nghiên cứu hoàn thiện quy trình công nghệ và tính toán thiết kế hệ thống thiết bị sấy lõi cói năng suất 3,5 tấnmẻ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI  TRẦN VĂN CHÚC NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY LÕI CÓI NĂNG SUẤT 3,5 TẤN/MẺ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông, lâm nghiệp Mã số : 60.52.14 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. TRẦN NHƯ KHUYÊN HÀ NỘI - 2010 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ii LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2010 Học viên Trần Văn Chúc Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật iii LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành ñề tài nghiên cứu ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi ñã nhận ñược rất nhiều sự quan tâm giúp ñỡ nhiệt tình của thầy cô, bạn bè và người thân. Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến thầy giáo PGS-TS. Trần Như Khuyên ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành ñề tài nghiên cứu. Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô Bộ môn Thiết bị bảo quản và chế biến nông sản Khoa Cơ ñiện, Khoa sau ñại học - Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội, Ban Giám Hiệu, các Phòng, Khoa và toàn thể cán bộ, giáo viên, công nhân viên của Trường Cao ñẳng Kỹ thuật Công nghiệp, các ñồng nghiệp và người thân, bạn bè ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này. Hà Nội, ngày 09 tháng 11 năm 2010 Tác giả Trần Văn Chúc Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật iv MỤC LỤC Lời cam ñoan ii Lời cảm ơn iii Mục lục iv Danh mục viết tắt v Danh mục bảng vii Danh mục hình viii MỞ ðẦU 1 Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 3 1.1. CÓI NGUYÊN LIỆU 3 1.2. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ SẢN PHẨM CÓI 9 1.3. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÓI 16 1.4. TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC SẤY CÓI 23 1.5. THIẾT BỊ SẤY CÓI 23 1.6. MỤC ðÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ðỀ TÀI 26 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY 27 2.1. CÁC THÔNG SỐ ðẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU SẤY 27 2.2. CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA TÁC NHÂN SẤY 31 2.3. SỰ TRUYỀN NHIỆT, TRUYỀN CHẤT TRONG QUÁ TRÌNH SẤY 36 2.4. ðỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SẤY 42 2.4.1. Các giai ñoạn của quá trình sấy 42 2.4.2. Một số quy luật cơ bản của quá trình sấy 44 2.4.3. Phân tích quá trình sấy 47 Chương 3 NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ SẤY LÕI CÓI 50 3.1. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 50 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật v 3.1.1. Vật liệu và thiết bị thí nghiệm 50 3.1.2. Bố trí thí nghiệm 52 3.1.3. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm 53 3.2. HOÀN THIỆN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY LÕI CÓI 56 3.2.1. Sơ ñồ qui trình công nghệ sấy lõi cói 56 3.2.2. Thuyết minh qui trình công nghệ 56 Chương 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY CÓI 58 4.1. THIẾT KẾ TỔNG THỂ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY LÕI CÓI 58 4.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY LÕI CÓI 61 4.2.1. Tính toán thiết kế buồng sấy 61 4.2.2. Thiết kế lò ñốt than 79 4.2.3. Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi 82 4.2.4. Tính toán thiết kế hệ thống phân phối nhiệt và chọn quạt thông gió 85 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 89 KẾT LUẬN 89 ðỀ NGHỊ 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TB: Trung bình TL: Trọng lượng TV: Thành viên TH: Tổng hợp HTS: Hệ thống sấy TNS: Tác nhân sấy VLS: Vật liệu sấy TN: Thí nghiệm TCMN: Thủ công mỹ nghệ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật vii DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang Bảng 1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng cói 11 Bảng 3.1. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ tác nhân sấy T( o C) 53 Bảng 3.2 Ảnh hưởng của vận tốc tác nhân sấy v(m/s) 55 Bảng 4.1. Bảng tổng hợp các thông số kỹ thuật của máy sấy lõi cói 88 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật viii DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang 1.1. Cánh ñồng cói huyện Nga Sơn Thanh Hoá 5 1.3. Các sản phẩm ñược thị trường châu Âu ưa chuộng 15 1.4. Sơ ñồ quy trình công nghệ sản xuất cói 16 1.5. Hệ thống thiết bị sấy cói bơm nhiệt 20 1.6. Máy xe lõi cói 21 1.7. Máy quấn ñịnh khuôn 21 1.8. Sấy lõi cói bằng phương pháp phơi nắng 22 1.9. Sấy lõi cói bằng máy sấy 22 1.10. Máy sấy lõi cói 25 2.1. Sự mô tả ảnh hưởng của trao ñổi chất ñến trao ñổi nhiệt 40 2.2. ðường cong sấy 45 2.3. ðường cong tốc ñộ sấy 46 2.4. ðường cong nhiệt ñộ sấy 46 3.1. Lõi cói trước khi ñưa vào sấy 50 3.2. Tủ sấy vạn năng Binder 51 3.3. Dụng cụ thí nghiệm 52 3.4. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ tác nhân sấy T( o C) 54 3.5. ðồ thị ảnh hưởng tốc ñộ tác nhân sấy v(m/s) 55 3.6. Sơ ñồ qui trình công nghệ sấy lõi cói 56 4.1. Sơ ñồ nguyên lý cấu tạo hệ thống thiết bị 58 4.2. Sơ ñồ hệ thống sấy sử dụng khói lò làm tác nhân sấy 61 4.3. Biểu diễn quá trình sấy lý thuyết trên ñồ thị I – d 63 4.4 Sơ ñồ bố trí các khay sấy trên xe goòng 72 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ix 4.5. ðồ thị I – d biểu thị quá trình sấy thực 74 4.6. Sơ ñồ nguyên lý cấu tạo lò ñốt than 80 4.7. Cấu tạo hệ thống lọc bụi 83 4.8. Sơ ñồ cấu tạo hệ thống phân phối nhiệt 85 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 1 MỞ ðẦU Trong lĩnh vực nông nghiệp, nghề trồng cói gắn liền với sản xuất các mặt hàng tiểu thủ công mỹ nghệ (TCMN). Các sản phẩm này ña dạng về chủng loại, phong phú về mẫu mã, khi hết niên hạn sử dụng chúng tự phân huỷ, nên rất thân thiện với môi trường do vậy các mặt hàng này ñang ñược nhiều nước trên thế giới yêu chuộng. Hiện tại, các sản phẩm từ cói của nước ta ñã thâm nhập vào thị trường nhiều nước trên thế giới, trong ñó có cả thị trường khó tính như Châu Âu và Bắc Mỹ. Mặc dù cói là sản phẩm truyền thống nhưng cho ñến nay ở nước ta vẫn chưa có qui trình công nghệ sấy hoàn thiện ñể làm khô cói nguyên liệu và lõi cói. Các phương pháp làm khô truyền thống như phơi nắng hay sấy trong các lò thủ công chủ yếu là do các hộ nông dân tự học tập kinh nghiệm lẫn nhau. Do không có qui trình sấy chuẩn nên chất lượng sản phẩm sấy không ổn ñịnh, nhiều lô hàng không ñạt tiêu chuẩn xuất khẩu phải trả về gây thiệt hại rất lớn. Vì vậy, ñề tài ñặt ra là phải nghiện cứu hoàn thiện qui trình công nghệ sấy, nghĩa là phải xác ñịnh ñược: nhiệt ñộ sấy, thời gian sấy và tốc ñộ lưu thông không khí nóng trong buồng sấy phù hợp nhằm ổn ñịnh và nâng cao chất lượng sản phẩm sấy. Về thiết bị sấy, mặc dù có khá nhiều máy sấy nhập ngoại hoặc trong nước chế tạo ñược lắp ñặt nhưng người sản xuất vẫn không chấp nhận. Nguyên nhân chủ yếu là do chi phí ñầu tư, bảo dưỡng quá cao, chi phí sản xuất quá lớn. Vì vậy, hầu hết các cơ sản xuất vẫn dùng các lò sấy thủ công truyền thống, dùng trực tiếp khói lò ñược tạo ra từ các lò ñốt than ñặt trong buồng sấy. Các lò sấy này có ưu ñiểm là vốn ñầu tư thấp, cấu tạo ñơn giản, dễ xây dựng và sử dụng nhưng tồn tại nhiều nhược ñiểm như: tốc ñộ giảm ẩm chậm, thời gian sấy kéo dài, màu sắc của sản phẩm không ñẹp, sản phẩm sấy dễ bị [...]... qu n và Ch bi n nông s n, Khoa Cơ ði n trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i, chúng tôi ti n hành th c hi n ñ tài: Nghiên c u hoàn thi n quy trình công ngh và tính toán thi t k h th ng thi t b s y lõi cói năng su t 3,5 t n/m ” Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t 2 Chương 1: T NG QUAN NGHIÊN C U 1.1 CÓI NGUYÊN LI U 1.1.1 Công d ng và phân lo i cói a Công d ng Cói là cây công. .. phí năng lư ng, nâng cao ch t lư ng s n ph m là v n ñ c p bách hi n nay c a các vùng tr ng cói và cơ s s n xu t th công m ngh 1.6 M C ðÍCH VÀ NHI M V NGHIÊN C U C A ð TÀI 1.6.1 M c ñích nghiên c u - Hoàn thi n quy trình công ngh s y lõi cói - Thi t k h th ng s y lõi cói theo nguyên t c ñ i lưu cư ng b c có s d ng lò ñ t than c i ti n nh m nâng cao năng su t và ch t lư ng s n ph m, gi m chi phí năng. .. ng riêng 1.6.2 Nhi m v nghiên c u - Tìm hi u m t s ñ c ñi m cơ lý, hoá lý c a nguyên li u cói có liên quan ñ n quá trình s y - Nghiên c u th c nghi m trong phòng thí nghi m ñ xác ñ nh nh hư ng c a m t s thông s ñ n ch t lư ng s n ph m s y làm cơ s cho vi c xây d ng quy trình công ngh s y lõi cói - Hoàn thi n quy trình công ngh s y lõi cói - Xác ñ nh các thông s cơ b n c a quá trình s y làm cơ s cho... t kh u quy mô, chuyên nghi p nh m gi m giá thành, nâng cao ch t lư ng ph c v xu t kh u, qua ñó t o công ăn vi c làm n ñ nh và tăng thu nh p cho ngư i dân 1.3 QUY TRÌNH CÔNG NGH S N XU T CÓI Cói ngay sau khi thu ho ch v c n ñư c b o qu n và ch bi n ngay, n u b o qu n và ch bi n theo phương pháp h p lý thì cói có ñ d o dai và m u s c thích h p Qui trình s n xu t cói ñư c th hi n trên hình 1.4 Cói nguyên... u Xu t kh u Sơ ch th công S y cói tươi B o S y lõi Xe lõi qu n l nh Hình 1.4 Sơ ñ quy trình công ngh s n xu t cói Cói ph i ñư c thu ho ch ñúng th i v , tránh ñ cói xu ng b , làm sao Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t 16 ñ c t ch cói, phơi ñư c nhanh, k p th i v b o ñ m ph m ch t cói, h giá thành s n xu t Th i ñi m thu ho ch ñúng vào lúc cói chín, hoa cói chuy n sang màu nâu,... y ñ làm khô cói tươi trong th c t s n xu t ngư i ta v n l i d ng phương pháp phơi n ng 1.3.4 Xe lõi Lõi cói (cói ñư c xe thành s i) dùng ñ s n xu t các m t hàng TCMN như: th m lót, làn, gi , khay, ñĩa ñ ng hoa qu hi n nay ñư c nhi u nư c trên th gi i nghiên c u ch t o ra các lo i máy xe lõi cói khác nhau Nguyên li u cói trư c khi ñưa vào xe lõi là cói ñã phơi s y khô có th ñưa vào xe lõi ngay ho c... th i gian s y dài, t n công lao ñ ng, r i ro cao, các lò s y có năng su t nh Lò ñ t than Bu ng s y lõi cói Hình 1.10 Máy s y lõi cói Th c t hi n nay các vùng nguyên li u cói trong nư c còn m t s t n t i sau: - Vi c phơi cói hoàn toàn ph thu c vào th i ti t, nên năng su t và ch t lư ng s n ph m cói không cao, không ch ñ ng, nh hư ng ñ n ngu n nguyên li u ph c v s n xu t hàng th công m ngh Trư ng ð i... ch quá mu n thì cói già, n ng cân nhưng cói ñã “xu ng b ” m t ph n nên năng su t th p, b cói g c th i nhi u, g c cói b ñen, ch t lư ng kém và nh hư ng t i quá trình sinh trư ng và phát tri n c a v sau (H ng năm sau khi ra hoa vào tháng 8, 9, 10 dương l ch thì cói ch t d n t ng n xu ng g c g i là cói xu ng b ”) Vì th c n thu ho ch cói ñúng th i v , khi cói chuy n t m u xanh sang m u vàng óng, b g c... n u không nhúng cói s co không ñ u và b n bung - N ng 2: Ch cho sân khô vào 8 ÷ 9 gi sáng tr i cói ra sân phơi Chi u kho ng 3 ÷ 4 gi , khi tr i còn ñang n ng thu cói vào - N ng 3: Ch cho sân khô vào 8 ÷ 9 gi sáng tr i cói ra sân phơi Chi u kho ng 3 ÷ 4 gi , khi tr i còn ñang n ng thu cói, kín Mu n cói chóng khô, sân phơi ph i ñư c lót cói b i, cói b i ñ t d c thì cói phơi ñ t ngang và ngư c l i, b... b o qu n, cói ñư c làm khô theo 2 phương pháp: phơi và s y Yêu c u k thu t phơi r t ph c t p, ñây là khâu lao ñ ng hoàn toàn b ñ ng, ph thu c vào th i ti t, s lao ñ ng phơi cói chi m 20 ÷ 25% t ng s lao ñ ng làm cói Trình t phơi cói như sau: - N ng 1: Cói sau khi ch tr i ra sân phơi t ñêm ho c t sáng s m, chi u thu cói vào H n ch phơi cói lúc tr i ñang n ng to, mu n phơi ph i nhúng ng n vào nư c, . cói 56 3.2.2. Thuyết minh qui trình công nghệ 56 Chương 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY CÓI 58 4.1. THIẾT KẾ TỔNG THỂ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY LÕI CÓI 58 4.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ. GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI  TRẦN VĂN CHÚC NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY LÕI CÓI NĂNG SUẤT 3,5 TẤN/MẺ. KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY LÕI CÓI 61 4.2.1. Tính toán thiết kế buồng sấy 61 4.2.2. Thiết kế lò ñốt than 79 4.2.3. Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi 82 4.2.4. Tính toán thiết kế hệ thống