TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ SẤY PHUN GVHD Th S Bùi Thị Thảo Nguyên Hoàng Thế Thao 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BÀI TẬP LỚN MÔN TRUYỀN NH[.]
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BÀI TẬP LỚN MÔN: TRUYỀN NHIỆT VÀ TRUYỀN KHỐI ĐỀ TÀI TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ SẤY PHUN LỚP L02 – NHÓM 02 – HK231 Giảng viên hướng dẫn: Th.S BÙI THỊ THẢO NGUYÊN Sinh viên thực Lê Thị Ánh Dương Nguyễn Quốc Đạt Lê Thị Trúc Giang Nguyễn Lê Trường Giang Nguyễn Ung Tấn Hải Mã số sinh viên 2113091 2113142 2013028 2113255 2113299 Điểm số Thành phố Hồ Chí Minh – 2023 TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ SẤY PHUN GVHD: Th.S Bùi Thị Thảo LỜI MỞ ĐẦU .i CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SẤY 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Khái niệm phạm vi ứng dụng trình sấy .1 1.1.2 Sấy phun CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG, CÁC BỘ PHẬN VÀ PHÂN LOẠI THIẾT BỊ SẤY PHUN 2.1 Cấu tạo hệ thống sấy phun 2.1.1 Hệ thống phun sương .7 2.1.2 Buồng sấy hệ thống thu hồi sản phẩm .8 2.1.3 Bộ trao đổi nhiệt calorifer tác nhân sấy 2.1.4 Quạt 10 2.2 Tính tốn buồng sấy 11 2.2.1 Kích thước buồng sấy 11 2.2.2 Xác định độ chênh nhiệt độ trung bình 12 2.2.3 Xác định hệ số trao đổi nhiệt thể tích α v .13 2.2.4 Thời gian sấy 13 2.3.1 Qui tình xử lý 14 2.3.2 Tạo sương .15 2.3.3 Tiếp xúc vật liệu làm khơ khơng khí 15 2.3.4 Sấy khô 15 2.3.5 Tách chất rắn 15 2.4 Phân loại hệ thống sấy phun 16 2.4.1 Máy sấy lưu lượng chiều (Co-current flow dryer) .16 2.4.2 Máy sấy lưu lượng ngược chiều (Counter-current flow dryer) 16 2.4.3 Máy sấy lưu lượng dòng hỗn hợp (Mixed flow dryer) 17 2.4.4 Máy sấy chu kỳ mở (Open cycle dryer) 18 2.4.5 Máy sấy chu kỳ khép kín (Closed cycle dryer) 18 2.4.6 Máy sấy chu kỳ bán khép kín (Semi-closed cycle dryer) 19 2.4.7 Máy sấy phun giai đoạn (Single stage dryer) .19 2.4.8 Máy sấy hai giai đoạn (Two stage dryer) .20 Thực hiện: Nhóm 02 2.4.9 Máy sấy đứng (Vertical dryer) 20 2.4.10 Máy sấy ngang (Horizontal dryer) 21 2.4.11 Máy sấy phun chất lỏng (Fluidized spray dryer) .22 2.5 Ưu điểm nhược điểm phương pháp sấy phun .23 2.5.1 Ưu điểm 23 2.5.2 Nhược điểm 24 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG VÀ GIỚI THIỆU MỘT SỐ THIẾT BỊ SẤY PHUN 26 3.1 Ứng dụng sấy phun 26 3.2 Thiết bị sấy phun áp lực cao YPG 26 3.2.1 Khái quát 26 3.2.2 Nguyên lý hoạt động 28 3.2.3 Ưu nhược điểm .29 3.3 Thiết bị sấy phun ly tâm tốc độ cao LPG 29 3.3.1 Khái quát 29 3.3.2 Nguyên lý hoạt động 31 3.2.3 Ưu nhược điểm .31 3.4 Thiết bị sấy phun ly tâm tốc độ cao ZLPG .32 3.4.1 Khái quát 32 3.4.2 Nguyên lý hoạt động 33 3.5 Thiết bị sấy phun dùng cho nghiên cứu 34 KẾT LUẬN 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO .36 DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ SẤY PHUN GVHD: Th.S Bùi Thị Thảo LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, phát triển đất nước tiến lĩnh vực khoa học kỹ thuật tạo nên chuyển biến đáng kể ngành công nghiệp, đặc biệt ngành công nghiệp chế biến thực phẩm Đời sống người ngày nâng cao, điều đồng nghĩa với việc nhu cầu sản phẩm thực phẩm ngày tăng cao, đa dạng phong phú Tuy nhiên, loại thực phẩm lỏng sữa, nước ép trái cây, cà phê, bột dinh dưỡng, việc đa dạng hóa sản phẩm địi hỏi ứng dụng cơng nghệ chế biến, tính chất chúng dễ bị hư hỏng tác động vi sinh vật môi trường xung quanh Điều cản trở thời gian bảo quản sử dụng chúng, khiến cho việc đa dạng hóa lĩnh vực gặp nhiều hạn chế Chính để cải thiện khả bảo quản dạng thực phẩm có nhiều phương pháp khác Trong bật công nghệ sấy, công nghệ sấy sử dụng để loại bỏ giảm bớt hàm lượng nước vật liệu, sản phẩm thực phẩm Q trình sấy thực nhiều phương pháp khác nhau, sấy nhiệt, sấy đông lạnh, sấy phun, sấy hút sấy điện Các phương pháp sấy thực nhằm tách bớt nước khỏi thực phẩm, mà khơng làm thay đổi tính chất sản phẩm Mỗi công nghệ sấy thông thường phù hợp cho số loại thực phẩm định Cụ thể sấy phun phương pháp chuyển đổi chất lỏng thành dạng bột hạt loại bỏ nước cách nhanh chóng Cơng nghệ phù hợp cho việc sản xuất loại thực phẩm dạng bột bột sữa, caffe hịa tan hay gói gia vị nêm sẵn Các loại thực phẩm sản xuất thị trường nhiều Đây ứng dụng mà phương pháp sấy phun mang lại Chính vậy, việc tìm hiểu có kiến thức hệ thống sấy phun điều cần thiết tìm hiểu sấy thực phẩm sống ngày Chính lý trên, nhóm chọn đề tài: “Tìm hiểu thiết bị sấy phun” làm đề tài báo cáo tiểu luận cho môn học Truyền nhiệt truyền khối TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ SẤY PHUN GVHD: Th.S Bùi Thị Thảo LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành báo cáo này, cố gắng thành viên nhóm, khơng thể khơng kể đến hỗ trợ tận tình từ giảng viên, bạn bè, anh chị Trong suốt khoảng thời gian học tập, thành viên nhóm nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ từ cá nhân lớp học, đặc biệt từ cô Bùi Thị Thảo Nguyên – giảng viên môn Truyền nhiệt truyền khối, nhờ tận tâm cô với nhiệt huyết thành viên giúp cho nhóm hồn thành báo cáo cách tốt Dưới báo cáo nhóm với đề tài “Tìm hiểu thiết bị sấy phun” Do kinh nghiệm làm đề tài, kiến thức cịn hạn chế nên báo cáo khơng tránh khỏi thiếu sót Nhóm chúng em mong nhận nhận xét, ý kiến đóng góp từ phía để tiểu luận hồn thiện chúng em rút kinh nghiệm để làm tốt tiểu luận khác sau Lời cuối cùng, nhóm xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất, chân thành đến Th.S Bùi Thị Thảo Nguyên, người giảng viên tận tâm lớp TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ SẤY PHUN GVHD: Th.S Bùi Thị Thảo CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SẤY 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Khái niệm phạm vi ứng dụng trình sấy 1.1.1.1 Khái niệm Sấy trình tách ẩm khỏi vật liệu phương pháp nhiệt Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm dẫn nhiệt, đối lưu, xạ lượng điện trường có tần số cao Mục đích q trình sấy làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền bảo quản sản phẩm lâu Có hai phương pháp sấy là: sấy tự nhiên sấy nhân tạo Mục đích q trình sấy làm giảm khối lượng, tăng độ bền tăng thời gian bảo quản vật liệu Sấy bao gồm q trình khuếch tán bên bên ngồi vật liệu rắn đồng thời với trình truyền nhiệt.Trong trình sấy mơi trường khơng khí ẩm xung quanh có ảnh hưởng lớn trực tiếp đến vận tốc trình sấy Một số phương pháp sấy như: sấy đối lưu, sấy tiếp xúc, sấy tia hồng ngoại, sấy dòng điện cao tần, sấy thăng hoa,… 1.1.1.2 Động lực trình sấy Quá trình sấy trình tách ẩm (chủ yếu nước nước) khỏi vật liệu sấy để thải vào môi trường Ẩm có mặt vật liệu nhận lượng theo phương thức tách khỏi vật liệu sấy dịch chuyển từ lòng vật bề mặt, từ bề mặt vật môi trường xung quanh Nếu gọi p v pbm tương ứng phân áp suất nước lòng vật bề mặt động lực trình dịch chuyển ẩm từ lòng bề mặt vật L1 tỷ lệ thuận với hiệu số (pv - pbm): L1 ( pv − pbm ) Nếu phân áp suất nước không gian xung quanh vật p h nhỏ pbm ẩm tiếp tục dịch chuyển từ bề mặt vật vào môi trường xung quanh với động lực L Động lực L2 tỷ lệ thuận với độ chênh (pbm – ph): L2 ( pbm – pℎ ) Như vậy, trình sấy đặc trưng q trình dịch chuyển ẩm lịng vật với động lực dịch chuyển L1 (pv - pbm) trình dịch chuyển ẩm từ bề mặt vật vào môi trường xung quanh với động lực dịch chuyển L2 (pbm – ph) Do đó, gọi L động lực trình sấy động lực tỷ lệ thuận với độ chênh (pv – ph): L ( pv – pℎ ) Khi vật đốt nóng phân áp suất nước vật p v tăng lên Nếu phân áp suất môi trường xung quanh p h khơng đổi độ chênh (pv – ph) tăng lên, q trình sấy tăng cường Đây sở thiết bị sấy xạ, thiết bị sấy dòng điện cao tần,… Trong thiết bị sấy loại này, khơng khí xung quanh làm nhiệm vụ mang ẩm thải vào môi trường Trong thiết bị sấy đối lưu thiết bị sấy buồng, thiết bị sấy hầm,… môi trường xung quanh đốt nóng từ vật liệu sấy đốt nón, tức đồng thời tăng p v giảm ph nên trình sấy tăng cường Nếu vật liệu sấy khơng đốt nóng, p v khơng đổi tìm cách giảm phân áp suất nước p h mơi trường xung quanh q trình sấy xảy với động lực (pv – ph) Đây sở phương pháp sấy đẳng nhiệt, sấy chân không sấy thăng hoa 1.1.1.3 Tác nhân sấy Để trì động lực trình sấy cần mơi chất mang ẩm từ bề mặt vật liệu sấy thải vào môi trường Môi chất làm nhiệm vụ nhận ẩm từ bề mặt vật liệu để thải vào môi trường gọi chung tác nhân sấy Tác nhân sấy khơng khí, khói lị số chất lỏng dầu mỏ, macarin,… khơng khí khói lị hai tác nhân sấy phổ biến Trong thiết bị sấy đối lưu tác nhân sấy làm thêm nhiệm vụ đốt nóng vật Trạng thái tác nhân sấy nhiệt độ tốc độ đóng vai trị quan trọng tồn q trình sấy 1.1.2 Sấy phun Sấy phun hệ thống sử dụng phương pháp sấy đối lưu, cơng nghệ sử dụng rộng rãi công nghệ tạo hình chất lỏng cơng nghiệp sấy Sấy phun phương pháp sản xuất bột khô từ chất lỏng dung dịch lỏng, nhũ tương, huyền phù,… cách làm khơ nhanh chóng từ khí nóng vài giây, đơn giản, dễ dàng kiểm soát nhiệt độ định dạng sản phẩm cách xác Đây phương pháp sấy áp dụng rộng rãi làm sữa bột, cà phê hòa tan, bột rau câu,… đặc biệt thích hợp với vật liệu nhạy cảm với nhiệt dược phẩm, thuốc bắc, thực phẩm 1.1.2.1 Lịch sử phát triển Sấy phun phương pháp sản xuất hạt tiếng, bao gồm việc biến đổi vật liệu lỏng thành hạt khô, tận dụng mơi trường sấy nóng dạng khí Phát vào năm 1860 thiết bị máy sấy phun nguyên thủy cấp sáng chế Samuel Percy Hoa Kỳ vào năm 1872 Kể từ phát lần đầu tiên, kỹ thuật sấy phun cải tiến liên quan đến thiết kế hoạt động ứng dụng Trên thực tế, thiết bị máy sấy phun nguyên thủy thiếu hiệu an tồn q trình xử lý Sau khắc phục vấn đề này, sấy phun trở thành phương pháp hấp dẫn cho mục đích cơng nghiệp thực phẩm, cuối sử dụng sản xuất sữa bột vào năm 1920 ứng dụng quan trọng ngày Sự phát triển sấy phun bị ảnh hưởng trực tiếp Thế chiến thứ hai, nhu cầu cấp thiết giảm trọng lượng khối lượng thực phẩm vật liệu khác cần mang theo Kết sấy phun trở thành tiêu chuẩn công nghiệp Trong thời kỳ hậu chiến, phương pháp sấy phun tiếp tục phát triển, tiếp cận ngành cơng nghiệp dược phẩm, hóa chất, gốm sứ polymer Ngay sau kỷ nghiên cứu, sấy phun mục tiêu nghiên cứu đổi nhu cầu ngày tăng hạt phức tạp với đặc tính riêng Đây coi quy trình cơng nghệ mạnh mẽ mang lại cân nhắc cho việc sản xuất hạt hạ thấp tự với kích thước hạt xác định rõ ràng Bên cạnh đó, khả sử dụng nguyên liệu thô khác suất cao ứng dụng rộng rãi khiến kỹ thuật ngày trở nên hấp dẫn nhà khoa học 10