[Đồ Án] Thiết kế Hệ thống sấy thóc lớp tĩnh không đảo gió sử dụng khói và không khí làm tác nhân sấy - ĐHBK Đà Nẵng [Bản vẽ Autocad]

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY THÓC LỚP TĨNH KHÔNG ĐẢO GIÓ Họ và tên: Nguyễn Văn Hưng Lớp: 20NCLC Môn học: PBL KỸ THUẬT SẤY Ngành: Kỹ thuật Nhiệt 1. Tên đề tài Thiết kế hệ thống sấy thóc lớp tĩnh, không đảo gió, năng suất 500kg/mẻ. Sử dụng hỗn hợp khói và không khí làm tác nhân sấy. 2. Thông số ban đầu  Nguyên liệu sấy: Thóc (Thóc dùng làm lương thực, thực phẩm)  Tác nhân sấy: khói và không khí  Năng suất sấy thóc: 500 kg/mẻ  Độ ẩm đầu vào của thóc: 22%  Độ ẩm đầu ra của thóc: 13%  Độ ẩm môi trường: 85%  Nhiệt độ môi trường: 25C 3. Nội dung phần thuyết minh và tính toán  Chương 1: Giới thiệu tổng quan  Chương 2: Tính toán nhiệt thiết bị sấy  Chương 3: Tính toán thiết bị sấy  Chương 4: Tính nhiệt thực tế thiết bị sấy  Chương 5: Tính toán các thiết bị chính  Chương 6: Tính toán các thiết bị phụ  Chương 7: Tính toán chi phí thiết kế  Chương 8: Thiết kế mạch điện điều khiển  Tài liệu tham khảo GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS Ngô Phi Mạnh MỤC LỤC: CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 8 1. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC TẦM QUAN TRỌNG CỦA CÂY LÚA ĐỐI VỚI NỀN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM 8 2. GIỚI THIỆU TẦM QUAN TRỌNG VIỆC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY CHẾ BIẾN NÔNG SẢN, THỦY SẢN SAU THU HOẠCH 8 2.1. Tình hình ứng dụng công nghệ sấy nước ta hiện nay 8 2.2. Khái niệm quá trình sấy 10 2.3. Trình bày bản chất đặc trưng quá trình sấy 10 2.3.1. Các phương pháp sấy 10 2.3.2. Phương pháp sấy tự nhiên 10 2.3.3. Phương pháp sấy nhân tạo 11 3. TRÌNH BÀY VẬT LIỆU SẤY 11 3.1. Thành phần cấu tạo hạt thóc 11 3.2. Các thông số độ ẩm, vật lý và kích thước hạt thóc 13 3.3. Các đặc tính chung của thóc 14 3.3.1. Tính tan rời 14 3.3.2. Tính tự chia loại 15 3.3.3. Độ hổng của khối hạt 15 3.3.4. Tính dẫn và truyền nhiệt 16 3.3.5. Tính hấp thụ và nhả các chất khí, ẩm 16 3.4. Các yêu cầu chất lượng hạt thóc sau sấy 16 4. TRÌNH BÀY TÁC NHÂN SẤY 17 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NHIỆT LÝ THUYẾT THIẾT BỊ SẤY 18 2.1. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG SẤY 18 2.2. THÔNG SỐ VẬT LIỆU SẤY 18 2.3. THÔNG SỐ KHÔNG KHÍ NGOÀI TRỜI 19 2.3. TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA KHÓI LÒ 20 2.3.1. Đặc tính của nhiên liệu nhiên liệu 20 2.3.2. Tính nhiệt trị của nhiên liệu 20 2.3.3. Tính toán thể tích không khí lý thuyết 21 2.3.4. Tính toán thể tích sản phẩm cháy 21 2.3.5. Tính thể tích khói khô lý thuyết 21 2.3.6. Tính thể tích khói lý thuyết 21 2.3.7. Tính thể tích hơi nước thực tế trong sản phẩm cháy 21 2.3.8. Tính thể tích khói thực tế 21 2.3.9. Tính lượng không khí khô lý thuyết cho quá trình cháy 22 2.3.10. Tính lượng không khí khô thực tế cho quá trình cháy 22 2.3.11. Tính lượng hơi nước chứa trong khói lò 22 2.3.12. Tính khối lượng khói khô sau buồng đốt 22 2.4. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÓI SAU BUỒNG ĐỐT 22 2.4.1. Tính lượng chứa ẩm của khói sau buồng đốt 22 2.4.2. Tính entanpi của khói sau buồng đốt 22 2.4.3. Tính nhiệt độ khói sau buồng đốt 23 2.5. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÓI SAU BUỒNG HÒA TRỘN 23 2.5.1. Tính hệ số không khí thừa cho buồng hòa trộn 23 2.5.2. Tính lượng chứa ẩm của hỗn hợp sau buồng hòa trộn 24 2.5.3. Tính entanpi của hỗn hợp sau buồng hòa trộn 24 2.5.4. Tính áp suất bão hòa của khói 24 2.5.5. Tính độ ẩm tương đối của hỗn hợp sau buồng hòa trộn 25 2.6. TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ LÝ THUYẾT 25 2.6.1. Tính thời gian cho qúa trình sấy 25 2.6.2. Tính tốc độ thoát ẩm của vật liệu sấy 25 2.6.3. Tính entanpi khói sau quá trình sấy 26 2.6.4. Tính lượng chứa ẩm khói sau quá trình sấy 26 2.6.5. Áp suất bão hòa của khói sau quá trình sấy 26 2.6.6. Độ ẩm tương đối của khói sau quá trình sấy 26 2.6.7. Lượng ẩm của thóc thải vào khói sau quá trình sấy 26 2.6.8. Tính lưu lượng khói lý thuyết 27 2.6.9. Tính công suất nhiệt lý thuyết 27 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY 28 3.1. ĐẶC ĐIỂM THIẾT BỊ SẤY 28 3.2. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC SƠ BỘ CỦA THIẾT BỊ SẤY 28 3.2.1. Thể tích vật liệu sấy chiếm chổ 28 3.2.2. Diện tích mặt sàn thiết bị sấy 29 3.2.3. Chiều cao thiết bị sấy 29 3.2.4. Thiết kế thiết bị sấy 29 CHƯƠNG 4: TÍNH NHIỆT THỰC TẾ THIẾT BỊ SẤY 31 4.1. TÍNH TOÁN CÁC TỔN THẤT NHIỆT 31 4.1.1. Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi 31 4.1.2. Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che 31 4.1.1. Tổn thất nhiệt do phương tiện vận chuyển mang ra 34 4.2. XÁC ĐỊNH TỔNG TỔN THẤT DELTA  34 4.3. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA TÁC NHÂN SẤY TRONG QUÁ TRÌNH THỰC TẾ. 35 4.3.1. Tính toán độ chứa ẩm của khói sau quá trình sấy 35 4.3.2. Tính entanpi của khói sau buồng sấy 35 4.3.3. Tính độ ẩm tương đối của khói sau buồng sấy 35 4.3.4. Lưu lượng khói thực tế cung cấp cho quá trình sấy 36 4.3.5. Nhiệt lượng tiêu hao thực tế cung cấp cho quá trình sấy 36 4.3.6. Kiểm tra lại vận tốc 36 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH 37 5.1. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ BUỒNG ĐỐT 37 5.1.1. Tính toán thể tích buồng đốt 37 5.1.2. Tính toán diện tích bề mặt ghi buồng đốt 38 5.1.3. Đặc điểm của buồng đốt 38 5.2. TÍNH TOÁN BUỒNG HÒA TRỘN 39 5.2.1. Tính toán kích thước buồng hòa trộn 39 CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ 42 6.1. TÍNH TOÁN CHỌN QUẠT 42 6.1.1. Tính toán chọn quạt chính 42 6.1.2. Các thông số của khói tại các vị trí trong thiết bị sấy 42 6.1.3. Tính tổn thất ma sát 42 6.1.4. Tính tổn thất cục bộ 45 6.1.5. Trở lực qua kênh dẫn khói phụ 47 6.1.6. Tổn thất qua lớp hạt 49 6.1.7. Tính tổng các tổn thất và chọn quạt 50 6.2. TÍNH TOÁN CHỌN QUẠT PHỤ 52 6.3. LỰA CHỌN THIẾT BỊ XỬ LÝ BỤI 54 CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN CHI PHÍ THIẾT KẾ 57 7.1. TÍNH TOÁN CHI PHÍ BUỒNG ĐỐT 57 7.1.1. Cấu tạo buồng đốt 57 7.1.2. Tính toán chi phí 57 7.2. TÍNH TOÁN CHI PHÍ CHO QUẠT 60 7.2.1. Cấu tạo quạt 60 7.2.2. Tính toán chi phí quạt 60 7.3. THIẾT BỊ SẤY 61 7.3.1. Cấu tạo thiết bị sấy 61 7.3.2. Tính toán chi phí thiết kế thiết bị sấy 61 7.4. TÍNH TOÁN CHI PHÍ ỐNG GIÓ 65 7.4.1. Cấu tạo ống gió 65 7.4.2. Tính toán chi phí ống gió 65 7.5. TỔNG CHI PHÍ CHO HỆ THỐNG SẤY 66 CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN HỆ THỐNG SẤY THÓC 67 8.1. Sơ đồ mạch điện điều khiển 67 8.2. Nguyên lý làm việc mạch điện điều khiển 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 MỤC LỤC HÌNH ẢNH: Hình 1. 1 Biểu đồ phần trăm các khâu sau thu hoạch thóc 10 Hình 1. 2 Tình hình ứng dụng công nghệ sấy ở Việt Nam 10 Hình 1. 3 Tình hình nộp đơn đăng ký sáng chế và ứng dụng công nghệ sấy tại Việt Nam 11 Hình 1. 4 Cấu tạo của hạt thóc 13 Hình 1. 5 Góc trượt của khối thóc 16 Hình 1. 6 Quy trình thu hoạch và bảo quản thóc 18 Hình 2. 1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy lớp tĩnh 19 Hình 2. 2 Đồ thị I-d biểu diễn quá trình sấy 26 Hình 3. 1 Mô hình thiết bị sấy lớp tĩnh 27 Hình 3. 2 Bản vẽ mặt đứng thiết bị sấy lớp tĩnh 28 Hình 4 1. Mật độ dòng nhiệt qua vách tường bao thiết bị sấy. 31 Hình 5. 1 Sơ đồ mặt bằng bố trí thiết bị trong hệ thống sấy 36 Hình 5. 2 Bản vẽ cấu tạo buồng đốt ghi tĩnh 38 Hình 5. 3 Sơ đồ nguyên lý buồng hòa trộn 40 Hình 6. 2 Bản vẽ thiết kế kênh dẫn khói 46 Hình 6. 3 Thông số chọn quạt hướng trục 49 Hình 6. 4 Bản vẽ thiết kế quạt hướng trục 50 Hình 6. 5 Buồng đốt ghi tĩnh sử dụng các tấm chắn tách bụi 53 Hình 7. 1 Cấu tạo buồng đốt 55 Hình 7. 2 Kích thước tấm thép buồng đốt (đơn vị mm) 56 Hình 7. 3 Kích thước tấm ghi 57 Hình 7. 4 Kích thước tường bao thiết bị sấy (đơn vị mm) 59 Hình 7. 5 Kích thước 1 tấm vỉ inox 61 Hình 7. 6 Hình dạng kênh dẫn chính 62 Hình 7. 7 Kích thước các tấm kênh 62 Hình 8. 1 Mạch điện điều khiển hệ thống sấy thóc lớp tĩnh không đảo gió 65 MỤC LỤC BẢNG: Bảng 2. 1 Bảng đặc tính các thành phần trong nhiên liệu than 19 Bảng 6. 1 Thông số của tác nhân sấy tại các vị trí 40 Bảng 6. 2 Thông số kỹ thuật quạt hướng trục 49 Bảng 6. 3 Bảng thông số kỹ thuật quạt cấp không khí cho buồng đốt 51 Bảng 7. 1 Chi phí thép buồng đốt 56 Bảng 7. 2 Chi phí của ghi buồng đốt 57 Bảng 7. 3 Chi phí gạch chịu lửa buồng đốt 57 Bảng 7. 4 Chi phí của quạt 58 Bảng 7. 5 Chi phí thép thiết bị sấy 59 Bảng 7. 6 Chi phí vỉ inox 60 Bảng 7. 7 Chi phí kênh dẫn 61 Bảng 7. 8 Chi phí kênh phụ 62 Bảng 7. 9 Chi phí ống gió 62 Bảng 7. 10 Chi phí ống gió 63 Bảng 7. 11 Tổng chi phí cho hệ thống sấy 63

Giảng viên hướng dẫn: TS Ngô Phi MạnhSinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Hưng

Đà Nẵng, 6/2024

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY THÓC LỚP TĨNH KHÔNG ĐẢO GIÓ

Họ và tên: Nguyễn Văn HưngLớp: 20NCLC

Môn học: PBL KỸ THUẬT SẤYNgành: Kỹ thuật Nhiệt

1 Tên đề tài

Thiết kế hệ thống sấy thóc lớp tĩnh, không đảo gió, năng suất 500kg/mẻ Sử dụng hỗn hợp khói và không khí làm tác nhân sấy.

2 Thông số ban đầu

 Nguyên liệu sấy: Thóc (Thóc dùng làm lương thực, thực phẩm) Tác nhân sấy: khói và không khí

 Năng suất sấy thóc: 500 kg/mẻ Độ ẩm đầu vào của thóc: 22% Độ ẩm đầu ra của thóc: 13% Độ ẩm môi trường: 85% Nhiệt độ môi trường: 25C

3 Nội dung phần thuyết minh và tính toán

 Chương 1: Giới thiệu tổng quan Chương 2: Tính toán nhiệt thiết bị sấy Chương 3: Tính toán thiết bị sấy

 Chương 4: Tính nhiệt thực tế thiết bị sấy Chương 5: Tính toán các thiết bị chính Chương 6: Tính toán các thiết bị phụ Chương 7: Tính toán chi phí thiết kế Chương 8: Thiết kế mạch điện điều khiển  Tài liệu tham khảo

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪNTS Ngô Phi Mạnh

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 8

1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC TẦM QUAN TRỌNG CỦA CÂY LÚA ĐỐI VỚI NỀN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM 8

2 GIỚI THIỆU TẦM QUAN TRỌNG VIỆC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY CHẾ BIẾN NÔNG SẢN, THỦY SẢN SAU THU HOẠCH 8

2.1.Tình hình ứng dụng công nghệ sấy nước ta hiện nay 8

2.2.Khái niệm quá trình sấy 10

2.3.Trình bày bản chất đặc trưng quá trình sấy 10

2.3.1.Các phương pháp sấy 10

2.3.2.Phương pháp sấy tự nhiên 10

2.3.3.Phương pháp sấy nhân tạo 11

3 TRÌNH BÀY VẬT LIỆU SẤY 11

3.4.Các yêu cầu chất lượng hạt thóc sau sấy 16

4 TRÌNH BÀY TÁC NHÂN SẤY 17

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NHIỆT LÝ THUYẾT THIẾT BỊ SẤY 18

2.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG SẤY 18

2.2 THÔNG SỐ VẬT LIỆU SẤY 18

2.3 THÔNG SỐ KHÔNG KHÍ NGOÀI TRỜI 19

2.3 TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA KHÓI LÒ 20

2.3.1.Đặc tính của nhiên liệu nhiên liệu 20

2.3.2.Tính nhiệt trị của nhiên liệu 20

2.3.3.Tính toán thể tích không khí lý thuyết 21

2.3.9.Tính lượng không khí khô lý thuyết cho quá trình cháy 22

2.3.10 Tính lượng không khí khô thực tế cho quá trình cháy 22

2.3.11 Tính lượng hơi nước chứa trong khói lò 22

2.3.12 Tính khối lượng khói khô sau buồng đốt 22

2.4 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÓI SAU BUỒNG ĐỐT 22

2.4.1.Tính lượng chứa ẩm của khói sau buồng đốt 22

2.4.2.Tính entanpi của khói sau buồng đốt 22

2.4.3.Tính nhiệt độ khói sau buồng đốt 23

2.5 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÓI SAU BUỒNG HÒA TRỘN 23

2.5.1.Tính hệ số không khí thừa cho buồng hòa trộn 23

2.5.2.Tính lượng chứa ẩm của hỗn hợp sau buồng hòa trộn 24

2.5.3.Tính entanpi của hỗn hợp sau buồng hòa trộn 24

2.5.4.Tính áp suất bão hòa của khói 24

2.5.5.Tính độ ẩm tương đối của hỗn hợp sau buồng hòa trộn 25

2.6 TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ LÝ THUYẾT 25

2.6.1.Tính thời gian cho qúa trình sấy 25

2.6.2.Tính tốc độ thoát ẩm của vật liệu sấy 25

2.6.3.Tính entanpi khói sau quá trình sấy 26

2.6.4.Tính lượng chứa ẩm khói sau quá trình sấy 26

2.6.5.Áp suất bão hòa của khói sau quá trình sấy 26

2.6.6.Độ ẩm tương đối của khói sau quá trình sấy 26

2.6.7.Lượng ẩm của thóc thải vào khói sau quá trình sấy 26

2.6.8.Tính lưu lượng khói lý thuyết 27

2.6.9.Tính công suất nhiệt lý thuyết 27

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY 28

3.1 ĐẶC ĐIỂM THIẾT BỊ SẤY 28

3.2 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC SƠ BỘ CỦA THIẾT BỊ SẤY 28

3.2.1.Thể tích vật liệu sấy chiếm chổ 28

3.2.2.Diện tích mặt sàn thiết bị sấy 29

3.2.3.Chiều cao thiết bị sấy 29

3.2.4.Thiết kế thiết bị sấy 29

CHƯƠNG 4: TÍNH NHIỆT THỰC TẾ THIẾT BỊ SẤY 31

4.1 TÍNH TOÁN CÁC TỔN THẤT NHIỆT 31

4.1.1.Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi 31

4.1.2.Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che 31

4.1.1.Tổn thất nhiệt do phương tiện vận chuyển mang ra 34

4.2 XÁC ĐỊNH TỔNG TỔN THẤT DELTA  34

4.3 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA TÁC NHÂN SẤY TRONG QUÁ TRÌNH THỰC TẾ 35

4.3.1.Tính toán độ chứa ẩm của khói sau quá trình sấy 35

4.3.2.Tính entanpi của khói sau buồng sấy 35

4.3.3.Tính độ ẩm tương đối của khói sau buồng sấy 35

4.3.4.Lưu lượng khói thực tế cung cấp cho quá trình sấy 36

4.3.5.Nhiệt lượng tiêu hao thực tế cung cấp cho quá trình sấy 36

4.3.6.Kiểm tra lại vận tốc 36

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH 37

5.1 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ BUỒNG ĐỐT 37

5.1.1 Tính toán thể tích buồng đốt 37

5.1.2 Tính toán diện tích bề mặt ghi buồng đốt 38

5.1.3 Đặc điểm của buồng đốt 38

5.2 TÍNH TOÁN BUỒNG HÒA TRỘN 39

5.2.1 Tính toán kích thước buồng hòa trộn 39

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ 42

6.1 TÍNH TOÁN CHỌN QUẠT 42

6.1.1.Tính toán chọn quạt chính 42

6.1.2.Các thông số của khói tại các vị trí trong thiết bị sấy 42

6.3 LỰA CHỌN THIẾT BỊ XỬ LÝ BỤI 54

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN CHI PHÍ THIẾT KẾ 57

7.1 TÍNH TOÁN CHI PHÍ BUỒNG ĐỐT 57

7.1.1 Cấu tạo buồng đốt 57

7.1.2 Tính toán chi phí 57

7.2 TÍNH TOÁN CHI PHÍ CHO QUẠT 60

7.2.1.Cấu tạo quạt 60

7.2.2.Tính toán chi phí quạt 60

7.3 THIẾT BỊ SẤY 61

7.3.1.Cấu tạo thiết bị sấy 61

7.3.2.Tính toán chi phí thiết kế thiết bị sấy 61

7.4 TÍNH TOÁN CHI PHÍ ỐNG GIÓ 65

7.4.1 Cấu tạo ống gió 65

7.4.2 Tính toán chi phí ống gió 65

7.5 TỔNG CHI PHÍ CHO HỆ THỐNG SẤY 66

CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN HỆ THỐNG SẤY THÓC 67

8.1 Sơ đồ mạch điện điều khiển 67

8.2 Nguyên lý làm việc mạch điện điều khiển 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

MỤC LỤC HÌNH ẢNH:

Hình 1 1 Biểu đồ phần trăm các khâu sau thu hoạch thóc 10

Hình 1 2 Tình hình ứng dụng công nghệ sấy ở Việt Nam 10

Hình 1 3 Tình hình nộp đơn đăng ký sáng chế và ứng dụng công nghệ sấy tại Việt Nam 11

Hình 1 4 Cấu tạo của hạt thóc 13

Hình 1 5 Góc trượt của khối thóc 16

Hình 1 6 Quy trình thu hoạch và bảo quản thóc 18

Hình 2 1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy lớp tĩnh 19

Hình 2 2 Đồ thị I-d biểu diễn quá trình sấy 26

Hình 3 1 Mô hình thiết bị sấy lớp tĩnh 27

Hình 3 2 Bản vẽ mặt đứng thiết bị sấy lớp tĩnh 28

Hình 4 1 Mật độ dòng nhiệt qua vách tường bao thiết bị sấy 31

Hình 5 1 Sơ đồ mặt bằng bố trí thiết bị trong hệ thống sấy 36

Hình 5 2 Bản vẽ cấu tạo buồng đốt ghi tĩnh 38

Hình 5 3 Sơ đồ nguyên lý buồng hòa trộn 40

Hình 6 2 Bản vẽ thiết kế kênh dẫn khói 46

Hình 6 3 Thông số chọn quạt hướng trục 49

Hình 6 4 Bản vẽ thiết kế quạt hướng trục 50

Hình 6 5 Buồng đốt ghi tĩnh sử dụng các tấm chắn tách bụi 53

Hình 7 1 Cấu tạo buồng đốt 55

Hình 7 2 Kích thước tấm thép buồng đốt (đơn vị mm) 56

MỤC LỤC BẢNG:

Bảng 2 1 Bảng đặc tính các thành phần trong nhiên liệu than 19

Bảng 6 1 Thông số của tác nhân sấy tại các vị trí 40

Bảng 6 2 Thông số kỹ thuật quạt hướng trục 49

Bảng 6 3 Bảng thông số kỹ thuật quạt cấp không khí cho buồng đốt 51

Bảng 7 1 Chi phí thép buồng đốt 56

Bảng 7 2 Chi phí của ghi buồng đốt 57

Bảng 7 3 Chi phí gạch chịu lửa buồng đốt 57

Bảng 7 4 Chi phí của quạt 58

Bảng 7 5 Chi phí thép thiết bị sấy 59

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC TẦM QUAN TRỌNG CỦA CÂY LÚA ĐỐI VỚI NỀN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

Đối với người Việt Nam, lúa gạo là lương thực thiết yếu, không thể thiếu cho cuộc sống hàng ngày Nếu như với người phương Tây, lương thực chính là lúa mì thì đối với người Việt Nam Lúa là cây trồng cổ truyền của Việt Nam và là cây trồng quan trọng nhất hiện nay vì diện tích gieo trồng lúa chiếm đến 61% diện tích trồng trọt cả nước và 80% nôngdân Viêt Nam là nông dân trồng lúa Gạo là lương thực thiết yếu hàng đầu của người Việt Nam vì 100% của dân số gần 100 triệu người không ai không ăn gạo hàng ngày từ người thunhập thấp đến người thu nhập cao, từ nông thôn đến thành thị.

Chính vì tầm quan trọng của lúa gạo, thời gian qua Chính phủ Việt Nam luôn luôn đặt phát triển lúa gạo là nhiệm vụ trung tâm của phát triển nông nghiệp và đã có những đầu tư thích đáng cho xây dựng cơ sở hạ tầng đặc biệt là hệ thống thủy lợi và quan tâm đầu tư về khoa học công nghệ và khuyến nông đối với cây lúa và các chính sách hỗ trợ nông dân nhờ vậy chỉ trong vòng 30 năm sau khi đất nước thống nhất đã biến nhiều vùng đất khó khăn trở thành những vùng đất trồng lúa trù phú cho đất nước, mà điển hình nhất là vùng đồng bằng sông Cửu Long Thành tựu đạt được là từ năm 2002 đến nay, năng suất lúa bình quân của Việt Nam luôn dẫn đầu các nước ASEAN, là nước xuất khẩu lúa gạo hàng đầu của thế giới Bên cạnh đó, sản xuất lúa gạo nước ta đang bước vào thời kỳ có nhiều thử thách mới, trong đó có các thử thách nội sinh trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước vàcác thử thách mang tính thời đại như biến đổi khí hậu, an ninh năng lượng và an ninh lương thực Những năm gần đây, diện tích đất lúa nước ta giảm rất nhanh do nhu cầu sử dụng làm khu công nghiệp, giao thông, nhà ở, v.v hoặc chuyển sang làm vuờn cây, nuôi trồng thủy sản Trong vòng 10 năm từ 2000 đến 2009 diện tích đất lúa đã giảm 380 nghìn ha Diện tích lúa còn tiếp tục giảm theo tốc độ công nghiệp hóa, đô thị hóa và nếu không được kiểm soát nghiêm ngặt việc chuyển đất lúa sang các mục đích phi nông nghiệp, an ninh lương thực lâudài của đất nước sẽ bị đe dọa khi dân số nước ta mỗi năm tăng trên 1 triệu người Ngoài ra, do biến đổi khí hậu các vùng sinh thái vùng trồng lúa sẽ mất cân bằng nghiêm trọng khi nguồn nước cho canh tác trở nên ít hơn, hạn hán, lũ lụt nhiều hơn, xâm nhập mặn sâu hơn, mật độ bộc phát dịch sâu bệnh hại lúa cao hơn, v.v.

2 GIỚI THIỆU TẦM QUAN TRỌNG VIỆC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY CHẾ BIẾN NÔNG SẢN, THỦY SẢN SAU THU HOẠCH

Trong các khâu từ khi thu hoạch đến khi bảo quản thóc thì khâu sấy đóng vai trò quan

trọng nhất chiếm tới 30% trong tổng các khâu theo hình 1.1 Việc chất lượng hạt thóc sau

sấy có đảm bảo hay không, thời gian bảo quản có lâu hay không chính là nằm ở giai đoạn này

Hình 1 1 Biểu đồ phần trăm các khâu sau thu hoạch thóc

Với sự phát triển của Khoa học kỹ thuật, việc áp dụng các máy móc hiện đại phục vụcho ngành nông nghiệp nước ta ngày càng được chú trọng, đặc biệt trong Lương thực – thựcphẩm, cụ thể ở nước ta:

Sáng chế về ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm thủy sản chiếm 15%Sáng chế về ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm nông sản chiếm 85%

Hình 1 2 Tình hình ứng dụng công nghệ sấy ở Việt Nam

Hình 1 3 Tình hình nộp đơn đăng ký sáng chế và ứng dụng công nghệ sấy tại Việt Nam

Nhận xét: Nhìn chung lượng sáng chế có xu hướng tăng dần theo thời gian Tăng mạnh trong giai đoạn từ 2010 đến 2015.

Quá trình sấy là quá trình làm tách ẩm (chủ yếu là nước và hơi nước) ra khỏi vật liệu sấy để thải vào môi trường Ẩm có mặt trong vật liệu sấy được nhận năng lượng theo một phương thức nào đó tách khỏi vật liệu sấy và dịch chuyển từ trong lòng vật ra bề mặt, từ bề mặt vật vào môi trường xung quanh.

Mỗi loại sản phẩm đều quy định một nhiệt độ sấy cao nhất gọi là nhiệt độ sấy tối đa cho phép (tmax) Thường chọn nhiệt độ sấy trong quá trình sấy nhỏ hơn tmax.

Trong công nghệ sau thu hoạch và chế biến nông sản, sấy là một trong những phương pháp có lịch sử lâu đời nhất Mục đích công nghệ quá trình sấy là giảm lượng ẩm có trong nguyên liệu, làm giảm hoạt động của nước, ức chế các biến đổi do có sự hiện diện của nước như: sự phát triển của vi sinh vật, sự xúc tác của các enzym Nói cách khác, mục đích của quá trình sấy là kéo dài thời gian bảo quản nông sản, góp phần chế biến nông sản thành sản phẩm có giá trị cao.

Trong công nghệ sấy, sấy được chia làm 2 loại phương pháp sấy là: Phương pháp sấy tự nhiên.

 Phương pháp sấy nhân tạo.

2.3.2 Phương pháp sấy tự nhiên

Sấy bằng không khí tự nhiên là phương pháp tận dụng ánh nắng mặt trời để làm khô hạt và sản phẩm Phơi nắng là phương pháp không tốn kém về nhiên liệu Nó thúc đẩy quá trình chín sinh lí của hạt bởi tác dụng của ánh nắng mặt trời

Nhưng phơi nắng có nhược điểm là không chủ động và phụ thuộc vào điều kiện thời tiết rất lớn, nhất là các vùng canh tác 2 vụ: mùa khô rất ngắn ngủi không cho phép phơi nắng tự nhiên một cách nhanh chóng Phơi nắng còn tốn nhiều công lao động Thời gian để đạt được độ ẩm an toàn thường dài nhất là đối với các hạt giống yêu cầu độ ẩm gần bằng 13%

Tuy vậy trong thực tế sản xuất hiện nay, người ta vẫn áp dụng phương pháp phơi nắng đối với các loại ngũ cốc và một số nông sản khác Những sản phẩm cần phơi trải thànhnhững lớp mỏng trên mặt đất hay bạt nên gặp rất nhiều bất tiện: dễ bị lẫn cát, dễ bị ẩm khi gặp mưa Hiện nay có rất nhiều phương pháp để cải tiến kĩ thuật này, sấy nhân tạo là một trong những phương pháp đó.

2.3.3 Phương pháp sấy nhân tạo

Sấy nhân tạo là sử dụng các loại thiết bị sấy để cung cấp nhiệt cho các vật liệu ẩm Sấynhân tạo có nhiều dạng, tùy theo phương pháp truyền nhiệt mà trong kỹ thuật sấy có thể được phân loại như sau:

a) Sấy đối lưu (nhiệt nóng)

Sấy đối lưu là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với tác nhân sấy là không khí nóng, khói lò,…

Đặc trưng của công nghệ sấy đối lưu chính là sự chuyển động của luồng không khí Chúng được dùng làm tác nhân sấy nhưng với điều kiện không khí trong buồng sấy luôn phải nóng, chuyển động theo vòng tuần hoàn trong buồng sấy

Chúng sẽ tác động tới vật phẩm cần sấy và làm bốc hơi nước, độ ẩm còn dư trong vật phẩm sấy đó Chính luồng không khí nóng sẽ đưa lượng hơi ẩm này thoát ra ngoài Từ đó, vật phẩm được sấy khô hoàn toàn Đây cũng là nguyên lý làm việc của những sản phẩm máy sấy đối lưu, hệ thống sấy nông sản hiện nay

Công nghệ sấy đối lưu cũng cho chất lượng nông sản, thành phẩm sấy đạt yêu cầu, không dễ bị biến chất hoặc hư hại, có thể để dùng dần hoặc cung cấp cho những nhà máy chế biến, hoặc đóng gói bán ra thị trường

b)Sấy tiếp xúc

Sấy tiếp xúc là phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy, mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua một vách ngăn

Sấy bằng tia hồng ngoại là phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng ngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy

Sấy thăng hoa là phương pháp sấy trong điều kiện môi trường có độ chân không cao, nhiệt độ rất thấp, nên ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng thái rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng (nên gọi là thăng hoa)

Sấy bằng dòng điện cao tần là phương pháp sấy dùng năng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày của lớp vật liệu

3 TRÌNH BÀY VẬT LIỆU SẤY

b) Vỏ quả

Cấu tạo: gồm vài lớp tế bào

Biểu bì ở ngoài cùng gồm các tế bào nhỏ

 Lớp vỏ quả ngoài: gồm 2-3 dãy tế bào dài hướng dọc theo hạt 3 –

 Lớp vỏ quả giữa: là các tế bào dài hướng ngang hạt Đối với hạt đã chín thì lớp tế bào giữa trống rỗng, đối với hạt xanh thì lớp tế bào này chứa các hat diệp lục tố nên hạt có màu xanh.

 Lớp vỏ quả trong: là các tế bào hình ống hướng dọc hạt Thành phần vỏ quả: cellulose, pentosan, pectin và khoáng

c) Vỏ hạt

Cấu tạo: gồm 2 lớp tế bào

 Lớp bên ngoài gồm các tế bào hình chữ nhật, xếp sít nhau, chứa các chất màu nhưanthocyanins, flavonoid, carotenoid.

 Lớp bên trong gồm các tế bào có kích thước không đồng đều, xốp, ít thấm nước nên dễ dàng cho ẩm đi qua.

Thành phần của vỏ hạt: chứa ít cellulose, nhiều protid và lipid hơn vỏ quả

d) Lớp aleurone

Lớp aleurone được bao bọc nội nhũ và phôi chiếm 6-12% khối lượng hạt Tế bào lớp aleurone là lớp các tế bào lớn, thành dày hình khối chữ nhật hay vuông có kích thướcnhỏ dần về phía phôi Trong tế bào lớp aleurone là protid, tinh bột, cellulose, pentosane các giọt lipid và phần lớn các vitamin và khoáng Vì vậy trong quá trình chế biến hạt, không nên xay sát quá kỹ để giữ lại các vitamin và khoáng chất.

e) Nội nhũ

Là phần dự trữ chất dinh dưỡng của hạt, thành phần chủ yếu của nội nhũ là tinh bộtvà protid Các tế bào nội nhũ khá lớn, thành mỏng, có hình dạng khác nhau tùy loại ngũ cốc Tùy theo giống, điều kiện sinh trưởng mà nội nhũ có thể trong, đục hoặc vừa trong vừa đục Nội nhũ có độ trong càng cao thì thành phẩm thu được sau quá trình xay xát cũng cao

Thành phần của nội nhũ: chủ yếu chứa tinh bột và protid, ngoài ra còn chứa một lượng nhỏ lipid, muối khoáng, cellulose, dextrin, đường.

f) Phôi

Là phần phát triển thành cây con khi hạt nảy mầm Phôi cách nội nhũ bởi 1 lớp ngù Lớp ngù được cấu tạo từ những tế bào dễ thẩm thấu các chất hòa tan, chứa các enzyme có khả năng chuyển chất hữu cơ không tan thành các chất hòa tan Do đó , chất dinh dưỡng trong phôi rất dễ bị biến đổi

Thành phần: phôi chứa protid, glucid hòa tan, khá nhiều lipid, khoáng, cellulose và các vitamin

3.2.Các thông số độ ẩm, vật lý và kích thước hạt thóc

Theo thống kê (Nongnghiep.gov.vn) thóc mới thu hoạch thường có độ ẩm cao nên

một số giống có thể nảy mầm, men mốc và nấm dễ phát triển làm cho thóc bị hư hoặc

kém phẩm chất Thông thường độ ẩm của thóc khi mới thu hoạch là từ 20-27%

Để thóc không bị hư hỏng hoặc giảm phẩm chất thì trong vòng 48 giờ sau khi thuhoạch phải làm khô thóc để độ ẩm chỉ còn 20%, sau đó cần tiếp tục xử lý Tuỳ theo nhu

cầu làm khô thóc để xay xát ngay hoặc để tồn trữ lâu dài hoặc để làm giống mà yêu cầulàm khô và công nghệ sấy khác nhau

Quá trình sấy phải làm sao để độ ẩm thoát ra từ từ nhằm đạt được độ ẩm mongmuốn đồng thời đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ trong hạt thóc so với bên ngoài là nhỏnhất Độ ẩm an toàn của thóc cho bảo quản phụ thuộc vào tình trạng thóc, khí hậu cũngnhư điều kiện bảo quản Khi thóc có độ ẩm từ 13-14% (cắn thử hạt thóc thấy giòn), cóthể bảo quản được từ 2-3 tháng, nếu muốn bảo quản dài hơn 3 tháng thì độ ẩm của thóctốt nhất từ 12-12,5%

Độ ẩm thóc, công nghệ sấy cũng ảnh hưởng tới hiệu suất thu hồi gạo và tỷ lệ gạo

gãy trong quá trình xay xát, độ ẩm thích hợp cho quá trình xay xát từ 13-14%

Theo bảng phụ lục 3 và phụ lục 4 Sách Kỹ thuật Sấy nông sản thực phẩm, ta có:

 Khối lượng riêng : Thóc khô :  = 500 kg/m3

 Nhiệt độ sấy hạt cho phép:  (50  60) 0C

3.3.Các đặc tính chung của thóc3.3.1 Tính tan rời

Là đặc tính khi đổ thóc từ độ cao h xuống mặt phẳng nằm ngang, thóc tự dịch chuyển để tạo thành khối có dạng chóp nón Góc tạo thành bởi đường sinh với mặt phẳng đáy nằm ngang của hình chóp gọi là góc nghỉ hay góc nghiêng tự nhiên của khối hạt Về trị số thì góc nghỉ tự nhiên bằng góc ma sát giữa hạt với hạt nên còn gọi là góc ma sát trong, kí hiệu φ1 Dựa vào độ tan rời này để xác định để xác định sơ bộ chất lượng và sự thay đổi chất lượng của thóc trong quá trình sấy và bảo quản Đối với thóc , góc nghỉ khoảng từ 32 ÷ 400

Nếu ta để hạt trên một mặt phẳng và bắt đầu nghiêng mặt phẳng này cho tới khi hạt bắt đầu trượt thì góc giới hạn giữa mặt phẳng ngang và mặt phẳng trượt gọi là góc trượt (góc ma sát ngoài), kí hiệu φ2 Trường hợp không phải là một hạt mà là một khối hạt thì góc trượt có liên quan và phụ thuộc vào góc nghiêng tự nhiên

Hình 1 5 Góc trượt của khối thóc

Góc nghỉ và góc trượt càng lớn thì độ rời càng nhỏ.

Độ rời của khối hạt dao động trong khoảng khá rộng tùy thuộc vào các yếu tố như kích thước, hình dạng hạt và trạng thái bề mặt hạt, độ ẩm của hạt, số lượng và loại tạp chất trong khối hạt Đối với góc trượt còn thêm một yếu tố quan trọng nữa là loại vật liệu và trạng thái bề mặt vật liệu trượt

Loại hạt có dạng hình cầu, bề mặt hạt nhẵn như đậu, loại hạt không có hình cầu và bề mặt hạt xù xì như thóc thì góc nghỉ và góc trượt lớn Độ tạp chất của khối hạt càng cao đặc biệt là nhiều tạp chất rác thì độ rời càng nhỏ Độ ẩm của khối hạt càng cao thì độrời càng giảm.

3.3.2.Tính tự chia loại

Khối hạt không đồng nhất trong quá trình di chuyển tạo nên những vùng, khu vực khác nhau về chất lượng( lớp mặt, lớp giữa, lớp đáy, vùng ven tường, ), đó là tính tự chia của khối hạt.

Tính tự chia gây ảnh hưởng xấu đến công tác bảo quản ở những khu vực tập trung nhiều hạt lép và tạp chất dễ hút ẩm, có thủy phần cao, côn trùng và vi sinh vật dễ phát triển nên phải tìm cách hạn chế, tạo cho khối hạt có sự đồng đều.

3.3.3.Độ rỗng của khối hạt

Khoảng không nằm giữa khe hở giữa các hạt, có chứa đầy không khí, đó là độ rỗngcủa khối thóc Độ rỗng được tính bằng phần trăm thể tích khoảng không gian của khe hởgiữa các hạt với thể tích toàn bộ khối hạt bị vật chiếm chổ.

Thóc được cào đảo thường xuyên có độ rỗng lớn và thông thoáng Trong bảo quản luôn đảm bảo thóc có độ rỗng cần thiết để tạo điều kiện cho khối thóc truyền và trao đổi nhiệt, ẩm với môi trường dễ dàng.

3.3.4 Tính dẫn và truyền nhiệt

Có 2 phương thức chủ yếu là: dẫn nhiệt và đối lưu được tiến hành song song và có liên quan chặt chẽ với nhau Đại lượng đặc trưng cho khả năng dẫn nhiệt của thóc là hệ số dẫn nhiệt Hệ số dẫn nhiệt của thóc vào khoảng 0,12 – 0,2 kcal/mhC Thóc là loại có độ dẫn nhiệt kém.

Thóc sau sấy có thể được dùng làm lương thực thực phẩm hoặc làm giống dự trữ Vì vậy hạt thóc sau sấy cần đảm bảo các yêu cầu sau:

 Hạt thóc còn nguyên vẹn vỏ trấu bao bọc hạt gạo.

 Hạt thóc còn giữ nguyên hình dạng, kích thước và màu sắc.

 Có mùi vị đặc trưng của hạt thóc và không có mùi vị khác (mùi tác nhân sấy). Hạt thóc không được rạn nứt, gãy vụn và đặc biệt lúa giống phải đảm bảo khả

năng nảy mầm của hạt sau sấy.

 Sau khi sấy, thóc phải đảm bảo độ ẩm bảo quản, nếu không sẽ là môi trường tốtcho mối, mọt phá hoại.

Tóm tắt quy trình từ khi thu hoạch đến khi bảo quản thóc:

Hình 1 6 Quy trình thu hoạch và bảo quản thóc

4 TRÌNH BÀY TÁC NHÂN SẤY

Trong hệ thống sấy lớp tĩnh, tác nhân sấy có nhiều dạng: không khí, khói và hơi Mỗiloại lại có những tính chất khác nhau phù hợp cho từng hệ thống sấy và vật liệu sấy Vật liệusấy ở đây là thóc, yêu cầu về chất lượng sản phẩm cũng không cao nên ta chọn tác nhân sấy là khói lò.

Nhiệm vụ của tác nhân sấy: Gia nhiệt cho vật sấy

 Tải ẩm: mang ẩm từ bề mặt vật vào môi trường Bảo vệ vật sấy khỏi bị hỏng do quá nhiệt

Ưu điểm của việc sử dụng khói lò làm tác nhân sấy là không cần dùng calorife, phạmvi nhiệt độ rộng, nhưng dùng khói lò cũng có nhược điểm đó là có thể gây ô nhiễm sản phẩm do bụi và các chất có hại như CO2, SO2.

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NHIỆT LÝ THUYẾT THIẾT BỊ SẤY

Ở chương này, mục đích là tính toán xác định được các thông số trạng thái của khôngkhí cung cấp cho quá trình cháy, không khí trong buồng hòa trộn và các thông số nhiệt độngcủa khói lò, để từ đó tính được lưu lượng khói lý thuyết và nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy lý thuyết

2.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG SẤY

Do nhiệt độ khói sau buồng đốt rất lớn so với yêu cầu, trong các hệ thống sấy dùng khói lò làm tác nhân sấy chúng ta phải tổ chức hòa trộn với không khí ngoài trời để được một hỗn hợp có nhiệt độ thích hợp đáp ứng cho quá trình sấy.

Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy:

Hình 2 1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy lớp tĩnh

2.2.THÔNG SỐ VẬT LIỆU SẤY

Theo bảng phụ lục 3 và phụ lục 4 Sách Kỹ thuật Sấy nông sản thực phẩm, ta có:

 Khối lượng riêng : Thóc khô (độ ẩm13%) :  = 500 kg/m3

 Khối lượng 1000 hạt: 24 - 31g

 Nhiệt độ sấy hạt cho phép:  (50  60) 0CĐộ ẩm ban đầu của thóc, chọn 1 = 22%Độ ẩm thóc sau khi sấy, chọn 2 = 13%

2.3.THÔNG SỐ KHÔNG KHÍ NGOÀI TRỜI

Ở đây ta tính toán thông số không khí ngoài trời tại Quảng Bình, mùa thu hoạch lúa là vụ đông xuân khi mà thời tiết ít nắng và mưa nhiều, độ ẩm không khí luôn ở mức cao khôngthuận lợi để phơi lúa bằng ánh nắng mặt trời nên phải áp dụng máy móc công nghệ để sấy thóc.

Với các thông số không khí ngoài trời đã cho là: t = 25C và  = 85%, ta xác định được các thông số nhiệt động của không khí như sau:

a) Áp suất bão hòa của không khí ở nhiệt độ t = 25C,  = 85%:Áp suất bão hòa được tính theo công thức:

I0=1,006 t+do (2501+1,86.t )

(2.2)

¿1,006.25+0,017 (2501+1,86.25)=68,35 kJ /kgkkhiK

2.3.TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA KHÓI LÒ

2.3.1 Đặc tính của nhiên liệu nhiên liệu

Nhiên liệu được sử dụng để sinh ra khói cung cấp cho quá trình sấy là nhiên liệu than, than có nhiệt trị cao lại ít hàm lượng tro rất thích hợp để làm nhiên liệu cho hệ thống sấy thóc này.

Nhiên liệu than có các thành phần như sau:

Bảng 2 1 Bảng đặc tính các thành phần trong nhiên liệu than

2.3.2 Tính nhiệt trị của nhiên liệu

Nhiệt trị của nhiên liệu là lượng nhiệt sinh ra khi cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu rắn hoặc lỏng hay 1m3 tiêu chuẩn nhiên liệu khí.

Nhiệt trị của nhiên liệu gồm: Nhiệt trị cao Qclv Nhiệt trị thấp Qtlv

Trong nhiên liệu có hơi nước, hơi nước đó ngưng tụ thành nước sẽ tạo ra một lượng nhiệt nữa.

Nhiệt trị cao của nhiên liệu là nhiệt trị có kể đến cả lượng nhiệt khi ngưng tụ hơi nước trong sản phẩm cháy nữa.

Nhiệt trị cao của nhiên liệu được tính như công thức dưới đây:

Qc=418,6.[81,3 C+297 H +15 N +45,6 S−23,5 O](2.3)

¿418,6.[81,3.0,521+297.0,038+15.0,091+45,6.0,029−23,5.0,011]¿23471,82 [kJ/kgnl]

Nhiệt trị thấp của nhiên liệu là nhiệt trị không kể đến lượng nhiệt ngưng tụ hơi nước trong sản phẩm cháy.

Nhiệt trị thấp của nhiên liệu được tính như công thức dưới đây:

Qlvt =418,6.[81,3.C +243 H +15 N +45,6 S−23,5.O−6.W](2.4 )

¿418,6.[81,3.0,521+243.0,038+15.0,091+45,6.0,029−23,5.0,011−6.0,13]¿22286,35 [kJ/kgnl]

2.3.3 Tính toán thể tích không khí lý thuyết

Thể tích không khí lý thuyết là lượng không khí cần thiết cho quá trình cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu.

Trong thành phần nhiên liệu than có các thành phần C, H, S có thể cháy được và sinhnhiệt Lượng oxy cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu bằng tổng lượng oxy cần thiết để đốt cháy hoàn toàn lượng C, H, S có trong 1kg nhiên liệu và được tính theo công thức dưới đây:

Vkko =0,0889.(Clv+0,375 Slv)+0,265 Hlv−0,033.Olv

¿0,0889 (52,1+0,375.2,9)+0,265.0,038−0,033.1,1¿5,699 mtc3

2.3.6 Tính thể tích khói lý thuyết

Vkhoio =VRO2+VNo2

+VHo2O=0,992+4,575+0,679=6,246 mtc3/kgnl(2.10 )

2.3.7 Tính thể tích hơi nước thực tế trong sản phẩm cháy

VH2O=VoH20+0,0161 (α−1) Vkko

¿0,679+0,0161 (1,3−1) 5,699=0,706 mtc3/kgnl

(Hệ số không khí thừa trong buồng đốt, chọn α=1,3)

2.3.8 Tính thể tích khói thực tế

Vkhoi=Vkhoio +(α−1) Vkko =6,246+(1,3−1 ).5,699=7,956 mtc3/kgnl

2.3.9 Tính lượng không khí khô lý thuyết cho quá trình cháy

Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu là lượng không khí khô vừa đủ cung cấp oxy cho quá trình cháy.

Lượng không khí khô lý thuyết được tính như công thức 2.13 dưới đây:

Lo=11,6.C +34,8 H +4,3 (S−O)(2.13)

¿11,6.0,521+34,8.0,038+4,3.(0,029−0,011)=7,443 mtc3/kgnl

2.3.10 Tính lượng không khí khô thực tế cho quá trình cháy

L=α Lo=1,3.7,443=9,676 mtc3/kgnl(2.14 )

2.3.11 Tính lượng hơi nước chứa trong khói lò

Ga=(9 H + A )+ α Lo do

(2.15 )

¿(9.0,038+0,18 )+ 1,3.7,443.0,01=0,686 kgẩm/kgnl

2.3.12 Tính khối lượng khói khô sau buồng đốt

Khối lượng khói khô sau buồng đốt bằng tổng lượng không khí khô và khối lượng nhiên liệu trừ đi thành phần tro (Tr) và hơi nước do phản ứng cháy 9H cũng như nước trong nhiên liệu A.

Khối lượng khói khô được tính như công thức 2.16 dưới đây:

Gk=(α Lo+1)−(Tr+(9 H+ A ))

(2.16 )¿(1,3.7,443+1)−¿¿10,138 kgẩm/kgnl

2.4.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÓI SAU BUỒNG ĐỐT

2.4.1.Tính lượng chứa ẩm của khói sau buồng đốt

Ga: khối lượng hơi nước trong khói lò, Ga = 0,686 kgẩm/kgnlGK: khối lượng khói khô trong buồng đốt, GK = 10,138 kgkhoik/kgnl

2.4.2.Tính entanpi của khói sau buồng đốt

I=Qc.❑bđ+Cnl.tnl+αbđ Lo I0GK

(2.18)¿23471,82 0,70+1,2 25+1,3 7,433 68,35

10,824¿1690,23 kJ /kgkhoiK

Trong đó:

Qc: Nhiệt trị cao của nhiên liệu, Qc = 23471,82 kJ/kgnl

ηbđ: Hiệu suất buồng đốt, chọn bằng 75%

Cnl: Nhiệt dung riêng của nhiên liệu, Cnl = 1,2 kJ/kg.Ktnl: Nhiệt độ của nhiên liệu, t = 25°C.

αbđ: Hệ số không khí thừa buồng đốt, chọn α = 1,2Io: Entanpi không khí ngoài trời, Io = 68,35 kJ/kgkk

2.4.3 Tính nhiệt độ khói sau buồng đốt

t=I−d 25011,006+1,86 d

(2.19)

1,006+1,86.0,0677 =1343,76℃

2.5.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÓI SAU BUỒNG HÒA TRỘN

Buồng hòa trộn để hòa trộn tạo tác nhân sấy có nhiệt độ phù hợp

Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị sẽ ảnh hưởng đến quyết định tốc độ sấy nghĩa là quyết định đến thời gian sấy Nhiệt độ tác nhân sấy cũng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sấy Vì vậy, đối với sấy thóc, theo tài liệu Sách Kỹ thuật sấy nông sản và thực phẩm nhiệt độ để sấy nông sản dạng hạt như thóc là từ 50C đến 100C.

Ta chọn nhiệt độ sấy t = 60C.

2.5.1.Tính hệ số không khí thừa cho buồng hòa trộn

Khi dùng khói làm tác nhân sấy, nhiệt độ khói làm tác nhân sấy thường thấp hơn nhiều so với nhiệt độ khói ra khỏi buồng đốt, vì vậy cần đưa khói qua buồng hòa trộn với không khí để đạt được nhiệt độ yêu cầu Do đó, ta phải đi tính hệ số không khí thừa trong buồng hòa trộn.

Hệ số không khí thừa trong buồng hòa trộn được tính theo công thức sau:

α=Qc.❑bđ+Cnl tnl−(9 H + A ) ia−[1−(9 H+ A +Tr)].Cpk tLo.[do.(ia−ia 0)+Cpk.(t−to)]

¿23471,82.0,75+1,2.25 – (9.0,038+0,18) 2610,52−[1 – (9.0,038+0,18+0,0164)].1,055 43

7,443.[0,017.(2610,52 – 2546,05)+1,055 (60 – 25)]

¿57,395Trong đó:

ia: Entanpi hơi nước chứa trong khói

ia = 2500 + 1,842.t = 2500 + 1,842.60 = 2610,52 (kJ/kgẩm)ia0: Entanpi hơi nước chứa trong không khí ngoài trời

ia0 = 2500 + 1,842.t = 2500 + 1842.25 = 2546,05 (kJ/kgẩm)Cpk: Nhiệt dung riêng của khói, Cpk(60°C) = 1,055 (kJ/kg.K)

do: Lượng chứa ẩm của không khí ngoài trời, do = 0,017 (kgẩm/kgkkhiK)t: Nhiệt độ khói trước khi vào buồng sấy, t = 60°C

to: Nhiệt độ không khí ngoài trời, to = 25°C.

2.5.2.Tính lượng chứa ẩm của hỗn hợp sau buồng hòa trộn

d1=Ga 1Gk 1=

427,674=0,0182 kgẩm/kgkhoik(2.21)

¿Trong đó:

Ga1: Khối lượng hơi nước trong khói lò sau buồng hòa trộn:

 t: nhiệt độ khói sau buồng hòa trộn, t = 60C

2.5.4 Tính áp suất bão hòa của khói

Áp suất bão hòa được tính theo công thức:

Thay số vào ta được:

2.6.TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ LÝ THUYẾT

Mục đích phần tính quá trình sấy lý thuyết là để xác định được lượng tiêu hao không khí cho quá trình sấy lý thuyết L (kg/h) và tiêu hao nhiệt lý thuyết Q (kW).

2.6.1.Tính thời gian cho qúa trình sấy

Thời gian sấy là đại lượng có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong quá trình sấy Thời gian sấy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chủng loại vật liệu sấy, hình dạng, kích thước, độ ẩm ban đầu và độ ẩm sau khi sấy.

Thời gian sấy được tính theo công thức thực nghiệm của phương pháp A.V LUIKOVnhư dưới đây:

τ =ω1−ω2

0.75 =12 giờ (h)(2.26 )

2.6.2.Tính tốc độ thoát ẩm của vật liệu sấy

Tốc độ thoát ẩm của vật liệu sấy trong 1 giờ là:

W =G2∙ω1−ω2

100−ω1=500 ∙

100−22=51,72 kgẩm/h(2.27 )

Trong đó:

 G2: Khối lượng vật liệu sấy, G2 = 500kg/mẻ.Từ đó, ta có:

Khối lượng ban đầu của vật liệu sấy là: G1 = W + G2 = 51,72 + 500 = 551,72 kgTốc độ thoát ẩm của vật liệu sấy trong 12 giờ là:

W =G2τ∙

50012 ∙

2.6.3.Tính entanpi khói sau quá trình sấy

I2 = I1 = 107,813 kJ /kg ( quá trình sấy lý thuyết là quá trình đẳng entanpi)

2.6.4.Tính lượng chứa ẩm khói sau quá trình sấy

t2 : nhiệt độ khói sau quá trình sấy, t = 34 °C

2.6.5.Áp suất bão hòa của khói sau quá trình sấy

Áp suất bão hòa được tính theo công thức:

Hình 2 2 Đồ thị I-d biểu diễn quá trình sấy

2.6.8.Tính lưu lượng khói lý thuyết

Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi 1kg ẩm được tính theo công thức sau:

L¿=W 1

(2.32 )¿4,31 1

0,0105=410,47 kgkhoiK/h

2.6.9.Tính công suất nhiệt lý thuyết

Nhiệt lượng cần thiết để bốc hơi 1kg ẩm từ vật liệu sấy được tính theo công thức sau:

¿410,47 (107,813−68,358 )=16195,093 kJ /h=4,498 kW

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY

Mục đích của chương này là xác định được kích thước và cấu tạo của thiết bị sấy lớp tĩnh, từ đó có được các thông số chi tiết để thiết kế, chế tạo một thiết bị sấy hoàn chỉnh.

3.1.ĐẶC ĐIỂM THIẾT BỊ SẤY

Thiết bị sấy là không gian thực hiện quá trình sấy khô vật liệu Là bộ phận quan trọng của hệ thống sấy.

Hệ thống sấy này là hệ thống sấy lớp tĩnh không đảo gió, khói đi từ dưới thiết bị sấy đi lên, qua vỉ thép có các lỗ đường kính 2mm rồi đi qua lớp thóc để sấy thóc đến khi đạt độ ẩm yêu cầu.

Hệ thống sấy lớp tĩnh này được ứng dụng rỗng rãi trong nông nghiệp, nó có thể sấy bất kì các vật liệu dạng hạt nào như thóc, đậu, ngô,…Và có cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt, dễ vận hành, vốn đầu tư ít, là thiết bị lưu động nên phù hợp cho các hộ gia đình khu vực miền Trung – Tây Nguyên vốn mưa ẩm thất thường khó khăn trong việc phơi khô các nông sản.

Hình 3 1 Mô hình thiết bị sấy lớp tĩnh

3.2.XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC SƠ BỘ CỦA THIẾT BỊ SẤY

Kích thước rộng, cao, dài của buồng sấy phụ thuộc vào kích cỡ của vật sấy, thời gian sấy và năng suất của buồng sấy Vật liệu sấy được phân bố trong buồng sấy sao cho tác nhân sấy là khói chảy trùm đều lên trong khắp không gian thiết bị sấy Có như vậy mới đảm bảo được sự đồng đều của sản phẩm sấy.

3.2.1 Thể tích vật liệu sấy chiếm chổ

554 =0,99 m3(3.1)

Trong đó:

 G1: Khối lượng ban đầu của vật liệu sấy.(Đã tính ở chương 2) 1: Khối lượng riêng ban đầu vật liệu sấy.

3.2.2 Diện tích mặt sàn thiết bị sấy

Theo tiêu chuẩn máy sấy thóc với năng suất từ 500 – 1000 kg/mẻ ta có kích thước nhưsau:

Chiều dài thiết bị sấy: L = 2,4 mChiều rộng thiết bị sấy: B = 1,73 m

Vậy diện thích mặt sàn thiết bị sấy là:

Fs = L  B = 2,4  1,73 = 4,15 m2

3.2.3 Chiều cao thiết bị sấy

Vì năng suất của thiết bị sấy nhỏ 500kg/mẻ nên chọn chiều dày lớp thóc là h = 0,3m, chiều dày này không quá cao cũng không quá thấp để đảm bảo thóc được sấy đều, không xảy ra hiện tượng thóc ở giữa ẩm hơn 2 lớp thóc trên và dưới.

Chiều cao thiết bị sấy chọn H = 950mm Vậy, ta có:

 Chiều cao từ đáy đến lớp dưới của thóc là H1 = 0,450m

 Chiều cao từ mặt trên lớp thóc đến đỉnh thùng là H2 = 0,150m

3.2.4 Thiết kế thiết bị sấy

Với các thông số đã tính toán cho thiết bị sấy, ta thiết kế được thiết bị sấy có cấu tạo với các thông số như hình dưới đây:

Hình 3 2 Bản vẽ mặt đứng thiết bị sấy lớp tĩnh

Tường thiết bị sấy được gia cố bằng các thanh sắt chịu lực vừa có tác dụng định hình hình dạng cho thùng sấy vừa đảm bảo cho thùng sấy không bị biến dạng do nhiệt trong quá trình sấy Bên ngoài được bọc cách nhiệt để đảm bảo nhiệt không bị tổn thất, mất mát ra

ngoài môi trường Vật liệu sấy được đặt lên tấm vỉ thép có đục các lỗ đường kính 2mm (nhỏhơn đường kính tương đương hạt thóc dtd = 2,76mm), vỉ thép được đặt lên khung chịu lực.

Tường bao thiết bị sấy gồm lớp thép bên trong và bọc cách nhiệt bên ngoài, vật liệu cách nhiệt là tấm sợi gỗ

 Thép: dày 5mm, hệ số dẫn nhiệt  = 58W/mK.

 Tấm sợi gỗ: dày 35mm, hệ số dẫn nhiệt  = 0,046 W/mK.

Kênh dẫn khói chính có tiết diện rộng ở đầu vào và nhỏ dần về sau vì trong kênh dẫn chính phân ra gồm 4 kênh dẫn phụ Để cho lưu lượng khói phân bố đều cho cả 4 kênh phụ thì ta phải làm cho tiết diện của kênh dẫn nhỏ dần về sau thì mới phân bố đều lưu lượng khói.

CHƯƠNG 4: TÍNH NHIỆT THỰC TẾ THIẾT BỊ SẤY

Trong quá trình sấy thực tế ngoài tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi thì luôn tồn tại các tổn thất khác như là tổn thất nhiệt ra môi trường qua kết cấu bao che, tổn thất do thiếtbị chất tải và tổn thất do vật liệu sấy mang đi Cho nên, mục đích ở chương này ta đi tính các tổn thất đó và xác định trạng thái tác nhân sấy sau quá trình sấy thực để xác định được lưu lượng khói cung cấp cho quá trình sấy và nhiệt lượng tiêu hao thực tế.

4.1.TÍNH TOÁN CÁC TỔN THẤT NHIỆT

Tổn thất nhiệt ở quá tình sấy thực gồm:Tổn thất do vật liệu sấy mang đi QmTổn thất do thiết bị chất tải QTBCTTổn thất qua kết cấu bao che QBC

Ngoài ra còn có thêm nhiệt lượng bổ sung Qbs được đưa vào thiết bị sấy, nhưng ở thiết bị này ta không dùng nhiệt lượng bổ sung nên ta xem nhiệt lượng bổ sung bằng không, (Qbs = 0).

4.1.1 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi

Vì thóc sau khi sấy xong vẫn còn nằm trên vỉ sấy lớp tĩnh chưa được đưa ra ngoài nên ta xem không có tổn thất do vật liệu sấy mang đi, Qm = 0.

4.1.2 Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che

Tổn thất qua kết cấu bao che gồm:

Tổn thất qua bề mặt bao quanh, QTTổn thất qua nền, Qn

Bên trong thiết bị sấy trạng thái của tác nhân sấy là đối lưu cưỡng bức với nhiệt độ trung bình tf1

tf 1=0,5.(t1+t2)=0,5 (60+34)=47 ° C

Bên ngoài thiết bị sấy là trạng thái đối lưu tự nhiên với không khí ngoài trời với nhiệt độ môi trường là tf2 bằng 25C

Hình 4 1 Mật độ dòng nhiệt qua vách tường bao thiết bị sấy.

Sau khi đã tính chọn nhiệt độ bề mặt vách theo phương pháp lặp trong excel ta chọn rađược nhiệt độ vách bên trong thiết bị sấy tw1 = 41,8C

Mật độ dòng nhiệt trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức giữa tác nhân sấy và mặt trong củatường q1 được xác định theo công thức:

1: Hệ số tỏa nhiệt đối lưu bên trong thiết bị sấy, với vận tốc sấy nếu nhỏ hơn 5 m/s ta có thể sử dụng công thức sau:

Suy ra:

α2= qα 2tw3−tf 2=

( 4.7)

Xét sai số giữa q1 và q2, ta có:ε=|qα1−qα 2|

qα 1 =

59,085 =0,01885(4.8)

Kết quả này nhỏ hơn 5% nên ta xem đã chọn đúng nhiệt độ vách tw1

Xác định hệ số truyền nhiệt:

k =(α11+δ1

0,00358 +

¿2,71867 W /m2K

a) Tổn thất qua bề mặt bao quanh

Tổn thất nhiệt qua 2 tường bao quanh theo chiều dài của thiết bị sấy:

QT 1=k F (tf 1−tf 2)(4.10 )

¿2,71867 5,76 ( 47−25 )=345 W =0,345 kW

Tổn thất nhiệt qua 2 tường bao quanh theo chiều rộng của thiết bị sấy:

QT 2=k F (tf 1−tf 2)( 4.11)

¿2,71867 4,152 ( 47−25)=248,33 W =0,24833 kW

b) Tổn thất qua nền

Tổn thất nhiệt qua nền (nền thiết bị sấy được tính bằng cách nhân thêm hệ số 0,7 )

Qn=0,7.k F (tf 1−tf 2)( 4.12)

 Ftr: Diện tích trần, Ftr = B.L = 4,152 m2

Vậy, tổng tổn thất nhiệt ra môi trường qua kết cấu bao che là:

QBC=Qtr+Qn+QT 1+QT 2(4.14 )

¿0,42217+ 0,174+0,345+0,24833=1,189 kWqBC=QBC

W =

=992,923 kJ /kgẩm

2.1.1 Tổn thất nhiệt do phương tiện vận chuyển mang ra

Vì thiết bị chất tải vật liệu sấy là thiết bị sấy lớp tĩnh đã nằm cố định trong thiết bị nên lượng nhiệt tổn thất do phương tiện vận chuyển mang ra ở đây ta không xét đến, xem như bằng không.

2.2.XÁC ĐỊNH TỔNG TỔN THẤT DELTA 

∆=Cw t1−(qBC)=4,18.27−992,923=−880,063(4.15)