0

thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg-h

43 1,084 1
  • thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg-h

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 18/01/2015, 16:46

Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h Phần I: MỞ ĐẦU GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu 3 Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h Sấy là một trong các công đoạn quan trọng trong công nghệ sau thu hoạch đối với các loại nông sản. Thực tế cho thấy nếu phơi khô hoặc sấy không kòp, nhiều nông sản có thể bò mất mát do ẩm mốc và biến chất (chiếm khoảng 10–20%, đối với một vài loại có thể lên đến 40–50%). Ngoài ra, sấy còn là quá trình công nghệ quan trọn trong chế biến nông sản thành thương phẩm. Trong Đồ án môn học này, em sẽ trình bày về quy trình công nghệ và thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt với năng suất 1,000 kg/h. I. Giới thiệu về nguyên liệu bắp: Bắp vừa là cây lương thực vừa là cây thức ăn gia súc rất quan trọng, đứng hàng thứ ba trên thế giới. Diện tích trồng bắp hàng năm của thế giới hiện nay khoảng 129 triệu ha, năng usất bình quân khảong 3.8 triệu tấn/ha, tổng sản lượng bắp trên 525 triệu tấn. Hầu như 100% diện tích bắp của các nước tiên tiến đều được trồng bằng các giống bắp lai nên đạt năng suất bình quân 7–9.4 tấn/ha. Diện tích bắp của Việt Nam tăng dần từ 119,000 ha (1939) lên 392,000 ha (1985) và khoảng 730,000 ha (1998). Năng suất bắp của nước ta trong thời gian qua cũng tăng nhanh. Đến năm 1998, đã đạt được 26.7 tạ/ha. Các cơ quan sinh dưỡng của bắp gồm: rễ, thân, lá làm nhiệm vụ duy trì đời sống của cây bắp. Phôi và hạt là khởi thủy của cây mầm. Các cơ quan sinh sản đực (bông cờ) và cái (mầm bắp) khác biệt nhau nhưng nằm trên cùng một cây. Ngô giao phấn chéo nhờ gió và côn trùng. Khi thu hoạch, con người chỉ sử dụng hạt ngô làm thực phẩm. Hạt ngô thuộc loại quả dónh gồm 4 bộ phận chính: vỏ hạt, lớp aleron, phôi, và nội nhũ. -Vỏ hạt (chiếm 6–9% khối lượng hạt ngô): là một màng nhẵn bao bọc xung quanh hạt có màu trắng, màu tím hoặc vàng tùy thuộc vào giống. -Lớp aleron (6–8%): nằm sau vỏ hạt bao bọc lấy nội nhũ và phôi. -Nội nhũ (70–85%): là bộ phận chính chứa đầy các chất dinh dưỡng để nuôi phôi. Nội nhũ chứa tinh bột. Tinh bột nội nhũ gồm 3 loại: bột, sừng và pha lê. Đặc điểm và màu sắc nội nhũ là căn cứ để phân loại ngô. -Phôi (8–15%): bao gồm lá mầm, trụ dưới lá mầm, rễ mầm, và chồi mầm. Phôi ngô chiếm gần 1/3 thể tích hạt, bao quanh phôi có lớp tế bào xốp giúp cho vận chuyển nước vào phôi và ngược lại thuận lợi. Thành phần hóa học của hạt ngô được cho trong bảng sau: Thành phần hóa học (% khối lượng) Ngô nếp Ngô đá vàng Nước 14.67 13.65 Chất đạm 9.19 917 Chất béo 5.18 5.14 Tinh bột 65.34 67.02 Xơ 3.25 3.61 Chất khoáng 1.32 1.32 Sinh tố 0.08 0.05 Các chất khác 0.40 0.33 GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu 4 Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h II. Phương pháp thực hiện quá trình sấy: Để bảo quản được hoặc dùng để chế biến các sản phẩm có chất lượng cao, các loại hạt cần được sấy khô xuống độ ẩm bảo quản hoặc độ ẩm chế biến. Để thực hiện quá trình sấy, có thể sử dụng nhiều hệ thống sấy khác nhau: hầm sấy, tháp sấy, … Mỗi chế độ công nghệ sấy khác nhau sẽ có những ảnh hưởng khác nhau đến chất lượng của sản phẩm. Để sấy bắp hạt, người ta có thể dùng thiết bò sấy tháp, sấy thùng quay. Ở đây, ta dùng thiết bò sấy thùng quay, là thiết bò chuyên dùng để sấy hạt. Loại thiết bò này được dùng rộng rãi trong công nghệ sau thu hoạch để sấy các loại ngũ cốc. Trong hệ thống này, vật liệu sấy được đảo trộn mạnh, tiếp xúc nhiều với tác nhân sấy, do đó trao đổi nhiệt mạnh, tốc độ sấy nhanh, và độ đồng đều của sản phẩm cao. Ngoài ra, thiết bò còn có thể làm việc với năng suất lớn. Tác nhân sấy sử dụng là khói lò, được tạo ra từ quá trình đốt than. Do sản phẩm bắp sau khi sấy dùng để bảo quản để chế biến thực phẩm, nên khói lò trước khi ra khỏi buồng đốt được đi qua nhiều đoạn hình ziczac để tách bớt bụi, sau đó mới được đưa vào thùng sấy. Nguyên liệu bắp là một nguyên liệu chứa rất nhiều tinh bột. Chế độ công nghệ sấy tinh bột lại phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ hồ hóa sản phẩm. Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột khoảng 65°C, do đó ta cần chọn nhiệt độ tác nhân sấy phù hợp, không cao nhưng cũng không quá thấp, mục đích là đẩy nhanh quá trình sấy, và không làm cho nhiệt độ của nguyên liệu vượt quá nhiệt độ hồ hóa. GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu 5 Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h Phần II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu 6 Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu 7 Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h Thuyết minh quy trình công nghệ: Vật liệu sấy là bắp hạt sau khi được rửa sạch, tuốt ra khỏi cùi, được cho vào buồng chứa, sau đó được nhập liệu vào thùng sấy bằng hệ thống gầu tải. Bắp hạt khi vào thùng sấy có độ ẩm 35%, chuyển động cùng chiều với tác nhân sấy. Tác nhân sấy sử dụng là khói lò, tạo ra từ nhiên liệu đốt là than, sau khi qua buồng đốt được hòa trộn với không khí bên ngoài để đạt nhiệt độ thích hợp cho quá trình sấy. Dòng tác nhân sấy được gia tốc bằng quạt đẩy đặt ở trước thiết bò, và quạt hút đặt cuối thiết bò. Trên đường ống dẫn khói lò vào buồng hòa trộn và đường ống dẫn không khí từ môi trường vào buồng hòa trộn đều có các van, dùng để điều chỉnh lưu lượng các dòng. Đặt nhiệt kế ở sau buồng hòa trộn để xác đònh nhiệt độ của tác nhân sấy trước khi vào thùng sấy, nếu nhiệt độ quá cao ta sẽ mở van để tháo bớt khói lò ra ngoài, giảm lượng khói lò vào buồng hòa trộn để giảm bớt nhiệt độ, ngược lại nếu nhiệt độ chưa đủ, ta khóa bớt van dẫn không khí từ môi trường vào buồng hòa trộn. Thùng sấy có dạng hình trụ đặt nằm nghiêng một góc 1.5° so với mặt phẳng ngang, được đặt trên một hệ thống các con lăn đỡ và chặn. Chuyển động quay của thùng được thực hiện nhờ bộ truyền động từ động cơ sang hộp giảm tốc đến bánh răng gắn trên thùng. Bên trong thùng có gắn các cánh nâng, dùng để nâng và đảo trộn vật liệu sấy, mục đích là tăng diện tích tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy, do đó tăng bề mặt truyền nhiệt, tăng cường trao đổi nhiệt để quá trình sấy diễn ra triệt để. Trong thùng sấy, bắp hạt được nâng lên đến độ cao nhất đònh, sau đó rơi xuống. Trong quá trình đó, vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy, thực hiện các quá trình truyền nhiệt và truyền khối làm bay hơi ẩm. Nhờ độ nghiêng của thùng mà vật liệu sẽ được vận chuyển đi dọc theo chiều dài thùng. Thời gian lưu của vật liệu trong thùng là 89 phút. Khi đi hết chiều dài thùng sấy, vật liệu sấy sẽ đạt được độ ẩm cần thiết cho quá trình bảo quản là 11%. Sản phẩm bắp hạt sau khi sấy được đưa vào buồng tháo liệu, sau khi qua cửa tháo liệu sẽ được bao gói, để bảo quản hay dùng vào các mục đích chế biến khác. Dòng tác nhân sấy sau khi qua buồng sấy chứa nhiều bụi, do đó cần phải đưa qua một hệ thống lọc bụi để tránh thải bụi bẩn vào không khí gây ô nhiễm. Ở đây, ta sử dụng hệ thống lọc bụi bằng nhóm bốn cyclon đơn. Khói lò sau khi lọc bụi sẽ được thải vào môi trường. Phần bụi lắng sẽ được thu hồi qua cửa thu bụi của cyclon và được xử lý riêng. GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu 8 Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h Phần III: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu 9 Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h Vật liệu sấy là bắp hạt, có các thông số vật lý cơ bản như sau:  Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy (theo vật liệu ướt): ω 1 = 35%  Độ ẩm cuối của vật liệu sấy (theo vật liệu ướt): ω 1 = 11%  Khối lượng riêng hạt vật liệu: ρ r = 1,253 kg/m 3 (Bảng 2.4/47–[2])  Khối lượng riêng khối hạt: ρ r = 850 kg/m 3 (Phụ lục 4/230–[3])  Nhiệt dung riêng của vật liệu khô: C k = 1.2 – 1.7 kJ/kg.K (Trang 20–[1]) Chọn C k = 1.7 kJ/kg.K  Kích thước hạt bắp: (Phụ lục 7/351–[1]) - Dài : l = 4.2 – 8.6 mm. - Rộng : b = 1.6 – 4.0 mm. - Dày : δ = 1.5 – 3.8 mm. - Đường kính tương đương: d tđ = 7.5 mm.  Năng suất nhập liệu: G 1 = 1,000 kg/h.  Cường độ bốc hơi ẩm: A = 32 kg/m 3 .h (Bảng 10.1/207–[1]) GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu 10 Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h I. Tính cân bằng vật chất: Ta kí hiệu các đại lượng như sau: G 1 , G 2 (kg/h) : khối lượng vật liệu sấy đi vào, ra thiết bò sấy. ω 1 , ω 2 : độ ẩm tương đối của vật liệu sấy ở đầu vào, ra của thiết bò sấy. W (kg/h) : lượng ẩm bay hơi trong 1 giờ. G k (kg/h) : khối lượng vật liệu khô tuyệt đối. Phương trình cân bằng vật chất: 1 2 1 1 2 2 W G G W G G ω ω = − = − (Trang 127–[1]) Lượng ẩm bốc hơi trong 1 giờ: 1 2 1 2 0.35 0.11 1,000 269.66 ( / ) 1 1 0.11 W G kg h ω ω ω − − = = = − − Lượng vật liệu khô tuyệt đối: ( ) ( ) ( ) 1 1 2 2 1 1 1,000 1 0.35 650 ( / ) k k G G G G kg h ω ω = − = − ⇒ = − = Năng suất của sản phẩm sấy: 2 1 1,000 269.66 730.34 ( / )G G W kg h= − = − = II. Tính cân bằng năng lượng: 1. Công thức xác đònh các thông số của tác nhân sấy: - Áp suất hơi bão hòa: 4,026.42 exp 12 ( ) 235.5 ( ) b P bar t C   = −  ÷ + °   (CT 2.31/31–[1]) - Độ chứa ẩm: 0.621 (kg ẩm/kg không khí) b a b P d P P ϕ ϕ × = − × (CT 2.18/28–[1]) 0.621 1 ( ) 0.621 1 a b a b P P d P P bar d ϕ ϕ  =    +   ÷    ⇒   =    +  ÷     P a = 0.981 (bar): áp suất khí quyển. - Enthalpy: ( ) k a pk pa I i d i C t d r C t = + × = × + + × (CT 2.24/29–[1]) Trong đó: i k , i a (kJ/kg) : enthalpy của 1kg không khí khô và 1kg hơi nước. C pk = 1.004 (kJ/kg.K) : nhiệt dung riêng của không khí khô. C pa = 1.842 (kJ/kg.K) : nhiệt dung riêng của hơi nước. GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu 11 Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h r = 2,500 (kJ/kg) : ẩn nhiệt hóa hơi của nước. ( ) 1.004 2,500 1.842 ( / ) 1.004 (kg ẩm/kg không khí khô) 2,500 1.842 2,500 ( ) 1.004 1.842 I t d t kJ kg I t d t I d t C d ⇒ = × + + × − ×  =   + × ⇒  − ×  = °  + ×  - Thể tích riêng: 3 288 ( / khói kho)â a b T m kg P P ν ϕ × = − × (CT VII.8/94–[6]) Trong đó, P a , P b lấy đơn vò là N/m 2 . 2. Xác đònh các thông số trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết: a. Thông số trạng thái của không khí ngoài trời (A): Không khí ngoài trời có: -Nhiệt độ : t 0 = 27°C -Độ ẩm : ϕ = 75% Áp suất hơi bão hòa: 4,026.42 exp 12 0.035 ( ) 235.5 27 b P bar   = − =  ÷ +   Độ chứa ẩm: 0 0.75 0.035 0.621 0.01707 (kg ẩm/kg không khí) 0.981 0.75 0.035 d × = = − × Enthalpy: ( ) 0 1.004 27 0.01707 2,500 1.842 27 70.632 ( / )I kJ kg⇒ = × + + × = Thể tích riêng: ( ) 5 3 0 288 27 273 10 0.905 ( / khói kho)â 0.981 0.75 0.035 m kg ν − × + × = = − × b. Thông số trạng thái của khói lò sau buồng đốt (B’), buồng hòa trộn (B):  Tính toán quá trình cháy: Thành phần nhiên liệu than sử dụng: chọn than Tuyên Quang. Nguyên tố Hàm lượng (%) C 57 H 4.6 O 2.6 N 0.2 S 1.6 Tr (Tro) 19 A (Nước) 15 (Bảng VII–14/219–[5]) GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu 12 [...]... Sau buồng hòa trộn: GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 14 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h d1 = Ga 5.731 = = 0.01892 (kg ẩ m/kg khó i khô ) Lk 302.969 (CT 3.27/59– [1]) GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 15 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h  Enthalpy của khói lò: (kJ/kg không khí) - Sau buồng đốt: Q... 4 Thiết kế bộ phận truyền động: a Chọn động cơ: Công suất cần để quay thùng: N = 0.13 × 10−2 × Dt3 × Lt × α × n × ρ (kW ) (CT VII.54/123–[7]) Trong đó: Dt = 1.2m; Lt = 8m GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 30 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h α:hệ số phụ thuộc dạng cánh Với hệ số chứa đầy β = 0.18, chọn α = 0.059 n = 1 vòng/phút: số vòng quay của thùng. .. vật liệu của gầu tải η = 0.7 : hiệu suất của gầu tải băng, đối với H ≤ 30m 9 Thiết kế và tính trở lực đường ống: GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 37 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h Do hệ thống sấy dài, có trở lực lớn, nên ta sử dụng quạt để vận chuyển không khí, tác nhân sấy đi qua hệ thống, thực hiện quá trình sấy Quạt đặt ở trước buồng hòa trộn... lớn, năng suất cao Do vật liệu sấy là bắp hạt có đường kính trung bình 7.5 mm, dạng hạt, hơi ẩm; ta chọn gầu tải băng vận tốc cao, gầu nông, gắn cố đònh Bắp là vật liệu có bề mặt ma sát nhỏ, do đó ta chọn phương pháp nhập liệu như sau: đổ vật liệu xuống đáy gầu, dùng gầu để múc, vận chuyển lên trên GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 36 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng. .. CV1 + W × Ca  tV1   SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h  Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bò sấy: - Nhiệt lượng tổn thất do tác nhân sấy mang đi : L′ ( I2 − I 0 ) : G2 × CV2 × tV2 - Nhiệt vật lý của vật liệu sấy mang ra - Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường : Qmt Cân bằng nhiệt lượng vào ra thiết bò sấy, ta có: L ′ ( I1 − I 0 ) + ( G1 − W ) CV1... SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h ⇒ qmt = 0.05 × qhi = 0.05 × 2,464.574 = 123.229 (kJ/kg ẩ m) Vậy ∆ = 113.044 − 32.078 − 123.229 = −42.263 (kJ/kg ẩ m) < 0 ⇒ I 2 < I1 : trạng thái của tác nhân sấy sau quá trình sấy thực nằm dưới đường I = I1 5 Các thông số của tác nhân sấy sau quá trình sấy thực:  Độ chứa ẩm của tác nhân sấy: I 2 = I1 + ∆ ( d2... 0.955 Lượng khói khô cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm trong quá trình sấy thực: 1 1 l′ = = = 73.86 (kg khói khô/kg ẩm) d2 − d1 0.03246 − 0.01892 Lượng khói khô cần thiết: L ′ = l′ × W = 73.86 × 269.66 = 19,917.09 (kg / h) = 5.53 (kg / s) GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 20 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h Nhiệt lượng tiêu hao để bốc hơi 1kg ẩm: q = l′... chuyển động của vật liệu, trong sấy xuôi chiều, chọn k1 = 0.7 n : tốc độ quay của thùng, chọn n = 1 vòng/phút GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 21 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h α : góc nghiêng của thùng (α = 1.5–1.7°), chọn α = 1.5° 0.5 × 0.7 × 8 ⇒ τ1 = = 89.744 (phú t) (thỏa điều kiện τ1 ≥ τ) 1× 1.2 × tg1.5° IV Tính toán thiết bò chính: 1 Xác đònh... 17 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h Trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết Đại lượng t (°C) ϕ (%) d (kg ẩm/kg kk) I (kJ/kg kk) Pb (bar) ν (m3/kg kk) Không khí ngoài trời (A) 27 75 0.01707 70.632 0.035 0.905 Tác nhân sấy sau buồng đốt (B’) 995.5 0.0014 0.06184 1,267.427 6,180.454 4.095 Tác nhân sấy sau buồng hòa trộn (B)... Trung Hiếu Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h  c Thể tích riêng: - Sau buồng đốt: 288 × ( 995.5 + 273 ) × 10 −5 ν 1′ = = 4.095 (m 3 / kg khó i kho) â −5 0.981 − 1.44 × 10 × 6,180.454 - Sau buồng hòa trộn: 288 × ( 70 + 273 ) × 10 −5 ν1 = = 1.038 (m3 / kg khói kho) â 0.981 − 0.09448 × 0.307 Thông số trạng thái của tác nhân sấy sau buồng sấy (C): Trong thiết bò sấy dùng . Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h Phần I: MỞ ĐẦU GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu 3 Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng. Hiếu 8 Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h Phần III: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu 9 Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để. Hiếu 5 Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg/h Phần II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu 6 Thiết kế thiết bò sấy thùng quay để sấy
- Xem thêm -

Xem thêm: thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg-h, thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg-h, thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1,000 kg-h