THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN PHÂN XƯỞNG MÁY SẤY THÙNG QUAY ĐỂ SẤY ĐƯỜNG

Từ lâu, con người đã biết sấy khô vật liệu ẩm bằng nhiều cách khác nhau. Ngày nay, kỹ thuật sản xuất phát triển và vai trò của ngành sấy càng trở nên quan trọng trong việc sấy khô để đảm bảo thực phẩm. Nên nó được ứng dụng rông rãi trong công nghiệp và đời sống.

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

======o0o======

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHUYÊN NGÀNH CÔNG

NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN PHÂN XƯỞNG MÁY SẤY

THÙNG QUAY ĐỂ SẤY ĐƯỜNG

Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Thế Hữu

Sinh viên thực hiện : Ngô Thị Ánh

Lớp : ĐH CN Thực Phẩm 1 – K15

Chuyên ngành : Công nghệ thực phẩm

Hà Nội, năm 2023

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP NỘI

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Họ và tên HS - SV : Ngô Thị Ánh

Lớp : ĐH CN Thực phẩm 1 Khoá: 15

Khoa : Công nghệ Hoá

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Thế Hữu

NỘI DUNG

Thiết kế và tính toán phân xưởng máy sấy thùng quay để sấy đường

Các số liệu ban đầu:

- Năng suất: 4,65 tấn/giờ

- Độ ẩm đầu vào: 6,3%

- Độ ẩm đầu ra: 1,1%

- Nhiệt độ không khí vào: 170℃

- Nhiệt độ không khí ra: 75℃

3

LỜI CẢM ƠN

Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong thực tếsản xuất Trong công nghiệp như chế biến nông- hải sản, chế biến gỗ, sản xuấtvật liệu xây dựng….Kỹ thuật sấy đóng vai trò quan trọng trong dây chuyềnsản xuất Sản phẩm rau quả sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảoquản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm

Đồ án về nội dung sấy là một trong những bài tập lớn nằm trongchương trình của bộ môn quá trình và thiết bị khoa công nghệ Hoá của trường

ĐH Công Nghiệp Hà Nội, nó giúp cho sinh viên có kĩ năng hơn trong quátrình tra cứu số liệu, tính toán, đồng thời nắm vững hơn về công nghệ sấy nóiriêng và các quá trình trong công nghệ Hoá Học nói chung

Được thầy giáo Nguyễn Thế Hữu giao nhiêm vụ: “Thiết kế và tính toánphân xưởng máy sấy thùng quay để sấy đường” Dựa trên những kiến thức đãhọc cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy em đã hoàn thành đồ án củamình

Em xin chân thành cảm ơn thầy Hữu cùng các thầy cô trong khoa CôngNghệ Hoá đã chỉ bảo, giúp đỡ tận tình em trong thời gian em hoàn thành đồ

án này Do hạn chế về tài liệu tham khảo và các kiến thức nên bản đồ án nàychắc chắn không tránh khỏi sai sót, em mong nhận được sự đóng góp, sữachữa của các thầy cô

MỞ ĐẦU

Từ lâu, con người đã biết sấy khô vật liệu ẩm bằng nhiều cách khácnhau Ngày nay, kỹ thuật sản xuất phát triển và vai trò của ngành sấy càng trởnên quan trọng trong việc sấy khô để đảm bảo thực phẩm Nên nó được ứngdụng rông rãi trong công nghiệp và đời sống

Trong quy trình công nghệ sản xuất của nhiều nhà máy đều phải có côngđoạn sấy khô để bảo đảm dài ngày Công nghệ này ngày càng phát triển trongngành hải sản, rau quả và các ngành thực phẩm khác Các sản phẩm thựcphẩm dạng hạt như đường, cà phê …

Đường là loại thực phẩm có ý nghĩa rất quan trọng đối với dinh dưỡngcủa cơ thể con người Nó là hợp phần chính không thể thiếu trong thức ănhàng ngày của chúng ta Đường còn là nguyên liệu quan trọng của nhiềungành công nghệ khác như: đồ hộp, bánh kẹo,… Vì vậy cần phải sấy khô vàbảo quản lâu dài Nhưng các nhu cầu sấy đường ngày còn rất đa dạng cónhiều phương thức sấy và thiết bị sấy

5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN1.1 GIỚI THIỆU VỀ KỸ THUẬT SẤY VÀ VẬT LIỆU SẤY

1.1.1 Giới thiệu về kỹ thuật sấy

1.1.1.1 Khái niệm về sấy

Sấy là một phương pháp bảo quản thực phẩm đơn giản, an toàn và dễdàng Sấy làm giảm độ ẩm của thực phẩm đến mức cần thiết do đó vi khuẩn,nấm mốc và nấm men bị ức chế hoặc không phát triển và hoạt động được,giảm hoạt động các enzyme, giảm kích thước và trọng lượng của sản phẩm

Quá trình sấy là quá trình làm khô các vật thể, các vật liệu, các sản phẩmbằng phương pháp bay hơi nước Như vậy, quá trình sấy khô một vật thể diễnbiến như sau:

Vật thể được gia nhiệt để đưa nhiệt độ lên đến nhiệt độ bão hòa ứng vớiphân áp suất của hơi nước trên bề mặt vật thể Vật thể được cấp nhiệt để làmbay hơi ẩm

Tóm lại, trong quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và traođổi chất cụ thể là quá tŕnh truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy, quá trìnhtruyền ẩm từ trong vật sấy ra ngoài bề mặt sấy, quá trình truyền ẩm từ bề mặtvật sấy ra ngoài môi trường Các quá trình truyền nhiệt, truyền chất trên xảy

ra đồng thời trên vật sấy, chúng có quan hệ qua lại lẫn nhau

1.1.1.2 Phương pháp sấy

Có nhiều cách phân loại :

a Dựa vào tác nhân sấy

– Sấy bằng khói lò

– Sấy bằng không khí nóng

– Sấy bằng tia hồng ngoại : Là phương pháp sấy dùng năng lượng của tiahồng ngoại để làm khô vật liệu

– Sấy bằng dòng điện cao tần : Là phương pháp sấy dùng năng lượngđiện trường để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày của vật liệu.

b Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy

– Sấy đối lưu : Là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp giữa vật liệusấy với tác nhân sấy

– Sấy tiếp xúc : Là phương pháp sấy mà tác nhân sấy tiếp xúc gián tiếpvới vật liệu sấy qua một vách ngăn

– Sấy thăng hoa : Là phương pháp sấy trong môi trường có độ chânkhông rất cao, nhiệt độ rất thấp nên ẩm trong vật liệu đóng băng và bay hơi từtrạng thái rắn thành trạng thái khí

Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, công nghệ và thiết bị sấy đôilưu được sử dụng phổ biến hơn cả

c Dựa vào phương pháp làm việc

– Máy sấy liên tục

– Máy sấy gián đoạn

d Dựa vào áp suất làm việc

– Sấy chân không

– Sấy áp suất thường

e Dựa vào cấu tạo thiết bị

– Thiết bị sấy buồng

– Thiết bị sấy hầm

– Thiết bị sấy tháp

– Thiết bị sấy phun

– Thiết bị sấy thùng quay

1.1.1.3 Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy

a Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí

7

Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độgió…, việc nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ làm khô do lượngnước trong nguyên liệu giảm xuống càng nhiều Nhưng tăng nhiệt độ cũng ởgiới hạn cho phép vì nhiệt độ làm khô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chấtlượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín và gây nên sự tạo màng cứng

ở lớp bề ngoài cản trở tới sự chuyển động của nước từ lớp bên trong ra bề mặtngoài Nhưng với nhiệt độ làm khô quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quátrình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại nguyên liệu Nhiệt độsấy thích hợp được xác định phụ thuộc vào độ dày bán thành phẩm, kết cấu tổchức của thịt quả và đối với các nhân tố khác Khi sấy ở những nhiệt độ khácnhau thì nguyên liệu có những biến đổi khác nhau ví dụ: nhiệt độ sản phẩmtrong quá tŕnh sấy cao hơn 600 thì protein bị biến tính, nếu trên 900 thìfructaza bắt đầu caramen hóa các phản ứng tạo ra melanoidin tạo polyme caophân tử chứa N và không chứa N, có màu và mùi thơm xảy ra mạnh mẽ Nếunhiệt độ cao hơn nữa thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trị dinhdưỡng và mất giá trị cảm quan của sản phẩm

Quá trình làm khô tiến triển, sự cân bằng của khuếch tán nội và khuếchtán ngoại bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn nhưng tốc độ khuếch tán nộithì chậm lại dẫn đến hiện tượng tạo vỏ cứng ảnh hưởng đến quá trình làmkhô

b Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí

Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình sấy,tốc độ gió quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy Vì tốc độchuyển động của không khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên nguyên liệu đểcân bằng quá tŕnh sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại

Vì vậy, cần phải có một tốc độ gió thích hợp, nhất là giai đoạn đầu của quátrình làm khô

Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá tŕnh làm khô, khi hướng giósong song với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh Nếu hướnggió thổi tới nguyên liệu với góc 45oC thì tốc độ làm khô tương đối chậm, cònthổi thẳng vuông góc với nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất chậm.

c Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí

Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết địnhđến quá trình làm khô, độ ẩm của không khí càng lớn quá trình làm khô sẽchậm lại Các nhà bác học Liên Xô và các nước khác đã chứng minh rằng: độ

ẩm tương đối của không khí lớn hơn 65% thì quá trình sấy sẽ chậm lại rõ rệt,còn độ ẩm tương đối của không khí khoảng 80% trở lên thì quá trình làm khô

sẽ dừng lại và bắt đầu xảy ra hiện tượng ngược lại, tức là nguyên liệu sẽ hút

ẩm trở lại

Để cân bằng ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại và tránhhiện tượng tạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạntức là vừa sấy vừa ủ

Làm khô trong điều tự nhiên khó đạt được độ ẩm tương đối của khôngkhí 50% đến 60% do nước ta khí hậu nhiệt đới thường có độ ẩm cao Do đó,một trong những phương pháp để làm giảm độ ẩm của không khí có thể tiếnhành làm lạnh để cho hơi nước ngưng tụ lại Khi hạ thấp nhiệt độ của khôngkhí dưới điểm sương hơi nước sẽ ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối củakhông khí cũng được hạ thấp Như vậy để làm khô không khí người ta ápdụng phương pháp làm lạnh

d Ảnh hưởng của của kích thước nguyên liệu

Kích thước nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy Nguyên liệucàng bé, càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh, nhưng nếu nguyên liệu có kíchthước quá bé và quá mỏng sẽ làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gẫy vỡ

9

Trong những điều kiện giống nhau về chế độ sấy (nhiệt độ, áp suất khíquyển) thì tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S và tỷ lệ nghịch vớichiều dày nguyên liệu δ.

e Ảnh hưởng của quá trình ủ ấm

Quá trình ủ ẩm nhằm mục đích là làm cho tốc độ khuếch tán nội vàkhuếch tán ngoại phù hợp nhau để làm tăng nhanh quá trình làm khô Trongkhi làm khô quá tŕnh ủ ẩm người ta gọi là làm khô gián đoạn

f Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu

Tùy vào bản thân nguyên liệu mà người ta chọn chế độ làm khô cho phùhợp, cần phải xét đến thành phần hóa học của nguyên liệu như: nước, lipit,chất khoáng, protein, Vitamin, kết cấu tổ chức thịt quả chắc hay lỏng lẻo

1.1.1.4 Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống

Sấy là quá trình tách nước (ẩm) ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt.Ngày xưa người ta đã biết sử dụng phương pháp sấy tự nhiên rất đơn giản làphơi nắng Tuy nhiên, phơi nắng bị hạn chế lớn là cần diện tích sân phơi rộng

và phụ thuộc vào thời tiết, đặc biệt bất lợi trong mùa mưa Vì vậy, trong cácngành công nghiệp người ta thường phải tiến hành quá trình sấy nhân tạo

– Kết quả của quá trình sấy là hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng lên.Điều đó có ý nghĩa quan trọng trên nhiều phương diện khác nhau

– Do các ý nghĩa đã nêu trên mà đối tượng của quá trình sấy thật đa dạng,bao gồm nguyên liệu, bán thành phẩm và thành phẩm trong các giai đoạnkhác nhau của quá trình sản xuất và chế biến, thuộc nhiều lĩnh vực kinh tếkhác nhau Nói cách khác, kỹ thuật sấy được ứng dụng rộng rãi trong cácnghành công nghiệp và nông nghiệp.

– Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổitrạng thái pha của lỏng trong vật liệu thành hơi Hầu hết các vật liệu trong quátrình sản xuất đều chứa pha lỏng là nước và người ta thường gọi là ẩm Nhưvậy trong thực tế có thể xem sấy là quá trình tách ẩm bằng phương phápnhiệt

– Việc cung cấp năng lượng cho vật liệu trong quá trình sấy được tiếnhành theo các phương pháp truyền nhiệt đã biết

Ví dụ :

+ Cấp nhiệt bằng đối lưu gọi là sấy đối lưu

+ Cấp nhiệt bằng dẫn nhiệt gọi là sấy tiếp xúc

+ Cấp nhiệt bằng bức xạ gọi là sấy bức xạ

+ Ngoài ra, còn có các phương pháp sấy đặc biệt như sấy bằng dòngđiện cao tần, sấy thăng hoa, sấy chân không…

– Tóm lại, để bảo quản các loại sản phẩm trong thời gian dài, trong quitrình công nghệ sản xuất của nhiều sản phẩm đều có công đoạn sấy khô

– Để chất lượng sản phẩm ngày càng được nâng cao, công nghệ sấy cũngđược cải tiến và phát triển như trong nghành hải sản, rau quả và nhiều loạithực phẩm khác Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô, đậu…saukhi thu hoạch cần sấy khô kịp thời, nếu không sản phẩm sẽ bị giảm chấtlượng thậm chí bị hỏng dẫn đến tình trạng mất mùa sau thu hoạch

Do nhu cầu sấy ngày càng đa dạng, có nhiều phương pháp và thiết bị sấy

để sấy các loại sản phẩm khác nhau.Ngoài ra đôi khi cùng một loại sản phẩmnhưng nếu yêu cầu về qui mô sấy khác nhau thì cũng đòi hỏi thiết bị sấy phù

11

hợp Đối với từng loại sản phẩm đã

được biết trước, nhằm đạt được các yêu

cầu của sản phẩm sấy với chi phí nhiên

liệu và đầu tư thiết bị ban đầu thấp

nhất

1.1.2 Giới thiệu máy sấy thùng

quay

Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng

để sấy vật liệu hạt, cục nhỏ như: cát, than đá, các loại quặng, đường, muối, vàcác loại hóa chất như : NaHCO3 , BaCl2 …ngũ cốc, mì chính Hệ thống dùngnhiên liệu đốt có thể là dầu hoặc than cấp nhiệt cho buồng đốt

Cấu tạo của máy sấy thùng quay gồm 3 phần chính:

– Buồng đốt

– Thùng quay để trao đổi nhiệt liên tục với vật liệu sấy

– Hệ thống thông gió thu hồi bụi cuối lò

Cấu tạo chính của máy sấy thùng quay là thùng sấy Thùng sấy là mộtống hình trụ tròn bằng vật liệu thép, trong đó có lắp các cánh xáo trộn để phânvùng hoặc không Tùy theo đường kính của ống thép mà chiều dày của thànhống có thể từ 10 - 14 mm Ống thép này được đặt nghiêng 1 - 6o trên 2 ổ trụcquay, để tránh tình trạng ống bị trôi khi quay ở 2 ổ trục có bệ đỡ bằng con lănchống trôi Đầu cao của ống có buồng đốt cấp nhiệt và bên trên có ống dẫnvật liệu vào Đầu thấp của ống có buồng cuối lò, bên dưới có ống dẫn vật liệu

ra khỏi thùng sấy sang gầu tải đưa lên silo chứa Bên trong buồng cuối lò cógắn quạt hút, ống khói và xyclon lắng bụi tạo thành hệ thống thông gió bêntrong máy sấy

Bên trong thùng sấy người ta lắp các cánh để xáo trộn vật liệu làm quátrình trao đổi nhiệt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy tốt hơn Các đệm ngăn

trong thùng vừa có tác dụng phân phối đều vật liệu theo tiết diện thùng vừalàm tăng bề mặt tiếp xúc Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước củavật liệu sấy và độ ẩm của nó Các loại đệm ngăn được dùng phổ biến trongmáy sấy thùng quay gồm :

– Đệm ngăn loại mái chèo nâng và loại phối hợp dùng khi sấy những vậtliệu cục to, ẩm, có xu hướng đóng vón lại, loại này có hệ số chứa đầy vật liệukhông quá 10 - 20 %

– Đệm ngăn hình quạt có những khoảng không thông với nhau

– Đệm ngăn phân phối hình chữ thập và kiểu vạt áo được xếp trên toàn

bộ tiết diện của thùng, được dùng để sấy vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi thùngquay vật liệu được đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc pha lớn

– Đệm ngăn kiểu phân khu để sấy các hạt đã đập nhỏ, bụi loại này chophép hệ số chứa đầy từ 15 - 25 %

Nếu nhiệt độ sấy lớn hơn 200oC thì dùng khói lò nhưng không dùng chonhiệt độ lớn hơn 800oC

– Ưu điểm của hệ thống sấy thùng quay:

+ Quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt giữa vật liệusấy và tác nhân sấy Cường độ sấy lớn, có thể đạt 100 kg ẩm bayhơi/ m3 h

+ Thiết bị gọn, có thể cơ khí hóa và tự động hóa toàn bộ khâu sấy – Nhược điểm của hệ thống sấy thùng quay:

+ Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi do vỡ vụn Do đó trongnhiều trường hợp sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm

+ Không sấy được các vật liệu dễ vỡ

1.1.3 Giới thiệu về vật liệu sấy

13

1.1.3.1 Tính chất

a Tính chất vật lý

Saccarozo chất rắn kết tinh, không màu, không mùi, có vị ngọt, nóngchảy ở 185 oC

Saccarozo tan tốt trong nước, độ tan tăng nhanh theo nhiệt độ (ở 20oC,

100 ml nước hòa tan 211,5 gam saccarozo)

– Đường có tính chất của ancol đa chức

Dung dịch saccharose hòa tan được kết tủa Cu(OH)2 thành một loại dungdịch phức đồng - trong đó saccharose có màu xanh lam

2C12H22O11 + Cu(OH)2 = (C12H21O11)2Cu + 2H2O– Phản ứng của đisaccarit (hay còn gọi là phản ứng thủy phân)

Saccarozơ khi xảy ra phản ứng thủy sẽ hình thành nên glucozơ vàfructozơ khi:

+ Được đun nóng với dung dịch axit

+ Có sự tham gia xúc tác của enzymtrong hệ tiêu hóa của người

C12H22O11 + H2O = C6H12O6 + C6H12O6 Saccharose khi nóng chảy và phânhủy với nhiệt độ là 186°C sẽ tạo racaramen (hay còn gọi là đường thẳng)

Đường saccharose khi cháy sẽ hình thành ra carbon, CO2 và H2O Nước

có khả năng phá vỡ cấu trúc của saccharose nhờ xảy ra phản ứng thủy phânnhưng quá trình thực hiện diễn ra rất chậm Chính vì thế mà saccharose cókhả năng tồn tại trong dung dịch trong rất nhiều năm mà gần như không có sựthay đổi về đặc điểm tính chất

Tuy nhiên, nếu phản ứng có thêm xúc tác của enzym sucrazo thì phảnứng sẽ xảy ra một cách nhanh chóng

Saccharose bị phân hủy trong môi trường có sự tham gia xúc tác của axitsunfuric đậm đặc và tạo thành carbon

cơ thể giúp tránh béo phì

– Tạo ra nguồn năng lượng dự trữ cho cơ thể: Glucose khi phân tách từsucrose sẽ khiến đường trong máu tăng cao Từ đó, nguồn nguyên liệu này cóthể tạo ra năng lượng cho các hoạt động thể dục thể thao hoặc biến thànhglycogen được lưu trữ trong cơ hoặc gan để sử dụng khi cần thiết

– Hỗ trợ sự phát triển trẻ nhỏ:

+ Trẻ nhỏ hấp thụ chủ yếu calo được chuyển hóa từ lactose cótrong sữa mẹ Tuy nhiên sau 6 tháng tuổi, trẻ nên bổ sung thêm sucrose vàmột số thức ăn khác như rau, hoa quả, để cung cấp đủ lượng calo cần thiếtcho trẻ

+ Nếu không nhận đủ đường, cơ thể trẻ sẽ chiết xuất calo từprotein, ảnh hưởng đến việc trao đổi chất và cản trở sự phát triển của trẻ

15

+ Tuy nhiên, đường sucrose tạo ra nồng độ pH lý tưởng cho cácloại vi khuẩn răng miệng phát triển mạnh và là một trong những nguyên nhângây sâu răng Vì thế, việc bổ sung sucrose nên được cân nhắc hợp lý và khoahọc.

– Cung cấp năng lượng cho phụ nữ đang mang thai

+ Cung cấp năng lượng, duy trì sức khỏe cho thai kỳ là vai tròquan trọng sucrose mang lại cho phụ nữ mang thai

+ Tuy nhiên, mẹ bầu cần lưu ý việc bổ sung lượng đường phù hợp

vì hiện tượng thừa cân và tiểu đường thai kỳ rất dễ xảy ra khi dung nạp quánhiều sucrose

1.2 SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG SẤY THÙNG QUAY

1.2.1 Sơ đồ công nghệ

1.Thùng quay 2.Vành đai đỡ 3.Con Lăn đỡ

4.Bánh răng 5.Phễu hứng sản phẩm 6.Quạt hút

7.Thiết bị lọc bụi 8.Lò đốt 9.Con lăn chặn

10.Mô tơ quạt chuyển động 11.Bê tông 12.Băng tải

13.Phểu tiếp liệu 14.Van diều chỉnh

1.2.2 Nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng quay

Máy sấy thùng quay gồm một thùng hình trụ đặt nghiêng với mặt phẳngnằm ngang Toàn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên 2 bánh đai đỡ.

Bánh đai được đặt trên bốn con lăn đỡ , khoảng cách giữa 2 con lăn cùngmột bệ đỡ có thể thay đổi để điều chỉnh góc nghiêng của thùng, nghĩa là điềuchỉnh thời gian lưu vật liệu trong thùng Thùng quay được là nhờ có bánhrăng Bánh răng ăn khớp với bánh răng dẫn động nhận truyền động của động

cơ qua bộ giảm tốc

Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu chứa vàđược chuyển động dọc theo thùng nhờ các đệm ngăn Các đệm ngăn vừa cótác dụng phân bố đều theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bềmặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy Cấu tạo của đệm ngăn phụthuộc vào kích thước của vật liệu sấy,tính chất và độ ẩm của nó Vận tốc củakhói lò hay không khí nóng đi trong máy sấy khoảng m/s, thùng quayvòng/phút Vật liệu khô ở cuối máy sấy được tháo qua cơ cấu tháo sản phẩmrồi nhờ băng tải xích vận chuyển vào kho

Khói lò hay không khí thải được quạt hút vào hệ thống tách bụi,… đểtách những hạt bụi bị cuốn theo khí thải Các hạt bụi thô được tách ra, hồi lưutrở lại băng tải xích Khí sạch thải ra ngoài

Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng không được lớn hơn3m/s bởi nếu tốc độ lờn hơn 3m/s thí vật liệu bị cuốn nhanh ra khỏi thùng

Các đệm ngăn trong thùng vừa có tác dụng phân phối đều vật liệu theotiết diện thùng, vừa đảo trộn vật liệu làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệusấy và tác nhân sấy Cấu tạo của các đệm ngăn( cánh đảo trộn) phụ thuộc vàokích thước vật liệu và độ ẩm của nó Các loại đêm ngăn được dùng phổ biềntrong máy sấy thùng quay gồm:

17

a b c

Sơ đồ cấu tạo cánh trong thiết bị sấy thùng quay:

a) Cánh nâng

b) Cánh nâng chia khoang

c) Cánh phân bố đều( cánh phân phối chữ thập)

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU

2.1 THÔNG SỐ BAN ĐẦU

2.1.1 Kiểu thiết bị sấy

Thùng quay, phương thức sấy xuôi chiều

2.1.2 Điều kiện môi trường.

– Trạng thái của không khí ngoài trời nơi đặt thiết bị sấy

+ Nhiệt độ môi trường: 25oC

+ Độ ẩm tương đối của không khí: 70%

– Hàm ẩm của không khí :

xo = 0,622

.

2.1.3 Vật liệu sấy là cát với các thông số

– Độ ẩm của vật liệu trước khi sấy: 6,3%

– Độ ẩm của vật liệu sau khi sấy là: 1,1%

– Lượng vật liệu đưa vào máy sấy : 4,65 tấn/h hay 4650 kg/h.

2.1.4 Tác nhân sấy

Khói lò :

– nhiệt độ khói lò vào thùng sấy : t1 = 170oC

– nhiệt độ khói lò ra khỏi thùng : t2 = 75oC

2.2 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA NHIÊN LIỆU

Chuyển các thành phần sang trạng thái làm việc:

+ Độ tro của nhiên liệu ở chế độ làm việc được xác định :

2,79

2.2.2 Nhiệt dung riêng của than đá

Áp dụng công thức tính nhiệt dung riêng của than đá

→ Ct = 837 + 3,7.25 + 625.0,0279 = 946,938 ( J/kgoC )

→ Ct = 946,938 10-3 ( kJ/kg.ºC )

2.2.3 Nhiệt trị của than

Nhiệt trị cao của than :

2.2.4 Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1 kg than

Để cung cấp cho các phản ứng cháy, thành phần của oxi trong không

I n = (2493 + 1,97.t).103 (J/kg)

Trong đó: t là nhiệt độ hỗn hợp khói vào lò (t = 170 Ο C )

In = (2493 + 1,97.170).103 = 2827,9.103 (J/kg)

= 2827,9 (kJ/kg)

2.2.6 Hệ số không khí thừa sau quá trình hoà trộn

Do nhiệt độ khói sau buồng đốt rất lớn so với yêu cầu, vì thế trong thiết

bị sấy thùng quay dùng khói lò làm TNS người ta phải tổ chức hoà trộn vớikhông khí ngoài trời để cho một hỗn hợp có nhiệt độ thích hợp Vì vậy, trong

hệ thống sấy thùng quay người ta xem hệ số không khí thừa là tỷ số giữakhông khí khô cần cung cấp thực tế cho buồng đốt cộng với lượng không khíkhô đưa vào buồng hoà trộn với lượng không khí khô lý thuyết cần cho quátrình cháy

Để tính hệ số không khí thừa không khí ở buồng đốt và trộn người ta sửdụng phương pháp cân bằng nhiệt lò đốt than

2.2.6.1 Nhiệt lượng vào buồng đốt khi đốt 1 kg than

Qv = Q1 + Q2 + Q3 ( kJ )Trong đó :

Q1 : Nhiệt lượng than mang vào ( tính cho 1kg than )

Q2 : Nhiệt lượng do không khí mang vào

Q3 : Nhiệt do đốt 1 kg than

a Nhiệt lượng do than mang vào :

Q1 = Cn.tnTrong đó :

Cn : Nhiệt dung của than ; Cn = 946,938 10-3 ( kJ/kgoC )

tn : Nhiệt độ của than ( nhiệt độ môi trường ); tn = 25oC

23

η : hiệu suất buồng đốt η = 0,9

Qc : Nhiệt trị cao của than; Qc = 26972,734 kJ/kg

Q4 : Nhiêt do xỉ mang ra

Q5 : Nhiệt do không khí mang ra khỏi buồng đốt.

Q6 : Nhiệt mất mát ra môi trường

a Nhiệt do xỉ mang ra :

Q4 = Gxỉ.Cxỉ.TxỉTrong đó :

Gxỉ : Khối lượng xỉ tạo thành khi đốt 1 kg than

Gkhí : Khối lượng của chất khí trong lò

Ckhí : Nhiệt dung riêng của khói lò

Tk : Nhiệt độ của khói , Tk = 170°C

25

( Theo T112 – STT2 )

GCO 2 = 0,0367.Clv = 0,0367.66,39 = 2,437 (kg/kg than)

GSO 2 = 0,02.Slv = 0,02.3,309 = 0,066 (kg/kg than)

GN 2 = 0,769..Lo + 0,01.Nlv = 0,769 α 8,867 + 0,01.1,397

= 6,819 α + 0,0139 (kg/kg than)

GO 2 = 0,231.(  -1 ).Lo = 0,231.( α - 1).8,867

= 2,048.( α - 1) (kg/kg than)

GH O2 = ( 9.Hlv + W).10-2 + α.Lo.xo = (9.3,544 + 4,8).10-2 + α 8,867.0,014

Kiểm tra lại  theo công thức sau :

Qc : Nhiệt trị cao của than; Qc = 26972,734 ( kJ/kg )

η bd : Hiệu suất buồng đốt ở đây chúng ta chọn η bd = 90% = 0,9.

Ct : Nhiệt dung riêng của than; Ct = 946,938.10-3 kJ/kgºC

to : Nhiệt độ không khí; to = 25ºC

t1 : Nhiệt độ của khói ra khỏi buồng trộn; t1 =170°C

Ck: Nhiệt dung riêng của khói; Ck = 1,004 kJ/kgºC

Lo : Lượng không khí lý thuyết để đốt 1kg than;Lo= 8,867 kg/kg than

−

[1−(9.3,544+4,8+7 ,902).10−2].1,004 170

8,867.[0,014 (2827,9−2542,25)+1,004.(170−25)] = 6,140

Ta thấy rằng hai kết quả có sự sai số, chọn α = 6,140

2.2.7 Trạng thái của khói trước khi vào thùng sấy

2.2.7.1 Nhiệt độ của khói

1,129 54,9974

1

(0,622 ). bh

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

3.1 CÂN BẰNG VẬT LIỆU

3.1.1 Lượng ẩm bay hơi

W = G1 \f(W1-W2,100-W2, ( kg/h)

Trong đó :

G1 : lượng đường vào thùng sấy; G1 = 4650 ( kg/h )

W1: Độ ẩm đầu của vật liệu; W1 = 6,3%

W2: Độ ẩm cuối của vật liệu; W2 = 1,1%

→ W = 4650

6,3−1,1100−1,1 = 244,489 ( kg/h )

3.1.2 Lượng đường ra khỏi thùng sấy

W : Lượng ẩm bay hơi; W = 244,489 ( kg/h )

A : Cường độ bay hơi ẩm của đường

Dt : Đường kính trong của thùng, ( m )

Mặt khác, theo quan điểm đặc trưng hình học của thiết bị sấy thùngquay, người ta thường lấy tỉ lệ giữa chiều dài và đường kính thùng sấy là:

V tt=

244,489 16,085 = 15,199 (kg/m.h)Chọn A = 15 ( kg/m.h)

3.2.2.3 Chiều dày thân thùng

 = ( 0,007  0,01 ).Dt ( m ) ( 10.15 – 83 – THKMHCT1 )

chọn  = 0,01.Dt = 0,01.1,6 = 0,016 ( m )

3.2.3 Thời gian lưu vật liệu trong thùng

t t

m k L n

- m, k : Hệ số phụ thuộc vào cấu tạo cánh và chiều chuyển động

của khí trong thùng; theo ( Bảng VIIA – 122 – STT2 ) ta có k = 0,6 và m = 1

-  : Thời gian lưu lại của vật liệu trong thùng quay

Trong đó:

n : Số vòng quay của thùng; n = 1,829 ( vg/ph )

 : Khối lượng riêng xốp trung bình của cát;  = 724,32 ( kg/m3 )

Dt,Lt : Đường kính và chiều dài của thùng: Dt = 1,6 và Lt = 8 ( m )

a : Hệ số; chọn a = 0,063 ( Bảng VII.3 – 123 – STT2 )

 N = 0,13.10-2.1,63.8.0,063.1,829.724,32 = 3,555 ( kW )

Công suất động cơ điện

Nđc = 1,25.N = 1,25.3,555= 4,444 ( kW )

3.2.6 Các thông số cơ bản của thùng sấy

3.2.6.1 Cấu tạo thân thùng

Thân thùng cấu tạo từ ba lớp :

- Lớp bảo vệ : làm từ vật liệu là thép CT3, có chiều dày δ1 = 0,002 ( m )

- Lớp cách nhiệt : làm từ vật liệu là bê tông xốp, có chiều dày δ2 = 0,06 ( m )

- Lớp thân thùng : làm từ vật liệu là thép CT3, có chiều dày δ3 = 0,014 ( m )

Loại chia khoang có cánh nâng.

3.2.6.5 Tốc độ quay

n = 1,829 ( vg/ph )

3.3 QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT

3.3.1 Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy

= 0,066 ( kg/kg kkk )

3.3.1.4 Độ ẩm

2 2

2

(0,622 ). bh

35

qo : Nhiệt lượng tiêu hao riêng

lo : Lượng khói cần để bốc hơi 1 kg ẩm

3,6 . tb

mt

F K t q

F : Tổng diện tích bao quanh thùng sấy ( m2 )

W : Lượng ẩm bay hơi ( kg/h )

∆ttb : Hiệu số nhiệt độ trung bình ( oC )

α1 : Hệ số cấp nhiệt đối lưu giữa khói và thành thùng ( W/m2.oC )

α2 : Hệ số cấp nhiệt đối lưu giữa thành thùng và môi trường (W/m2.oC)

δ : Chiều dày của các lớp thành thùng ( m )

Lưu lượng thể tích của khói trong thùng :

Vi = vi.Lo ( m3/h )Trong đó :

wtb : Vận tốc trung bình của khói đi trong thùng; wtb = 0,508 ( m/s ).

Dt : Đường kính trong của thùng; Dt = 1,6 ( m )

υ : Độ nhớt động của khói phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình củakhói( m2/s )

- Nhiệt độ trung bình của khói :

 Chuẩn số Nu :

Nu = 0,018.Re0,8.ε ( 4.32 – 198 – TTQTVTBT1 ).

39

Trong đó :

ε : Hệ số phụ thuộc vào tỷ số

L t

D t Theo bảng V.2 – 15 – STT2 ta có :

{ Lt

Dt =5 ¿ ¿ ¿ ¿

→ ε = 1,235 → Nu = 0,018.31572,405 0,8 1,235 = 88,386

Dt : Đường kính trong của thùng sấy; Dt = 1,6 ( m )

∆t : Hiệu số nhiệt độ của khói và thành bên trong thùng

Giả thiết nhiệt độ trung bình thành bên trong thùng là 50oC