Thiết kế hệ thống sấy buồng để sấy gỗ với năng suất 40m3 trên mẻ

Sấy là quá trình công nghệ được sử dụng trong rất nhiều ngành công nông nghiệp. Trong nông nghiệp sấy là một trong những công đoạn quan trong của công nghiệp sau thu hoạch. Trong công nghiệp như công nghiệp chế biến nông hải sản, công nghiệp chế biến gỗ, công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng…kỹ thuật sấy cũng đóng góp một vai trò quan trọng trong dây truyền sản xuất. Quá trình sấy không chỉ là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu một cách đơn thuần mà là một quá trình công nghệ. Nó đòi hỏi sau khi sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp. Chẳng hạn, trong chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng, sản phẩm sau khi sấy không được nứt nẻ cong vênh. Trong chế biến nông hải sản, sản phẩm sấy phải đảm bảo duy trì màu sắc, hương vị, các vi lượng. Trong sấy thóc phải đảm bảo thóc sau khi sấy có tỷ lệ nứt gẫy khi say xát là thấp nhất… Sấy gỗ là một bộ phận quan trọng của lĩnh vực gia công thuỷ nhiệt gỗ. Ý nghĩa của quá trình gia công thuỷ nhiệt gỗ trong công nghiệp chế biến gỗ nói riêng và trong nền kinh tế quốc dân rất to lớn. Hiện nay, với yêu cầu chất lượng ngày càng cao của thị trường gỗ thì công đoạn sấy càng trở lên quan trọng trong công nghiệp chế biến gỗ. Một yêu cầu quan trọng đó là sản phẩm gỗ phải đạt được độ ẩm tiêu chuẩn và đồng đều không cong vênh nứt nẻ. Nhất là đối với thị trường xuất khẩu gỗ hiện nay thì vấn đề chất lượng càng trở lên quan trọng. Nhằm đáp ứng yêu cầu đó, tác giả trong phạm vi đồ án tốt nghiệp đã được giao đề tài: “ Thiết kế hệ thống sấy buồng để sấy gỗ với năng suất 40m3mẻ”.Nội dung gồm các phần như sau: Chương I. Tổng quan về công nghệ và thiết bị sấy nông lâm hải sản Chương II. Tính toán nhiệt hệ thống sấy buồng để sấy gỗ Chương III. Tính chọn calorifer và nồi hơi Chương IV. Bố trí thiết bị tính trở lực và chọn quạt Chương V. Tính hiệu quả kinh tế kỹ thuật phương án

LỜI NÓI ĐẦU

Sấy là quá trình công nghệ được sử dụng trong rất nhiều ngành công nôngnghiệp Trong nông nghiệp sấy là một trong những công đoạn quan trong của côngnghiệp sau thu hoạch Trong công nghiệp như công nghiệp chế biến nông - hải sản,công nghiệp chế biến gỗ, công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng…kỹ thuật sấycũng đóng góp một vai trò quan trọng trong dây truyền sản xuất

Quá trình sấy không chỉ là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệumột cách đơn thuần mà là một quá trình công nghệ Nó đòi hỏi sau khi sấy vật liệuphải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp.Chẳng hạn, trong chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng, sản phẩm sau khi sấykhông được nứt nẻ cong vênh Trong chế biến nông - hải sản, sản phẩm sấy phảiđảm bảo duy trì màu sắc, hương vị, các vi lượng Trong sấy thóc phải đảm bảo thócsau khi sấy có tỷ lệ nứt gẫy khi say xát là thấp nhất…

Sấy gỗ là một bộ phận quan trọng của lĩnh vực gia công thuỷ nhiệt gỗ Ýnghĩa của quá trình gia công thuỷ nhiệt gỗ trong công nghiệp chế biến gỗ nói riêng

và trong nền kinh tế quốc dân rất to lớn Hiện nay, với yêu cầu chất lượng ngàycàng cao của thị trường gỗ thì công đoạn sấy càng trở lên quan trọng trong côngnghiệp chế biến gỗ Một yêu cầu quan trọng đó là sản phẩm gỗ phải đạt được độ ẩmtiêu chuẩn và đồng đều không cong vênh nứt nẻ Nhất là đối với thị trường xuấtkhẩu gỗ hiện nay thì vấn đề chất lượng càng trở lên quan trọng

Nhằm đáp ứng yêu cầu đó, tác giả trong phạm vi đồ án tốt nghiệp đã được

giao đề tài: “ Thiết kế hệ thống sấy buồng để sấy gỗ với năng suất 40m 3 /mẻ”.Nội

dung gồm các phần như sau:

Chương I Tổng quan về công nghệ và thiết bị sấy nông lâm hải sản

Chương II Tính toán nhiệt hệ thống sấy buồng để sấy gỗ

Chương III Tính chọn calorifer và nồi hơi

Chương IV Bố trí thiết bị tính trở lực và chọn quạt

Chương V Tính hiệu quả kinh tế kỹ thuật phương án

Qua đây cho em được bày tỏ lòng biết ơn sự hướng dẫn tận tình của TSKH Trần Văn Phú đã giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này.

GS-Cuối cùng em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, các côtrong bộ môn cũng như các bạn đồng nghiệp để cho bản đồ án này được hoàn chỉnhhơn

Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2007

Nguyễn Xuân Phương

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ SẤY

NÔNG LÂM HẢI SẢN1.1 khái niệm quá trình sấy

1.1.1 Khái niệm

Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng phương pháp bay hơi Trongtrường hợp sấy nóng nhiệt được cung cấp nhằm thực hiện nhiệm vụ nung nóng vậtliệu sấy từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ thích hợp để vận chuyển ẩm từ các lớpbên trong ra bên ngoài và vận chuyển ẩm từ lớp bề mặt của vật liệu sấy vào môitrường không khí

1.1.2 Phân loại phương pháp sấy

Sấy có thể được chia làm hai phương pháp:

− Sấy tự nhiên (phơi nắng): Sử dụng năng lượng mặt trời để tách ẩm rakhỏi vật liệu sấy

− Sấy nhân tạo: Sử dụng tác nhân sấy để thực hiện quá trình tách ẩm, tác

nhân sấy thường được sử dụng là: không khí ẩm, khói lò, hơi nước quá nhiệt…Tuynhiên không khí ẩm vẫn là tác nhân sấy được sử dụng phổ biến nhất

Tác nhân sấy được sử dụng nhằm thực hiện hai nhiệm vụ sau:

− Vận chuyển lượng nhiệt để cung cấp cho vật liệu sấy

− Vận chuyển lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu sấy ra ngoài

1.1.3 Mục đích của quá trình sấy

Sấy được sử dụng với các mục đích sau đây:

− Chế biến: Có thể dùng phương pháp sấy để sản xuất các mặt hàng ăn liền

− Vận chuyển: Do khi ta tách bớt ẩm ra khỏi vật liệu thì khối lượng của nógiảm rất nhiều nên quá trình vận chuyển sẽ đơn giản và giảm chi phí

− Kéo dài thời gian bảo quản: Lượng nước tự do trong thực phẩm là môitrường cần thiết cho vi sinh vật và enzyme hoạt động Do đó sấy làm giảm lượng

ẩm có trong vật liệu nên kéo dài thời gian bảo quản, làm cho chất lượng sản phẩmsấy ít bị thay đổi trong thời gian bảo quản với điều kiện bảo quản tốt

1.1.4 Những biến đổi cơ bản của quá trình sấy

Trong quá trình sấy xảy ra hai quá trình cơ bản:

− Quá trình trao đổi nhiệt: Vật liệu sấy sẽ nhận nhiệt để tăng nhiệt độ và để

ẩm bay hơi vào môi trường

− Quá trình trao đổi ẩm: Quá trình này diễn ra do sự chênh lệch giữa độ ẩmtương đối của vật ẩm và độ ẩm tương đối của môi trường không khí xung quanh.Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch áp suất hơi trên bề mặt của vật liệusấy và áp suất riêng phần của hơi nước trong môi trường không khí Quá trình thải

ẩm diễn ra cho đến khi độ ẩm của vật ẩm bằng độ ẩm cân bằng với môi trườngkhông khí xung quanh Do đó, trong quá trình sấy ta không thể sấy đến độ ẩm nhỏhơn độ ẩm cân bằng Độ ẩm của môi trường không khí xung quanh càng nhỏ thìquá trình sấy càng nhanh và độ ẩm cuối của vật liệu càng thấp Qua đó có thể kếtluận độ ẩm tương đối của môi trường không khí xung quanh là động lực của quátrình sấy, đây cũng là nguyên nhân tại sao khi sấy bằng bơm nhiệt (sấy lạnh) thìthời gian sấy giảm đi rất nhiều

1.2 Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy

Quá trình thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy được chia ra làm haiquá trình:

1.2.1 Quá trình khuếch tán nội (trong lòng vật liệu sấy)

Quá trình khuếch tán nội là quá trình chuyển dịch ẩm từ các lớp bên trong ralớp bề mặt của vật ẩm Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch nồng độ ẩmgiữa các lớp bên trong và các lớp bề mặt Qua nghiên cứu ta thấy rằng ẩm dịchchuyển từ nơi có phân áp suất cao đến nơi có phân áp suất thấp Như ta đã biết donhiệt độ tăng nên phân áp suất giảm Do đó tùy thuộc vào phương pháp sấy và thiết

bị sấy mà dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng của nồng độ ẩm và dòng ẩm dịchchuyển dưới tác dụng của nhiệt độ có thể cùng chiều hoặc ngược chiều với nhau

Ta có thể biểu thị tốc độ khuếch tán nội bằng phương trình sau:

dx

dc F k d

dW

=τ

Trong đó: W – lượng nước khuếch tán, kg;

dτ – thời gian khuếch tán, giờ;

1.2.2 Quá trình khuếch tán ngoại

Quá trình khuếch tán ngoại là quá trình dịch chuyển ẩm từ lớp bề mặt của vậtliệu sấy vào môi trường không khí xung quanh Động lực của quá trình này là do sựchênh phân áp suất hơi trên bề mặt của vật ẩm và phân áp suất hơi trong môi trườngkhông khí

Lượng nước bay hơi trong quá trình khuếch tán ngoại thực hiện được dướiđiều kiện áp suất hơi nước trên bề mặt (Pbm) lớn hơn áp suất riêng phần của hơinước trong không khí (Pkk) Sự chênh lệch đó là ∆P= P bm−P kk Lượng hơi nước bay

hơi tỷ lệ thuận với ∆P, với bề mặt bay hơi và thời gian làm khô ta có:

τ

d F P P B

dW = ( bm − kk)

Tốc độ bay hơi nước được biểu diễn như sau:

F P P B d

Trong đó: W – lượng nước bay hơi, kg

F – diện tích bề mặt bay hơi, m2

dτ – thời gian bay hơi, giờ

B – hệ số bay hơi

1.2.3 Mối quan hệ giữa quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại

Khuếch tán nội và khuếch tán ngoại có một mối quan hệ chặt chẽ với nhau, quátrình khuếch tán nội là động lực của quá trình khuếch tán ngoại và ngược lại Tức làkhi khuếch tán ngoại được tiến hành thì khuếch tán nội mới có thể được tiếp tục và

như thế độ ẩm của nguyên liệu mới được giảm dần Tuy nhiên trong quá trình sấy taphải làm sao cho hai quá trình này ngang bằng với nhau, tránh trường hợp khuếch tánngoại lớn hơn khuếch tán nội Vì khi đó sẽ làm cho sự bay hơi ở lớp bề mặt diễn ramãnh liệt làm cho bề mặt của sản phẩm bị khô cứng, hạn chế sự thoát ẩm Khi xảy rahiện tượng đó ta khắc phục bằng cách sấy gián đoạn (quá trình sấy - ủ liên tiếp) mụcđích là để thúc đẩy quá trình khuếch tán nội

1.3 Các giai đoạn trong quá trình sấy

Quá trình làm khô vật liệu ẩm được chia làm ba giai đoạn:

1.3.1 Giai đoạn nung nóng vật liệu sấy

Giai đoạn này nhiệt độ của vật liệu sấy tăng từ nhiệt độ ban đầu cho đến nhiệt

độ bầu ướt tương ứng với môi trường không khí xung quanh, trong giai đoạn nàytrường nhiệt độ biến đổi không đều và nó tùy thuộc vào phướng án sấy Ẩm bay hơichủ yếu là ẩm liên kết cơ lý do đó tốc độ sấy tăng dần Đường cong sấy và đườngcong tốc độ sấy trong giai đoạn này là một đường cong, do năng lượng liên kết củanước liên kết cơ lý là nhỏ vì vậy đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy thường

là đường cong lồi

1.3.2 Giai đoạn sấy đẳng tốc

Giai đoạn sấy đẳng tốc là giai đoạn ẩm bay hơi ở nhiệt độ không đổi (nhiệt độbầu ướt), do sự chênh lệch giữa nhiệt độ của vật liệu sấy và nhiệt độ của tác nhânsấy không đổi nên tốc độ sấy là không đổi Do đó, đường cong sấy và đường congtốc độ sấy trong giai đoạn này là một đường thẳng Ẩm tách ra trong giai đoạn nàychủ yếu là ẩm liên kết cơ lý và ẩm liên kết hóa lý

1.3.3 Giai đoạn sấy giảm tốc

Ở giai đoạn sấy này thì lượng nước còn lại trong nguyên liệu ít và chủ yếu lànước liên kết có năng lượng liên kết lớn Vì vậy, việc tách ẩm cũng khó khăn hơn

và cần năng lượng lớn hơn nên đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy thường

có dạng cong Tuy nhiên, hình dạng của đường cong là phụ thuộc vào dạng liên kết

ẩm trong vật liệu và tùy thuộc vào dạng vật liệu sấy Độ ẩm của vật liệu cuối quátrình sấy tùy thuộc vào độ ẩm của môi trường không khí xung quanh

1.4 Các nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ làm khô

1.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí

Trong các điều kiện khác không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ gió… nângcao nhiệt độ của không khí sẽ làm tăng nhanh quá trình làm khô Như vậy ở nhiệt độsấy cao tốc độ làm khô sẽ nhanh hơn Tuy nhiên, nhiệt độ tăng cao cũng phải trong giớihạn cho phép, vì nhiệt độ cao sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Mặt khác, sự cânbằng giữa quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại bị phá vỡ, khuếch tán ngoại thìlớn còn khuếch tán nội thì nhỏ dẫn đến hiện tượng vỏ cứng ảnh hưởng sự di chuyểncủa nước từ trong ra Nhưng nếu nhiệt độ làm khô thấp quá, dưới giới hạn cho phép thìquá trình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại thịt cá Nhiệt độ làm khôtùy thuộc vào loại nguyên liệu, kết cấu tổ chức cơ thịt, phương pháp chế biến và nhiềuphương pháp khác

1.4.2 Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối không khí

Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quátrình làm khô Độ ẩm tương đối không khí càng lớn quá trình làm khô sẽ càng chậm.Khi không khí càng khô tức là độ ẩm càng thấp quá trình khuếch tán tăng, ẩm càng dễthoát ra hơn Tuy nhiên, cần chú ý đến hiện tượng mất cân bằng trong quá trình khuếchtán nội và khuếch tán ngoại, gây nên hiện tượng tạo màng cứng Để tránh hiện tượngnày người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn, tức là vừa sấy vừa ủ ẩm

1.4.3 Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí

Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình làm khô Tốc

độ không khí quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy Nếu tốc độ quálớn sẽ làm bay sản phẩm hay khó giữ được nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân bằngquá trình sấy, còn tốc độ quá nhỏ làm cho quá trình sấy lâu, dẫn đến sự hư hỏng sảnphẩm Khi đó ngoài sản phẩm sẽ lên mốc gây thối rữa tạo thành lớp dịch nhầy có màusắc và mùi vị khó chịu Vì vậy cần phải có một tốc độ gió thích hợp, nhất là giai đoạnđầu của quá trình làm khô

1.4.4 Ảnh hưởng của áp suất tác nhân sấy

Tốc độ sấy trong khí quyển ở một nhiệt độ nhất định được biểu thị:

(P1 P2)

B d

dW = −τ

Trong đó: P1 – Phân áp suất hơi nước trên bề mặt nguyên liệu (mmHg).

P2 – Phân áp suất riêng phần hơi nước trong không khí (mmHg).

B – Hệ số bay hơi nước trong khí quyển

B phụ thuộc vào tốc độ gió, hướng gió và cấu tạo của nguyên liệu Khi sấy ở

áp lực thường có tốc độ gió không đổi thì B là một hằng số phụ thuộc vào sự truyềndẫn ẩm phần trong nguyên liệu và sự trao đổi chất trong máy sấy, lúc đó hệ số bayhơi B được đặc trưng bằng hệ số K, tức là:

(P1 P2)

K d

dW

−

=τNhư vậy khi sấy trong chân không có nhiệt độ không đổi, thì tốc độ sấy tỉ lệvới hiệu số áp suất trên bề mặt nguyên liệu và trong hệ thống sấy Áp suất P2

trong máy sấy giảm thì tốc độ sấy sẽ tăng, nhưng quan hệ đó không phải là quan

hệ bậc nhất

1.4.5 Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu

Nói chung nguyên liệu càng nhỏ, càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh Như đãnói ở trên cả hai quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại đều tỉ lệ thuận với diệntích bề mặt của nguyên liệu Khi vật có bề mặt hơi nước lớn thì nước trong nguyên liệucàng dễ bay hơi, vật liệu càng nhanh khô

Trong những điều kiện khác như nhau thì tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bềmặt S, và tỷ lệ nghịch với chiều dày của nguyên liệu σ

στ

S B d

dW =

Trong đó:

S – diện tích bề mặt bay hơi của nguyên liệu

σ – chiều dày của nguyên liệu

B – hệ số bay hơi đặc trưng cho bề mặt nguyên liệu

Chẳng hạn khi làm khô cá to, muốn cho nhanh chóng thì phải cắt, mổ phânchia nhỏ ra Dựa vào thời hạn bảo quản sản phẩm để chọn phương pháp cắt mổ chophù hợp Muốn bảo quản cá khô được lâu khi mổ phải giữ lại da và vẩy để làm chậm

sự xâm nhập của nấm mốc và giữ cho thịt cá khô khó hút ẩm

1.4.6 Ảnh hưởng của việc ủ ẩm

Ủ ẩm là công đoạn tiếp theo của bán thành phẩm, sau khi đã sấy khô một thờigian Vì vậy ủ ẩm là mục đích của quá trình sấy khô gián đoạn để đảm bảo sự dichuyển của nước trong sản phẩm ra bề mặt được đều hơn, rút ngắn được thời gian sấykhô Nhưng quá trình ủ ẩm phải là một thời gian nhất định và thời gian sấy khô banđầu cũng không được quá ngắn hoặc quá dài Nếu thời gian sấy quá ngắn thì bề mặtngoài của nguyên liệu chưa khô nên khi ủ ẩm sẽ làm cho bề mặt ngoài của bán thànhphẩm xảy ra hiện tượng sinh ra chất nhớt Ngược lại thời gian sấy quá lâu thì bề mặtnguyên liệu quá khô sẽ ảnh hưởng tới thời gian ủ ẩm, ảnh hưởng đến chất lượng sảnphẩm Vì vậy phải chú ý đến chế độ sấy khô gián đoạn cho thích hợp với từng loạinguyên liệu

1.4.7 Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu

Nguyên liệu đưa vào làm khô cần phải xét đến thành phần hóa học như: nước,

mỡ, protit, chất khoáng, kết cấu tổ chức rắn chắc hay lỏng lẻo…Ví dụ: Cá tươi hayươn, mặn hay nhạt… căn cứ vào các yếu tố đó ta chọn chế độ là khô cho thích hợp

Cá được cắt mổ, loại cá nhỏ sẽ được làm khô nhanh nhưng quan trọng ở

1.5 Các phương pháp sấy và thiết bị sấy

Căn cứ theo phương pháp sấy mà người ta phân loại các thiết bị sấy

* Phương pháp sấy nóng:

Trong phương pháp sấy này vật liệu được đốt nóng Hệ thống sấy nóngthường được phân loại theo phương pháp cung cấp nhiệt, bao gồm các thiết bị sauđây:

Hệ thống sấy đối lưu:

Trong hệ thống sấy này vật liệu sấy sẽ nhận nhiệt đối lưu từ tác nhân sấy làkhông khí nóng hoặc khói lò Đây là loại hệ thống sấy phổ biến hơn cả trong hệthống sấy đối lưu người ta phân ra: Hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm, hệthống sấy thùng quay, hệ thống sấy tháp, hệ thống sấy khí động

Hệ thống sấy tiếp xúc:

Vật liệu sấy nhận nhiệt từ một bề mặt nóng Như vậy, trong hệ thống sấy tiếpxúc người ta tạo ra độ chênh lệch phân áp suất nhờ tăng phân áp suất trên bề mặtvật liệu sấy: hệ thống sấy lô và hệ thống sấy tang

Hệ thống sấy bực xạ:

Vật liệu sấy nhận nhiệt từ một nguồn bức xạ để ẩm dịch chuyển từ bên trongvật liệu sấy ra bề mặt và khuếch tán vào môi trường Hệ thống sấy bức xạ người tatạo ra sự chênh lệch phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường xungquanh chỉ bằng cách đốt nóng vật liệu sấy

Các hệ thống sấy khác: hệ thống sấy bằng dòng điện cao tần và hệ thống sấy dùng

năng lượng điện từ trường

Ưu nhược điểm của phương pháp sấy nóng:

Ưu điểm: Phương pháp sấy nóng phổ biến và thiết bị sấy đa dạng, áp dụng cho

nhiều loại vật liệu sấy, dải nhiệt độ nóng rộng dễ điều chỉnh cho mỗi loại vật liệu

sấy, nguần nhiệt cung cấp phong phú và chi phí đầu tư thiết bị không cao

Nhược điểm: không thích hợp cho một số loại vật liệu, chất lượng sản phẩm

không cao, màu sắc sản phẩm dễ biến đổi và chi phí năng lượng cao

* Trong phương pháp sấy lạnh người ta tạo độ chênh lệch phân áp suất giữa

Công ty Cổ phần Giống cây trồng Thái Bình sử dụng hệ thống sấy chủ yếuphục vụ cho sấy thóc, ngô, đậu tương để làm giống và đem xuất khẩu Vì vậy đòihỏi chất lượng hạt giống khá cao, đáp ứng được yêu cầu chất lượng cao phục vụcho người nông dân làm giống

Nguyên liệu sau thu hoạch được đưa tới nhà máy để sấy, rồi sơ chế, sấy lạicuối cùng bao gói đem bán cho người nông dân Sơ đồ công nghệ chế biến thóc,ngô, đậu tương được cho ở hình 1.1

Hình 1.1

Nguyên liệu thóc, ngô, đậu tương được thu hoạch theo mùa vụ Khi thuhoạch về nhà nhất thiết phải được sấy khô để đem bảo quản sử dụng lâu ngày, nếukhông được làm khô ngay sản phẩm rất dễ hư hỏng, nảy mộng, mốc Nếu sấykhông kỹ rất dễ mốc, mọt khi bảo quản Nhất là đối với khí hậu Miền Bắc; mưanắng thất thường không theo mùa vì vậy ta không chỉ dựa vào sấy tự nhiên bằng

Nguyên liệu sau thu hoạch

ánh nắng mặt trời, mà ta phải chuyển sang dùng thiết bị để sấy đảm bảo chất lượngcao.

1.6.1.2 Thiết bị sấy.

Nhà máy dùng thiết bị sấy buồng để sấy, hệ thống sấy này được Công Tynhập về từ Đan Mạch và được đánh giá là một trong những hệ thống sấy lớn Hệthống sấy buồng này sấy theo mẻ, với năng suất rất cao mỗi mẻ có thể đạt từ 5 ÷

30 tấn/mẻ Sơ đồ thiết bị sấy dùng để sấy thóc, ngô, đậu tương cho trên hình 1.2

Hình 1.2 Sơ đồ thiết bị sấy buồng của Công ty Giống cây trồng Thái BìnhNguyên lý làm việc của hệ thống sấy: Nguyên liệu được đưa vào rải đềutrên ghi buồng Sau đó tiến hành đốt lò, khí nóng được quạt hút vào buồng Vậtliệu sấy sẽ nhận nhiệt nóng lên, ẩm được thoát ra ngoài

1.6.1.3 Các thông số dùng cho sấy của nhà máy.

- Nhiệt độ: ban đầu khi nguyên liệu mới đưa vào thì ta sấy ở chế độ nhiệt

độ thấp khoảng 33oC Vì ban đầu độ ẩm khá cao nên ta không sấy ở nhiệt độ cao,nếu sấy ở nhiệt độ cao làm cho khuếch tán ngoại kìm hãm khuếch tán nội ẩmkhông thoát ra được Sấy khoảng 3 ÷ 5 giờ thì ta nâng dần nhiệt độ lên đến khoảng

45oC thì không nâng nữa

- Độ ẩm: độ ẩm đưa vào khoảng 70% ÷ 80%, đem sấy đến độ ẩm cuối cùng

để đem bảo quản từ 11%÷11,5%( nếu đưa bán ngay thì độ ẩm vào khoảng 13%)

- Thời gian sấy: tuỳ thuộc từng loại nguyên liệu, độ ẩm đưa vào sẽ có thờigian sấy khác nhau Thời gian sấy của thóc, ngô, tương khoảng 20 giờ

- Năng suất: Nhà máy có chín buồng sấy, tổng năng suất khi hoạt động tối

đa là 90 tấn/mẻ

Nguyên liêu

Ghi buôngQuat

hut

lo dôt

Như vậy chế độ sấy thóc, ngô, đậu tương tóm lại như sau:

Nhiệt độ sấy (t1), oC Độ ẩm vật liệu

đầu w1(%)

Độ ẩm vật liệucuối w2(%)

Thời gian sấyτ(h)

gỗ xuất khẩu, tập trung chủ yếu ở các tỉnh miền Nam, Tây Nguyên, trong đó có

200 doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài, sản phẩm đã có mặt ở thị trường 120nước trên thế giới

Thông qua Hiệp hội gỗ và lâm sản Việt Nam, Công ty đã nắm bắt đượcnhiều thông tin chuyên ngành Theo Bộ Thương mại, sau khi Việt Nam gia nhập

Tổ chức Thương mại thế giới (WTO), ngành chế biến gỗ xuất khẩu của Việt Nam

sẽ được giảm thuế nhập khẩu gỗ nguyên liệu cũng như giảm thuế xuất khẩu sảnphẩm vào thị trường các nước, đây là lợi thế lớn cho Công ty trên thị trường.Trong khi nhu cầu của thị trường thế giới về sản phẩm đồ gỗ hàng năm đều có xuhướng tăng cao nhưng đồng thời cũng phải cạnh tranh quyết liệt với sản phẩmcùng loại của Trung Quốc, Malaixia là những nước khá phát triển ở lĩnh vựcnày

Bám sát thông tin từ các cuộc đàm phán song phương, đa phương của ViệtNam với các nước và khu vực, trong mấy năm gần đây, Công ty cổ phần lâm sảnNam Định đã chủ động đầu tư - hiện đại hoá doanh nghiệp, nhằm tăng nhanh sứccạnh tranh cho sản phẩm xuất khẩu trên thị trường Từ chỗ ban đầu chỉ có 1 xínghiệp nhỏ, với quy mô mặt bằng 1ha tại xã Lộc Hoà (ngoại thành Nam Định),đến cuối năm 2005, xí nghiệp số 2 tại Khu công nghiệp Hoà Xá đã được đầu tư

xây dựng hoàn chỉnh, với thiết bị, công nghệ hiện đại đứng đầu các doanh nghiệpcùng loại thuộc khu vực các tỉnh đồng bằng trong cả nước (theo đánh giá của Bộnông nghiệp và phát triển nông thôn) Với tổng vốn đầu tư trên 16 tỷ đồng Đây là

cố gắng rất lớn của tập thể cán bộ công nhân và cổ đông của Công ty sau khi thựchiện cổ phần hoá doanh nghiệp Với tổng quy mô mặt bằng rộng trên 33 nghìn m2

tại khu công nghiệp Hoà Xá, Công ty đã xây dựng, đưa vào hoạt động 3 xưởngchế biến gỗ, có tổng diện tích trên 10 nghìn m2, Công ty đã đầu tư nhiều thiết bịchuyên dùng đồng bộ như máy cưa, máy cắt, máy bào, máy khoan, máy đánhbóng hiện đại, đủ trang bị cho 3 dây chuyền sản xuất Đối với doanh nghiệp chếbiến các mặt hàng gỗ xuất khẩu, điều quan trọng đầu tiên là khâu xử lý gỗ trướckhi đưa vào chế biến ra thành phẩm Khâu này đòi hỏi phải đạt ngang trình độquốc tế, nếu không doanh nghiệp không thể tồn tại trong cơ chế cạnh tranh ngàycàng quyết liệt Từ nhận thức đó - thực hiện đường lối công nghiệp hoá hiện đạihoá của Đảng, Công ty đã mạnh dạn vay vốn đầu tư xây dựng 18 lò sấy hơi nước,với thiết bị, công nghệ đồng bộ, hiện đại và tiên tiến nhất trên thế giới hiện naycủa ngành chế biến gỗ nhập khẩu từ Italia, với công suất sấy 780m3 gỗ/lần

Cùng với việc đầu tư hiện đại hoá thiết bị công nghệ, tăng sức cạnh tranhcho sản phẩm và doanh nghiệp, Công ty đặc biệt coi trọng đào tạo nguồn nhân lựcchất lượng cao nhằm phát huy và khai thác tốt nhất thiết bị, công nghệ mới Vớinhiều hình thức đào tạo, hiện nay Công ty đã có gần 30 cán bộ có trình độ đại học

ở nhiều chuyên ngành; 160/300 lao động là công nhân kỹ thuật có tay nghề cao Nhờ vậy, Công ty đã tự thiết kế, thi công nhiều mẫu mã sản phẩm mới để chàohàng và được khách hàng ở nhiều nước ký hợp đồng tiêu thụ Năm 2006, Công ty

đã đạt tổng doanh thu trên 315 tỷ đồng, gấp 13 lần, lợi nhuận doanh nghiệp tăng

22 lần và thu nhập của người lao động tăng gần gấp 2 lần so với năm 2002, nộpngân sách Nhà nước hơn 4 tỷ 421 triệu đồng Lần đầu tiên Công ty đã vượtngưỡng giá trị hàng đồ gỗ xuất khẩu đạt hơn 2,1 triệu USD năm 2005; cổ tức cổphiếu năm 2005 đạt hơn 13% Năm 2007, Công ty phấn đấu giá trị hàng xuấtkhẩu đạt từ 3,5 triệu USD trở lên 9 tháng năm 2007, Công ty đã đạt 2,8 triệuUSD Hàng mộc xuất khẩu của Công ty đang có sức cạnh tranh cao tại thị trườngcác nước châu Âu, Mỹ, Nhật Bản Đặc biệt, năm 2007, Công ty đã thành công

trong việc chế biến và xuất khẩu nhiều mặt hàng từ gỗ rừng trồng như xoan, keo,cao su và thông

1.6.2.2 Quy trình chế biến của nhà máy.

Quy trình chế biến gỗ của nhà máy cho hình 1.3

Hình 1.3

Nhà máy chủ yếu chế biến các loại gỗ thông, gỗ keo, gỗ quế để xuất khẩudùng làm các tấm ván nền nhà Các loại gỗ này được thu mua từ các nơi vậnchuyển về nhà máy Ban đầu gỗ được đưa vào xẻ thành những kích thước đã đượcđặt sẵn của khách hàng, tiếp đó gỗ được công nhân xếp thành từng bó sau đó đượcđưa vào buồng sấy nhờ máy nâng Gỗ được sấy trong buồng sấy khi đạt yêu cầuthì đưa ra chế biến rồi xuất khẩu

1.6.2.3 Sơ đồ nguyên lý hoặt động của hệ thống sấy của nhà máy.

Nguyên lý làm việc của hệ thống sấy: Gỗ sau khi xẻ được đưa vào buồngsấy nhờ xe nâng Sau khi vận chuyển gỗ vào đủ ta tiến hành cấp nhiệt và đồng thời

Gỗ tròn được đưa về nhà máy

cấp ẩm vào buồng sấy Nhiệt được lấy từ lò hơi trao đổi nhiệt qua calorifer nhờquạt đảo chiều.

Gỗ trước khi đưa vào buồng sấy được công nhân xếp thành các kiêu gỗ.Sau khi xếp xong buộc lại cẩn thận thì được xe nâng chuyển vào buồng sấy Sơ đồ

gỗ xếp thành kiêu được thể hiện ở hình 1.5

Hình 1.5.Bó gỗ đưa vào buồng sấy

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy ở nhà máy

1, 2, 3, 4 - là các lò sấy; 5 – dàn calorifer; 6 – dàn phun ẩm; 7 - quạt; 8 – bình gom

hơi; 9 - nồi hơi; 10 – bình chứa nước

Hình 1.6 Sơ đồ cấu tạo của hệ thông lò hơiNguyên lý làm việc của hệ thống lò hơi: Nước được cấp từ các bình chứa (đãđược làm sạch, xử lý làm mềm nước) vào trong lò hơi Nhà máy tận dụng gỗ phếliệu làm nhiên liệu đốt, các ống trao đổi nhiệt trong lò hơi nhận nhiệt trong đổi nhiệtvới nước trong ống Nước nhận nhiệt sinh hơi với áp suất khoảng 4 ÷ 5at đưa tớicalorifer Khói lò được quạt hút ra đưa qua bể xử lý rồi thải ra môi trường.

1.6.2.3 Các chế độ sấy gỗ.

Tại nhà máy có 2 kiểu buồng sấy đó là buồng bán tự động và buồng tự động

- Ở buồng bán tự động thì công nhân sẽ vận hành theo chế độ sấy của 2 thông số

đó là tk và tư

- Ở buồng tự động thì chế độ sấy làm việc theo 3 thông số tk, ωcb, ωtbgo.

Ẩm được phun vào khi bắt đầu sấy gỗ để đạt được độ ẩm thích hợp Nếu cácchế độ sấy làm việc không đúng thì ta có thể phun ẩm hoặc xả ẩm để điều chỉnh

Hệ thống sử dụng quạt 2 chiều (quạt đảo chiều) để quạt gió trao đổi nhiệtcưỡng bức với calorifer Cứ 2 ÷ 3 giờ đảo chiều một lần

Nhiệt độ bầu khô được đo bằng nhiệt kế thuỷ ngân đặt ở sau giàn calorifer.Nhiệt độ bầu ướt cũng đựơc đo ở sau giàn calorifer đặt ở giữa tường

• Sấy gỗ thông với kích thước 2000mmX100mmX37mm

Ở nhà máy thì có hai kiểu lò sấy bán tự động và lò sấy tự động Thường gỗthông được sấy tại lò bán tự động với chế độ sấy như sau:

Thời gian sấy (ngày) Ca tk, oC tư,oC

- Độ ẩm gỗ: độ ẩm đưa vào ban đầu khoảng 60 ÷ 70%, độ ẩm cuối ra lò phải đạt8÷10%.

• Sấy gỗ keo với kích thước 1000mmX80mmX28mm

Gỗ keo thường sấy với thời gian rất dài nên thường được đưa vào lò sấy tự động:Thời gian

• Sấy gỗ quế với kích thước 1000X70X25mm.

Gỗ quế cũng sấy thời gian không dài nên được sấy ở lò bán tự động

- Độ ẩm gỗ: độ ẩm đưa vào ban đầu khoảng 60 ÷ 70%, độ ẩm cuối ra lò phải đạt

10%

- Thời gian sấy: vì gỗ là loại vật liệu rất dễ nứt, cong vênh do đó thời gian sấy kéodài khoảng 13 ngày

- Kích thước gỗ: tuỳ vào đơn đặt hàng

1.7 Tình hình chế biến gỗ xuất khẩu của Việt Nam và lý do chọn đề tài.

1.7.1 Vài nét sơ lược về chế biến gỗ xuất khẩu ở Việt nam.

Kể từ khi bước sang thế kỷ 21, ngành sản xuất đồ gỗ của Việt Nam đã tiếnmột bước khá dài, với mức xuất khẩu tăng gấp bội, và theo dự liệu thì đồ gỗ ViệtNam vẫn sẽ giữ được mức tăng trưởng cao trong năm 2007

Theo bộ ThượngMại Việt Nam cho biết thì

kể từ đầu thế kỷ thứ 21đến nay, các sản phẩm gỗxuất khẩu của Việt Nam

đã tăng lên từ 219 triệu đô

la năm 2000 đến 2 tỉ đô latrong năm 2006 Đà tăngtrưởng này, theo dự liệuvẫn sẽ giữ ở mức cao trong năm nay Lên tiếng về tình hình sản phẩm gỗ của ViệtNam, tiến sỹ Trần Đức Sinh, chủ tịch Hiệp Hội Gỗ và Lâm Sản Việt Nam cho biết:Hầu hết các sản phẩm đố gỗ xuất khẩu nói ở đây là đồ đạc dùng trong nhà, hàng nộithất Những công ty đóng góp vào việc sản xuất những mặt hàng này là những công

ty nội địa, công ty liên doanh với nước ngoài và các công ty nhà nước Tính chungthì ngành chế biến gỗ tại Việt Nam thu dụng được khoảng gần một triệu nhân công.Hiệp hội Gỗ và Lâm Sản Việt Nam chỉ mới thành lập được mấy năm nay, đại diệncho các doanh nghiệp trong ngành này

Một trong những điểm khó cho ngành chế biến và sản xuất gỗ tại Việt Namhiện nay là không đủ nguyên liệu Gỗ nội địa chỉ thỏa mãn được 20% nhu cầu, phầncòn lại phải nhập khẩu, và vì thế các doanh nghiệp trong ngành này tại Việt Nam

Một kiểu bàn ghế ngoài trời

phải lệ thuộc vào thị trường gỗ thế giới cũng như tình trạng giao động của thịtrường này

Những doanh nghiệp cỡ nhỏ ở địa phương thiếu sự phối hợp, rất khó có thểcung ứng nổi khi nhận được những khối lượng hàng đặt mua thật lớn

Một thử thách khác nữa cho ngành sản xuất đồ gỗ của Việt Nam là chấtlượng chưa được cao Hiện chỉ có 10% trong tổng số 2.000 cơ sở chế biến gỗ tạiViệt Nam đạt tiêu chuẩn quốc tế

Để giải quyết những khó khăn và duy trì mức tăng trưởng bền vững, khu vựckinh tế này tìm cách gia tăng sản lượng gỗ nội địa lên tới 22 triệu mét khối tính chotới năm 2020 qua các chương trình trồng cây gây rừng để có thể thỏa mãn được70% toàn thể nhu cầu

Riêng về hàng xuất khẩu sang Hoa Kỳ, ngành chế biến gỗ gặp một số nhữngkhó khăn.Theo lời Tiến sỹ Trần Đức Sinh thì hiện nay mẫu mã sản phẩm đồ gỗ xuấtkhẩu sang Hoa Kỳ do chính công ty đặt mua đưa ra, còn những mẫu mã do cáccông ty tại Việt Nam sáng tạo vẫn còn rất hạn chế

1.7.2 Lý do chọn đề tài.

Sau khi tìm hiểu thực tế tại Công ty Cổ phần Chế biến Lâm sản Xuất khẩuNam Định, cùng với tìm hiểu trên mạng, sách báo đã cho thấy hiện nay CôngNghiệp chế biến gỗ ở nước ta đang phát triển rất mạnh Số Doanh Nghiệp đầu tưvào sản xuất và chế biến gỗ ngày càng tăng, các sản phẩm xuất khẩu gỗ hàng nămđạt khoảng 2 tỉ USD và tăng rất mạnh Nhưng sản phẩm chế biến gỗ của nước tavẫn chưa thể cạnh tranh được với các nước phát triển, mới chỉ có khoảng 20 DoanhNghiệp sản xuất gỗ đạt tiêu chuẩn quốc tế

Sấy gỗ là một trong nhưng công đoạn rất quan trọng trong chế biến gỗ Vì gỗ

là loại vật liệu rất dễ nứt, cong vênh đòi hỏi phải sấy với chế độ rất nghiêm ngặt.Sấy gỗ sẽ quyết định phần lớn chất lượng gỗ của Doanh Nghiệp Sau khi tìm hiểuthực tế về công nghiệp chế biến gỗ của nước ta và vai trò sấy gỗ trong chế biến gỗ

tôi đã quyết định chọn đề tài: “Thiết kế hệ thống sấy buồng để sấy gỗ với năng suất 40 m 3 /mẻ”.

1.8 Tổng quan về công nghệ sấy gỗ.

1.8.1 Khái niệm về sấy gỗ.

Sấy gỗ là quá trình khử ẩm từ gỗ bằng cách làm chất ẩm trong gỗ bay hơi.Trong kỹ thuật đôi khi người ta nén vật liệu để đẩy ẩm ra, nhưng đối với gỗ người

ta không dùng phương pháp này

Hàm lượng nước chứa trong gỗ được đặc trưng bằng độ ẩm của gỗ, là hàmlượng nước chứa trong gỗ quy về một đơn vị khối lượng gỗ

Mục đích công nghệ của sấy gỗ là làm thay đổi, giảm độ ẩm cho phù hợp vớimôi trường sử dụng và yêu cầu công nghệ gia công gỗ

Sự thay đổi độ ẩm của gỗ dẫn đến sự thay đổi hình dạng, kích thước gỗ Vìvậy độ ẩm của chi tiết gỗ trong kết cấu hay công trình cần phải ổn định hình dạng,kích thước trong môi trường sử dụng

Tóm lại, mục đích công nghệ của sấy gỗ là đề phòng trước sự thay đổi hìnhdạng, kích thước chi tiết đã hình thành

1.8.3 Tầm quan trọng của sấy gỗ.

Gỗ phải được sấy trong bất kỳ một quá trình gia công, chế biến gỗ nào (sảnxuất đồ mộc, sản xuất gỗ dán, ván nhân tạo, sản xuất kết cấu xây dựng từ gỗ, chếbiến song mây tre, làm hàng thủ công mỹ nghệ )

Sử dụng gỗ tươi, hoặc gỗ sấy có độ ẩm chưa đạt yêu cầu sẽ dẫn đến giảmthời gian sử dụng sản phẩm, hoặc hủy bỏ (hàng sơn mài xuất khẩu bị nứt, hàng songmây tre bị mốc, chi tiết đồ mộc bị cong vênh, co rút, giản nở không lắp lẫn được,hoặc lắp xong bị nứt, bị hỏng ; kết cấu xây dựng bị mục, mọt )

Vì vậy nhiệm vụ chủ yếu của sấy gỗ là giảm đều độ ẩm toàn chồng gỗ, trongthanh gỗ đem sấy theo tiết diện và chiều dài lúc đảm bảo chất lượng vật liệu

1.8.4 Các khuyết tật của gỗ sấy sản sinh trong quá trình sấy.

1.8.4.1 Cong vênh.

Gỗ bị cong vênh là do các bộ phận của gỗ co rút không đồng đều sinh ra (corút không đồng đều theo các chiều thớ khác nhau) Nếu độ cong vênh ở các loại vánkhác nhau có khác nhau, đối với ván tiếp tuyến là nghiêm trọng nhất Để hạn chếmức độ cong vênh cần tuân theo các biện pháp sau: khi xếp đống, cần sử dụngthanh kê có bề dày đều nhau và phải đặt đúng vị trí của thanh kê, cự ly thanh kêkhông nên cách xa nhau quá.

1.8.4.2 Gỗ bị nhăn mặt.

Sự nhăn mặt gỗ (ván) là một hiện tượng biểu hiện trạng thái biến dạng hếtsức mãnh liệt và không tốt Có khi do gỗ bị nhăn mặt mà sinh ra nứt nẻ lớn Khuyếttật này thường xảy ra ở một số loại gỗ nhất định Để tránh hiện tượng này, khi sấykhông nên sử dụng nhiệt độ sấy quá cao và không được phép tăng nhiệt độ quá mứcquy định của chế độ sấy

1.8.4.3 Nứt nẻ.

Là do sự phát sinh ứng suất quá lớn bên trong gỗ làm cho các thớ gỗ bị pháhoại Ứng suất hình thành ở các giai đoạn sấy đầu sẽ gây nên nứt ngoài Còn ứngsuất hình thành ở giai đoạn sấy sau sẽ gây nên nứt trong Để tránh nứt nẻ ở bề mặtván, ta cần tuân thủ chế độ sấy, nhất thiết không được hạ thấp độ ẩm của môitrường sấy xuống quá đáng so với quy định của chế độ sấy

1.8.5 Các phương pháp sấy gỗ.

Cũng như các phương pháp sấy khác, đối với gỗ có các phương pháp sấysau: Hong khô, sấy chân không, sấy ngưng tụ ẩm, sấy cao tần, sấy hơi nước quánhiệt, sấy qui chuẩn, sấy bằng năng lượng mặt trời, sấy gỗ trong chất lỏng, sấy lytâm

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN NHIỆT HỆ THỐNG SẤY BUỒNG ĐỂ

- Tính khối lượng vật liệu sấy vào ra buồng sấy

- Tính lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ W (kg ẩm/h).

- Xác định thông số tác nhân sấy trước và sau calorifer

- Xây dựng quá trình sấy lý thuyết mà nội dung cơ bản của nó là tính lượngkhông khí khô cần thiết Lo (kg kk/h).

- Xác định kích thước cơ bản của buồng sấy

- Tính tất cả các tổn thất nhiệt có thể có

- Xây dựng quá trình sấy thực Nhiệm vụ chủ yếu của phần này là tính lượng

tác nhân sấy cần thiết L (kg kk/h) và nhiệt lượng Q (kJ/h) mà calorifer cần

- Giai đoạn (1) t ăng nhiệt, phun ẩm:

+ Nhiệt độ tác nhân sấy: t1 = 50oC

+ Thời gian sấy: τ = 120 h

- Giai đoạn (4) xử lý ẩm và quạt nguội: τ = 16 h

2.2 Khối lượng vật liệu sấy ra vào mỗi giai đoạn.

Theo yêu cầu thiết kế năng suất đầu vào của hệ thống sấy lạnh là: 40m 3 /mẻ.

Ta có khối lượng riêng của gỗ khi đưa vào buồng ρ = 546 kg/m 3

Nếu gọi G1, G2, ω1, ω2 tương ứng là khối lượng và độ ẩm tương đối của vật

liệu sấy đi vào và đi ra khỏi thiết bị sấy thì rõ ràng lượng ẩm đã bốc hơi trong thiết

bị sấy bằng:

2

1 G G

hay W =G1.ω1−G2.ω2 hay

Trong đó ω1 và ω2 được viết theo giá trị thực

Do khối lượng vật liệu khô tuyệt đối trước và sau quá trình sấy không đổi vàbằng nhau nên ta có :

)1()1

1

1

62,01218401

1

2

1 1 1

G12 = G21= 20748kg

kg G

3.01

60,01207481

1

2

1 2 1

- Giai đoạn (3)

G13 = G22= 11856kg

1.01

3,01118561

1

2

1 3 1

2074821840

G13 23

τ

2.4 Xác định các thông số ngoài trời.

Do địa điểm khảo sát cũng như để thiết kế hệ thống sấy ở Nam Định nênthông số không khí ngoài trời ta tra trong bảng Nhưng để tiện trong quá trình tínhtoán ta lấy:

− Nhiệt độ môi trường trung bình năm t o = 25 0 C

− Độ ẩm tương đối trung bình năm ϕ0 =85%.

Như vậy điểm 0 có cặp thông số (t 0 ;ϕ0) ta dễ dàng xác định được lượng chứa

ẩm do và entanpy Io trên đồ thị I-d Các thông số này cũng có thể tính theo các côngthức giải tích Khi đó:

− Lượng chứa ẩm d0:

b

b

p B

p d

.621,0

Trong đó: ϕ0 : Độ ẩm tương đối ở điểm 0, ϕ0= 85%

p b: Phân áp suất bão hòa;

B = 1at = 0,98 bar: Áp suất khí quyển.

Trong đó p b:

bar t

500,235

42,402612

42,402612

0315,0.85,0621,0

0 C t d r C t

I = pk + + pa

Trong đó: r = 2500 KJ/kgKK - nhiệt ẩn hóa hơi của nước

Do đó: I0 =1,004.25+0,0172(2500+1,842.25)=69,4kJ/kgkk

2.5 Xác định entanpy của tác nhân sấy trước quá trình sấy

−Entanpy của tác nhân sấy trước quá trình sấy của từng giai đoạn I1 có thể được

xác định bằng đồ thị I - d theo cặp thông số (d1; t1)trong đó d1 = d01, như vậy ta xácđịnh được điểm 1 Các thông số còn lại của điểm 1 ta dễ dàng tìm được như ϕ1; I 1

Do đây là quá trình đốt nóng được chọn theo thiết kế Từ đó tìm được I 1 hoặc có thểtính bằng giải tích

I1 =C pk t1+d1(r+C pa t1)

Trong đó t1 đã chọn trước lần lượt bằng 50oC; 60oC; 70 oC

Thay số vào từng giai đoạn ta được

t 2 sao cho không được đọng sương Theo kinh nghiệm chọn t 2 = 31 0 C; 33 0 C; 35 0 C

2.6 Xây dựng quá trình sấy lý thuyết

Xác định các thông số tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết

Hình 2.1 Đồ thị I-d của quá trình sấy lý thuyết

- Trạng thái A là trạng thái không khí ngoài trời

- Trạng thái B là trạng thái đầu của quá trình sấy

- Trạng thái Co là trạng thái tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết

Khi đã chọn được nhiệt độ t 2 thì trạng thái tác nhân sấy sau quá trình sấy lý

thuyết hoàn toàn xác định được nhờ cặp thông số ( t 2 ; I 2 = I 1 ), trong đó I2 = I1. Khiđiểm Co đã được xác định trên đồ thị I-d thì lượng chứa ẩm d2o và ϕ ocũng hoàn

toàn xác định được Các đại lượng này cũng có thể xác định bằng giải tích:

− Lượng chứa ẩm d2:

2

2 1 1 1

2

2 1 1 1

20

))(

()

)(

(

t C r

t t d C d i

t t d C d d

pa

dx dx

+

−+

=

−+

φ

1

+

−+

=

- Giai đoạn (2)

0283,033.842,12500

)3360(036,10174,0

2

+

−+

=

- Giai đoạn (3)

0315,035.842,12500

)3570(036,10174,0

3

+

−+

=

Như đã nói ở trên nhiệt độ t2 được chọn theo kinh nghiệm Do đó, ta tính ϕ2 để

kiểm tra xem tính hợp lý khi chọn t 2

− Độ ẩm tương đối ϕ2:

)62,0(

20 2

20 20

d p

d B

42,402612

exp

2 2

42,402612

42,402612

42,402612

0251,0.98,0

20

+

=ϕ

- Giai đoạn (2)

%85854,0)0283,0621,0(05,0

0283,0.98,0

20

+

=ϕ

- Giai đoạn (3)

%8585,0)0315,0621,0(0558,0

0315,0.98,0

20

+

=ϕ

Lượng không khí lý thuyết

Ta có lượng ẩm do 1kg không khí khô mang ra trong quá trình sấy là:

1 2 0

1

1 2 0 2 0

d d d d d

l 0 - gọi là lượng tiêu hao không khí riêng

Vậy để tách W kg ẩm trong 1 giờ thì lượng không khí khô là:

L0 =W1.l0 =68,25.130=8864kgkk/h

- Giai đoạn (2)

920174,00283,0

2.7 Xác định các kích thước cơ bản của hệ thống sấy

Kích thước của buồng sấy phụ thuộc vào năng suất của buồng sấy và đặcđiểm kích thước của vật liệu sấy

Năng suất của buồng sấy là 40m3/mẻ, còn kích thước của gỗ đưa vào sấy cókích thước như sau:

Do gỗ sấy nhằm mục đích là tấm ván sàn nên kích thước đã được đặt sẵnvới:

- Chiều dài của thanh gỗ có kích thước lgỗ = 2000 mm

- Chiều dầy của thanh gỗ có kích thước là δgỗ = 37 mm

- Chiều rộng của thanh gỗ có kích thước là rgỗ = 100 mm

Để cho khả năng vật liệu được chất cao thì ta không dùng xe goòng để đưa

gỗ vào mà dùng xe nâng để đưa từng bó gỗ vào chồng lên nhau, như thế sẽ đảm bảođược vật liệu không bị đổ, năng suất cao chiếm ít diện tích

Cách bố trí gỗ như hình vẽ: do chiều dài của gỗ 2000mm nên ta bố trí gỗ đểngang là 2 hàng, với mỗi bó gỗ cao 1000mm và khoảng trống giữa các bó là100mm để dễ đưa vật liệu ra vào, cách trần 300mm

hình 2.2 Mặt cắt ngang buồng sấy Bó gỗ

- Chiều cao của buồng sấy là:

H = H1 + H2 + H3,mmTrong đó:

- H1 là chiều cao khoảng trống trên để tuần hoàn khí và đặt quạt, H1 =700mm.

- r1 là khoảng cách giữa gỗ và tường, r1 = 250mm;

- r2 là khoảng cách giữa hai bó gỗ, r2 = 100mm;

- r3 là chiều dài của thanh gỗ, r3 = 2000mm;

Vậy chiều rộng của buồng sấy là:

r = 2.250 + 100 + 2000.2 = 4600mm;

- Chiều dài của buồng sấy được tính(L):

Chọn thể tích không gian thoáng để môi chất tuần hoàn là:

Vt = 100m3;Vậy tổng thể tích không gian của buồng sấy là:

Vb = Vt + Vgỗ = 100 + 40 = 140 m3;

Ta lại có: H.L.r = Vb ⇒ L = m

r H

V b

2,76,4.2,4

2.8.1.1Tổn thất qua kết cấu bao che

Tổn thất qua kết cấu bao che là phức tạp nhất, ta chia kết cấu làm 3 phần: các

bề mặt bao quanh, trần và nền

−Tổn thất qua nền buồng sấy phụ thuộc rất nhiều vào cấu tạo nền và cả địatầng Mặc dù nền các thiết bị sấy đều được xử lý bằng bê tông gạch vỡ và láng ximăng nhưng theo kinh nghiệm ở những vùng nền ẩm ướt tổn thất này vẫn rất lớn sovới nền đất khô ráo Ở Việt Nam chưa có số liệu nghiên cứu về tổn thất nền do đó tadựa vào bảng số liệu nghiên cứu thực tế của Nga Bảng số liệu tổn thất qua nền phụ

thuộc vào khoảng cách X(m) giữa tường thiết bị sấy với tường phân xưởng và nhiệt

độ trung bình của tác nhân sấy trong thiết bị sấy

Theo tài liệu [1], trong trường hợp này với nhiệt độ trung bình TNS là 40,50C

nên ta chọn được: q n =35 W/m 2

Với khoảng cách X = 1m do thiết bị sấy trong trường hợp này được bố trí đặt

gần kề với các phân xưởng bên cạnh

Vậy : Q n = F n q n =7,2.4,6.35 =1159,2W

−Tổn thất qua tường bao:

Kết cấu của tường bao: Tường buồng sấy

được xây bằng gạch đỏ dày 0,25m

Trong đó kết cấu cụ thể như sau :

+ Lớp vữa mặt trong và mặt ngoài có cùng

Hình 2.3 Kết cấu tường buồng sấy

Mật độ dòng nhiệt q(W/m 2 ) truyền qua một đơn vị diện tích bề mặt truyền

nhiệt có thể tính bằng một trong các công thức sau đây: q=K∆t

δλ

δ + +

−

= t w t w

Trong kỹ thuật sấy thì nhiệt độ bề mặt vách sẽ không biết được, ta chỉ biết

được nhiệt độ dịch thể nóng t f1 (là nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy) và nhiệt độ

dịch thể lạnh t f2 (là nhiệt độ không gian bao quanh buồng sấy)

1

ft

2

ft

α

1

λtw1

tw4

Như vậy là phải đi tìm hệ số truyền nhiệt K tức phải đi tìm hệ số trao đổi nhiệt

Trao đổi nhiệt từ tường bao đến không khí bên ngoài là đối lưu tự nhiên với

hệ số trao đổi nhiệt α2 Muốn xác định α2 cần biết nhiệt độ bề mặt tường t w2 Trị sốnày chưa biết nên phải giả thiết sau đó kiểm tra lại Việc tính toán theo phươngpháp tính lặp cho đến khi sai số nhỏ hơn trị số cho phép

015,0.277,0

22,051,14

184,215,401

1 2 1

−

=

λ

δα

Sai số so với giả thiết là 0,99% như vậy giả thiết t w2= 32oC là đúng

12,3

2 =

α W/m 2 K

Từ đó ta tính được:

41,112,3

193,0

015,0.277,0

22.051,141

++

vậy Ft = (2.r.H + 2.L.H) = 2.4,6.4,2 + 2.4,2.7,2 = 99,12 m 2.

Qt = 99,12.1,41.(40,5 – 25) = 2166,27 W

- Tổn thất qua trần buồng là:

tr tr

tr

k

2 1

11

1

αλ

193

,0

015,0.277,0

22,051,141

1

++

652,14891

2.8.1.2 Tổn thất do vật liệu mang đi.

Để tính tổn thất này cho các giai đoạn sấy chúng ta thấy nhiệt độ của vật liệusấy trước và sau mỗi giai đoạn sấy nhỏ hơn hoặc bằng nhiệt độ trung bình của tácnhân sấy Vì giai đoạn (1) vật liệu sấy vào có nhiệt độ thấp bằng nhiệt độ tác nhânsấy ra môi trường (t2) của giai đoạn (1) nên nhiệt độ ra của giai đoạn (1) chúng talấy nhỏ hơn nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy khoảng (4oC÷5oC) Như vậy chúng

Nhiệt dung riêng của vật liệu sấy được tra bảng trong [1] ta được

Cv1 = 2,72 (gỗ khi đưa vào với độ ẩm 62%)

Tổn thất nhiệt do vật liệu mang đi sẽ được tính theo biểu thức:

Qv = G2 Cv(tv2 – tv1) = 20748.2,72.(35,5 – 31) = 253955,52 kJ

96,372025

,68

52,253955

2.8.2 Giai đoạn (2)

2.8.2.1 Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che

−Tổn thất qua nền buồng sấy phụ thuộc rất nhiều vào cấu tạo nền và cả địatầng Mặc dù nền các thiết bị sấy đều được xử lý bằng bê tông gạch vỡ và láng ximăng nhưng theo kinh nghiệm ở những vùng nền ẩm ướt tổn thất này vẫn rất lớn sovới nền đất khô ráo Ở Việt Nam chưa có số liệu nghiên cứu về tổn thất nền do đó tadựa vào bảng số liệu nghiên cứu thực tế của Nga Bảng số liệu tổn thất qua nền phụ

thuộc vào khoảng cách X(m) giữa tường thiết bị sấy với tường phân xưởng và nhiệt

độ trung bình của tác nhân sấy trong thiết bị sấy

Theo tài liệu [1], trong trường hợp này với nhiệt độ trung bình tác nhân sấy là46,50C nên ta chọn được: q n = 40W/m 2

Với khoảng cách X = 1m do thiết bị sấy trong trường hợp này ta bố trí đặt gần

kề với các phân xưởng bên cạnh

Vậy : Q n = F n q n =7,2.4,6.40 =1324,8W

−Tổn thất qua tường bao:

Với t f1 là nhiệt độ trung bình của TNS: t f 0C 0C 0C

Trao đổi nhiệt từ tường bao đến không khí bên ngoài là đối lưu tự nhiên với

hệ số trao đổi nhiệt α2 Muốn xác định α2 cần biết nhiệt độ bề mặt tường t w2 Trị sốnày chưa biết nên phải giả thiết sau đó kiểm tra lại Việc tính toán theo phươngpháp tính lặp cho đến khi sai số nhỏ hơn trị số cho phép

C q

015,0.277,0

22,051,14

1835,295,461

1 2 1

−

=

λ

δα

Sai số so với giả thiết là 0,97% như vậy giả thiết t w2= 34oC là đúng

315,3

2 =

α W/m 2 K

Từ đó ta tính được:

452,1315,3

193

,0

015,0.277,0

22.051,141

++

tr

k

2 1

11

1

αλ

193

,0

015,0.277,0

22,051,141

1

++

2.8.2.2 Tổn thất do vật liệu mang đi.

Để tính tổn thất này cho các giai đoạn sấy chúng ta thấy nhiệt độ của vật liệusấy trước và sau mỗi giai đoạn sấy nhỏ hơn hoặc bằng nhiệt độ trung bình của tácnhân sấy

tv12 = tv21 = 35,5oC