Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy cà phê thóc với năng suất 12 tấn ngày

Trong ngành công nghệ thực phẩm, chất lượng sản phẩm là yếu tố quan trọng. Chất lượng sản phẩm phụ thuộc nhiều yếu tố trong đó độ ẩm là một trong những yếu tố rất được quan tâm, nhất là đối với mặt hàng khô. Thời gian bảo quản dài hay ngắn phụ thuộc vào độ ẩm của thực phẩm. Có nhiều phương pháp tách ẩm khỏi vật liệu trong đó có phương pháp sấy.Sấy là một quá trình công nghệ có vai trò quan trọng trong quá trình chế biến và bảo quản nông sản sau thu hoạch. Sản phẩm sau khi sấy có độ ẩm thích hợp thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm. Đối với nước ta là nước nhiệt đới ẩm, việc nghiên cứu công nghệ sấy để sấy các nguyên vật liệu có ý nghĩa đặc biệt: ngoài việc kéo dài thời gian bảo quản, quá trình sấy còn góp phần đa dạng các sản phẩm phục vụ nhu cầu của con người mà đặc biệt là sấy cà phê. Cà phê là nguyên liệu cho một số ngành phát triển như: bánh, kẹo, rượu, sữa cà phê, và là thức uống rất được ưa thích. Cà phê sau khi sấy phải đảm bảo mùi thơm, màu sắc đặt trưng nên có nhiều phương pháp sấy khác nhau như sấy thùng quay, sấy tháp …Trong đồ án này em có nhiệm vụ “Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy cà phê thóc với năng suất 12 tấnngày”. Đây là lần đầu tiên tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy mang tính chất đào sâu chuyên ngành. Do kiến thức còn hạn chế nên em không thể tránh khỏi sai sót trong qúa trình thiết kế.

Trong ngành công nghệ thực phẩm, chất lượng sản phẩm là yếu tố quantrọng Chất lượng sản phẩm phụ thuộc nhiều yếu tố trong đó độ ẩm là mộttrong những yếu tố rất được quan tâm, nhất là đối với mặt hàng khô Thờigian bảo quản dài hay ngắn phụ thuộc vào độ ẩm của thực phẩm Có nhiềuphương pháp tách ẩm khỏi vật liệu trong đó có phương pháp sấy.

Sấy là một quá trình công nghệ có vai trò quan trọng trong quá trìnhchế biến và bảo quản nông sản sau thu hoạch Sản phẩm sau khi sấy có độ

ẩm thích hợp thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thờinâng cao chất lượng sản phẩm Đối với nước ta là nước nhiệt đới ẩm, việcnghiên cứu công nghệ sấy để sấy các nguyên vật liệu có ý nghĩa đặc biệt:ngoài việc kéo dài thời gian bảo quản, quá trình sấy còn góp phần đa dạngcác sản phẩm phục vụ nhu cầu của con người mà đặc biệt là sấy cà phê Càphê là nguyên liệu cho một số ngành phát triển như: bánh, kẹo, rượu, sữa càphê, và là thức uống rất được ưa thích

Cà phê sau khi sấy phải đảm bảo mùi thơm, màu sắc đặt trưng nên cónhiều phương pháp sấy khác nhau như sấy thùng quay, sấy tháp …

Trong đồ án này em có nhiệm vụ “Thiết kế hệ thống sấy thùng quaydùng để sấy cà phê thóc với năng suất 12 tấn/ngày”

Đây là lần đầu tiên tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy mang tínhchất đào sâu chuyên ngành Do kiến thức còn hạn chế nên em không thểtránh khỏi sai sót trong qúa trình thiết kế

1

Chương 1: Tổng Quan

I

I Khái niệm chung về quá trình sấy

1 Khái niệm:

Sấy là quá trình tách nước (ẩm) ra khỏi vật liệu rắn hay dung dịch khi

có sự thay đổi trạng thái bốc hơi hoặc thăng hoa Kết quả là làm cho hàmlượng chất khô của vật liệu tăng lên Đây là một quá trình kỹ thuật rất phổbiến và rất quan trọng trong công nghiệp và đời sống

Mục đích:

- Làm giảm khối lượng vật liệu (giảm công chuyên chở)

- Tăng thời gian bảo quản, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật và các phản ứng sinh hóa

- Tạo hình cho sản phẩm

- Tăng độ bền cho sản phẩm như gỗ, vật liệu là gốm sứ

- Tăng tính cảm quan cho sản phẩm…

2 Nguyên lý của quá trình sấy

Sấy là quá trình làm khô vật liệu ẩm khi được cung cấp năng lượngtheo trình tự: gia nhiệt vật liệu ẩm, cấp nhiệt để làm khuếch tán ẩm trong vậtliệu, đưa hơi ẩm thoát khỏi vật liệu

Quá trình sấy là một quá trình chuyển khối có sự tham gia của pha rắnrất phức tạp vì nó bao gồm cả quá trình khuyếch tán bên trong và cả bênngoài vật liệu rắn đồng thời với quá trình truyền nhiệt Đây là một quá trìnhnối tiếp, nghĩa là quá trình chuyển lượng nước trong vật liệu từ pha lỏng sangpha hơi, sau đó tách pha hơi ra khỏi vật liệu ban đầu, vận tốc của toàn bộ quátrình được quy định bởi giai đoạn nào chậm nhất Động lực của quá trình là

sự chênh lệch độ ẩm ở trong lòng vật liệu và bên trên bề mặt vật liệu Quátrình khuyếch tán chuyển pha này chỉ xảy ra khi áp suất hơi trên bề mặt vậtliệu lớn hơn áp suất hơi riêng phần của hơi nước trong môi trường không khí

xung quanh Ngoài ra tùy theo phương pháp sấy mà nhiệt độ là yếu tố thứcđẩy hoặc cản trở quá trình di chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặtvật liệu sấy.

Trong quá trình sấy thì nhiệt độ và môi trường không khí ẩm xungquanh có ảnh hưởng rất lớn và trực tiếp đến vận tốc sấy Do vậy khi nghiêncứu quá trình sấy thì phải nghiên cứu hai mặt của quá trình sấy :

- Mặt tĩnh lực học: tức dựa vào cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệtlượng ta sẽ tìm được mối quan hệ giữa các thông số đầu và cuối của vật liệusấy và của các tác nhân sấy để từ đó xác định được thành phần vật liệu,lượng tác nhân sấy và lượng nhiệt cần thiết cho quá trình sấy

- Mặt động lực học: nghiên cứu mối quan hệ giữa sự biến thiên của độ

ẩm vật liệu với thời gian sấy và các thông số của quá trình như: tính chất, cấutrúc, kích thước của vật liệu sấy và các điều kiện thủy động lực học của tácnhân sấy để từ đó xác định được chế độ sấy và thời gian sấy thích hợp

3 Phân loại: Quá trình sấy bao gồm hai phương thức:

a Sấy tự nhiên:

Tiến hành ở ngoài trời dùng năng lượng mặt trời, năng lượng gió đểlàm bay hơi nước trong bề mặt vật liệu

* Ưu điểm :

- Thực hiện đơn giản, không cần kỹ thuật cao

- Chi phí đầu tư, vận hành thấp, ít tốn nhiệt năng

- Bề mặt trao đổi nhiệt lớn

* Nhược điểm :

- Khó thực hiện cơ giới hóa, không điều chỉnh được nhiệt độ cần thiết

- Cường độ sấy không cao, sản phẩm sấy không đồng đều

- Chiếm diện tích mặt bằng lớn

- Sản phẩm không đạt vệ sinh do nhiễm bụi, vi sinh vật

- Quá trình sấy phụ thuộc vào thời tiết, thời gian sấy dài

- Sử dụng nhiều nhân công, tốn thời gian, năng suất thấp

3

- Vật liệu sau khi sấy còn lượng ẩm khá cao.

b Sấy nhân tạo:

Thường được tiến hành trong các loại thiết bị sấy để cung cấp nhiệtcho vật liệu ẩm Sấy nhân tạo có nhiều dạng tùy theo phương pháp truyềnnhiệt mà trong kỹ thuât sấy có thể chia ra nhiều dạng:

- Sấy đối lưu: phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy,

mà tác nhân truyền nhiệt là không khí nóng, khói lò…

- Sấy tiếp xúc: phương pháp sấy không cho tác nhân tiếp xúc trực tiếp

vật liệu sấy, mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua mộtvách ngăn

- Sấy bằng tia hồng ngoại: phương pháp sấy dùng năng lượng của tia

hồng ngoại do nguồn điện phát ra truyền cho vật liệu sấy

- Sấy bằng dòng điện cao tầng: phương pháp dùng dòng điện cao tầng

để đốt nóng toàn bộ chiều dày của vât liệu sấy

- Sấy thăng hoa: phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không

cao, nhiệt độ rất thấp, nên độ ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từtrạng thái rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng

* Ưu điểm :

- Khắc phục được những nhược điểm của sấy tự nhiên

- Kiểm soát được sản phẩm ra vào, nhiệt độ cung cấp

- Chất lượng sản phẩm theo yêu cầu

- Tốn ít mặt bằng, nhân công

* Nhược điểm :

- Tốn chi phí đầu tư trang thiết bị, cán bộ kỹ thuật, chi phí năng lượng

4 Tác nhân sấy(TNS), chất tải nhiệt và chế độ sấy :

a) Tác nhân sấy: những chất dùng để đưa lượng ẩm tách ra từ vật liệu sấy

ra khỏi thiết bị sấy

- Trong quá trình sấy, môi trường bao quanh vật liệu sấy luôn luôn được

bổ sung ẩm thoát ra từ vật sấy Nếu độ ẩm này không được mang đi thì độ

ẩm tương đối trong buồng sấy tăng lên, đến một lúc nào đó sẽ đạt được sựcân bằng giữa vật sấy và môi trường trong buồng sấy và quá trình thoát ẩmcủa vật liệu sấy sẽ ngừng lại.

- Vì vậy 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

b) Các loại tác nhân sấy:

- Không khí ẩm : là loại tác nhân sấy thông dụng nhất có thể dùng cho

hầu hêt các loại sản phẩm Dùng không khí ẩm không làm sản phẩm sau khisấy bị ô nhiễm và thay đổi mùi vị Tuy nhiên dùng không khí ẩm làm tácnhân sấy cần trang bị thêm bộ gia nhiêt không khí ( calorife khí, hơi hay khíhoặc khói ), nhiệt độ sấy không quá cao, thường nhỏ hơn 5000C vì nếu nhiệt

độ cao quá thiết bị trao đổi nhiệt phải được chế tạo bằng thép hợp kim haygốm sứ với chi phí đắt

- Khói lò: khói lò được dùng làm tác nhân sấy có thể nâng nhiệt độ sấy

lên 10000C mà không cần thiết bị gia nhiệt, tuy nhiên làm vật liệu sấy bị ônhiễm gây mùi khói Vì vậy khói chỉ dung cho các vật liệu không sợ ô nhiễmnhư gỗ, đồ gốm, một số loại hạt có vỏ

- Hơi quá nhiệt: tác nhân sấy này được dùng cho các loại sản phẩm dễ

bị cháy nổ và có khả năng chịu được nhiệt độ cao Vì vậy sấy bằng hơi quánhiệt nhiệt độ thường lớn hơn 1000C (sấy ở áp suất khí quyển)

c) Chế độ sấy:

Chế độ sấy là cách thức tổ chức quá trình truyền nhiệt truyền chất giữatác nhân sấy và vật liệu sấy và các thông số của nó để đảm bảo năng suất,chất lượng sản phẩm yêu cầu và chi phí vận hành cũng như chi phí nănglượng là hợp lí

d) Chọn thiết bị sấy:

5

Phân loại thiết bị sấy: Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp khác nhaunên có nhiều cách để phân loại thiết bị sấy

- Dựa vào tác nhân sấy: có thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy

bằng khói lò, các thiết bị sấy bằng phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa,sấy bằng dòng điện cao tần

- Dựa vào áp suất làm việc: có thiết bị sấy chân không và thiết bị sấy ở

áp suất thường

- Dựa vào phương thức làm việc: có sấy liên tục và sấy gián đoạn

- Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy

tiếp xúc, thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ

- Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục,

sấy thùng quay, sấy phun

- Dựa vào chiều chuyển động của vật liệu sấy và tác nhân sấy: sấy cùng

chiều, ngược chiều, giao chiều

5 Hệ thống sấy đối lưu

Sấy đối lưu là dùng không khí nóng hoặc khói lò làm tác nhân sấy,tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy, làm cho ẩm (nước) trong vật liệu sấy bayhơi rồi đi theo tác nhân sấy Không khí có thể chuyển động cùng chiều,ngược chiều, hoặc cắt ngang dòng sản phẩm Sau thời gian sấy nào đó ta thuđược sản phẩm theo yêu cầu Sấy đối lưu có thể thực hiện theo mẻ hoặc liêntục, sản phẩm sấy có thể lấy ra khỏi buồng sấy theo mẻ hoặc liên tục tươngứng với nạp liệu vào

II. Giới thiệu về nguyên liệu:

Cây cà phê có nguồn gốc từ Êtiôpia (cà phê chè) và vùng Bắc Phi (càphê vối), đây là một loại cây công nghiệp khi quả chín có màu đỏ, khi cònnon có màu xanh, hoa màu trắng Hạt cà phê khi chín chứa đầy đủ các chấtdinh dưỡng như: glucid, lipid, vitamin… Đặc biệt hạt cà phê còn chứa một

số chất mùi đặc trưng, do đó khi chế biến nhiệt cà phê có mùi thơm riêngbiệt, hấp dẫn

Cấu tạo và giải phẩu quả cà phê

Quả cà phê gồm có những thành phần sau: lớp vỏ quả, lớp vỏ thịt , lớp

vỏ trấu, lớp vỏ lụa, nhân

☼ Thịt quả: thịt quả xếp tiếp theo lớp vỏ quả, là lớp khá dày (1,5-2mm)gồm những tế bào mềm, không có cà phêin, tanin, nhiều đường và peptin,chiếm khoảng 6-7,5% khối lượng quả

☼ Khi quả xanh, lớp thịt quả có tác dụng dự trữ chất dinh dưỡng và cungcấp chất dinh dưỡng cho hạt phát triển khi quả chín, lớp thịt quả chuyểnsang giai đoạn phân giải

☼ Vỏ trấu: là lớp tiếp theo của lớp thịt quả, vỏ trấu hay còn gọi là vỏthóc, vỏ cứng, chiếm khoảng 6-7% khối lượng quả

Thành phần chủ yếu là xenlulo, muối khoáng và một lượng chất béo.Lớp vỏ cứng thực chất là một màng bán thấm thô giữ nhiệm vụ bảo vệ chonhân

☼ Nhân: nhân của một quả thường có hai hạt, bao bọc bên ngoài mỗi hạt

là lớp vỏ lụa, bên trong là phôi và nhũ Nhân chiếm khoảng 30% khối lượngquả

Vỏ lụa là màng rất mỏng, thực chất là màng bán thấm tinh Nhũchứa toàn bộ chất dinh dưỡng của hạt, còn phôi chứa rễ và mần

4321

7

5

Thành phần hóa học của nhân.

Thành phần hóa học

- Khối lượng riêng: =650 kg/m3

- Nhiệt dung riêng: c=0,37 (kcal/kg0C

- 1=24%, 2=12%

III. Chọn thiết bị sấy và phương thức sấy

1 Thiết bị sấy

Sấy thùng quay thuộc hệ thống sấy đối lưu, chuyên dùng sấy hạt đậu,sấy ca cao, cục nhỏ, nguyên liệu có khuynh hướng bị rối hoặc dính vào nhautrên băng chuyền hoặc khay Cấu tạo chính hệ thống sấy thùng quay là mộtthùng sấy hình trụ tròn, đặt nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang, có 2 vànhđai trượt trên các con lăn tựa khi thùng quay Khoảng cách giữa các con lăn

có thể điều chỉnh để thay đổi góc nghiêng của thùng Thùng quay với vận tốc1-8 vòng/phút, vận tốc của không khí đi trong thùng khoảng 2-3 m/s

Bên trong thùng có các đệm chắn, các đệm chắn này vừa có tác dụngphân bố vật liệu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa tăng bề mặt tiếpxúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy

Ngoài ra còn có hệ thống quạt là tạo ra dòng chảy của tác nhân sấy cólưu lượng theo yêu cầu kỹ thuật Bộ phận calorife để gia nhiệt cho tác nhânsấy Cyclon để thu hồi bụi trước khi thải ra môi trường

Ưu điểm của máy sấy thùng quay là quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt

nhờ tiếp xúc tốt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy Cường độ sấy lớn, có thểđạt 100kg ẩm/m3h Thiết bị gọn, có thể cơ khí hóa và tự động hóa toàn bộ

khâu sấy Tuy nhiên, máy sấy thùng quay có nhược điểm là vât liệu bị đảo

lộn nhiều nên dễ tạo bụi do vỡ vụn, nên trong nhiều trường hợp sẽ làm giảmchất lượng sản phẩm

Mặt khác với nhiệt độ tác nhân sấy ban đầu không cao lắm (820C), thìsấy cùng chiều vật liêụ sấy và tác nhân sấy sẽ tiếp xúc tốt hơn, quá trình sấydiễn ra nhanh hơn.

IV Quy trình sản xuất Cà phê thóc:

1 Giới thiệu phương pháp sản xuất Cà phê thóc:

Trong kỹ thuật chế biến cà phê thóc có 2 phương pháp chính :

- Phương pháp sản xuất ướt

- Phương pháp sản xuất khô

 Phương pháp sản xuất ướt:

Quả cà phê tươi sau khi phân loại và làm sạch rồi chuyển sang xát tươi(bóc vỏ quả) và loại bỏ các lớp vỏ, thịt và các chất nhờn bên ngoài và phơisấy khô đến mức độ nhất định

 Phương pháp sản xuất khô : chỉ có một giai đoạn chính là phơi quả cà

phê tươiđến mức độ nhất định thì tạo thành quả cà phê thóc khô

So sánh 2 phương pháp ta thấy :

Phương pháp chế biến khô tuy đơn giản, ít tốn năng lượng, nhân côngnhưng phương pháp này có nhiều hạn chế là phụ thuộc vào điều kiện thờitiết Nó chỉ phù hợp với nơi có điều kiện khí hậu nắng nhiều mưa ít, khôngđáp ứng được những yêu cầu về mặt chất lượng

Phương pháp chế biến ướt phức tạp hơn, tốn nhiều thiết bị và nănglượng hơn, đồng thời đòi hỏi dây chuyền công nghệ cũng như thao tác kỹthuật cao hơn Nhưng phương pháp này thích hợp với mọi hoàn cảnh, mọiđiều kiện khí hậu thời tiết Đồng thời rút ngắn được thời gian sản xuất, tăngnăng suất của nhà máy và nâng cao chất lượng sản phẩm cà phê nhân

2 Dây chuyền sản xuất cà phê nhân ( phương pháp ướt)

3 Thuyết minh quy trình công nghệ

Nguyên liệu là cà phê quả tươi, có độchín hơn 90% Cà phê quả phải có độ chín đều, nguyên liệu phải được chế

11

Hệ thông sấy tĩnh

Quả cà phê tươi Tiếp nhận Tách tạp chất, phân loại

Bể xiphông

Tách vỏ quả Đánh nhớt

biến ngay sau 24h thu hái Cà phê sau khi thu hoạch về được đưa vào sàngphân loại và tách tạp chất nhằm loại ra những tạp chất, đất đá lẩn trongnguyên liệu đồng thời phân loại được quả to, nhỏ, làm tăng độ đồng đều chonguyên liệu Sau khi ra khỏi sàng phân loại thì đi vào bể xiphông để phânloại quả cà phê xanh, không đảm bảo chất lượng; làm mềm vỏ tạo điều kiệnthuận lợi cho bóc sau này được dễ dàng Cà phê chính phẩm sau khi ra khỏi

bể xi phông thì đến máy bóc vỏ quả và vỏ thịt Tại đây vỏ quả và vỏ thịt bị

xé nhờ dòng nước phun với áp lực cao Cà phê chính phẩm sau khi tách vỏthì đưa vào thiết bị đánh nhớt, mục đích của công đoạn này là loại bỏ lớpnhớt dính trên vỏ, sau đó được đưa qua hệ thông sấy tĩnh rồi đưa vào thiết bịsấy thùng quay để đưa độ ẩm của cà phê về 10-12% thuận lợi cho quá trìnhbảo quản chế biến sau này Sau khi cà phê được sấy xong nếu chưa có đơnđặt hàng thì được đóng bao, bảo quản

4 Thyết minh sơ đồ hệ thống

Tác nhân sấy là không khí nóng, tác nhân tải nhiệt là hơi nước bão hòa

Cà phê được đưa vào đầu cao của thùng sấy một cách liên tục Tác nhânsấy và vật liệu sấy đi cùng chiều

Nguyên liệu

3 1

6

2

5

4 Hơi nước

Không khí

Tại thùng sấy, Cà phê sẽ đi sâu vào thùng sấy, được xáo trộn bởi cáccánh đảo khi thùng quay, Cà phê đi từ đầu cao xuống đầu thấp của thùng sấy.Đồng thời sẽ diễn ra quá trình trao đổi ẩm giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy.Vật liệu khô được tháo qua cơ cấu tháo liệu rồi nhờ cơ cấu băng tải vậnchuyền đi đóng gói Cơ cấu băng tải còn có tác dụng làm nguội Cà phê tựnhiên trước khi thành phẩm.

Không khí ở điều kiện thường được quạt đẩy đưa vào calorife để tiếnhành gia nhiệt lên 820C rồi sau đó đưa vào thùng sấy.Tại đây xảy ra quá trìnhtrao đổi ẩm giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy Nhiệt độ sấy sễ giảm dần vàkhi vật liệu ra khỏi thùng sấy thì nhiệt độ còn 460C

Không khí ra khỏi thùng sấy có lẫn bụi, hỗn hợp này được dẫn vàocyclon giữ lại những hạt vật liệu bị kéo theo, không khí sạch được thải rangoài môi trường nhờ quạt hút

Chương2: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

I Thành lập cân bằng của vật liệu sấy:

Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy đường với năng suất 12 tấn/ngày.

Số liệu ban đầu:

Năng suất sấy: 12 tấn/ngày=1000kg/h

Các ký hiệu:

G1,G2: Lượng vật liệu trước khi vào và sau khi ra khỏi mấy sấy, (Kg/h)

Gk: Lượng vật liệu khô tuyệt đối đi qua mấy sấy , (Kg/h)

W1, W2: Độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy,tính theo % khối lượngvật liệu ướt

W: Độ ẩm được tách ra khỏi vật liệu khi đi qua máy sấy , (Kg/h)L: Lượng không khí khô tuyệt đối đi qua mấy sấy

, (Kg/h)

xo: Hàm ẩm của không khí trước khi vào caloripher sưởi , (Kg/Kgkkk)

x1,x2: Hàm ẩm của không khí trước khi vào mấy sấy (sau khi đi quacaloripher sưởi) và sau khi ra khỏi mấy sấy ,(Kg/Kgkkk)

1 Lượng ẩm được tách ra :

1

2 1 2

100 W

W W G

2 Khối lượng vật liệu trước khi vào thùng sấy:

G1 = G2 + W (Nguyễn Bin - Sổ tay QT & thiết bị công nghệ hóa họcTập 2 - trang 165)

2

1 1

W G

W G

G k     ( Nguyễn Bin - Sổ tay QT & thiết bị

công nghệ hóa học Tập 2 - trang 165)

II Tính toán thiết bị chính

1 Tính thời gian sấy :

(w1-w2) = M (0.185 +3) (CT 10.12 /210 - Tính toán và thiết kế hệ thống sấy – Trần Văn Phú)

Hay (w1-w2) = M’ (11,1 +3)

Với M' = M.10-2: mà M là hệ số phụ thuộc vào đường kính trung bình của hạt Chon đường kính của cafe là d = 7 mm dựa vào bảng 10.3/210 - Tính toán và thiết kế hệ thống sấy – Trần Văn Phú ta được:

G1 :khối lượng vật liệu vào máy sấy (kg/h)

 : thời gian sấy (giờ)

Khi đó đường kính thùng sấy được xác định :

Chọn D = 1,6 m Nên chiều dài thùng sấy L = 5.1,6 = 8(m)

15

4 Số vòng quay của thùng sấy(n) :

m: Hệ số phụ thuộc vào cấu tạo cánh trong thùng, m = 1

k: Hệ số phụ thuộc vào chiều chuyển động của khí, k = 1,2

 : Thời gian sấy (phút)

1,08106,2.1,6.0,0524  ( vòng/phút ).

5 Công suất của thiết bị:

N = 0,13.10-2.D3.L a.n. (VII.54/123 - Sổ tay QT&TB Tập 2)

Trong đó: n : Số vòng quay của thùng sấy

a : Hệ số phụ thuộc vào dạng cánh, a = 0,063

 : khối lượng riêng xốp trung bình,  = 650(kg/m3.)

D, L: Đường kính và chiều dài của thùng, (m)

 N = 0,13.10-2.1,63.8.0,063.1,08.650 = 1,88 (KW/h)

III Thiết lập phương trình cân bằng nhiệt lượng :

1 Trạng thái không khí bên ngoài :

Hàm ẩm ban đầu :

bo o

bo o o

p p

p x

.

622 , 0

1,0132 bar

Pbh0 : áp suất hơi bão hòa ở 250C

4026,42exp 12



(VII.8/94 - Sổ tay QT&TB Tập 2)

2 Tính toán không khí đưa vào calorife.

1 1

bh

P x

T v

T v

 (kg kkk/kg ẩm bay hơi) (VII.20/102-Sổ tay QT&TB Tập 2)

Khi qua calorife sưởi không khí chỉ thay đổi nhiệt độ mà không thay đổi hàm ẩm, nghĩa là x1 = x0 Do vậy ta có:

0 2 1 2

1 x

1

x x x

- Lượng không khí khô tiêu tốn (L) để làm bốc hơi W kg ẩm trong vậtliệu:

2 0

Wx

Bảng tổng kết cho vật liệu sấy

=(11524, 008 10588, 726) 11056,367

2



 (m3/h) = 3,071 (m3/s)

IV Cân bằng nhiệt lượng:

o Cvl : nhiệt dung riêng của vật liệu đi ra khỏi máy sấy:

Cvl = Cn.W2 + Ckhô(1-w2 ) kJ/kgoKVới:

Cn: nhiệt dung riêng của nước Cn = 4,18 kJ/kgoK

Ckhô = 0,37 KJ/kgđộ: nhiệt dung riêng của vật liệu khô tuyệt đối

 Cvl = 4,18.012 + 0,37.(1-0,12) = 1,8648 (kJ/kgoK)

1 Nhiệt lượng đưa vào thiết bị sấy:

a) Nhiệt lượng mang vào do tác nhân sấy: (qkkv)

qkkv = l.I0 = 69,589.65,854 = 4582,714(kJ/kg ẩm)b) Nhiệt lượng do calorife cung cấp: (qs)

qs = l.(I1- I0) = 69,589.(124,658 - 65,854) = 4092,112(kJ/kg )

Qs = qs.W = 4092,112.160 = 654737,92 (kJ/h)c) Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào: (qvls)

2 Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bị sấy :

a) Nhiệt lượng do tác nhân sấy mang ra: (qkkr)

(Nguyễn Bin - Sổ tay QT & thiết bị công nghệ hóa học Tập 2 - trang 198).

c) Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xungquanh:

 : tổng nhiệt trở của thành máy sấy

 1: Hệ số cấp nhiệt của tác nhân sấy đến bề mặt trong của tường phòng sấy  1 = k.(  1’+  1”)

Với  1’ là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành máy sấy do đốilưu tự nhiên (W/m2độ)

1    D2 =1 0, 2 3,14.1, 6 2

1, 6084



 (m3)

21

Với:  = 0,2 là hệ số chứa đầy.

- Chuẩn số Reynolds:

1,91.1, 6

1,576.101,939.10

L: kích thước hình học xác định theo đường kính tương dương

Re = 1,576.105 > 104 nên tính theo chế độ chảy xoáy

- Chuẩn Nuxen đối với chất khí:

Nu = 0,018.l.Re0,8 (Công thức V.42/16 - Sổ tay QT&TB Tập2)

Trong đó: 1 phụ thuộc vào tỷ số L

D và ReVới: Re = 1,576.105

c: hằng số phụ thuộc vào loại khí

T: nhiệt độ tuyệt đối của không khí

Tra bảng I.122 STQT&TB T1 ta có: c = 122, 0 = 0,0201

 l = 1,1455 (sổ tay QTTB II / trang 15)

1/5

273 122 64 2730,0201

Nu D