Tính toán thiết kế hệ thống máy sấy băng tải công suất 100kg h dùng để sấy ớt trái

ĐẠII HỌC ĐÀC ĐÀ NẴNGNG TRƯỜNGNG ĐẠII HỌCC SƯ PHẠIM KỸ THUẬTT -   - ĐỒ ÁN TỐTT NGHIỆPP ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN THIẾTT KẾT HỆP THỐTNG MÁY SẤYY BĂNG TẢII CÔNG SUẤYT 100KG/H DÙNG ĐỂ SẤYY ỚTT TRÁI Giảngng viên hướngng dẫnn : TH.S NGUYỄNN THỊ HỒNGNG NHUNG Sinh viên thực hiệnc hiệnn : NGUYỄNN CÔNG MẪN N MSV : 171250433215 LỚPP : 17N2 Đà Nẵng, tháng, tháng 09 năm 2020 LỜI MỞ ĐẦU Kỹ thuật sấy là một ngành khoa học phát triển mãi từ những năm 50 đến 60 ở các Viện và các trường đại học trên thế giới chủ yếu giải quyết những vấn đề kỹ thuật sấy các vật liệu cho công nghiệp và nông nghiệp Trong những năm 70 trở lại đây người ta đã đưa kỹ nghệ sấy các nông sản thành những sản phẩm khô, không những kéo dài thời gian bảo quản mà còn làm phong phú thêm các mặt hàng sản phẩm như: trái cây , cà phê, sữa, bột, cá khô, thịt khô, các loại nông sản khác như lúa, ngô, ớt Đối với nước ta là nước nhiệt đới ẩm, có điều kiện tự nhiên rất thuận lợi cho việc trồng và phát triển cây ớt Ớt là một loại gia vị có giá trị kinh tế cao, là một loại gia vị không thể thiếu trong bữa ăn của mỗi gia đình, và là một vị thuốc quý trong y học Ở nước ta, diện tích trồng ớt cay tập trung vào khoảng 3000 hecta, năm cao nhất (1988) lên tới 5700ha, sản lượng ớt trung bình 80000 tấn/năm Vùng ớt cay chuyên canh chủ yếu ở khu vực miền trung, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên – Huế Mỗi tỉnh có diện tích hàng nghìn ha Sản phẩm ớt bột hiện đang đứng vị trí thứ nhất trong mặt hàng rau – gia vị xuất khẩu Theo số liệu thống kê sơ bộ của Tổng cục Hải quan, Trong nửa đầu tháng 09/2007, kim ngạch xuất khẩu ớt của cả nước đạt trên 450 nghìn USD, tăng 16,7% so với cùng kỳ tháng trước, mang lại nhiều hiệu quả kinh tế cho nhà nông Ớt cay là một loài cây gia vị được ưa thích trên khắp thế giới như màu sắc, mùi vị và có giá trị dinh dưỡng lẫn giá tri y học Với sản lượng lớn như vậy thì việc chế biến và bảo quản cũng gặp không ít khó khăn Vì vậy, việc nghiên cứu công nghệ sấy để sấy các nguyên vật liệu có ý nghĩa đặc biệt: kết hợp phơi sấy để tiết kiệm năng lượng, nghiên cứu công nghệ sấy và thiết bị sấy phù hợp với từng loại nguyên vật liệu để đạt được chất lượng cao nhất Do đặc thù của ớt khi sấy phải giữ được thành phần dinh dưỡng và màu sắc đặc trưng nên ta có thể dùng các thiết bị sấy như : sấy tháp, thùng quay, sấy hầm.v.v… Trong đồ án này em có nhiệm vụ sấy ớt bằng thiết bị sấy băng tải, với năng suất 100 kg/h Đây là lần đầu tiên tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy mang tính chất đào sâu chuyên ngành Do kiến thức và tài liệu tham khảo còn hạn chế nên em không thể tránh khỏi sai sót trong quá trình thiết kế Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của cô Th.s Nguyễn Thị Hồng Nhung để em có thể hoàn thành tốt đồ án này Đà Nẵng, tháng 01 năm 2020 Sinh viên thực hiện Nguyễn Công Mẫn MỤC LỤC Lời mở đầu Trang Mục lục 1 3 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KỶ THUẬT SẤY 7 1.1 Khái niệm 7 1.2 Mục đích của quá trình sấy 7 1.3 Các phương pháp sấy 7 1.3.1 Phương pháp sấy nóng 7 1.3.2 Phương pháp sấy bức xạ 9 1.3.3 Phương pháp sấy đối lưu 1.3.3.1 Khái niệm 9 1.3.3.2 Phân loại hệ thống sấy đối lưu 9 1.3.3.3 Hệ thống sấy tháp 11 1.4 Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy 14 1.4.1 Quá trình khuếch tán nội 14 1.4.2 Quá trình khuếch tán ngoại 15 1.4.3.Mối quan hệ giữa quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại 15 1.4.4 Các giai đoạn trong quá trình sấy 16 1.4.4.1 Giai đoạn làm nóng vật 16 1.4.4.2 Giai đoạn sấy đẳng tốc 16 1.4.4.3 Giai đoạn sấy giảm tốc 16 1.4.5 Một số yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ làm khô 17 1.4.5.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí 17 1.4.5.2 Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối không khí 17 1.4.5.3 Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí 18 Chương II: ỚT TRÁI VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY ỚT 2.1 Tính chất vật lý của ớt 18 2.1.1 Quy trình sản xuất 19 2.2 Quy trình công nghệ sấy ớt 20 2.2.1 Chọn phương pháp sấy 20 2.2.2 Đặc điểm của sấy ngược chiều 20 2.2.3 Thiết bị sấy 21 2.2.4 Chế độ sấy 21 2.2.5 Thời gian sấy 21 Chương III: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1 Thông số tính toán 22 3.1.1 Chọn phương pháp sấy 22 3.1.2 Chọn thiết bị sấy 22 3.1.3 Giới thiệu phương pháp sấy nóng 22 3.2 Chọn tác nhân sấy và chế độ sấy 23 3.2.1 Thông số tính toán 24 3.2.2 Chọn thời gian sấy 24 3.3 Tính toán quá trình sấy lý thuyết 25 3.3.1 Các thông số sử dụng tính toán 25 3.3.2 Các thông số tính toán của không khí 26 3.3.2.1 Không khí trước khi vào calorifer ( điểm A ) 26 3.3.2.2 Không khí sau khi đi qua calorifer (điểm B) 27 3.3.2.3 Không khí ra khỏi hầm sấy ( điểm C0 ) 27 3.3.2.4 Cân bằng vật chất 28 3.4 Cân bằng nhiệt 29 3.4.1 Sấy lý thuyết 29 3.4.2 Tổn hao nhiệt trong quá trình sấy thực 29 3.4.2.1 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang ra khỏi hầm 29 3.4.2.2 Tổn thất để đun nóng bộ phận vận chuyển chiếm khoảng 2%q0 30 3.4.3 Nhiệt tổn thất ra môi trường 30 3.4.3.1 Tổn thất nhiệt qua tường 30 3.4.3.2 Nhiệt tổn thất qua trần hầm sấy 36 3.4.3.3 Nhiệt tổn thất qua nền 37 3.4.3.4 Nhiệt tổn thất qua cửa 38 3.4.3.5 Nhiệt tổn thất do mở cửa 39 3.4.3.6 Tổn thất nhiệt động học 39 3.4.4 Tính toán quá trình sấy thực 39 Chương IV: TÍNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY 4.1 Tính kích thước băng tải sấy 43 4.1.1 Số lượng băng tải 43 4.1.2 Tính con lăn đỡ băng 44 4.2 Tính kích thước hầm sấy 44 4.3 Tính động cơ kéo 45 4.3.1 Chọn động cơ điện 46 4.3.2 Phân phối truyền 47 4.3.2.1 Cơ cấu chuyển động bằng đai giữa 2 tầng băng tải 48 4.3.2.2 Tính tốn trục băng tải 49 Chương V: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ 5.1 Calorifer 50 5.1.1 Tính toán nhiệt calorifer 50 5.1.2 Tính kích thước calorifer 55 5.1.3 Tính trở lực calorifer 55 5.2 Tính Cyclon 56 5.3 Quạt 57 5.3.1 Trở lực của calorifer 57 5.3.2 Trở lực của cyclon 57 5.3.3 Trở lực qua hầm sấy 57 5.3.4 Trở lực qua đường ống 58 5.3.5 Áp suất động lực học 61 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ SẤY VÀ THIẾT BỊ SẤY 1.1 Khái niệm Sấy là một quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng cách cung cấp cho nó một lượng nhiệt, nhiệt được cung cấp nhằm thực hiện các nhiệm vụ sau:  Nung nóng vật liệu sấy từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ bầu ướt tương ứng với môi trường không khí xung quanh  Vận chuyển ẩm từ các lớp bên trong ra bên ngoài  Vận chuyển ẩm từ lớp bề mặt của vật liệu sấy vào môi trường không khí 1.2 Mục đích của quá trình sấy  Làm khô các vật liệu sấy  Kéo dài thời gian bảo quản, không làm giảm chất lượng  Vận chuyển 1.3 Các phương pháp sấy 1.3.1 Phương pháp sấy nóng Trong phương pháp sấy nóng tác nhân sấy (TNS) và vật liệu sấy (VLS) được đốt nóng Do tác nhân sấy được đốt nóng nên độ ẩm tương đối φ giảm dẫn đến phân áp suất hơi nước pam trong tác nhân sấy giảm Mặt khác, do nhiệt độ của vật liệu sấy tăng lên, nên mật độ hơi trong các mao quản tăng lên do vậy làm cho phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu tăng Như vậy, trong các hệ thống sấy nóng có hai cách để tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường: thứ nhất là giảm phân áp suất hơi nước của tác nhân sấy bằng cách đốt nóng nó và cách thứ hai là tăng phân áp suất hơi trong vật liệu sấy Trong các hệ thống sấy đối lưu người ta sử dụng cả hai cách này Ngược lại, trong các hệ thống sấy tiếp xúc, sấy bức xạ và hệ thống sấy dùng dòng điện cao tần chỉ sử dụng cách đốt nóng vật Hệ thống sấy nóng thường được phân loại theo phương pháp cung cấp nhiệt * Ưu điểm của phương pháp sấy nóng: + Thời gian sấy bằng các phương pháp sấy nóng ngắn hơn so với phương pháp sấy lạnh + Năng suất cao và chi phí ban đầu thấp + Nguồn năng lượng sử dụng cho phương pháp sấy nóng có thể là khói thải, hơi nước nóng, hay các nguồn nhiệt từ dầu mỏ, than đá, rác thải, cho đến điện năng + Thời gian làm việc của hệ thống cũng rất cao * Nhược điểm + Chỉ sấy được các vật sấy không cần có các yêu cầu đặc biệt về nhiệt độ + Sản phẩm sấy thường hay bị biến màu và chất lượng không cao + Hệ thống sấy đối lưu: Trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy nhận nhiệt bằng đối lưu từ một dịch thể nóng mà thông thường là không khí nóng hoặc khói lò + Hệ thống sấy tiếp xúc: Trong hệ thống sấy tiếp xúc, vật liệu sấy nhận nhiệt từ một bề mặt nóng Như vậy, trong các hệ thống sấy tiếp xúc người ta tạo độ chênh phân áp suất hơi nước nhờ tăng phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy Trong số này chúng ta thường gặp hệ thống sấy lô và hệ thống sấy tang… + Hệ thống sấy bức xạ: Trong hệ thống sấy bức xạ, vật liệu sấy nhận nhiệt từ một nguồn bức xạ để ẩm dịch chuyển từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và từ bề mặt khuếch tán vào môi trường Như vậy, trong hệ thống sấy bức xạ người ta tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường chỉ bằng cách đốt nóng vật + Các hệ thống sấy khác: Ngoài ba hệ thống sấy trên, trong các hệ thống sấy nóng còn có các hệ thống sấy dùng dòng điện cao tần hoặc dùng năng lượng điện từ trường để đốt nóng vật Trong các hệ thống sấy loại này, khi vật liệu sấy đặt trong một trường điện từ thì trong vật xuất hiện các dòng điện và chính dòng điện này đốt nóng vật Như vậy, cũng như các hệ thống sấy bức xạ và hệ thống sấy tiếp xúc, các hệ thống loại này cũng chỉ tạo ra độ chênh phân áp suất giữa vật liệu sấy và môi trường bằng cách đốt nóng vật 1.3.2 Phương pháp sấy bức xạ Phương pháp sấy bức xạ là phương pháp sấy mà trong đó vật liệu sấy nhận nhiệt từ nguồn bức xạ để ẩm dịch chuyển từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và từ bề mặt khuếch tán vào môi trường Như vậy, trong hệ thống sấy bức xạ người ta tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường chỉ bằng cách đốt nóng vật 1.3.3 Phương pháp sấy đối lưu 1.3.3.1 Khái niệm Phương pháp sấy đối lưu là phương pháp sấy dùng không khí nóng hoặc khói lò làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ (t, , …) phù hợp, chuyển động chảy trùm lên vật sấy làm cho ẩm trong vật sấy bay hơi rồi theo tác nhân sấy vào môi trường Trong phương pháp sấy đối lưu nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt truyền từ tác nhân sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu 1.3.3.2 Phân loại hệ thống sấy đối lưu Người ta thường phân loại hệ thống sấy đối lưu chủ yếu theo cấu tạo của các thiết bị sấy Có thể gặp các hệ thống sấy đối lưu sau đây: - Hệ thống sấy buồng Cấu tạo chủ yếu của hệ thống sấy buồng là buồng sấy Trong buồng sấy có bố trí các thiết bị đỡ vật liệu sấy mà ta gọi chung là thiết bị chuyển tải (TBCT) Nếu dung lượng của buồng sấy bé và thiết bị chuyển tải là các khay sấy thì người ta thường gọi hệ thống sấy buồng này là tủ sấy Nếu dung lượng của buồng sấy là lớn và thiết bị chuyển tải là các xe goòng thì người ta gọi là hệ thống sấy buồng kiểu xe goòng Nói chung, thiết bị chuyển tải trong hệ thống sấy buồng rất đa dạng