TỔNG QUAN
TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU HẠT TIÊU
1.1.1 Tên gọi và phân loại khoa học
Tên khoa học: Piper nigrum
Hồ tiêu còn gọi là cổ nguyệt, hắc cổ nguyệt, bạch cổ nguyệt (danh pháp hóa học: Piper nigrum) là một loài cây leo có hoa thuộc họ Hồ tiêu (Piperaceae), trồng chủ yếu để lấy quả và hạt, thường dùng làm gia vị dưới dạng khô hoặc tươi.
Hồ tiêu là một loại dây leo, thân dài, nhẵn không mang lông, bám vào các cây khác bằng rễ Thân mọc cuốn, mang lá mọc cách Lá như lá trầu không, nhưng dài và thuôn hơn Có hai loại nhánh: một loại nhánh mang quả, và một loại nhánh dinh dưỡng, cả hai loại nhánh đều xuất phát từ kẽ lá Đối chiếu với lá là một cụm hoa hình đuôi sóc Khi chín, rụng cả chùm
Quả hình cầu nhỏ, chừng 20- 30 quả trên một chùm, lúc đầu màu xanh lục, sau có màu vàng, khi chín có màu đỏ Từ quả này có thể thu hoạch được hồ tiêu trắng, hồ tiêu đỏ, hồ tiêu xanh và hồ tiêu đen Đốt cây rất dòn, khi vận chuyển nếu không cận thận thì cây có thể chết Quả có một hạt duy nhất.
Hồ tiêu được thu hoạch mỗi năm hai lần Muốn có hồ tiêu đen, người ta hái quả vào lúc xuất hiện một số quả đỏ hay vàng trên chùm, nghĩa là lúc quả còn xanh; những quả còn non quá chưa có sọ rất giòn, khi phơi dễ vỡ vụn, các quả khác khi phơi vỏ quả sẽ săn lại, ngả màu đen Muốn có hồ tiêu trắng (hay hồ tiêu sọ), người ta hái quả lúc chúng đã thật chín, sau đó bỏ vỏ Loại này có màu trắng ngà hay xám, ít nhăn nheo và ít thơm hơn (vì lớp vỏ chứa tinh dầu đã mất) nhưng cay hơn (vì quả đã chín).
Hồ tiêu cũng rất giàu vitamin C, thậm chí còn nhiều hơn cả cà chua Một nửa cốc hồ tiêu xanh, vàng hay đỏ sẽ cung cấp tới hơn 230% nhu cầu canxi 1 ngày/1 người.
Trong tiêu có 1,2- 2% tinh dầu, 5- 9% piperin và 2,2- 6% chanvixin Piperin và chanvixin là 2 loại ankaloit có vị cay hắc làm cho tiêu có vị cay Trong tiêu còn có 8% chất béo, 36% tinh bột và 4% tro.
Thường dùng hạt tiêu đã rang chín, thơm cay làm gia vị Tiêu thơm, cay nồng và kích thích tiêu hoá, có tác dụng chữa một số bệnh.
Hạt tiêu cũng rất giàu chất chống oxy hóa, chẳng hạn như beta carotene, giúp tăng cường hệ miễn dịch và ngăn ngừa sự hủy hoại các tế bào, gây ra các căn bệnh ung thư và tim mạch.
1.1.3 Phân bố Ở nước ta hồ tiêu được phân bố thành các vùng sản xuất chính ở Bắc Trung Bộ, Duyên hải Trung Bộ, Tây Nguyên, vùng Đông Nam Bộ và đồng bằng sông Cửu Long, trong đó Tây Nguyên và Đông Nam Bộ là 2 vùng sản xuất chính Sản xuất hồ tiêu thường hình thành các vùng nổi tiếng như: Tân Lâm (Quảng Trị), Lộc Ninh (Bình Phước), Bà Rịa (Bà Rịa– Vũng Tàu), Phú Quốc (Kiên Giang), Dak R’Lắp (Đăk Nông), Chư Sê (Gia Lai), điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc quy hoạch thành các vùng sản xuất hàng hóa tập trung, đạt chất lượng xuất khẩu cao.
Việt Nam hiện là một nước xuất khẩu tiêu đứng hàng đầu thế giới thế nhưng chủ yếu xuất khẩu ở dạng thô Vì thế vấn đề bảo quản tiêu hạt để xuất khẩu hết sức quan trọng và cần thiết trong nền kinh tế quốc dân.
Hình 3: Biểu đồ dự báo sản lượng hạt tiêu thế giới năm 2011
Vấn đề bảo quản tiêu nhìn chung là khó, vì tiêu là môi trường thuận lợi rất thích hợp cho sâu mọt phá hoại Muốn bảo quản lâu dài thì hạt phải có chất lượng ban đầu tốt, có độ ẩm an toàn Vì vậy, quá trình sấy hạt sau thu hoạch có vai trò quan trọng trong bảo quản, chế biến cũng như nâng cao chất lượng hạt Với phương pháp này sẽ bảo quản hạt tiêu được lâu hơn, dễ dàng trong quá trình vận chuyển,ứng dụng nhiều trong quá trình chế biến các sản phẩm ăn liền.
TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP
Sấy là sự bốc hơi nước của sản phẩm bằng nhiệt ở nhiệt độ thích hợp, là quá trình khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu, hay nói cách khác do chênh lệch áp suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh
1.2.2 Phân loại quá trình sấy
- Người ta phân biệt ra 2 loại:
Sấy tự nhiên là phương pháp sử dụng nắng, gió để làm khô vật liệu Tuy nhiên, cách sấy này mất nhiều thời gian, chiếm nhiều diện tích sân phơi và khó kiểm soát Độ ẩm cuối cùng của vật liệu cũng phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết Những đặc điểm này khiến sấy tự nhiên có những hạn chế nhất định.
+ Sấy nhân tạo: quá trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa là phải dùng đến tác nhân sấy như khói lò, không khí nóng, hơi quá nhiệt,… và nó được hút ra khỏi thiết bị khi sấy xong Quá trình sấy nhanh, dễ điều khiển và triệt để hơn sấy tự nhiên.
- Nếu phân loại phương pháp sấy nhân tạo, ta có:
* Phân loại theo phương thức truyền nhiệt:
+ Phương pháp sấy đối lưu: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt truyền từ môi chất sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu Đây là phương pháp được dùng rộng rãi hơn cả cho sấy hoa quả và sấy hạt.
Phương pháp sấy bức xạ sử dụng bức xạ từ bề mặt bên ngoài để cung cấp nhiệt cho quá trình sấy Bức xạ được sử dụng có thể là bức xạ thường hoặc bức xạ hồng ngoại.
+ Phương pháp sấy tiếp xúc: nguồn cung cấp nhiệt cho vật sấy bằng cách cho tiếp xúc trực tiếp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt.
+ Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tầng: nguồn nhiệt cung cấp cho vật sấy nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trường cao tần trong vật sấy làm vật nóng lên.
+ Phương pháp sấy thăng hoa: được thực hiện bằng làm lạnh vật sấy đồng thời hút chân không để cho vật sấy đạt đến trạng thái thăng hoa của nước, nước thoát ra khỏi vật sấy nhờ quá trình thăng hoa
+ Phương pháp sấy tầng sôi: nguồn nhiệt từ không khí nóng nhờ quạt thổi vào buồng sấy đủ mạnh và làm sôi lớp hạt, sau một thời gian nhất định, hạt khô và được tháo ra ngoài.
+ Phương pháp sấy phun: được dùng để sấy các sản phẩm dạng lỏng.
+ Bức xạ: sự dẫn truyền nhiệt bức xạ từ vật liệu nóng đến vật liệu ẩm.
* Phân loại theo tính chất xử lý vật liệu ẩm qua buồng sấy:
+ Sấy mẻ: vật liệu đứng yên hoặc chuyển động qua buồng sấy nhiều lần, đến khi hoàn tất sẽ được tháo ra.
+ Sấy liên tục: vật liệu được cung cấp liên tục và sự chuyển động của vật liệu ẩm qua buồng sấy cũng xảy ra liên tục.
* Phân loại theo sự chuyển động tương đối giữa dòng khí và vật liệu ẩm:
+ Loại thổi qua bề mặt.
+ Loại thổi xuyên vuông góc với vật liệu.
1.2.3 Thiết bị sấy thùng quay
Hình 4: Máy sấy thùng quay
Hệ thống sấy thùng quay là một hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng để sấy vật liệu hạt, cục nhỏ như lúa, ngô (bắp), hạt đậu xanh, hạt tiêu,
Máy sấy thùng quay là 1 thùng hình trụ đặt nghiêng 1– 6 o , có 2 vành đai đỡ, vành đai này tỳ vào con lăn đỡ khi thùng quay Vật liệu vào sấy qua phễu nạp vật liệu Vật liệu trong thùng không quá 20- 25% thể tích thùng Sau khi sấy xong, thành phẩm qua bộ phận tháo sản phẩm ra ngoài.
Bên trong thùng có lắp các cánh đảo để xáo trộn vật liệu làm cho hiệu suất sấy đạt được cao hơn, phía cuối thùng có hộp tháo sản phẩm còn đầu thùng cấm vào lò đốt hoặc nối với ống tạo tác nhân sấy Giữa thùng quay, hộp tháo và lò có cơ cấu bịt kín để không khí và khói lò không thoát ra ngoài Ngoài ra còn có xyclone để thu hồi sản phẩm bay theo khí và thải khí sạch ra môi trường.
Khí nóng và vật liệu có thể đi cùng chiều hay ngược chiều ở bên trong thùng.
Phía đầu chỗ nạp liệu bên trong thùng sấy có lắp cánh xoắn 1 đoạn khoảng 700- 1000mm, chiều dài của đoạn này phụ thuộc vào đường kính của thùng.
Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng không quá 3 m/s để tránh vật liệu bị cuốn nhanh ra khỏi thiết thùng Vận tốc quay của thùng là 5– 8 vòng/phút.
Các đệm ngăn trong thùng chứa có tác dụng phân phối vừa có tác dụng phân phối đều cho vật liệu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy Cấu tạo của đệm ngăn (cánh trộn) phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy và độ ẩm của nó.
Các loại đệm ngăn dùng phổ biến là:
- Đệm ngăn mái chèo nâng và loại phối hợp: dùng khi sấy những vật liệu cực to, ẩm, Loại này có hệ số chất đầy vật liệu không quá 0,1– 0,2.
- Đệm ngăn hình quạt có những khoảng thông với nhau.
- Đệm ngăn phân phối hình chữ nhật và kiểu vạt áo được xếp trên toàn bộ tiết diện của thùng được dùng để sấy các vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi thùng quay vật liệu đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy lớn.
- Đệm ngăn kiểu phân khu: để sấy các vật liệu đã được đạp nhỏ, bụi Loại này chỉ cho phép hệ số điền đầy khoảng 0,15– 0,25.
- Nếu nhiệt độ sấy cần lớn hơn 200 0 C thì dùng khói lò nhưng không dùng cho nhiệt độ > 800 0 C.
Quá trình sấy diễn ra đồng đều và mạnh mẽ do sự tiếp xúc tốt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy Nhờ vậy, cường độ sấy đạt mức cao, có thể lên đến 100 kg ẩm bay hơi trên một mét khối mỗi giờ, mang lại hiệu quả sấy tối ưu.
+ Thiết bị gọn có thể cơ khí và tự động hóa hoàn toàn.
Nhược điểm: vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ bị tạo bụi, vỡ vụn Do đó nhiều trường hợp sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm sấy.
1.2.4 Nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng quay
Hình 5: Sơ đồ thiết bị sấy thùng quay
1 Thùng quay 2 Vành đi 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 11 Bê tông 12 Băng tải
Máy sấy thùng quay gồm 1 thùng hình trụ (1) đặt nghiêng với mặt phẳng nằm ngang 1- 6 0 C Toàn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên 2 bánh đai đỡ (2).
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY TIÊU
Công đoạn 1: Làm sạch Để chế biến tiêu đen, tiêu được hái cả chum quả khi thấy chùm có lác đác quả chín hoặc quả đã chuyển sang vàng Dùng máy tách hạt để tách hạt ra khỏi chum ngay hay có thể để dồn 2– 3 ngày mới tách hạt tùy theo khối lượng tiêu thu hái được Để việc tách hạt
Nguyên liệu Sàng tạp chất
Sàng đá Phân loại tỉ trọng xoắn ốc
Xử lý vi sinh Sấy Làm nguội
Bảo quản Tiêu đen được dễ dàng người ta thường ủ quả trong bao hay dồn đống lại rồi lấy bạt phủ lên trong vòng 12– 24 giờ, sau đó mới đem tách hạt.
Hạt tiêu nguyên liệu được đưa vào một hộp nạp liệu xây chìm dưới đất sau đó được chuyển vào sang tạp chất thông qua một gầu tải Sàng tạp chất hoạt động dựa trên nguyên lý khí động học, nguyên lý phân cách về trọng lượng và nguyên lý phân cách về thể tích.
Do vậy, sàng tạp chất có thể tách được khoảng 90% lượng tạp chất lẫn trong hạt tiêu gồm: tạp chất nhỏ hơn hạt tiêu, tạp chất lớn hơn hạt tiêu và tạp chất nhẹ hơn hạt tiêu (bao gồm cả bụi).
Ngoài ra do có gắn một bộ phận từ tính nên sàng tạp chất còn có tác dụng tách sắt thép lẫn trong nguyên liệu.
Hạt tiêu nguyên liệu sau khi rời khỏi sàng tạp chất có kích thước trong khoảng từ 2,5 mm đến 6,5 mm.
Công đoạn 2: Tách đá sạn
Hạt tiêu trước khi vào máy tách đá sạn vẫn còn lẫn những hạt sạn kích cỡ với hạt tiêu.
Máy tách đá sạn vận hành dựa trên sự chênh lệch về tỷ trọng của hạt tiêu cùng kích thước Hạt tiêu nhẹ sẽ được luồng khí nâng lên, tạo thành dòng chảy song song với lưới sàng và thoát ra ngoài Ngược lại, hạt sạn nặng hơn sẽ rơi xuống, va đập với các rãnh lưới rồi chảy ngược về sau để thoát ra khỏi hệ thống.
Công đoạn 3: Phân loại tỷ trọng xoắn ốc
Hạt tiêu sau quá trình làm sạch, phân loại kích cỡ, tách đá sạn và phân loại bằng khí động học vẫn còn khác nhau về hình dạng: móp méo hoặc tròn hay còn lẫn những cọng tiêu.
Máy phân loại hình dạng kiểu xoắn ốc có cấu tạo đặc biệt với các vách ngăn xoắn ốc quanh trục đứng Khi hỗn hợp hạt tiêu gồm hạt biến dạng và hạt tròn được đổ vào, các hạt tròn có xu hướng xoay tròn theo gia tốc tăng dần Đến một điểm nhất định, lực ly tâm tác động lên các hạt tròn khiến chúng tách ra khỏi đường xoắn ốc và được đưa đến nơi chứa riêng Trong khi đó, hạt biến dạng rơi theo phương thẳng đứng, chịu tác động của lực ma sát lớn hơn, khiến tốc độ dòng chảy của chúng chậm hơn so với hạt tròn Bằng cách này, máy phân loại hình dạng kiểu xoắn ốc có thể tách riêng hạt tròn và hạt biến dạng hiệu quả.
Do đó các hạt biến dạng chảy gần hơn trục của máy xoắn ốc và được đưa ra ngoài.
Công đoạn 4: Rửa và xử lí vi sinh bằng hơi nước Để khử các vi sinh vật có hại nhất là khuẩn Salmonella, người ta sử dụng hơi nước với áp suất từ 2– 3 kg/cm 2 có nhiệt độ từ 120– 140 0 C để phun vào hạt tiêu trong thời gian ngắn nhất (khoảng 20– 40 giây) Trong quá trình hấp thụ hơi nước nóng hạt tiêu được chuyển qua trống trích ly nước trước khi qua hệ thống sấy.
Công đoạn 5: Sấy Đối với các nguyên liệu hạt, người ta thường áp dụng phương pháp sấy đối lưu Không khí nóng được dùng làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ phù hợp, chuyển động chảy trùm lên vật sấy làm cho ẩm trong vật sấy bay hơi rồi đi theo tác nhân sấy ra ngoài.
Không khí có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc cắt ngang dòng chuyển động của sản phẩm Sấy đối lưu có thể thực hiện theo mẻ (gián đoạn) hay liên tục.
Hình 6: Sơ đồ sấy nguyên liệu
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy:
Rau quả, hạt là sản phẩm chịu nhiệt kém: trên 90 0 C thì đường fructose bắt đầu bị caramel hoá, các phản ứng tạo ra melanoidin, polime hoá các hợp chất cao phân tử xảy ra mạnh Còn ở nhiệt độ cao hơn nữa, nó có thể bị cháy Do vậy, để sấy hạt nông sản thường dùng chế độ sấy ôn hoà Tuỳ theo loại nguyên liệu, nhiệt độ sấy không quá 80- 90 0 C
Quá trình sấy còn phụ thuộc vào tốc độ tăng nhiệt của vật liệu sấy Nếu tốc độ tăng nhiệt quá nhanh thì bề mặt mặt quả bị rắn lại và ngăn quá trình thoát ẩm Ngược lại, nếu tốc độ tăng chậm thì cường độ thoát ẩm yếu.
Muốn nâng cao khả năng hút ẩm của không khí thì phải giảm độ ẩm tương đối của nó xuống Sấy chính là biện pháp tăng khả năng hút ẩm của không khí bằng cách tăng nhiệt độ
Thông thường khi hạt nông sản vào buồng sấy, độ ẩm của không khí chỉ nên ở mức 10-13% để tránh làm hạt nứt hoặc tạo lớp vỏ khô trên bề mặt, gây ảnh hưởng đến quá trình thoát hơi ẩm tiếp theo Tuy nhiên, độ ẩm quá cao trong không khí cũng làm tốc độ sấy chậm lại.
Khi ra khỏi lò sấy, không khí mang theo hơi ẩm của rau quả tươi nên độ ẩm tăng lên (thông thường khoảng 40- 60%) Nếu không khí đi ra có độ ẩm quá thấp thì sẽ tốn năng lượng Ngược lại, nếu quá cao sẽ dễ bị đọng sương, làm hư hỏng sản phẩm sấy Người ta điều chỉnh độ ẩm của không khí ra bằng cách điều chỉnh tốc độ lưu thông của nó và lượng rau quả tươi chứa trong lò sấy.
- Lưu thông của không khí:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH
CÁC THÔNG SỐ TÁC NHÂN SẤY
- G1, G2: lượng vật liệu trước và sau khi sấy (kg/h).
- Gk: lượng vật liệu khô tuyệt đối đi qua máy sấy (kg/h).
- W1, W2: độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy, tính trên căn bản ướt (%).
- W: lượng ẩm được tách ra khỏi vật liệu (kg/h).
- L: lượng không khí khô (kkk) tuyệt đối qua máy sấy (kg/h).
- do: hàm ẩm của không khí ngoài trời (kg ẩm/kg kkk).
- d1: hàm ẩm của không khí trước khi vào buồng sấy (kg ẩm/kg kkk).
- d2: hàm ẩm của không khí sau khi sấy (kg ẩm/kg kkk).
CÁC CÔNG THỨC SỬ DỤNG
- Phân áp suất bảo hòa của hơi nước trong không khí ẩm theo nhiệt độ: p b =exp( 12− 4026235,5 , 42+t o C ) [bar] (CT 2.11/14),[6]
Với: B: áp suất khí trời, B = 1 at = 0,981 bar.
- Enthapy của không khí ẩm:
H=C pk t+d.(r+C pa t)=1,004.t+d.(2500+1,842.t) [kj/ kgkkk] (CT 2.17/15),[6]
Với: * Cpk: nhiệt dung riêng của không khí khô, Cpk= 1,004 kJ/kg 0 K.
* Cpa: nhiệt dung riêng của hơi nước, Cpa= 1,842 kJ/kg 0 K.
* r: ẩn nhiệt hóa hơi của nước, r = 2500 kJ/kg.
- Thể tích riêng của không khí ẩm: v= RT
Với: * R: hằng số khí, R = 8314 J/kmol.độ.
* M: khối lượng không khí, M = 29 kg/kmol.
* B, pb: áp suất khí trời và phần áp suất bão hòa của hơi nước trong không khí, N/ m 2 - Lưu lượng không khí ẩm:
Với: * L: lưu lượng không khí khô, kg/h.
* v: thể tích riêng của không khí ẩm, m 3 /h.
- Khối lượng riêng của không khí ẩm: ρ k =ρ o T o
Trong đó: * ro = 1,293 kg/m 3 : khối lượng riêng của không khí khô ở điều kiện chuẩn.
* T0 = 273 0 K: nhiệt độ không khí ở điều kiện chuẩn.
TÍNH CÁC THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY
- Trạng thái không khí ngoài trời: được biễu diễn bằng trạng thái A, xác định bằng cặp thông số (t0, φ o).
Hình 8: Đồ thị H- d của không khí ẩm
- Do vật liệu sấy là tiêu hạt có thể được trồng và thu hoạch nhiều vụ trong một năm, tuy nhiên tính theo mùa mưa, ít nắng thì thiết bị sẽ làm việc tốt quanh năm Vì vậy, ta chọn trạng thái A theo giá trị nhiệt độ và độ ẩm trung bình của Thành phố Hồ Chí Minh:
A: to= 27 o C φ o = 84% p b o =exp( 12− 235 4026 , 5+t , 42 o ) =exp ( 12− 4026 235 ,5+ , 42 27 ) =0 , 035482 [bar] (CT 2.11/14),[6] d o =0 , 621 ϕ o p bo
- Không khí được đưa vào caloriphe và được đốt nóng đẳng ẩm (d1 = do) đến trạng thái B (d1, t1) Trạng thái B cũng là trạng thái của tác nhân sấy vào thùng sấy.
Không khí được quạt đưa vào caloriphe và được đốt nóng đẳng ẩm (d1 = do) đến trạng thái B (d1, t1) Điểm B là điểm nhiệt độ sấy sao cho nguyên liệu sấy không bị cháy Trạng thái B cũng là trạng thái của tác nhân sấy vào thùng sấy.
Nhiệt độ t1 tại điểm B là nhiệt độ cao nhất của tác nhân sấy, do tính chất của vật liệu sấy và chế độ công nghệ quy định Nhiệt độ của tác nhân sấy ở B được chọn phải thấp hơn nhiệt độ hồ hóa của tinh bột Do hạt tiêu chứa khoảng 36% tinh bột, ban đầu độ ẩm của vật liệu sấy cao, nếu vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy nhiệt độ cao thì lớp bề mặt của hạt tinh bột bị hồ hóa và tạo thành một lớp keo mỏng bịt kín bề mặt thoát ẩm từ trong lòng vật liệu ra ngoài.
Theo kinh nghiệm sấy tiêu thủ công thì nhiệt độ không khí sấy từ 50- 60 o C.
Do đó chọn điểm B: t1 = 55 o C d1 = do = 0,019459 (kg/kgkkk) p b
- Không khí ở trạng thái B được đẩy vào thiết bị sấy để thực hiện quá trình sấy lý thuyết (H1 = H2) Trạng thái không khí ở đầu ra của thiết bị sấy là C (t2, w2).
Nhiệt độ không khí sấy t2 nên chọn sao cho tổn thất nhiệt nhỏ nhất nhưng không ngưng tụ hơi nước trên vật liệu, tức là tránh trạng thái C nằm trên đường bão hòa Đồng thời, độ ẩm không khí sấy tại điểm C phải nhỏ hơn độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy để vật liệu không hút ẩm trở lại.
Bảng 1: Trạng thái tác nhân sấy trong quá trình sấy thực. Đại lượng
Trạng thái không khí ban đầu
Trạng thái không khí vào thiết bị sấy (B)
Trạng thái không khí ra khỏi thiết bị sấy (B) t ( o C) 27 55 35 ϕ (%) 0,84 0,19153 0,74665 d (kg/kgkk) 0,019459 0,019459 0,027569
Hình 9: Đồ thị biểu diễn ba điểm A, B, C của quá trình sấy.
TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT
- Năng suất thiết bị sấy theo nhập liệu:
- Lượng tác nhân khô cần thiết:
- Lượng tác nhân tiêu hao riêng: l= L
- Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy lý thuyết:
Qc=L.(H2-Ho) =17755,856.(105,839 – 76,723) = 516979,50 [kj/h] 116,[12] qc = l.(H2 - H0) = 123,305.(105,839 - 76,723) = 3590,148 [kj/kg ẩm] 116,[12]
Với quá trình sấy thực tế tổn thất nhiệt là 10%:
Qc thực tế = Qc + 10%Qc = 516979,50+ 10%.516979,50
Gọi Qhi: nhiệt hữu ích, là nhiệt lượng cần thiết để làm bay hơi ẩm trong vật liệu
Trong đó: rtv1: ẩn nhiệt hóa hơi của nước trong vật liệu sấy ở nhiệt độ vào; rtv1 = 2500.
Ca: là nhiệt dung riêng của ẩm.
Với ẩm là hơi nước thì Ca = Cpa = 1,842 (kJ/kg.K). t2: nhiệt độ không khí ra khỏi thiết bị sấy tv1: nhiệt độ ban đầu của vật liệu sấy, thường lấy bằng nhiệt độ môi trường: tv1= to = 27 o C.
TÍNH THỜI GIAN SẤY
- Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy trong thiết bị sấy: t k =t 1 +t 2 2 U+35
- Độ ẩm trung bình của tác nhân sấy trong thiết bị sấy: ϕ k =ϕ 1 +ϕ 2
- Phân áp suất bão hòa của hơi nước trong tác nhân sấy: p b =exp( 12− 4026235,5+t , 42 ) =exp ( 12− 4026235,5+ , 4245) =0 ,094947 [bar]
- Khối lượng riêng của tác nhân: ρ k =ρ o T o T ( 1− 0 B , 378 ϕ k p b ) ¿1,293 273
- Chọn các thông số để tính cường độ sấy:
Bảng 2: Các thông số chọn để tính cường độ sấy.
STT Đại lượng Ký hiệu Đơn vị Khoảng giới hạn
Tài liệu tham khảo Chọn 1
Tốc độ trung bình của tác nhân trong thùng sấy vk m/s 2- 3 [8] 2,2
2 Số vòng quay của thùng n v/ph 0,5- 8 [7] 1
3 Hệ số chứa đầy của vật liệu trong thùng β phần đơn vị Đối với thùng có cánh nâng, β = 0,18
4 Đường kính trung bình hạt vật liệu d m [6] 0,007
5 Khối lượng riêng thể tích vật liệu r v kg/m 3 Thực nghiệm 750
6 Số cánh trong thùng Z cánh [6] 8
Trong đó hệ số M phụ thuộc vào đường kính trung bình d của hạt cho trong bảng:
TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH
Chọn đường kính thùng theo tiêu chuẩn DT = 1,2m.
Chọn LT = 6,5m Khi đó, thể tích của thùng sấy:
Thời gian mà vật liệu lưu trú trong thùng (thời gian vật liệu đi hết chiều dài thùng): τ 1 =V T β.ρ v G 1 =7,3513 0,18.750
2.6.3 Kiểm tra vận tốc tác nhân sấy Bảng 4: Lưu lượng, khối lượng riêng không khí sấy của quá trình sấy thực. Đại lượng
Trạng thái không khí ban đầu– A
Trạng thái không khí vào thiết bị sấy– B
Trạng thái không khí ra khỏi thiết bị sấy- C
Nhiệt độ t ( o C) 27 55 35 Bảng 1 Độ ẩm φ (đơn vị) 0,84 0,19153 0,74665 Bảng 1
- Lượng tác nhân sấy trung bình trong thùng sấy:
- Tiết diện chảy của tác nhân:
- Vận tốc tác nhân sấy: v k ' =V F=2,0926
- Sai số so với vận tốc chọn: ε= v k ' −v k v k ' 100 %= 2, 2564−2,2
2 , 2564 100 %=2, 4996 [%] 17,[8] ê Chọn vk = 2,2 m/s là hợp lý.
TÍNH BỀ DÀY CÁCH NHIỆT CỦA THÙNG
Máy sấy có thể có hay không có bọc lớp cách nhiệt Để tránh nhiệt trong máy sấy mất mát nhiều và để đảm bảo nhiệt độ bên ngoài máy sấy có thể cho phép công nhân làm việc bên cạnh được thì thường bọc lớp cách nhiệt cho máy sấy.
2.7.1 Hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy đến thành trong của thùng α 1
Bảng 5: Các thông số của tác nhân sấy trong thùng sấy.
STT Thông số Kí hiệu Đơn vị Nguồn– công thức Giá trị
2 Nhiệt độ trung bình tk oC Bảng 2 45
3 Hệ số dẫn nhiệt lk W/m o K 258,[6] 0,02865
5 Khối lượng riêng rk kg/m 3 258,[6] 1,0765
- Chế độ chảy của tác nhân sấy trong thiết bị:
Quá trình truyền nhiệt trong buồng sấy vật liệu dạng sợi lỏng có thể coi tương tự như truyền nhiệt trong ống có dòng chảy xoáy rối, tức là truyền nhiệt chủ yếu do sự trộn lẫn của các lớp lưu chất bên trong và bên ngoài trục dòng chảy Sự truyền nhiệt do đối lưu tự nhiên có thể bỏ qua trong trường hợp này.
Vậy, quá trình truyền nhiệt giữa tác nhân sấy và thành thiết bị là truyền nhiệt do đối lưu cưỡng bức, dòng chảy trong ống có
. - Chuẩn số Nusselt đối với không khí:
Bảng 6: L/D theo chuẩn số Reynolds.
⇒ Nu = 0,018.1,1447.(1,43175.10 5 ) 0,8 = 274,5731 - Hệ số cấp nhiệt α 1: α 1 =Nu.λ k D T '4,5731 0,02865
2.7.2 Hệ số cấp nhiệt từ thành ngoài của thùng sấy đến môi trường xung quanh α 2
Quá trình truyền nhiệt từ thành ngoài của thiết bị sấy đến môi trường xung quanh là quá trình truyền nhiệt do đối lưu tự nhiên và do bức xạ nhiệt.
Hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên α ’ 2
- Do thùng sấy đặt nằm ngang với góc nghiêng γ = 1,7 o nên việc xác định hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên xem như là xác định hệ số cấp nhiệt của ống nằm ngang khi không khí có thể tích lớn chuyển động tự do Đối với trường hợp này, các hằng số vật lý khi tính chuẩn số Nu, Gr lấy theo nhiệt độ trung bình của lưu chất ở xa ống, tức là lấy theo nhiệt độ trung bình của không khí môi trường.
Bảng 7: Các thông số của không khí bên ngoài thùng sấy.
STT Thông số Kí hiệu Đơn vị Nguồn– công thức Giá trị
1 Nhiệt độ to oC Phần 2.3 27
2 Hệ số dẫn nhiệt lo W/m o K 258,[6] 0,02646
4 Áp suất hơi bão hòa pb bar Phần 2.3 0,035482
5 Khối lượng riêng ro kg/m 3 258,[6] 1,177
6 Độ nhớt động no m 2 /s ν 0=μ 0 ρ 0 1,5594.10 -5 - Chọn nhiệt độ thành ngoài của thựng (phớa tiếp xỳc với khụng khớ): tw4 = 35 o C ê là nhiệt độ thích hợp để nhiệt từ tác nhân sấy sau khi truyền qua vách thùng và lớp cách nhiệt đến phía thành ngoài của thùng thì không còn quá nóng, an toàn cho người làm việc.
- Do hệ số dẫn nhiệt của thép lớn nên xem như nhiệt độ không đổi khi truyền qua bề dày thân thùng và lớp bảo vệ Sơ đồ truyền nhiệt:
Hình 10: Sơ đồ truyền nhiệt qua vách thùng
- Chọn các bề dày của thùng:
Bảng 8: Các bề dày thùng và vật liệu
Giá trị chọn (m) Vật liệu Hệ số dẫn nhiệt l (W/mK)
2 Bề dày lớp cách nhiệt d2 0,001 Bông thủy tinh 0,05
3 Bề dày lớp bảo vệ d3 0,001 CT3 50 to tw
1 d1 d2 d3 tk d1 : bề dày thân thùng d2 : bề dày lớp cách nhiệt
- Đường kính ngoài của thùng sấy:
Gr=g.D ng 3 β.ΔTT ν o 2 =g.D ng 3 ΔTT ν o 2 T =g.D ng 3 (t w 4 −t o ) ν o 2 (t o +273) = 9,81 1,22 3 (35−27)
Nu = 0,47 Gr 0,25 = 0,47 (1,9333.10 9 ) 0,25 = 98,55364 - Hệ số cấp nhiệt α ’2: α 2 ' =Nu.λ o D ng ,55364 0,02646
Hệ số cấp nhiệt do bức xạ nhiệt α ’’ 2 α 2 '' = Q bx F(T 1 −T 2 )=5,67 ε 1−2 [ ( 100 T 1 ) 4 − ( 100 T 2 ) 4 ]
Qbx : nhiệt trao đổi do bức xạ (W) F : bề mặt bức xạ (m 2 )
T1 : nhiệt độ của vật thể nóng, T1= Tw4
Nhiệt độ xung quanh hộp được coi như nhiệt độ của vật lạnh (T2) Cường độ bức xạ giữa khí và bề mặt vật được tính theo công thức: Qbx = F.(T14 – T24) trong đó hằng số F = 5,67; độ đen của hệ ε1-2 ≈ ε1 = 0,8-1, nên chọn ε1-2 = 0,8.
Hệ số cấp nhiệt chung ε 2 α 2 = α 2 ' + α 2 ' ' =2 , 1375+5 , 0983=7 , 2358 [W/m 2 K]
- Hệ số truyền nhiệt K đối với tường hình ống có chiều dày không dày lắm so với đường kính, khi bỏ qua nhiệt trở xem như qua vách phẳng.
Tính bề mặt truyền nhiệt F
- Đường kính trung bình của máy sấy:
- Bề mặt truyền nhiệt: gồm diện tích xung quanh thùng và diện tích hai mặt đầu của thùng:
Tính hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và không khí bên ngoài ∆ t tb
Gọi: * t1đ, t1c: nhiệt độ đầu và cuối của tác nhân sấy khi đi qua thùng sấy tđ1 = t1 = 55 o C tc1 = t2 = 35 o C * t , t : nhiệt độ môi trường xung quanh, t = t = t = 27 o C
- Hiệu số nhiệt độ của 2 dòng lưu chất ở đầu vào và ra của thùng sấy:
∆tc = t1c – t2c = 35 – 27= 8 ( o C) - Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và không khí bên ngoài: ΔTt tb = ΔTt đ −ΔTt c ln ΔTt đ ΔTt c
TÍNH TRỞ LỰC QUA THÙNG SẤY
Trong hệ thống sấy thùng quay, tác nhân sấy không những đi qua lớp hạt nằm trên cánh và trên mặt thùng sấy mà còn đi qua dòng hạt rơi từ đỉnh thùng và các cánh từ trên xuống Do đó, trở lực của tác nhân sấy trong thùng sấy có những đặc thù riêng và được tính theo các công thức kinh nghiệm.
- Khối lượng riêng dẫn xuất của khối hạt chuyển động trong thùng sấy: ρ dx =0,25.(G 1 +G 2 ).β
- Trở lực của dòng tác nhân đi qua lớp vật liệu trong thùng sấy: ΔTP hat =a.L.v k 2 ρ k C
C: hệ số đặc trưng cho độ chặt của lớp hạt
CHỌN KÍCH THƯỚC CÁNH ĐẢO TRONG THÙNG
Hình 11: Hình dạng một số cánh đảo trong thùng
- Sử dụng cánh nâng có các thông số đặc trưng như sau: (Bảng 6.1, [8]):
(Sách Kĩ thuật sấy vật liệu của Nguyễn Văn Lụa)
Với: h: chiều cao rơi trung bình của hạt vật liệu DT : đường kính thùng
Fc : bề mặt chứa vật liệu của cánh. ê Fc = 0,122.DT 2= 0,122.1,2 2 = 0,1757 (m 2 )
Chiều dày cánh: f = 5mm Số cánh trên một mặt cắt: 8 cánh. ê Với chiều dài thựng sấy LT = 6,5m ta lắp 8 đoạn cỏnh dọc theo chiều dài thựng, ở đầu nhập liệu của thùng lắp cánh xoắn để dẫn vật liệu vào thùng, với chiều dài 0,5m.
- Tỷ lệ chứa đầy vật liệu trong thùng: β=F cd F 1
F1 : tiết diện ngang của thùng
Hình 12: Diện tích phần chứa vật liệu trong thùng
Fcđ: tiết diện chứa đầy
Chiều cao chứa đầy vật liệu trong thùng: h = R – Rcosα = 0,6- 0,6.cos(55 o )= 0,255 (m)
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ
TÍNH CALORIFER CẤP NHIỆT
Calorifer là thiết bị truyền nhiệt dùng để gia nhiệt gián tiếp cho không khí sấy.
Trong kỹ thuật thường dùng hai loại calorifer là calorifer khí– hơi và calorifer khí– khói. Ở đây ta chọn calorifer khí– hơi, loại thiết bị truyền nhiệt kiểu ống chùm, làm bằng giàn ống có cánh Trong ống là hơi nước bão hòa ngưng tụ và ngoài ống là không khí chuyển động Hệ số trao đổi nhiệt của nước ngưng lớn hơn nhiều so với hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giữa mặt ngoài của ống với không khí, do đó bên ngoài ống phía không khí được làm cánh để tăng cường truyền nhiệt Vậy calorifer sử dụng là loại ống chùm với ống có cánh.
Calorifer được bố trí nằm ngang.
Theo sách Kĩ thuật sấy của Nguyễn Văn Phú, trong các loại calorifer khí hơi, không khí thường được đốt nóng không quá 120 o C.
Bảng 9: Các thông số của các tác nhân qua calorifer.
Tác nhân sấy Không khí Nhiệt độ vào t2đ = to 27 o C
Hơi đốt Hơi nước bão hòa ngưng tụ Áp suất p 2 at
- Chọn một số kích thước của calorifer để sử dụng trong tính toán:
Bảng 10: Một số kích thước của calorifer.
Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị Ghi chú Ống
Chiều dài Lc m 1,2 Chọn Đường kính ngoài d2 m 0,032
Bề dày ống δ m 0,0032 Chọn Đường kính trong d1 m 0,0256 d1 = d2 – 2δ
Bước ống ngang dòng lưu chất s1 m 0,08 Chọn
Bước ống dọc dòng lưu chất ngoài ống s2 m 0,06928
Trường hợp xếp ống so le (ở đỉnh tam giác đều) (33,[8]) s2 = 0,866.s1
Bề dày cánh δ c m 0,0005 Đường kính cánh dc m 0,036 dc = d2 + 2h
Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống và cánh λ W/mK 57 Thép CT20
Hình 13: Các kích thước của cánh tròn
3.1.1 Tính hiệu số nhiệt độ trung bình
- Hiệu số nhiệt độ của 2 dòng lưu chất ở đầu vào và ra của calorifer:
Hình 14: Sơ đồ truyền nhiệt
Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và hơi nước cấp nhiệt: ΔTt tb = ΔTt max − ΔTt min ln ( ΔTt max ΔTt min )
3.1.2 Tính hệ số cấp nhiệt phía không khí ngoài ống α c2
3.1.2.1 Các thông số của không khí ngoài ống
Tác nhân sấy là không khí ở nhiệt độ môi trường t2đ = to = 27 o C sau khi qua calorifer sẽ được gia nhiệt lên t2c= t1 = 55 o C để đi vào thùng sấy l
Bảng 11: Các thông số của không khí di chuyển ngoài ống.
T Thông số Kí hiệu Đơn vị Nguồn–công thức Giá trị
1 Nhiệt độ trung bình tk oC t k =t o +t 1
2 Độ ẩm trung bình φ k đơn vị ϕ k =ϕ o +ϕ 1
3 Hệ số dẫn nhiệt l k W/m o K Phụ lục 6, 258,
4 Độ nhớt mk Ns/m 2 Phụ lục 6, 258,
5 Áp suất hơi bão hòa pb Bar 0,077143
6 Khối lượng riêng rk kg/m 3 Phụ lục 6, 258,
3.1.2.2 Tính hệ số cấp nhiệt α c2
Hình 15: Các diện tích bề mặt của ống có cánh
- Số cánh trên một ống:
(cánh) ê Làm trũn nc = 219 cỏnh.
- Diện tích phần không làm cánh của một ống:
F l c : diện tích phần cánh của một ống.
F l o : diện tích phần không cánh của một ống.
F 2 l : diện tích ngoài của một ống có cánh (phía không khí).
F 1 l : diện tích trong của một ống có cánh(phía hơi nước ngưng tụ).
- Diện tích phần cánh của một ống:
- Đường kính tương đương của ống: d E =
Chọn vận tốc của dòng khí vào calorifer là ω = 2,5 m/s.
- Vận tốc không khí tại khe hẹp nhất của calorifer: ω max = ω
1,7030 10 −5 Y20,06 - Với ống xếp so le, chuẩn số Nusselt:
- Hệ số cấp nhiệt của cánh: α c =Nu.λ k d E H,624 0,02767
- Hệ số cấp nhiệt tương đương phía ống có cánh:
F 2 l : diện tích ngoài của một ống có cánh
Chọn hiệu suất cánh tròn c là 0,95.
Vậy, hệ số cấp nhiệt phía ngoài ống:
3.1.2.3 Tính hệ số cấp nhiệt phía trong ống α c1
Sự cấp nhiệt phía trong ống là cấp nhiệt do hơi nước bão hòa ngưng tụ trong ống đứng.
Bảng 12: Các thông số của hơi nước bão hòa ngưng tụ trong ống.
T Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị Ghi chú
1 Áp suất của hơi nước ngưng tụ P at 2 Chọn
2 Nhiệt độ nước ngưng T o C 120 Chọn
3 Nhiệt độ thành ống phía tiếp xúc hơi nước ngưng tụ tw oC 117 Chọn
4 Nhiệt độ trung bình của màng nước ngưng tụ tm oC 118,5 t m =T+t w
5 Hệ số dẫn nhiệt ln W/m o K 0,6859
9 Ẩn nhiệt ngưng tụ R J/kg 2202,8.10 3 - Lấy ở T.
- Hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi nước bão hòa trên ống đứng, khi màng chất ngưng tụ chảy tầng:
- Tỷ số giữa đường kính ngoài và đường kính trong của ống: d 2 d 1 = 0,032
- Với d2/d1 < 1,4 thì hệ số truyền nhiệt Kc được tính như với vách phẳng:
3.1.2.5 Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt và kích thước calorifer
- Nhiệt lượng cần cung cấp cho calorifer:
- Diện tích bề mặt trong các ống:
Chọn hiệu suất calorifer η = 0,75 Khi đó F1 bằng:
- Tổng số ống trong calorifer:
[ống] 221,[6] ê Chọn số ống n = 106 ống.
Số ống trong một hàng m Chọn số hàng Z= 9, khi đó: m=n Z6
9 ,78≈12 221,[6] è Tổng số ống của calorifer là:
- Kích thước calorifer bố trí ống đứng:
Hệ số trở lực: ξ=0,72.Re −0,245 ( t s c 1 +δ −d c 2 +2 ) 0,9 ( s d 1 2 −d 2 ) −0,9 ( d d 2 E ) 0,9 ( s s 1 2 −d −d 2 2 ) −0,1 ¿0,72.5920,06 −0 ,245 ( 00 ,08−0 ,005+0 , 032 ,0005+2) 0,9 ( 00 , , 08−0032 ,032 ) −0,9 ( 00 , , 024013032 ) 0,9 ( 00 , , 08−006928−0 ,032 ,032) −0,1 ¿0,3792
Trở lực cục bộ qua calorifer: ΔTP c =ξ.ρ.ω max 2
TÍNH VÀ CHỌN XYCLON
Khi tác nhân sấy không khí nóng đi qua máy sấy thường có mang theo rất nhiều hạt bụi nhỏ, chúng cần được thu hồi để làm sạch môi trường không khí thải
Trong hệ thống sấy thùng quay thường dùng xyclon đơn Loại này đảm bảo độ làm sạch bụi lớn nhất với hệ số sức cản thủy lực nhỏ nhất.
Theo kinh nghiệm, diện tích tiết diện ống chính giữa xyclon nên lấy bằng (3÷ 4) lần tiết diện của kênh dẫn Tốc độ tác nhân sấy trong kênh dẫn không nên vượt quá (20÷ 25) m/s.
Thể tích xyclon tính theo lưu lượng tác nhân sấy ra khỏi thiết bị sấy chúng ta nên căn cứ vào số liệu thực nghiệm này một hay nhiều xyclon.
- Quan hệ giữa bán kính xyclon và ống trung tâm Nếu kênh dẫn có tiết diện hình chữ nhật với kích thước b/a = (1,5÷ 2) thì bán kính xyclon R và bán kính trung tâm R1 nên lấy theo quan hệ:
- Lưu lượng khí vào xyclon chính là lưu lượng tác nhân sấy ra khỏi thùng sấy:
- Chọn kích thước cơ bản của xyclon đơn dựa vào Vxyclon theo bảng 16.1 trang 237,[6].
Bảng 13: Kích thước cơ bản của xyclon đơn.
STT Kích thước của xyclon Ký hiệu Công thức Giá trị Đơn vị
1 Đường kính trong của xyclon D 1800 mm
2 Đường kính ống trung tâm D1 0,5D 900
3 Chiều rộng của tiết diện kênh dẫn a D
4 Chiều dài tiết diện kênh dẫn vào xyclon b 0,5D 900
5 Chiều dài phần ống trung tâm cắm vào xyclon h1 0,33D 600
6 Chiều cao phần hình trụ của xyclon h2 0,46D 825 mm
7 Chiều cao phần hình nón h3 0,8D 1440
8 Đường kính phần bé nhất của phễu d 0,2D 360 mm
+ Thể tích làm việc của bunke đối với nhóm 1 xyclon: Vbunke = 1,1m 3 + Góc nghiêng của thành bunke: chọn 60 o
- Độ làm sạch của xyclon: 80- 85%, đường kính của hạt bụi được tách là 5- 100mm.
- Tốc độ quy ước của khí:
Chọn hệ số trở lực của xyclon là ξ = 105. ΔTp=ξ ω q 2 ρ 2
TÍNH TRỞ LỰC VÀ CHỌN QUẠT
Quạt là bộ phận vận chuyển không khí và tạo áp suất cho dòng khí đi qua các thiết bị: calorifer, thùng sấy, đường ống, xyclon,… Năng lượng do quạt tạo ra cung
Hình 16: Xyclon đơn cấp cho dòng khí một áp suất động học để di chuyển và một phần để khắc phục trở lực trên đường ống vận chuyển.
Năng suất của quạt được đặc trưng bởi thể tích khí vào hay ra khỏi thiết bị sấy.
Do hệ thống sấy dài, có trở lực lớn nên ta dùng 2 quạt đặt ở đầu và cuối hệ thống:
Quạt đặt ở đầu hệ thống – quạt đẩy, có nhiệm vụ cung cấp không khí cho caloriphe Không khí ngoài trời được quạt đẩy đưa qua caloriphe, trao đổi nhiệt rồi đưa vào thùng sấy, qua 2 đoạn ống cong 90 o
Quạt đặt ở cuối hệ thống – quạt đẩy, có nhiệm vụ hút tác nhân sấy qua thùng sấy để cấp nhiệt cho vật liệu sấy và qua xyclon để thu hồi bụi Đường ống từ sau thùng sấy đến trước xyclon có tiết diện hình chữ nhật và bằng tiết diện cửa vào xyclon, có 1 đoạn cong 90 o và rẽ làm 2 nhánh để đi vào xyclon.
Tính trở lực qua lớp hạt trong thùng sấy:
Trong đó: L: chiều dài thùng sấy (m). v: tốc độ tác nhân sấy (m/s). ρ k : khối lượng riêng của tác nhân sấy (kg/m 3 ). d: đường kính hạt (mm)
- Theo kinh nghiệm lấy trở lực qua xyclon ∆ Px = 20 mmH2O, trở lực cục bộ và các tổn thất phụ được lấy thêm 5%. ΔTP t =1,05.(ΔTP+ΔTP x )=1,05.(4,16+20)%,368 [mmH2O]
- Giáng áp động Giả sử tốc độ tác nhân sấy ra khỏi quạt vq = 8 m/s, Khi đó: ΔTP đ v q 2.ρ k
- Cột áp của quạt ∆ Pq: ΔTP q =ΔTP t +ΔTP đ %,368+3,512(,88 [mmH2O] 125,[6]
Căn cứ vào Vtb = 0,123.3600 = 443 (m 3 /h), ∆ P = 28,88 mmH2O, chọn quạt N4 có hiệu suất quạt ηq = 0,45, A = 6000 Do đó, số vòng quay của quạt là: ΔTP q =ΔTP t +ΔTP đ %,368+3,512(,88 [mmH 2O] 125,[6] n= A N o `00
