Tiểu luận - KỸ THUẬT SẤY - đề tài - Tính toán thiết kế máy sấy lúa phương pháp sấy tĩnh năng suất 5000 kg/mẻ. Số liệu cho trước. Thời gian sấy từ tháng 8 đến tháng 11 tại Cần Thơ gia nhiệt tác nhân là buồng đốt trấu ghi nghiêng cấp nhiệt trực tiếp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

BỘ MÔN: KỸ THUẬT SẤY



ĐỀ TÀI SỐ 15: Tính toán thiết kế máy sấy lúa phương pháp sấy tĩnh năng suất 5000 kg/mẻ

Số liệu cho trước Thời gian sấy từ tháng 8 đến tháng

11 tại Cần Thơ gia nhiệt tác nhân là buồng đốt trấu ghi nghiêng cấp nhiệt trực tiếp.

LỜI MỞ ĐẦU

Kỹ thuật sấy được sử dụng rộng rãi để làm khô hầu hết các loại dược phẩm, ngũ cốc, các loại hạt và nhiều thực phẩm khác, làm tăng hiệu quả kinh tế trong sản xuất Quá trình sấy không chỉ đơn thuần là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏivật liệu mà là một quá trình công nghệ Nó đòi hỏi sau khi sấy vật liệu sấy phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp Trong sấy lúa phải đảm bảo lúa sau khi sấy có tỉ lệ nứt gãy khi xay xát là thấp nhất.Hiện nay có rất nhiều phương pháp sấy khác nhau, đối với lúa người ta có thể dùng các phương pháp sấy như: phơi nắng tự nhiên, sấy thùng quay, sấy buồng, sấy tháp,sấy tĩnh

Tiểu luận môn học này nhằm thiết kế hệ thống sấy lúa bằng phương pháp sấy tĩnh

vĩ ngang, năng suất 5 tấn/mẻ, địa điểm tại tỉnh Cần Thơ, hoạt động vào tháng 8 đến tháng 11, cung cấp nhiệt bằng phương pháp đốt trấu trực tiếp

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ SẤY

1 Khái niệm quá trình sấy

1.1 Khái niệm

Sấy là quá trình tách ẩm (hơi nước và nước) ra khỏi VLS, trong đó VLS nhận năng lượng để ẩm từ trong lòng VLS dịch chuyển ra bề mặt và đi vào môi trường tác nhân sấy (TNS) Quá trình sấy là quá trình truyền nhiệt, truyền chất xẩy

ra đồng thời Trong lòng VLS là quá trình dẫn nhiệt và khuếch tán ẩm hỗn hợp Trao đổi nhiệt - ẩm giữa bề mặt VLS với TNS là quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi ẩm đối lưu liên hợp Quá trình bên trong VLS chủ yếu chịu ảnh hưởng của dạng liên kết ẩm với cốt khô của vật liệu, quá trình ở bề mặt VLS chủ yếu chịu ảnh hưởng của cơ cấu trao đổi nhiệt ẩm và các thông số của TNS cũng như VLS

1.2 Phân lo i ph ạ ươ ng pháp s y ấ

Người ta phân biệt 2 phương pháp sây :

Sấy tự nhiên : Sấy bằng không khí không dược đốt nóng, phương pháp này thời gian sấy dài, khó điều chỉnh quá trình và độ ẩm cuối của vật liệu còn khá lớn nhất là ở những quốc gia có khí hậu nhiệt đới như nước ta

Sấy nhân tạo : Là quá trình sấy có sự cấp nhiệt từ bên ngoài, nghĩa là phải dùng đến tác nhân sấy được gia nhiệt như khói nóng, không khí nóng hoặc hơi…

1.3 Mục đích của quá trình sấy

Sấy không chỉ là quá trình công nghệ, trong đó các tính chất công nghệ luôn luôn thay đổi Tính chất công nghệ của vật liệu gồm: tính chất hoá lý, tính chất cơ kết cấu, tính chất sinh hoá…

Quá trình sấy nhằm tăng cường một số đặc tính công nghệ để phục vụ nhiều mục đích khác nhau Khi sấy sản phẩm gốm thì nhằm mục đích làm độ bền của nó tăng lên để tiếp tục gia công; sấy hạt giống thì phải làm tỷ lệ và khả năng nảy mầm cao lên; sấy nông sản thực phẩm thì giữ được hương vị, màu sắc, nguyên

tố vi lượng mà tăng được thời gian bảo quản, giảm được giá thành vận chuyển, giảm được thể tích kho bảo quản….

1.4 Những biến đổi cơ bản của quá trình sấy

Để nghiên cứu về công nghệ sấy, trước hết cần nghiên cứu về các dạng liên kết ẩm, các dòng dịch chuyển ẩm và thể dịch chuyển ẩm trong VLS nhằm hiểu rõ cơ chế dịch chuyển ẩm và định hướng phương pháp tác động để tăng cường hoặc hạn chế dòng dịch chuyển ẩm phục vụ các yêu cầu công nghệ Theo dạng liên kết ẩm với cốt khô của vật, VLS chia thành 3 nhóm : vật keo, vật xốp mao dẫn và vật keo xốp mao dẫn

1.4.1 Các dòng dịch chuyển và thế dịch chuyển trong vật keo

Liên kết ẩm trong vật keo là lực hấp thụ và lực khuếch tán thẩm thấu

Do đó, mật độ dòng ẩm lỏng j2k tỷ lệ thuận với gradient áp suất thẩm thấu ∇ ptt

Với độ chứa ẩm thông thường của vật trương nở giới hạn, áp suất thẩm thấu ( trương nở ) là hàm của độ chứa ẩm M Do đó ta có :

Dịch chuyển ẩm dạng hơi được xác định gần đúng bởi quá trình khuếch tán phân

tử Mật độ dòng phân tử j1 tỷ lệ nghịc với gradient của (p1/√T) Với p1 là áp suất

của hơi ẩm Trong quá trình đoạn nhiệt p1 là hàm của độ chứa ẩm và nhiệt độ nêndòng j1 sẽ bằng :

Dòng dịch chuyển ẩm tổng ( lỏng và hơi ) xác định theo ∇ M và ∇ t trong vật keo

1.4.2 Các dòng dịch chuyển và thế dịch chuyển ẩm trong vật xốp mao dẫn

Dịch chuyển lỏng mao dẫn (Khuếch tán mao dẫn) trong vật xốp mao dẫn,

có các mạch lớn (r > 10-5), gắn liền với liên kết cơ lý Trong vật xốp cấu trúc đa

mao mạch , dòng ẩm lỏng tỷ lệ thuận với gradient thế mao dẫn ψ :

Thế mao dẫn ψtrong trường hợp đẳng nhiệt tỷ lệ thuận với độ chứa ẩm M.Trong điều kiện không đẳng nhiệt, dòng ẩm lỏng khếch tán mao dẫn j2md được xác định :

j2md=kψ∇ ψ=−a2mdρ0∇ M−a2md t ρ0∇ t (1.9)

a2md và a 2 md t là hệ số khếch tán lỏng mao dẫn và hệ số khếch tán nhiệt của lỏng

mao dẫn Gía trị của chúng phụ thuộc vào sức căng bề mặt, góc dính ướt, độ nhớt của lỏng , bán kính mao dẫn

Khi ẩm của vật vượt giá trị hút ẩm cực đại thì trong các mao mạch lớn củavật xốp chưa đầy nước , dịch chuyển lỏng lúc này là do chênh lệch thế mao dẫn Khác với trường hợp thấm lỏng mao dẫn xẩy ra do vật tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng (do áp suất thủy tĩnh), thế mao dẫn ψlà không đồng nhất, lượng lỏng được hút vào có giới hạn vì lỏng không thể điền đầy toàn bộ vật do bị hạn chế bởi phần cốt khô của vật Thế mao dẫn ψ với phân tố mao mạch bằng :

2 ( 1

Như vậy điều kiện có thể dịch chuyểnlỏng mao dẫn, gắn với sự bay hơi và ngưng

tụ lỏng, là sự khác biệt bán kính của mao mạch, r1 ¿r2

Với sự tồn tại của quá trình bay hơi, dịch chuyển hơi ẩm trong các mao mạch lớn (r > 10-5), được xác định theo quy luật khếch tán phân tử Còn với các mao mạch nhỏ quá trình này xảy ra theo quy luật chảy tràn Ngoài ra, với quá trìnhbay hơi lỏng trong vật xốp, còn tồn tại dịch chuyển ẩm đối lưu vĩ mô được gọi là khếch tán trượt (hay là khếch tán thủy động) Khi đó dòng hơi tổng ứng với áp suất tổng p=const sẽ gồm dòng khếch tán phân tử j1pt, dòng khếch tán đối lưu j1dl =

ρ1 vkvà dòng chảy tràn j

1ct Áp suất bay hơi p1 là hàm của độ chứa ẩm và nhiệt độ,

p1=f(M,t) Vậy nên, dòng dịch chuyển ẩm có thể thể hiện bằng quan hệ :

j i =ρ i v i=−k i (ω) γ

i ∇ p i

1.4.3 Các dòng dịch chuyển ẩm trong vật keo xốp mao dẫn

Qúa trình dịch chuyển ẩm trong vật keo xốp mao dẫn được xác định bằng các hiện tượng dịch chuyển khác nhau và được phân tích trong vật keo và vật mao dẫn ở trên

Nếu bỏ qua ảnh hưởng của lực trọng trường thì sự chuyển ẩm trong VLS

do các lực nhiệt động khác nhau và các lực nhiệt động này đều là hàm của độ chứa

ẩm M và nhiệt độ t, do đó chúng có thể biểu diễn qua ∇ M ,∇ t.

Dịch chuyển ẩm qua vật keo xốp mao dẫn được xác định bằng công thức :

j =−a M ρ0∇ M−a M t ρ0∇ t=−a M ρ0( ∇ M +δ ∇ t )

Các hệ số khếch tán ẩm aM và δ đề là hàm của độ chứa ẩm và nhiệt độ

Đặc trưng cho sự thay đổi của hệ số aM với độ chứa ẩm khác nhau được xác định theo dạng liên kết ẩm và dạng dịch chuyển ẩm (lỏng và hơi) Với vật xốp mao dẫn điển hình , hệ số aM tăng khi độ chứa ẩm tăng, và với độ chứa ẩm lớn thi hệ số aMkhông đổi Nếu quá trình là dịch chuyển ẩm lỏng thì hệ số aM sẽ tăng hoặc không đổi phụ thuộc vào đường cong phân bố hang xốp theo đường kính Hệ số aM của các vật liệu được xác định bằng thực nghiệm dưới dạng bảng số hoặc công thức

1.4.4 Dịch chuyển ẩm đối lưu trong vật liệu sấy

Trong quá trình sấy cường độ cao, nếu nhiệt độ của vật liệu sấy lớn hơn

100OC thì phân áp suất hơi nước bão hòa p1 sẽ lớn hơn áp suất không khí của TNS.Khi đó, dòng dịch chuyển ẩm do khếch tán trong vật xốp được thay thế bởi dòng dịch chuyển ẩm đối lưu

Gradient áp suất tổng (∇ p) xuất hiện khi nhiệt độ của vật liệu sấy lớn hơn

100OC, tuy nhiên nếu quá trình được thực hiện bằng việc đốt nóng bên trong (ví

dụ sấy cao tần) thì (∇ p) xuất hiện ngay cả khi nhiệt độ bé hơn 100OC

Sự tồn tại của (∇ p) gây nên dòng dịch chuyển ẩm đối lưu của hổn hợp khí

– hơi trong môi trường xốp , nên khi tính dòng nhiệt dịch chuyển ẩm ( lỏng, hơi ) tổng quát cần bổ sung dòng dịch chuyển này Mật độ dòng hơi dịch chuyển bởi dòng này là :

Với d là dung ẩm của không khí

Dòng ẩm tồn tại gradient áp suất tổng bằng :

j =−aMρ0∇ M−at Mρ0∇ t−kp∇ p (1.20)

Biểu thức (1.20) chưa kể đến dịch chuyển lỏng dưới tác dụng của lực trong trường

và gradient áp suất thủy tĩnh ( dòng lỏng qua môi trường xốp ) Cường độ của dòng dịch chuyển ẩm thấm đối lưu lớn hơn nhiều lần dòng dịch chuyển ẩm dưới tác động của lực mao dẫn và khếch tán Qúa trình này thương được nghiên cứu độc lập với quá trình dịch chuyển ẩm trong VLS

2 C ch t thoát m ra kh i v t li u s y ơ ế ẩ ỏ ậ ệ ấ

Muốn làm khô phải đặt nguyên liệu trong môi trường không khí để ẩm, nước dịch chuyển vào môi trường không khí, có sự chênh lệch vật chất ( thế vật chất ) Hoạt độ của nước trong nguyên liệu phải đảm bảo dưới hoạt động của vi sinh vật hoạt động

Khi làm khô xảy ra quá trình nước tách ra khỏi vật liệu : nước từ bề mặt nguyên liệu dịch chuyển vào môi trường khô Đậy là điều kiện kiên quyết để quá

trình làm khô xảy ra Ngoài ra làm khô phải có quá trình dịch chuyển ẩm từ các lớp phía trong đi ra các lớp bề mặt sự dịch chuyển ẩm từ trong ra ngoài hình thànhkhi ẩm và nước từ trung tâm nguyên liệu dịch chuyển ra bề mặt và lớp xung quanhđảm bảo độ ẩm ở lớp trung tâm bằng các lớp xung quanh.

Quá trình thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy được chia làm 2 giaiđoạn :

2.1 Quá trình khu ch tán ngo i ế ạ

Là quá trình dịch chuyển ẩm từ lớp bề mặt của vật liệu sấy vào môi trường không khí xung quanh Động lực của quá trình này là do chênh lệch áp suất hơi trên bề mặt của vật ẩm và áp suất riêng phần hơi nước trong môi trường không khí

Lượng nước bay hơi :

dw =−k F (p s − p h) dτ

Hoặc dw =−k F (dP

Trong đó : Ps : Áp suất riêng phần hơi nước trên bề mặt

Ph : Áp suất riêng phần không khí

k : Hệ số bay hơi

F : Diện tích bề mặt bay hơi

dP

dx : Gradient độ ẩmLượng bay hơi trên một đơn vị diện tích tỷ lệ thuận với gradient chênh lệch ẩm giữa nguyên liệu và môi trường xung quanh

Sự chênh lệch xảy ra : nước từ bề mặt dịch chuyển vào môi trường xung quanh làm độ ẩm lớp không khí tăng lên, đồng thời làm lượng ẩm trên bề mặt VLS giảm đi

Gradient độ ẩm giảm , quá trình bay hơi chậm lại Nếu độ ẩm bề mặt cân bằng với môi trường không khí thì quá trình ngừng bay hơi, nhưng độ ẩm của hai

lớp không khí kế tiếp chênh lệch nên hầm ẩm của không khí thứ nhất khếch tán sang lớp thứ hai và ẩm từ trong VLS khếch tán sang lớp không khí thứ nhất.

Gradient độ ẩm phụ thuộc vào tính chất của môi trường làm khô : nhiệt độ,

áp suất , sự luân chuyển của không khí … và phụ thuộc vào bề mặt nguyên liệu :

độ nhẵn, hình dạng, kích thước bề mặt

2.2 Quá trình khu ch tán n i ế ộ

Là quá trình dịch chuyển ẩm từ lớp bên trong ra lớp bề mặt của vật ẩm Động lực của quá trình này là do chênh lệch nồng độ ẩm giữa các lớp bên trong vàcác lớp bề mặt, ngoài ra quá trình khếch tán nội còn xảy ra do chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp bên trong và các lớp bề mặt

Hệ số khếch tán nội (D) phụ thuộc chủ yếu và thành phần, tính chất

nguyên liệu, gián tiếp phụ thuộc vào yếu tố môi trường

Qua nghiên cứu ta thấy rằng ẩm dịch chuyển từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi

có nhiệt độ thấp Vì vậy, tùy theo phương pháp sấy và thiết bị sấy mà dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng của nồng độ ẩm và dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụngcủa nhiệt độ có thể cùng chiều hoặc ngược chiều với nhau

Nếu hai dòng ẩm dịch chuyển cùng chiều với nhau sẽ làm thúc đẩy quá trình thoát ẩm , rút ngắn thời gian sấy Nếu 2 dòng ẩm dịch chuyển ngược chiều nhau sẽ kìm hãm sự thoát ẩm, kéo dài thời gian sấy

2.3 M i quan h gi a quá trình khu ch tán ngo i và quá trình khu ch ố ệ ữ ế ạ ế tàn n i ộ

Khếch tán nội và khếch tán ngoại có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, quá trình khếch tán ngoại là quá trình khởi đầu và quyết định đến giai đoạn đầu của

quá trình sấy và quá trình khếch tán nôi là động lực của quá trình khếch tán ngoại Tức là quá trình khếch tán ngoại được tiến hành thì quá trình khếch tán nội mới được tiếp tục và như thế độ ẩm của nguyên liệu mới được giảm dần Tuy nhiên trong quá trình sấy ta phải làm cho 2 quá trình này cân bằng với nhau, tránh

trường hợp khếch tán ngoại lớn hơn quá trình khếch tán nội Vì khi đó sẽ làm cho

sự bay hơi ở trên bề mặt xảy ra mãnh liệt làm cho khô bề mặt, hạn chế sự thoát

ẩm, khi xảy ra hiện tượng đó phải khắc phục bằng cách ủ ẩm ( sấy gián đoạn ) mụcđích là thúc đẩy quá trình khếch tán nội

3 Các giai đo n trong quá trình s y ạ ấ

Đặc điểm của quá trình sấy đối với vật thể có độ ẩm tương đối cao, nhiệt

độ sấy và tốc độ chuyển động của không khí không quá lớn xảy ra theo ba giai đoạn đó là giai đoạn làm nóng vật, giai đoạn sấy tốc độ không đổi, giai đoạn tốc

độ sấy giảm dần Đối với các trường hợp sấy với điều kiện khác thì quá trình sấy cũng xảy ra ba giai đoạn nhưng các giai đoạn có thể đan xen khó phân biệt hơn

3.1 Giai đo n nung nóng v t li u ạ ậ ệ

Giai đoạn này bắt đầu từ khi đưa vật vào buồng sấy tiếp xúc với không khí nóng cho tới khi nhiệt độ vật đạt được bằng nhiệt độ kế ước Trong quá trình sấy này toàn bộ vật được gia nhiệt Ẩm lỏng trong vật được gia nhiệt cho đến khi đạt được nhiệt độ sôi ứng với phân áp suất hơi nước trong môi trường không khí trongbuồng sấy Do được làm nóng nên độ ẩm của vật có giảm chút ít do bay hơi ẩm còn nhiệt độ của vật thì tăng dần cho đến khi bằng nhiệt độ kế ước Tuy vậy, sự tăng nhiệt độ trong quá trình xảy ra không đều ở phần ngoài và phần trong vật Vùng trong vật đạt đến nhiệt độ kế ước chậm hơn Đối với vật dễ sấy thì giai đoạn làm nóng vật xảy ra nhanh

3.2 Giai đo n s y đ ng t c ạ ấ ẳ ố

Kết thúc giai đoạn gia nhiệt, nhiệt độ vật bằng nhiệt độ kế ước Tiếp tục cungcấp nhiệt, ẩm trong vật sẽ hóa hơi còn nhiệt độ của vật giữ không đổi nên nhiệt cung cấp chỉ để làm hóa hơi nước Ẩm sẽ hóa hơi ở lớp vật liệu sát bề mặt vật, ẩm

lỏng ở bên trong vật sẽ truyền ra ngoài bề mặt vật để hóa hơi Do nhiệt độ không khí nóng không đổi, nhiệt độ vật cũng không đổi nên chênh lệch nhiệt độ giữa vật

và môi trường cũng không đổi Điều này làm cho tốc độ giảm của độ chứa ẩm vật theo thời gian cũng không đổi, có nghĩa là tốc độ sấy không đổi

Trong giai đoạn này biến thiên của độ chứa ẩm theo thời gian là tuyến tính

Ẩm được thoát ra trong giai đoạn này là ẩm tự do Khi độ ẩm của vật đạt đến trị sốtới hạn Uk = Ucbmax thì giai đoạn sấy tốc độ không đổi chấm dứt Đồng thời cũng làchấm dứt giai đoạn thoát ẩm tự do chuyển sang giai đoạn sấy tốc độ giảm

3.3 Giai đo n s y gi m t c ạ ấ ả ố

Kết thúc giai đoạn sấy tốc độ không đổi ẩm tự do đã bay hơi hết, còn lạitrong vật là ẩm liên kết Năng lượng để bay hơi ẩm liên kết lớn hơn ẩm tự do vàcàng tăng lên khi độ ẩm của vật càng nhỏ Do vậy tốc độ bay hơi ẩm trong giaiđoạn này nhỏ hơn giai đoạn sấy tốc độ không đổi có nghĩa là tốc độ sấy trong giaiđoạn này nhỏ hơn và càng giảm đi theo thời gian sấy Quá trình sấy càng tiếp diễn,

độ ẩm của vật càng giảm, tốc độ sấy cũng giảm cho đến khi độ ẩm của vật giảmđến bằng độ ẩm cân bằng với điều kiện môi trường không khí ẩm trong buồng sấythì quá trình thoát ẩm của vật ngưng lại, có nghĩa tốc độ sấy bằng không

4 Các ph ươ ng pháp s y ấ

Sấy có thể được chia ra hai loại: sấy tự nhiên và sấy nhân tạo

- Sấy tự nhiên: quá trình phơi vật liệu ngoài trời, không có sử dụng thiết bị

- Sấy nhân tạo: các phương pháp sấy nhân tạo thực hiện trong các thiết bịsấy

Có nhiều phương pháp sấy nhân tạo khác nhau Căn cứ vào phương phápcung cấp nhiệt có thể chia ra các loại: sấy đối lưu, sấy bức xạ, sấy tiếp xúc, sấythăng hoa, sấy bằng điện trường dòng cao tần, sấy điện trở…

4.1 Ph i và s y b ng năng l ơ ấ ằ ượ ng m t tr i ặ ờ

Sấy bằng cách phơi nắng (không có sử dụng thiết bị sấy) được sử dụng rộngrãi nhất trong chế biến nông sản…

Trong các phương pháp phức tạp hơn (sấy bằng năng lượng mặt trời), nănglượng mặt trời được thu nhận để gia nhiệt tác nhân sấy hoặc sử dụng năng lượngmặt trời sấy trực tiếp.

Hình 1 Mô hình thiết bị sấy hầm

1 Quạt; 2 Buồng nung; 3 Kênh dẫn khí; 4 Lớp vật liệuTác nhân sấy sử dụng trong sấy hầm là không khí Dòng khí được quạt 1 thổi qua buồng nung 2 vào kênh dẫn khí 3 Từ kênh dẫn khí, khí nóng đi qua lớp vật liệu 4

và ra ngoài Trong quá trình đó, khí nóng truyền nhiệt lượng nó mang theo cho vật liệu sấy, làm cho hơi nước từ liệu bốc hơi ra ngoài vật sấy và được dòng khí cuốn theo ra ngoài Lớp liệu dưới cùng được tiếp xúc với dòng khí sấy có nhiệt độ cao

và độ ẩm thấp nên được gia nhiệt nhanh và quá trình thoát hơi ẩm khỏi vật cũng

nhanh Nhiệt độ của khí sấy giảm dần còn độ ẩm tăng lên Các lớp liệu phía sau có tốc độ gia nhiệt giảm dần và quá trình thoát hơi ẩm cũng giảm đi Như vậy độ ẩm của khối hạt sấy sẽ không đồng đều Chiều dày của lớp liệu sấy càng tăng thì sự không đồng đều càng tăng.

Ưu điểm của thiết bị sấy hầm là có cấu trúc đơn giản, sử dụng các vật liệu thông dụng, vốn đầu tư ban đầu thấp

Hình 2 mô tả cấu trúc thiết bị sấy trụ Buồng sấy có dạng hình trụ được tạo bằng hai tấm vách lưới có khoan lỗ nhỏ Phần rỗng ở trong lòng hình trụ là buồng tích khí có áp suất cao, quá trình sấy xảy ra đồng đều theo chiều cao cột liệu nhưng theo bán kính thì lớp trong sẽ nhanh khô hơn lớp ngoài So với sấy hầm, sấy cột có

ưu điểm là độ dày lớp liệu theo phương chuyển động của tác nhân sấy nhỏ hơn, độđồng đều cao hơn song cấu trúc phức tạp hơn, khối lượng vật liệu sấy ít hơn nhiều khi có cùng kích thước ngoài như thiết bị sấy hầm

4

Hình 2 Mô hình thiết bị sấy trụ

1 Quạt; 2 Buồng nung; 3 Kênh dẫn khí; 4 Lớp vật liệuNhư v ậy vấn đề chính đối với các thiết bị sấy đối lưu tĩnh là cần tăng cường độ đồng đều của vật liệu sấy đồng thời đảm bảo năng suất mà không phải tăng kích thước thiết bị s ấy Đây cũng chính là mục tiêu cần đạt được của đề tài

Nguyên lý hoạt động :

Không khí nóng hoặc khói lò 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 sấybay hơi rồi đi theo tác nhân sấy.

Không khí có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc cắt ngang dòngchuyển động của sản phẩm Sấy đối lưu có thể thực hiện theo mẻ (gián đoạn) hayliên tục Trên hình vẽ dưới là sơ đồ nguyên lý sấy đối lưu bằng không khí nóng

1 – Quạt; 2 – Caloriphe; 3 – Buồng sấy

Hình 3: Sơ đồ hệ thống sấy đối lưu.

Sản phẩm sấy có thể lấy ra khỏi buồng sấy theo mẻ hoặc liên tục tương ứngvới nạp vào Caloriphe 2 đốt nóng không khí có thể là loại caloriphe điện,caloriphe hơi nước v.v

Kết cấu thực của hệ thống rất đa dạng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : chế

độ làm việc, dạng vật sấy, áp suất làm việc, cách nung nóng không khí, chuyểnđộng của tác nhân sấy, sơ đồ làm việc, cấu trúc buồng sấy

Đối với quá trình sấy chi phí năng lượng là yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệuquả kinh tế sản xuất, vì vậy khi thiết kế, cần chú ý đến các biện pháp làm giảm sựthất thoát nhiệt, tiết kiệm năng lượng

Ví dụ :

- Cách nhiệt buồng sấy và hệ thống ống dẫn

- Tuần hoàn khí thải qua buồng sấy

- Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt thu hồi nhiệt từ không khí thoát ra để đunnóng không khí hoặc nguyên liệu vào

- Sử dụng nhiệt trực tiếp từ lửa đốt khí tự nhiên và từ các lò đốt có cơ cấu

làm giảm nồng độ khí oxit nitơ.

- Sấy thành nhiều giai đoạn (ví dụ: kết hợp sấy tầng sôi với sấy thùng hoặcsấy phun kết hợp với sấy tầng sôi)

- Cô đặc trước nguyên liệu lỏng đến nồng độ chất rắn cao nhất có thể.Trong các phương pháp sấy trên, phương pháp sấy đối lưu được sử dụngrộng rãi để s ấy nông sản vì nó tương đối phù hợp hơn với tính chất đa dạng củacác loại nông sản: dạng hạt rời,dạng hạt lớp tơi, dạng cây lá

Tác nhân sấy trong phương pháp đối lưu thường là không khí nóng Nhiệtđược truyền từ tác nhân sấy sang vật sấy bằng cách đối lưu Năng lượng nhiệttruyền nhờ cách đối lưu sẽ làm nóng vật sấy, làm nước hoá hơi thoát ra bề mặt vậtsấy và làm bốc hơi nước từ b ề m ặt vật ra ngoài Hơi ẩm sẽ được dòng khí thảiđưa ra ngoài

CHƯƠNG II: HỆ THỐNG MÁY SẤY TĨNH VĨ NGANG

1 Máy s y tĩnh vĩ ngang ấ

Máy sấy tĩnh vỉ ngang có thể được làm cố định tại một điểm sấy nào đó, đối với loại này toàn bộ 4 thành xung quanh của bể chứa hạt, kênh phân bố khí nóng đượcxây gạch và đáy bể chứa khí nóng của máy sấy tráng ximăng, lưới được đóng trên các khung gỗ để tiện tháo lắp bảo dưỡng sau mỗi vụ sấy Buống đốt có thể bằng lò

đốt trấu, củi, than đá hoặc đốt dầu Diesel( tùy theo từng loại nguyên liệu sấy ) Vớiloại máy sấy tĩnh vỉ ngang cơ động thì toàn bộ vách được đóng bằng tôn mỏng lên các khung gỗ để tiện tháo lắp Các phần được làm bằng tôn mỏng xung quanh.

Nguyên lý hoạt động:

Buồng đốt được quạt hút tác nhân sấy ( có thể trực tiếp ) hoặc gián tiếp qua bộ traođổi nhiệt rồi cấp thẳng vào buống chứa khí nóng bên dưới lưới sàn đỡ hạt Hạt được chứa trên sàng phân phối khí nóng có kích thược lỗ nhỏ hơn kích thước hạt sấy ( với bề dày được xác định ) Không khí thổi từ dưới sàn xuyên thẳng đứng qua lớp hạt và thoát ra ngoài Tùy theo bề dày lớp hạt và nhiệt độ sử dụng đã hình thành 2 phương pháp sấy cơ bản mà các điểm khác nhau được trình bày ở bảng bên dưới:

Các thông số kĩ thuật Sấy tĩnh vỉ ngang nhiệt

Lượng gió cho 1 tấn hạt >0.7 m3/s 0.05 – 0.4 m3/s

Quá trình giảm ẩm - Lớp dưới và lớp trên

- Sau đó, lớp trên kế tiếp mới bắt đầu khô

- Lớp trên mặt khô cuối cùng

Khi toàn khối hạt đạ độ ẩm cân bằng với độ ẩm không khí sấy (=M2)

Ý nghĩa thực tế Hạt khô không đều, sai

- Dùng động cơ nổ hoặc motor 2 pha hoặc 3 pha;

- Buồng sấy có ống phân phối gió bên hông

- Thời gian sấy: Lúa từ 7 – 9 giờ đối với mùa khô và 13 đến 15 giờ đối với mùa mưa, tuỳ thuộc vào độ ẩm của lúa khi đem sấy và khí hậu bên ngoài

- Độ ẩm sau khi sấy là độ ẩm bảo quản, từ 12 đến 13%

+ Máy sấy tĩnh vĩ ngang 4 tấn/mẻ:

- Quạt có đường kính 75 cm;

- Động cơ máy nổ hoặc điện 3 pha;

- Buồng sấy có ống phân phối gió bên hông

- Thời gian sấy: Lúa từ 7 – 9 giờ đối với mùa khô và 13 đến 15 giờ đối với mùa mưa, tuỳ thuộc vào độ ẩm của lúa khi đem sấy và khí hậu bên ngoài

 + Máy sấy tĩnh vĩ ngang 6 tấn/mẻ:

- Quạt có đường kính 80 cm;

- Động cơ máy nổ hoặc điện 3 pha;

- Buồng sấy có ống phân phối gió bên hông

- Thời gian sấy: Lúa từ 7 – 9 giờ đối với mùa khô và 13 đến 15 giờ đối với mùa mưa, tuỳ thuộc vào độ ẩm của lúa khi đem sấy và khí hậu bên ngoài

 + Máy sấy tĩnh vĩ ngang 8 tấn/mẻ:

- Quạt có đường kính 90 cm;

- Động cơ máy nổ hoặc điện 3 pha;

- Buồng sấy có ống phân phối gió bên hông

- Thời gian sấy: Lúa từ 7 – 9 giờ đối với mùa khô và 13 đến 15 giờ đối với mùa mưa, tuỳ thuộc vào độ ẩm của lúa khi đem sấy và khí hậu bên ngoài

Tất cả loại máy sấy tĩnh vĩ ngang này:

- Đều có thể sử dụng lò than đá, củi, cùi bắp, hoặc lò trấu Ngoài ra còn sử dụng thêm thiết bị thu năng lượng mặt trời vào mùa nắng

- Buồng sấy có thể cố định hoặc tháo lắp dễ dàng

- Chi phí đầu tư thấp, sấy được nhiều loại vật liệu khác nhau: Lúa, bắp (ngô), ớt, đậu các loại,

- Nhiệt độ sấy phù hợp, độ khô đồng đều, đảm bảo chất lượng hạt nông sản và giảm thiểu tối đa tổn thất

- Dễ dàng lắp đặt, vận hành, phù hợp với người nông dân

- Không cần tốn nhân công đảo lúa

Giá thành: Tùy loại công suất và yêu cầu kiểu lò đốt và buồng sấy

Máy sấy tĩnh vĩ ngang đảo chiều gió

- Mô tả sản phẩm: Máy sấy gồm 5 phần chính: Quạt, động cơ, lò đố, buồng sấy

và hệ thống đảo chiều gió

Ưu điểm của máy sấy đảo chiều gió: Ít tốn diện tích xây buồng sấy và không cần

phải tốn nhân công cào đảo lúa

CHƯƠNG III: VẬT LIỆU SẤY VÀ TÁC NHÂN SẤY

1 V t li u s y ậ ệ ấ

1.1 Cây lúa

Lúa là nguồn lương thực chính của gần ½ sốdân trên thế giới Lúa là loại cây ưa nóng và ẩm, do đó lúa thường được trồng nhiều ở các vùng có khí hậu ôn đới và cận nhiệt đới Năng suất của lúa nước là cao nhất, nên lúa thường được trồng ở cácchâu thổ sông lớn Nước ta có khí hậu và hệ thống sông ngòi rất phù hợp cho việc phát triển cây lúa

Ở Việt Nam, lúa gạo là nguồn lương thực chính không thể thiếu trong đời sống con người Lúa còn là nguyên liệu để sản suất tinh bột, sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp thực phẩm Lúa cũng được dùng làm thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm

Hiện nay, Việt Nam đang đứng thứ hai thế giới về lượng gạo xuất khẩu trên thế giới, và tiếp tục đẩy mạnh việc xuất khẩu gạo sang các nước trên thế giới Đây là một trong những nguồn thu ngoại tệ chính của đất nước

1.2 C u t o h t lúa ấ ạ ạ

Gồm có: phần vỏ lúa và hạt gạo (Hình 4)

1.2.1 Vỏ lúa:

Vỏ lúa gồm 2 vỏ trấu ghép lại (trấu lớn và trấu nhỏ) Ở gốc 2 vỏ trấu chổ gắn vào

đế hoa có mang hai tiểu dĩnh Phần vỏ chiếm khoảng 20% trọng lượng hạt lúa

Bên trong vỏ lúa là hạt gạo Hạt gạo gồm 2 phần:

- Phần phôi hay mầm (embryo): nằm ở góc dưới hạt gạo, chổ đính vào đế hoa, ở

về phía trấu lớn

Hình 5 Cấu tạo của một hạt gạo

- Phôi nhũ: chiếm phần lớn hạt gạo chứa chất dự trữ, chủ yếu là tinh bột (phầngạo chúng ta ăn hàng ngày) Bên ngoài hạt gạo được bao bọc bởi một lớp vỏ lụamỏng chứa nhiều vitamin, nhất là vitamin nhóm B (Hình 5) Khi xay xát (giaiđoạn chà trắng) lớp này tróc ra thành cám mịn

1.2.3 Bảng thông số cơ bản của hạt lúa

Khối lượng riêng của hạt lúaρ ¿500kg/m3

Đường kính tương đương ¿3,5 mm

Nhiệt độ sấy thích hợp 50 ÷ 900C lúa thương phẩm

40 ÷ 420C lúa làm giống

1.3 Thành ph n hóa h c c a lúa ầ ọ ủ

Thành phần hoá học của hạt lúa gồm chủ yếu là tinh bột, protein, xenlulose.Ngoài ra trong hạt lúa còn chứa một số chất khác với hàm lượng ít hơn so với 3thành phần kể trên như: đường, tro, chất béo, sinh tố Thành phần hoá học củahạt lúa phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống, đất đai trồng trọt, khí hậu và chế

độ chăm sóc Cùng chung điều kiện trồng trọt và sinh trưởng

Tác nhân sấy là không khí nóng được cung cấp bởi buồng đốt trấu

CHƯƠNG IV: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

- Đối với phương pháp cấp tác nhân trực tiếp,sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với luồng không khí.Tác nhân sấy này sau khi đã hút ẩm và nhiệt,được đẩy ra ngoài nhờ hệ thống quạt.Phương pháp cấp nhiệt này cho hiệu suất sử dụng nhiệt cao,sử dụng được toàn bộ phần nhiệt của lò đốt trong quá trình sấy.Sản phẩm sấy bị nhiễm bụi,mùi khói do vậy không dùng sấy chè,thuốc lá,hàng thực phẩm vì bị khói.Phương pháp này chỉ sử dụng cho trường hợp sấy sản phẩm hạt có vỏ hoặc gỗ,không dùng sấy thực phẩm ăn

Nhiên liệu vào D (2) Nguyên liệu sấy (trấu) B (k) C(1)

A(0) A(0)

Không khí Không khí Sản phẩm sấy

SƠ ĐỒ CẤP NHIỆT SẤY TRỰC TIẾP

Theo như sách ta có 2 loại hệ thống máy sấy tĩnh:

Quạt

Buồng sấyBuồng hòa trộn

Buồng đốt