinh hoạt ví dụ giảm bớt chi phi vận chuyển, bảo vệ sản phẩm Sấy có tác dụng tách nước khỏi nguyên vật liệu sản phẩm Do để thực q trình sấy người ta sử dụng thiết bị sấy như: Buồng sấy, hầm sấy, thùng sấy Hệ thống sấy thùng quay hệ thống chuyên dùng để sấy vật liệu dạng cục nhớ, dạng hạt có độ ẩm ban đầu lớn làm việc liên tục, cho suất cao Em thầy giáo "Nguyễn Văn Mạnh" giao nhiệm vụ "Tính tốn thiết kế hệ thống sấy thùng quay hạt cà phê với phương thức sấy xuôi chiều" với: - Năng suất 10 tấn/giờ - Độ ẩm đầu vật liệu 11% - Độ ẩm đầu vật liệu 1,0% - Nhiệt độ khói lị vào 1500C - Nhiệt độ khí thải 400C - Thiết bị sấy: Sấy thùng quay Dựa kiến thức học với bảo thầy giáo Nguyễn Văn Mạnh thầy giáo khoa Hố trường Đại học Công nghiệp Hà Nội giúp đỡ bảo cho em Đến em hoàn thành đồ án với nội dung sau: GVHD: Nguyễn Văn Mạnh SVTH: Lê AnhTuấn Trường ĐHCN Hà Nội Khoa cơng nghệ hố Phần I Phần tổng quan Phần II Tính tốn lựa chọn nhiên liệu Phần III Tính tốn thiết bị Phần IV Tính tốn khí Phần V Tính tốn thiết bị phụ Phần VI Kết luận Do trình độ hiểu biết kinh nghiệm cịn hạn chế nên đồ án em tránh khỏi thiết sót, em mong nhận góp ý giúp đỡ thầy bạn để làm em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Hố trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội Chúc thầy, có sức khoẻ tốt để hoàn thành nhiệm vụ giao Hà Nội, ngày 20 tháng 01 năm 2011 Sinh viên Lê Anh Tuấn GVHD: Nguyễn Văn Mạnh SVTH: Lê AnhTuấn Trường ĐHCN Hà Nội Khoa cơng nghệ hố PHẦN I TỔNG QUAN I GIỚI THIỆU CHUNG Mở đầu Kỹ thuật sấy ngành khoa học đóng vai trị vơ quan trọng đời sống hàng ngày sản xuất, đặc biệt ngành công nghiệp như: Cơng nghiệp sản xuất gạch ngói, phân lân Cơng nghiệp thực phẩm Từ năm 70 trở lại đây, người phát triển công nghệ sấy ngày đại nhằm sấy nông sản thành sản phẩm khô, kéo dài thêm thời gian bảo quản mà làm phong phú thêm mặt hàng loại trái khô, cà phê bột, muối, cá khô, thịt khô, lúa, ngô, khoai, sắn Nước ta nước có khí hậu nhiệt đới khơng khí tương đối ẩm ướt cơng nghệ sấy ngày trọng Đặc biệt kết hợp phơi để tiết kiểm lượng Nghiên cứu thiết bị công nghệ sấy phù hợp với loại nguyên vật liệu để đạt chất lượng cao Trong nguyên liệu sấy cà phê đòi hỏi kỹ thuật sấy phải cao cà phê sau sấy phải gói giữ mùi thơm màu sắc đặc trưng nên ta phải lựa chọn phương thức sấy thiết bị sấy cho phù hợp, đạt hiệu cao Dựa vào đặc tính cà phê ta lựa chọn thiết bị sấy, sấy tháp, sấy thùng quay, sấy hầm Giới thiệu chung cà phê a Cấu tạo cà phê Quả cà phê gồm có: lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớp vỏ chấu, lớp vỏ lụa lớp nhân GVHD: Nguyễn Văn Mạnh SVTH: Lê AnhTuấn Trường ĐHCN Hà Nội Khoa cơng nghệ hố Hình vẽ + Lớp vỏ quả: lớp vỏ ngồi mềm, ngồi bì có màu đỏ vỏ cà phê chè mềm cà phê vối cà phê mít + Dưới lớp vỏ mỏng lớp vỏ thịt, gọi trung bì, vỏ thịt cà phê chè mềm, chứa nhiều chất ngọt, dễ xay sát hơn, vỏ cà phê mít cứng dày + Hạt cà phê sau loại từ chất nhờn phơi khơ gọi cà phê thóc Bao bọc nhân lớp vỏ cứng, nhiều chất xơ gọi "vỏ trấu" tức nội bì vỏ trấu cà phê chè mỏng dễ đập vỡ cà phê vối cà phê mít + Xát cà phê thóc cịn lớp mỏng, mềm gọi vỏ lụa, chúng có màu sắc đặc tính khác tuỳ theo loại cà phê vỏ lụa cà phê chè có màu sắc đặc tính khác tùy theo loại cà phê vỏ lụa cà phê chè có màu trắng bạc mỏng dễ long khỏi hạt trình chế biến vỏ cà phê vối có màu nâu nhạt, vỏ lụa cà phê mít có màu vàng nhạt bám sát vào nhân cà phê + Trong nhân cà phê, lớp tế bào phần ngồi nhân cứng có tế bào nhỏ, có chứa chất dầu, phía có tế bào lớn mềm cà phên thường có 1, nhân, thơng thường có nhân GVHD: Nguyễn Văn Mạnh SVTH: Lê AnhTuấn Trường ĐHCN Hà Nội Khoa cơng nghệ hố Bảng tỷ lệ phần cấu tạo cà phê (tính theo % tươi) Các loại vỏ nhân Vỏ Lớp nhớt Vỏ trấu Nhân vỏ lụa Cà phê chè (%) 43 ÷ 45 20 ÷ 23 ÷ 7,5 26 ÷ 30 Cà phê vối(%) 41 ÷ 42 21 ÷ 42 6÷8 26 ÷ 29 b Cấu tạo nhân cà phê Bao gồm phận: + Phơi + Mơ dinh dưỡng Thành phần hố học nhân cà phê Nước ÷ 12 (g/100g) Chất dầu ÷ 18 (g/100g) Đạm 1,8 ÷ 2,5 (g/100g) Protein ÷ 16 (g/100g) Caphein (Asubinca) Cloroenic axit (g/100g) Trionelline 1(g/100g) Tomin 2(g/100g) Caphetomic axit ÷ (g/100g) Caphe axit 1(g/100g) GVHD: Nguyễn Văn Mạnh SVTH: Lê AnhTuấn Trường ĐHCN Hà Nội Khoa công nghệ hoá II DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT CAFE Thu nhận bảo quản cà phê Sàng`phân loại làm Xát tươi Rửa Làm Thu cà phê nhân Sấy Đóng bao đưa vào bảo quản GVHD: Nguyễn Văn Mạnh SVTH: Lê AnhTuấn Trường ĐHCN Hà Nội Khoa công nghệ hoá * Thuyết minh dây chuyền Cà phê sau thu hoạch đưa vào kho bảo quản từ đưa đo sàng để phân loại hạt làm chúng trước tiếp tục chế biến cà phê sau phân loại vỏ làm đưa vào thiết bị trà xát tươi để loại bỏ lớp vỏ, thịch Các chất nhờn bên sau tồn hạt cà phê sát tươi cho vào hệ thống rửa hạt, thu cà phê nhân Đưa toàn cà phê nhân vào thiết bị sấy tiến hành sấy làm khơ, kết thúc q trình sấy, tiến hành đóng bao sản phẩm Pentotan 5(g/100g) Tinh bột ÷ 23 (g/100g) Saccoro ÷ 10 (g/100g) Xenlulo 10 ÷ 20 (g/100g) Hemixenlulo 20 (g/100g) Linhin (g/100g) Canxi 85 ÷ 100 (g/100g) Photphat 130 ÷ 165 (g/100g) Sắt ÷ 10 (mg/100g) Natri (mg/100g) Mangan ÷ 4,5 (mg/100g) Giới thiệu sấy thùng quay a Cấu tạo nguyên lý làm việc: Máy sấy thùng quay có cấu tạo gồm hình trị đặt nghiêng góc khoảng từ ÷ 5o - Hệ thống sấy thùng quay hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng để sấy vật liệu hạt, cực nhỏ củi, than đá, cà phê, phân lân, loại quặng máy sấy thùng quay có cấu tạo hình trụ làm thép có chiều dày 10 ÷ 14 mm, đường kính thùng 1,2 ÷ 2,8 (m), chiều dài thùng từ ÷ 15m Thân thùng tựa bệ đờ lệ bờ có lăn đỡ có GVHD: Nguyễn Văn Mạnh SVTH: Lê AnhTuấn Trường ĐHCN Hà Nội Khoa cơng nghệ hố lăn chặn thùng quay nhờ chuyển động bánh hợp giảm tốc - Vật liệu nạp liên tục vào đầu cao thùng chuyển động dọc theo thùng nhờ đệm ngăn đệm ngăn vừa có tác dụng phân bố vật liệu theo tiết diện thùng, đảm bảo vật liệu, vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc vật liệu sấy tác nhân sấy cấu tạo đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy Vận tốc khói lị hay khơng khí nóng máy sấy thường ÷ (m/s) - Vật liệu thô tháo theo cấu tháo sản phẩm nhờ may vận chuyển băng tải, vít tải đưa vào hệ thống tách bụi xylon, lọc bụi, để tránh hạt bụi bị theo khí thải hạt bụi tách khỏi khí dẫn máy vận chuyển, cịn khí thải - Các loại đệm ngăn dùng phổ biến máy sấy thùng quay gồm giai đoạn - Đệm ngăn loại mái chèo nâng loại phối hợp dùng khí sấy vật liệu cục to, ấm có xu hướng đơng vón cục - Đệm ngăn hình quạt có khoảng khơng thơng với - Đệm ngăn phân phối hình chữ thập kiểu vạt áo toàn tiết diện thùng dùng để sấy loại vật liệu cục, nhỏ, xốp - Máy sấy thùng quay quy chuẩn hố theo đường kính thùng 1200; 1400; 1600; 1800; 2800 (mm) tỉ lệ chiều dài đường kính thùng 4,0 ÷ 3,5 ÷ * Ưu điểm máy sấy thùng quay: - Quá trình sấy đặn mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt vật liệu tác nhân sấy - Cường độ sấy lớn, thiết bị sấy thu gọn khí hoà tự động hoà toàn khâu sấy - Cho suất lớn GVHD: Nguyễn Văn Mạnh 10 SVTH: Lê AnhTuấn