thiết kế hệ thống sấy tầng sôi

Kỹ thuật sấy đóng vai trò vô cùng quan trọng trong công nghiệp và đời sống. Trong quy trình công nghệ sản xuất của rất nhiều sản phẩm có công đoạn sấy khô không những kéo dài thời gian bảo quản mà còn làm phong phú các mặt hàng sản phẩm tiện lợi cho người tiêu dùng.. Công nghệ này ngày càng phát triển trong ngành hải sản, rau quả và các loại thực phẩm khác. Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô đậu… sau khi thu hoạch cần sấy khô kịp thời, nếu không sản phẩm sẽ giảm chất lượng thậm chí còn hỏng dẫn đến tình trạng mất mùa sau thu hoạch. Đối với nước ta là nước nhiệt đới nóng ẩm việc nghiên cứu, công nghệ sấy để chế biến thực phẩm khô và làm khô nông sản có ý nghĩa đặc biệt: kết hợp phơi sấy nhằm tiết kiệm năng lượng, nghiên cứu những công nghệ và thiết bị sấy thích hợp cho từng loại nông sản phù hợp với điều kiện khí hậu và thực tiển ở nước ta tạo ra hàng hóa phong phú có chất lượng cao phục vụ cho xuất khẩu và tiêu dùng trong nước. Có nhiều phương pháp sấy, nhưng tùy thuộc vào điều kiện thực tiển mà lựa chọn phương pháp thích hợp. Do điều kiện khí hậu nước ta có độ ẩm cao, do đó việc lựa chọn thiết bị đạt năng suất cao, tiết kiệm năng lượng là rất quan trọng. So với các phương pháp sấy khác, phương pháp sấy tầng sôi có thể đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chất lượng như trên và là phương pháp sấy mang lại hiệu quả nhất. Nhóm chúng em được giao đề tài “ Thiết kế hệ thống sấy tầng sôi năng suất 2000kgh” nhằm tìm hiểu rõ về phương pháp này, làm quen với việc tính toán thiết kế thực tế, trao đổi và thảo luận giữa sinh viên với giảng viên, giúp chúng em thu được nhiều kiến thức, kỹ năng, nâng cao khã năng suy đoán, đặt vấn đề và giải quyết vấn đề đó. Biết cách trình bày một đồ án để làm tiền đề cho các đồ án sau này. Do kiến thức có hạn nên mặc dù đã rất cố gắng nhưng trong đề tài không tránh khỏi những sai sót và thiếu sót. Kính mong được sự góp ý của quý thầy cô để đề tài của chúng em được hoàn chỉnh hơn. Trân trọng cảm ơn

Đồ án quá trình thiết bị GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông MỞ ĐẦU Kỹ thuật sấy đóng vai trò vô cùng quan trọng trong công nghiệp và đời sống. Trong quy trình công nghệ sản xuất của rất nhiều sản phẩm có công đoạn sấy khô không những kéo dài thời gian bảo quản mà còn làm phong phú các mặt hàng sản phẩm tiện lợi cho người tiêu dùng Công nghệ này ngày càng phát triển trong ngành hải sản, rau quả và các loại thực phẩm khác. Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô đậu… sau khi thu hoạch cần sấy khô kịp thời, nếu không sản phẩm sẽ giảm chất lượng thậm chí còn hỏng dẫn đến tình trạng mất mùa sau thu hoạch. Đối với nước ta là nước nhiệt đới nóng ẩm việc nghiên cứu, công nghệ sấy để chế biến thực phẩm khô và làm khô nông sản có ý nghĩa đặc biệt: kết hợp phơi sấy nhằm tiết kiệm năng lượng, nghiên cứu những công nghệ và thiết bị sấy thích hợp cho từng loại nông sản phù hợp với điều kiện khí hậu và thực tiển ở nước ta tạo ra hàng hóa phong phú có chất lượng cao phục vụ cho xuất khẩu và tiêu dùng trong nước. Có nhiều phương pháp sấy, nhưng tùy thuộc vào điều kiện thực tiển mà lựa chọn phương pháp thích hợp. Do điều kiện khí hậu nước ta có độ ẩm cao, do đó việc lựa chọn thiết bị đạt năng suất cao, tiết kiệm năng lượng là rất quan trọng. So với các phương pháp sấy khác, phương pháp sấy tầng sôi có thể đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chất lượng như trên và là phương pháp sấy mang lại hiệu quả nhất. Nhóm chúng em được giao đề tài “ Thiết kế hệ thống sấy tầng sôi năng suất 2000kg/h” nhằm tìm hiểu rõ về phương pháp này, làm quen với việc tính toán thiết kế thực tế, trao đổi và thảo luận giữa sinh viên với giảng viên, giúp chúng em thu được nhiều kiến thức, kỹ năng, nâng cao khã năng suy đoán, đặt vấn đề và giải quyết vấn đề đó. Biết cách trình bày một đồ án để làm tiền đề cho các đồ án sau này. Do kiến thức có hạn nên mặc dù đã rất cố gắng nhưng trong đề tài không tránh khỏi những sai sót và thiếu sót. Kính mong được sự góp ý của quý thầy cô để đề tài của chúng em được hoàn chỉnh hơn. Trân trọng cảm ơn! Sấy lúa tầng sôi năng suất 200kg/h Trang 1 Đồ án quá trình thiết bị GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông LỜI CẢM ƠN Sau gần hai tháng làm việc, đến nay chúng em đã hoàn thành bản đồ án. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô trong Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm , bộ môn quá trình thiết bị đã tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm em hoàn thành đồ án này. Trong quá trình nhóm làm đồ án không tránh khỏi những sai sót và nhóm em mong thầy cô trong khoa sẽ hiểu và thông cảm cho nhóm. Đặt biệt, nhóm em xin bày tỏ long biết ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Văn Thông người đã tận tình và hết lòng chỉ bảo để chúng em có thể hoàn thành tốt đồ án này. Trân trọng! Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Diễm My Nguyễn Trịnh Khánh Nguyên Nguyễn Thanh Tuấn Sấy lúa tầng sôi năng suất 200kg/h Trang 2 Đồ án quá trình thiết bị GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông TTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU CỘNG HÒA XÃ HỘI CHŨ NGHĨA VIỆT NAM KHOA HÓA HỌC & CNTP Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC (Quá trình và thiết bị trong Công Nghệ Hóa Học và Thực Phẩm) 1. Họ tên sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Diễm My Lớp: DH11H2 MSSV: 1152010133 Nguyễn Trịnh Khánh Nguyên Lớp: DH11H2 MSSV: 1152010148 Nguyễn Thanh Tuấn Lớp: DH11H1 MSSV: 1152010260 Khóa: 2011- 2015 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Khoa: HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM 2. Tên đề tài Thiết kế hệ thống sấy lúa bằng phương pháp sấy lúa tầng sôi có công suất 2000kg/h 3. Dữ kiện ban đầu − Năng suất 2000 kg/h − Độ ẩm cuối của lúa 14.5% 4. Nhiệm vụ đồ án − Quy trình công nghệ − Cân bằng vật chất cho máy sấy và tính toán − Tính toán thiết kế máy sấy  Đường kính, chiều cao, trở lực  Lưới  Tính toán cơ khí − Tính toán các thiết bị phụ  Tính toán Calorife  Tính toán quạt Sấy lúa tầng sôi năng suất 200kg/h Trang 3 Đồ án quá trình thiết bị GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông  Tính toán Cyclon 5. Ngày giao: 14-03-2014 6. Hoàn thành: 15-05-2014 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TRƯỞNG BỘ MÔN Kí tên Kí tên Sấy lúa tầng sôi năng suất 200kg/h Trang 4 Đồ án quá trình thiết bị GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông NHẬN XÉT ĐỒ ÁN CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………… Điểm………… Chữ ký Sấy lúa tầng sôi năng suất 200kg/h Trang 5 Đồ án quá trình thiết bị GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông NHẬN XÉT ĐỒ ÁN CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………. Điểm Chữ ký Sấy lúa tầng sôi năng suất 200kg/h Trang 6 Đồ án quá trình thiết bị GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông MỤC LỤC Trang CHƯƠNG I. MỞ ĐẦU 1.1. TỔNG QUAN VỀ THÓC (LÚA) 10 1.1.1. Cấu tạo hạt lúa 10 1.2. ĐẶC TÍNH CỦA THÓC (lúa) 12 1.2.1. Tính tản rời 12 1.2.2. Tính tự chia loại 12 1.2.3. Độ hỏng của khối lúa 12 1.2.4. Tính dẫn truyền nhiệt 12 1.2.5. Tính hấp thụ và nhả nhiệt 13 1.3. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA THÓC (LÚA) 13 1.3.1. Nước 13 1.3.2. Gluxit 14 1.3.3. Tinh bột 14 1.3.4. Đường 14 1.3.5. Protein 14 1.3.6. Lipit 15 1.3.7. Chất khoáng 15 1.3.8. Vitamin 15 CHƯƠNG II. SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH SẤY, SẤY TẦNG SÔI 16 2.1. Sơ lược về sấy 16 2.2. Phân biệt quá trình sấy với một số quá trình làm khô khác 17 2.3. Ưu – nhược điểm các phương pháp sấy 17 2.3.1. Thiết bị sấy buồng 17 2.3.2. Thiết bị sấy thùng quay……………………………………………………….18 2.3.3. Thiết bị sấy tháp 19 2.3.4. Thiết bị sấy tầng sôi 19 2.4. Chọn thiết bị sấy 20 CHƯƠNG III. CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 21 3.1. CÂN BẰNG VẬT CHẤT 21 3.1.1 Các kí hiệu sử dụng………………………………………………………… 21 3.1.2. Các thông số cơ bản 21 Sấy lúa tầng sôi năng suất 200kg/h Trang 7 Đồ án quá trình thiết bị GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 3.1.3. Năng suất tách ẩm 22 3.2.CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 25 3.2.1. Các ký hiệu sử dụng………………………………………………… 25 3.2.2. Nhiệt lượng mang vào Q v 25 3.2.3. Nhiệt lượng mang ra Q r 26 CHƯƠNG III. THIẾT BỊ CHÍNH: 31 4.1. Xác định tốc độ giới hạn 31 4.2. Tốc độ của tác nhân trong tầng sôi 32 4.3. Tốc độ cân bằng 32 4.4. Thời gian sấy 33 4.5. Kích thước thiết 36 4.5.1. Lưới phân phố 36 4.5.2. Chiều cao buồng sấy 37 4.5.3. Bề dày thiết bị 39 4.6. Bộ phận tháo liệu 42 CHƯƠNG V. THIẾT BỊ PHỤ 43 5.1 . Caloriphe 43 5.1.1. Chọn kết cấu của Calorifer với các đặc trưng 45 5.1.2. Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu phía không khí 47 5.1.3. Hệ số truyền nhiệt 49 5.1.4. Diện tích bề mặt bên trong các ống 49 5.1.5. Số ống cần thiết 48 5.1.6. Số ống trong một hàng 48 5.1.7. Tổng số ống của Calorifer 49 5.1.8. Kích thước của calorifer 49 5.1.9. Bề dày truyền nhiệt 50 5.2 . Cyclone 52 5.3. Tính quạt 53 5.3.1. Trở lực từ quạt tới caloriphe 54 5.3.2. Trở lực qua caloriphe 57 5.3.3. Trở lực đột mở vào caloriphe 57 5.3.4. Trở lực đột thu ra khỏi caloriphe 57 5.3.5. Trở lực do áp lực động quạt thổi 57 5.3.6. Trở lực đoạn uốn cong vào buồng sấy 56 Sấy lúa tầng sôi năng suất 200kg/h Trang 8 Đồ án quá trình thiết bị GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 5.3.7. Trở lực đường ống từ caloriphe đến buồng sấy 57 5.3.8. Trở lực của lưới phân phối 57 5.3.9. Trở lực qua lớp sôi 58 5.3.10. Trở lực đột mở vào buồng sấy 58 5.3.11. Trở lực đột thu ra khỏi buồng sấy 58 5.3.12. Trở lực đoạn uốn cong vào Cyclone 58 5.3.13. Trở lực đường ống từ buồng sấy đến Cyclone 58 5.3.14. Trở lực Cyclone 59 5.3.15. Trở lực do áp lực động quạt hút 60 5.4. Chọn quạt 60 5.4.1. Chọn quạt hút 60 5.4.2. Chọn quạt đẩy 61 5.5. Nắp thiết bị 61 5.6. Đáy thiết bị 62 5.7. Các thiết bị đo 62 5.8. Nồi hơi 63 5.9. Chọn bích 64 5.10. Tai treo 65 5.11. Bộ phận vận chuyển vật liệu 66 CHƯƠNG IV. KẾT LUẬN 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………… 70 Sấy lúa tầng sôi năng suất 200kg/h Trang 9 Đồ án quá trình thiết bị GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông CHƯƠNG I. MỞ ĐẦU 1.1. TỔNG QUAN VỀ THÓC (LÚA) Lúa là nguồn lương thực chính của gần ½ dân số trên thế giới. Lúa là loại cây ưa nóng 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 các châu 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 xuất tinh bột, sử dụng nhiều trong các nghành công nghiệp thực phẩm. Lúa cũng được dùng làm thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm. Hiện nay, Việt Nam đang đứng thứ ba 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. 1.1.1 Cấu tạo hạt lúa Hạt thóc gồm những thành phần chính sau: vỏ trấu, lớp alorone, nội nhũ và phôi Hình 1.1 cấu tạo hạt lúa a. Vỏ trấu Vỏ trấu có tác dụng bảo vệ hạt thóc chống lại ảnh hưởng xấu của điều kiện ngoại cảnh (thời tiết, vi sinh vật hại). Vỏ trấu được cấu tạo từ nhiều lớp bào mà thành phần Sấy lúa tầng sôi năng suất 200kg/h Trang 10 [...]... điện trường có tầng số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày của lớp vật liệu Theo thiết kế nhóm thiết bị sấy đối lưu có thể gặp các dạng thiết bị sau: Thiết bị sấy buồng Thiết bị sấy thùng quay Thiết bị sấy tháp Thiết bị sấy tầng sôi 2.2 Phân biệt quá trình sấy với một số quá trình làm khô khác − − − − Có một số quá trình có thể làm giảm ẩm trong vật thể nhưng không phải là quá trình sấy đó là: −... PGS.TS Nguyễn Văn Thông 2.3.4 Thiết bị sấy tầng sôi Thiết bị sấy là một buồng sấy, trong có bố trí ghi đỡ vật liệu sấy, tác nhân sấy có thông số thích hợp được đưa vào dưới ghi và làm cho vật liệu sấy chuyển động bập bùng trên ghi như hình ảnh các bọt nước sôi Đây cũng là thiết bị sấy chuyên dùng sấy hạt Hạt khô nhẹ hơn sẽ ở phần trên của lớp sôi và được lấy ra khỏi thiết bị sấy một cách liên tục  Ưu... vật liệu, thiết bị sấy có thể chia thành các nhóm chính: − Sấy đối lưu: là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với không khí nóng, khói lò… (gọi là tác nhân sấy) − Sấy tiếp xúc: là phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy, mà tác nhân sấy truyền cho vật liệu gián tiếp qua một vách ngăn Sấy lúa tầng sôi năng suất 200kg/h Trang 16 Đồ án quá trình thiết bị... vật liệu sấy thu được không cao Không thực hiệnđược quá trình sấy liên tục, nên hệ thống sấy buồng thường có năng suất thấp − Chế độ sấy phụ thuộc và yếu tố như: vật liệu sấy, năng suất sấy, mật độ vật liệu sấy, nhiệt độ và tốc độ… 2.3.2 Thiết bị sấy thùng quay Một thùng sấy hình trụ tròn đặt nghiêng 1 góc nào đó Khi thùng quay, vật liệu sấy vừa chuyển động từ đầu này đến đầu kia của thùng sấy, vừa... vitamin rất ít Vitamin là thành phần dễ mất trong quá trình chế biến lúa gạo Sấy lúa tầng sôi năng suất 200kg/h Trang 15 Đồ án quá trình thiết bị GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông CHƯƠNG II: SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH SẤY, SẤY TẦNG SÔI Sơ lược về sấy 2.1 Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt Kết quả của quá trình sấy là hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng lên Điều này có ý nghĩa quan... rãi − Cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ dễ thiết kế, chế tạo nên được sử dụng khá nhiều − Hoạt động ổn định Kết cấu hệ thống sấy chắc chắn, ít bộ phận chuyển động rung, lắc nên hệ thống có độ bền và tuổi thọ cao − Có thể sử dụng quá trình truyền nhiệt – truyền chất đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức  Nhược điểm: Sấy lúa tầng sôi năng suất 200kg/h Trang 17 Đồ án quá trình thiết bị − − − GVHD: PGS.TS Nguyễn... suất sấy lớn − Chất lượng hạt đồng đều, đảm bảo − Vận hành đơn giản − Phù hợp để tích trữ, số lượng lớn − Dễ bảo dưỡng, Tuổi thọ cao − Tự động hóa điều khiển − Thân thiện với môi trường  Nhược Điểm: − Vật liệu sấy gói hẹp trong dạng hạt − Tổn thất nhiệt lớn Sấy lúa tầng sôi năng suất 200kg/h Trang 20 Đồ án quá trình thiết bị GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 2.4 Chọn thiết bị sấy Chọn thiết bị sấy tầng sôi. .. quay − Hiệu suất nhiệt không cao, chi phí vận hành khá cao Sấy lúa tầng sôi năng suất 200kg/h Trang 18 Đồ án quá trình thiết bị GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 2.3.3 Thiết bị sấy tháp Cấu tạo là 1 tháp sấy, trong có đặt một loạt kênh dẫn và kênh thải tác nhân sấy xen kẽ nhau Vật liệu sấy trong tháp là dạng hạt chảy từ trên xuống dưới Tác nhân sấy từ các kênh dẫn xuyên qua lớp hạt chuyển động đi vào các... 100 − 25 Theo giả thiết ban đầu nhiệt độ kg ẩm/h tại t2 đảm bảo đủ để sấy lúa Nhiệt độ của vật liệu trong lớp sôi thường nhỏ hơn 50C so với nhiệt độ không khí ra khỏi máy sấy Vì thế mà nhiệt độ của lớp vật liệu trong lớp sôi là 450C − θ 2 = 450 C Cân bằng nhiệt tại máy sấy: ∆ = 4.19 × M H 2O × Sấy lúa tầng sôi năng suất 200kg/h G2 × 0.8 × (θ 2 − θ1 ) − tm W Trang 24 Đồ án quá trình thiết bị ∆ = 4.19... Tốc độ nhanh, năng suất sấy lớn − Chất lượng hạt đồng đều, đảm bảo − Vận hành đơn giản − Phù hợp để tích trữ, bảo quản lượng lớn − Dễ bảo dưỡng, Tuổi thọ cao − Tự động hóa điều khiển − Thân thiện với môi trường  Nhược Điểm: − Sản phẩm không đều bằng sấy tầng sôi − Vật liệu sấy gói hẹp trong dạng hạt − Tổn thất nhiệt lớn Sấy lúa tầng sôi năng suất 200kg/h Trang 19 Đồ án quá trình thiết bị GVHD: PGS.TS . sấy khác, phương pháp sấy tầng sôi có thể đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chất lượng như trên và là phương pháp sấy mang lại hiệu quả nhất. Nhóm chúng em được giao đề tài “ Thiết kế hệ thống sấy tầng. có tầng số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày của lớp vật liệu. Theo thiết kế nhóm thiết bị sấy đối lưu có thể gặp các dạng thiết bị sau: − Thiết bị sấy buồng − Thiết bị sấy thùng quay − Thiết. biến lúa gạo. Sấy lúa tầng sôi năng suất 200kg/h Trang 15 Đồ án quá trình thiết bị GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông CHƯƠNG II: SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH SẤY, SẤY TẦNG SÔI 2.1. Sơ lược về sấy Sấy là quá