Đồ án: Thiết kế hệ thống sấy dùng để sấy thức ăn cho cá

Đồ án: Thiết kế hệ thống sấy dùng để sấy thức ăn cho cá

MỤC LỤC

Phần1 : tổng quan ………

 Giới thiệu nguyên vật liệu………

 Giới thiệu quá trình sấy………

 phương phá thực hiện………

Phần 2 :Thuyết minh quy trình công nghệ………

Phần 3 :Tính cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng………

 Các thông số của từng trang thái ………

 Tính cân bằng vật chất………

 tính cân bằng năng lượng………

phần 4 : tính kích thước thiết bị sấy ………

I Băng tải………

II Kích thước thân thiết bị ………

III Động cơ băng tải ………

Phần 5 : tính toán và chọn thiết bị phụ ………

I Calorifer………

II Cyclon……….…

III Gầu tải nhập liệu ………

Phần 6 : tính kinh tế ………

PHẦN 1 TỔNG QUAN

I GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU:

1 thành phần:

Cá và các thuỷ đặc sản là động vật sống trong nước thở bằng mang thân nhiệt thay đổi theo môi trường nước Do đó yêu cầu dinh dưỡng củachúng mang đặt tính riêng nhưng về cơ bản vẩn gồm các thành phần sau :

-Nước :là thành phần quan trọng , tuy nhiên vì là động vật thuỷ sản nên thành phần của nước cũng ít quan tâm

-Đạm :là vật chất cơ bản nhất , các tế bào và tổ chức của cơ thể đề do chất đạm tạo thành Ngoài ra đạm còn là nguồn năng lượng dự trữ vì thế đạm là thành phần dinh dưỡng quan trọng nhất và được xem là tiêu chuẩn để đáng giá tiêu chuẩn thức ăn hàm lượng đạm thô trong thức ăn có thể dao động từ 22%-28%

-Axít amin : các axít amin có trong thức ăn do đạm phân giải gồm 20 loại trongđó có 10 loại axít amin không thay

thế :lysine ,trytophan ,methionine ,leucine, histidine,iso leuscine ,

valine ,phenylalanine, arginine, threonine

-mỡ :là chất cung cấp nhiều năng lượng nhất tuy nhiên lượng mỡ nhiều làm cho cơ thể động vật thuỷ sản bị béo phì làm mất chất lượng sản phẩm cho nên hàm lượng mỡ trong thức ăn chi’ nên 4%-10% là phù hợp

-hydrat carbon :đây là nguồn năng lượng cung cấp cho cơ thể ,vi vậy hàm lượng hydrat carbon trong thức ăn hợp lý sẽ tiết kiệm được đạm Hàm lượng hydrat carbon trong thức ăn khoảng 20% -30%là thích hợp

-vitamin:là chấ không thể thiếu trong đời sống của vi sinh vật Gồm 2 loại : vitamin hoà tan trong mỡ A,D,E,K và vitamin hoà tan trong nước B,C,H…

-chất tro (chất khoáng , muối vô cơ ) :các muối vô cơ chủ yếu là :Ca,

Na, Mg, K, P, S, Cl,…

2 phân loại thức ăn cho cá :

1 Thức ăn năng lượng :

Đặc điểm của các loại thức ăn này là giàu các chất hydrat cacbon, cólượng đạm nhất định, ít mỡ, hàm lượng chất xơ dưới 18%, tỉ lệ tiêu hoá, hấpphụ cao Thường tỉ lệ tiêu hoá trên 56%, có loại cao đến 90% Vì vậy cũng gọithức này là thức ăn giàu dinh dưỡng, dễ tiêu hoá cung cấp nhiều năng lượngđối với cá Một số thức ăn năng lượng thường dùng để nuôi cá:

- Các loại ngũ cốc: ngô, lúa, tiểu mạch, bo bo, cao lương…

- Các loại bột cám trấu: là những phụ phẩm của các nhà máy xay xát,chế biến tinh bột như cám gạo, bột mày ngô, bột thứ phẩm…

- Các loại củ: khoai lang, khoai tây, sắn…

- Các loại bã: gồm các phế phẩm của các nhà các nhà máy thực phẩm,bia rượu, nhà máy dược phẩm…

2 Thức ăn đạm:

Các loại thức ăn này không nhừng giàu đạm mà 10 loại acid amin khôngthay thế cũng phong phú và chất lượng cao, hợp chất không có nitơ thấp, chiếmkhoảng 27,9% - 62,8%, chất xơ ít Hàm lượng vitamin giống như trong ngũ cốc,chỉ khác với thức ăn ngũ cốc ở chỗ hàm lượng mỡ cao, khoảng 15 -24% Tómlại thức ăn đạm giàu dinh dưỡng, dễ tiêu hoá, giá trị năng lượng tương đối caonhưng có một ít thành phần ảnh hưởng đến tỷ lệ tiêu hoá của nó

- Thức ăn đạm thực vật: các loại hạt họ đậu, các loại hạt, quả có đầu vàsản phẩm chế biến của nó

- Thức ăn đạm động vật: bột tôm, bột cá, bột thịt…

- Thức ăn lên men

3 Thức ăn bột cỏ, bột lá cây :

Gồm cỏ, lá cây phơi khô nghiền nhỏ dùng làm thức ăn bổ sung

Hàm lượng chất xơ trong bột cỏ khoảng trên 20% (có loại đến 40%) nênnó thuộc loại thức ăn thô Hàm lượng chất xơ trong bột lá dưới 40% thuộc thứcăn xanh

Đặc điểm dinh dưỡng của bột cỏ là:

+ Hàm lượng đạm tương đối cao khoảng 15 – 20% nên còn gọi là thứcăn đạm – vitamin Hợp chất không có nitơ khá cao 40 – 50%

+ Tỉ lệ đạm tiêu hoá trong bột lá khoảng 79%

+ Chất xơ có tác dụng làm tăng nhu động ruột

+ Hàm lượng chất caroten, canxi, lân phong phú 1 – 3%, 1kg bột lá cókhoảng 80mg caroten, 6mg vitamin B2, 23mg vitamin B5

+ Trong bột lá có diệp lục tố, chất hoạt tính sinh học và chất kích thíchsinh trưởng

+ Trong chất tro thì thành phần canxi cao, phospho ít và các muối silatcao, dùng để bổ sung vào những thức ăn có hàm lượng canxi ít mà nhiềuphospho.

+ Nói chung vitamin kém

+ Hàm lượng đạm thô ít chỉ 3 – 4%

+ Tỉ lệ tiêu hoá thấp

II GIỚI THIỆU VỀ QUÁ TRÌNH SẤY:

- Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt Dựa vàophương thức cung cấp nhiệt cho vật liệu người ta phân chia thiết bị sấy ra: sấyđối lưu, sấy tiếp xúc và sấy bức xạ

- Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trongthực tế sản xuất và đời sống Trong công nghiệp như chế biến nông – hải sản,chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng…, kĩ thuật sấy đóng một vai trò quantrọng trong dây chuyền sản xuất Trong nông nghiệp, sấy là một trong nhữngcông đoạn quan trọng của công nghệ sau thu hoạch… Sản phẩm sau quá trìnhsấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến,đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm

Các phương pháp sấy:

- sấy thường

- sấy có bổ sung nhiệt

- sấy có đốt nóng giữa chừng

- sấy tuần hoàn khí thải

Trong đồ án này ta chọn phương thức sấy thường vì không yêu cầu phảigiảm nhiệt độ của tác nhân sấy Mặt khác nếu dùng các phương pháp khác sẽphức tạp về kết cấu thiết bị dẫn đến không hiệu quả về mặt kinh tế

Thiết bị sấy có nhiều loại: buồng sấy, hầm sấy, máy sấy thùng quay, máysấy tầng sôi, máy sấy phun, máy sấy thổi khí…

Ta chọn hầm sấy với thiết bị vận chuyển là băng tải dể sấy nguyên liệu làthức ăn cho cá vì phương án này có những ưu điểm như sau:

 Khi qua một tầng băng tải vật liệu được đảo trộn & sắp xếp lại nên tăng bềmặt tiếp xúc pha nên tăng tốc độ sấy

 Có thể đốt nóng giữa chừng, điều khiển dòng khí

 Phù hợp với vật liệu sấy dạng viên xốp

 Hoạt động liên tục

 Có thể thực hiện sấy cùng chiều, chéo chiều hay ngược chiều

Bên cạnh những ưu điểm thì phương án này cũng có nhược điểm: cồngkềnh, vận hành phức tạp

III PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ

1 Chọn lựa thiết bị sấy:

Bảng 1:Một số đặc tính chủ yếu của các thiết bị sấy đối lưu thông dụng:

Kiểu thiết bị

sấy Cách làm việc Sản phẩm sấy Chế độ sấy và tiêu hao nhiệt riêng

Buồng sấy với

tuần hoàn tự

nhiên hay

cưỡng bức

Theo chu kỳ Các mảng gỗ

nhỏ, rau quả,gạch, chấtcách nhiệt

Nhiệt độ môi chất sấy 60250oC Tiêuhao nhiệt riêng q=600010.000 kJ/kg ẩm

Hầm sấy Liên tục Nhiều loại

sản phẩmnhư kiểubuồng sấy

Nhiệt độ môi chất sấy 50130oC Tiêuhao nhiệt riêng q=50008000 kJ/kg ẩm

Hầm sấy dùng

băng tải (môi

chát sấy đa số

là dùng không

khí)

Liên tục Tre, len, dạ,

rau quả,diêm,

Nhiệt độ môi chất sấy 60170oC Tiêuhao nhiệt riêng q=50007500 kJ/kg ẩm

Hầm sấy dùng

băng truyền Liên tục, vậtliệu sấy nằm

trên băng hoặctreo

Các chi tiếttiết kim loạisơn, các hộpđựng,

Nhiệt độ môi chất sấy 120300oC Tiêuhao nhiệt riêng q=50008500 kJ/kg ẩm

Tháp sấy Liên tục, vật

liệu rơi trongtháp

Muối quặng,ngũ cốc Nhiệt độ môi chất sấy 60180

oC Tiêuhao nhiệt riêng q=50006500 kJ/kg ẩm

Thiết bị sấy

thùng quay

Liên tục hay chukỳ, thùng quayvới vòng quay n

=0,58 v/ph

Vật liệudạng hạt,than, quặng,cát côngnghệ, ngũcốc

Nhiệt độ môi chất sấy: khi sấy quặng 60250oC, khi sấy ngũ cốc60120oC

than-Tiêu hao nhiệt riêng q=35005000 kJ/kgẩm

Năng suất bốc hơi ẩm A=50150 kg ẩm/

m3hSấy khí động Liên tục Vật liệu

dạng hạt (ẩmtự do), than,cám, cácchất kếttinh,

Tốc độ khí 1040 m/sTiêu hao nhiệt riêng q=42006700 kJ/kgẩm

Sấy phun Liên tục Sữa, trứng,

và các loạidung dịch

Khi t = 130150oC A = 24 kg ẩm/m3hKhi t = 300400oC A = 812 kg ẩm/m3hKhi t = 500700oC A = 1525 kg ẩm/m3h

khácSấy tầng sôi Liên tục hay chu

kỳ Vật liệu cóđộ ẩm cao:

bột nhão, hạtkết tinh, cácloại hạt khác

Cường độ bay hơi ẩm A = 100300 kgẩm/m3h

Tiêu hao nhiệt riêng q=600010.000kJ/kg ẩm

Với vật liệu sấy là thức ăn chăn nuôi cá có dạng hạt, nhiệt độ sấy nằm trong

khoảng 60120oC, làm việc liên tục, ta chọn thiết bị sấy băng tải

2 Chọn lựa tác nhân sấy và calorifer:

- Tác nhân sấy thông thường có thể chọn không khí hoặc khói lò Để đảm

bảo sản phẩm có chất lượng cao cần có độ sạch nhất định, ta chọn tác nhân sấy

là không khí sạch

- Nhiệt độ vào của tác nhân sấy phụ thuộc vào điều kiện công nghệ và

nhiệt độ tối đa mà nguyên liệu có thể chịu được Đối với thức ăn chăn nuôi cá

ta có thể chọn nhiệt độ sấy tương đối cao hơn các loại ngũ cốc Do đó chọn

nhiệt độ tác nhân sấy là 120oC

- Không khí được làm nóng trong calorifer, do nhiệt độ của tác nhân sấy

không cao lắm (120oC) nên sử dụng calorifer khí – hơi (nhiệt cung cấp cho

không khí là từ quá trình ngưng tụ hơi nước bão hòa)

3 Chọn chế độ sấy:

Khi sấy ngược chiều, vật liệu ra sẽ tiếp xúc với tác nhân sấy có nhiệt độ

cao, dễ gây biến tính sản phẩm Do đó sấy ngược chiều thường chỉ thích hợp

cho vật liệu sấy có thể chịu được nhiệt độ cao Đối với thức ăn chăn nuôi cá là

loại vật liệu chịu được nhiệt độ tương đối thấp nên chọn chế độ sấy cùng chiều

THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Khoai mì sau khi đã được nghiền và phối trộn được đem đi ép đùn xong,

thức ăn ở dạng viên với đường kính khoảng 10 mm được đưa vào gầu tải đưa

vào bộ phận nhập liệu Bộ phận nhập liệu có tang quay gắn với động cơ giúp

nguyên liệu được đưa vào máy sấy liên tục không bị nghẽn lại ở đầu băng tải

Sau đó tay gạt điều chỉnh độ dày của nguyên liệu vào hầm sấy Khi vào hầm

sấy nguyên liệu sẽ chuyển động cùng với băng tải đến cuối băng tải thứ nhất

nguyên liệu đổ xuống băng tải thứ hai và chuyển động theo chiều ngược lại cứ

như thế cho đến băng tải cuối cùng và theo máng tháo liệu ra ngoài Sau khi

sấy nguyên liệu có độ ẩm 13%

Tác nhân sấy(TNS): không khí nhiệt độ 30oC đi vào quạt đẩy qua caloriphe

được gia nhiệt đến 120oC, không khí nóng theo đường ống đi vào hầm sấy

Trong hầm không khí đi qua các băng tải Sau cùng không khí được quạt hút ởcuối hầm sấy hút ra ngoài.

Một phần nguyên liệu bị lôi cuốn bởi TNS sẽ được thu hồi bằng cyclon.Sở dĩ ta chọn nhiệt độ đầu ra của TNS t2 = 50oC vì nhiệt độ này vừa thíchhợp tránh bị tổn hao nhiệt cũng như đảm bảo trên mặt sản phẩm không bị đọngsương

PHẦN 3 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG

I CÁC THÔNG SỐ CỦA TỪNG TRẠNG THÁI KHÍ:

1 Không khí trước calorife:

Chọn trạng thái vào của không khí có: t0 = 30oC, 0 = 85%

- Aùp suất hơi bão hoà với to = 30oC:

42 4026

42 4026

12 = 0.0422 (bar)

- Lượng chứa ẩm do:

do = 0,621

bo 0

bo 0 P B

0422 , 0 85 , 0



- Enthalphy:

Io = 1,004to + do(2500 + 1,842to) (2.25/29/[1]) = 1,004.30 + 0,0236(2500 + 1,842.30) = 90.42 kJ/kg k2 khô

924 0 10 0422 , 0 85 , 0 10 98 , 0

) 273 30 ( 288

288

5 5

0

0 0

T v

2 Không khí sau calorifer:

- t1 = 120oC, khi qua calorife không khí được đốt nóng với d = const: d1 =

42 4026

42 4026

- Độ ẩm:

% 83 , 1 ) 0236 0 621 , 0 (

9619 , 1

98 , 0 0236 0 )

621 , 0

B d

b



- Enthalphy:

I1 = 1,004t1 + d1(2500 + 1,842t1) (2.25/29/[1]) = 1,004.120 + 0.0236(2500 + 1,842.120) = 184.7 kJ/kg k2 khô

199 , 1 10 9619 , 1 0183 0 10 98 , 0

) 273 120 ( 288

288

5 5

1

1 1

T v

- Từ giản đồ ta tra được: tư = 40oC

3 Không khí ra khỏi buồng sấy:

- Chọn t2 > tư : chọn t2 = 50oC, khi ra khỏi thùng I2 = I1 = 184.7 kJ/kg k2 khô

- Aùp suất hơi bão hoà với t2 = 50oC:

42 4026

42 4026

t 842 , 1 2500

t 004 , 1 I

50 004 , 1 7 184

122 , 0

98 , 0 0519 , 0 )

621 , 0

B d

b



10 122 , 0 6196 0 10 98 , 0

) 273 50 ( 288

288

5 5

2

2 2

T v

Các đại lượng Trước calorifer Sau calorifer Ra khỏi băng tải

II TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT :

- Khối lượng VL ra buồng sấy:

82 1867 13

100

35 100 2500 100

100

2

1 1

- Lượng ẩm tách ra:

W = G1 – G2 = 2500-1867.82=632.18 kg/h

III TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG:

1 Quá trình sấy lý thuyết:

- Lượng ẩm tiêu hao riêng:

34 35 0236 0 0519 0

1 1

0 2

9 22363

o

L V



- Lượng không khí trước quá trình sấy:

4 24876 899

, 0

9 22363

1

9 22363

m V

V

V tb ( 24876 4 21607 6 ) 23242 / 6 5 /

2

1 ) (

q= 3335 1

18 632

6 2108383

a Tổn thất do VLS mang đi:

+ Lấy nhiệt dung riêng của VLK gần bằng của thóc Cvk = 1,5kJ/kgK.+ Nhiệt dung riêng của VL ra khỏi máysấy Cv2:

Cv2 = Cvk.(1 – ω2) + Ca.W2 (1.47/20/[1]) = 1,5.(1 – 0,13) + 4,1816.0,13 =1.849kJ/kgK

+ Tổn thất do VSL mang đi:

Qv = G2.Cv2(tv2 – tv1) = 1867.82x1.849(45 - 25) = 69072kJ/h

26 109 18 632

c Tổn thất ra môi trường:

+ ta chọn tổn thất nhiệt lương ra môi trường bằng 30% nhiệt lựơngcần thiết cho quá trình sấy

Qmt =(2108383.6 + 69072 - 79275)x0.3 =629 454 kJ/h

qmt = 995 7

18 632

f Xác định các thông số của TNS sau quá trình sấy thực:

- Nhiệt dung riêng của TNS trước quá trình sấy:

i

) t t ).(

d ( C d d

Ở t2 = 50oC => i2 = (2500+1.842x50)=2592 kJ/kg (B1.250/312/[9])

0444 , 0 6 939 2592

) 50 120 (

047 , 1 0236 , 0

- Độ ẩm của TNS sau quá trình sấy thực:

% 6 , 53 ) 044 , 0 621 , 0 (

122 , 0

0444 , 0 98 , 0 )

621 , 0 (

.

2 2

d B

b



- Lượng TNS thực tế:

1 48 0236 , 0 0444 , 0

1 1

1 2

h khơ kk W

l

- Lưu lượng thể tích trung bình trong quá trình sấy thực:

s m V

V V

h m L

V

h m L

V

2

29379 33824

2

/ 7 29379 035

1 30408

/ 33824 899

, 0 30408

3 2

1

3 2

2

3 1

3 Kiểm tra lại giả thiết về TNS:

- Bảng cân bằng nhiệt :

- Nhiệt lượng tiêu hao q:

8 3600 )

42 90 28 165 (

1 48 )

18 , 4 2592 1

30 50 (

047 , 1 1 48 ) ).(

( 0 2 1

- Tổng lượng nhiệt có ích và các tổn thất:

4579 7

995 26 109 1007 2467

Về nguyên tắc q = q’ Nhưng do sai số :

% 7 27 8

3600

4579 8

3600 '

q



Sai số này chấp nhận được

Bảng 3: Bảng cân bằng nhiệt lượng

4 Tổn thất ra môi trường qmt 995.7

5 Tổng nhiệt lượng có ích và tổn thất q’ 4579

7 Tổng nhiệt lượng tiêu hao q 3600.8

4 tính thời gian sấy

a T ính vân tốc dòng khí :

- Tính tiết diện tự do giữa hai tầng băng tải :

F td B hd

B h B 2B bs

chọn: chiều rộng băng tải B=4.5m ,B bs  0 3

khoảng cách giữa hai băng tải d=1m

td

o

3600 7

4

T ính tốc độ sấy;

- Độ ẩm theo vật liệu ướt : 3513%,%

- Độ ẩm theo vật liệu khô :

35 100

35 100

13 100

13 100

8 53 8

1

* 1

- Tốc độ sấy N : N  100J m.f

- Bề mặt riêng khối lượng của vật liệu f (m2/Kg) :

3 4 4

0 3

0236 0 760 621

42 4026 12

9 41 8 53 1

w w N

w

57 0 12 15

12 9 41 ln 120

12 9 41

 thời gian sấy :  1 2  0 1  0 57  0 75h 40 2phút

5.tính tóan kích thước thiết bị:

Chiều rộng băng tải : B=4.5m

- Chiều dày lớp vật liệu: : h=0.02m

- Năng suất khối lượng : V G 1 4 10 m /s

3600 500

5 4 02 0

60 2 40 10 4 1

 Thể tích vật liệu chứa trong thiết bị:



 J m p P m P k

B: chiều rộng băng, m

Lb: chiều dài băng tải, m

Chọn B = 2 m Thay số vào phương trình trên ta được:

Lb = V B





1 = 1.4100,023404.5.260 = 37.52

 Ta chia băng tải thành nhiều băng tải ngắn

Số tầng băng tải chọn là i = 3

Chiều dài của mỗi băng tải là: lb = 373.52 = 13 m

2. tính toán xích chịu tải :

-Ta chọn loại xích tấm để truyền động băng tải với các tiêu chuẩn là:

+ bước xích : t=65mm

+ đường kính chốt : d=9mm

+ bề dày của xích tấm : b=5mm

+ tải trọng phá huỷ ứng với bước xích t=65mm là :Q=4.9 tấn (3.2{9})-chọn tang dẫn động cho xích;

+ chọn số răng xích là : Z=39

+ đường kính vòng chia : dc= mm mm

65 180

sin



+ chiều dày tang : bt =25mm

- chọn gờ hình thang với các thông số sau:

+ chiều cao gờ : h=65mm

- tường xây bằng gạch, bề dày tường 1= 250 mm

trần đổ bêtong dày  = 100 mm

Chiều dài hầm: L = 14.3 + 2x0,25 = 14.8m

Chiều rộng hầm: B = 4.7 + 2x0,25 = 5.2m

Chiều cao hầm: H = 6.4 + 0,1 =6.5 m

III ĐỘNG CƠ BĂNG TẢI

Vì băng tải di chuyển với vận tốc thấp (số vòng quay của tang nhỏ)

 Vận tốc băng tải:

017 , 0 3600 65

, 0

017 , 0 60 60

 cần chọn nhiều bộ truyền để có tỉ số truyền lớn

a) Chọn động cơ điện:

Để chọn động cơ điện, tính công suất cần thiết:

Cấu tao của xích ta chọn thép cacbon có  = 7850 kg/m3,

+ khối lượng một bứơc xích :

 

m m

b d d

t

11 0 005 0 005 0 7850 005

0 02 0 02 0 065

2 0

2 3 13

mol –là khối lượng 1m lưới chiều dài

 tải trọng băng tải: m=1625+132+78=1835kg=1.84 tấn 4.9 tấn vậy xích của ta chọn chịu nổi tải trọng của băng tải

 P = (132+1625+78)x9.81=18001.4N

1000

017 , 0 4 18001