Đồ án thiết kế hệ thống sấy lúa bắng sấy tháp 1 tấn.h

quá trình sấy, khối thóc cần có lỗ hổng cần thiết để tạo điều kiện cho quá trình truyền và trao đổi nhiệt, ẩm với TNS được dễ dàng.. Ở đây, ta dùng thiết bị sấy tháp để sấy lúa với TNS l

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

(Quá trình thiết bị trong công nghệ hóa học và thực phẩm)

GVHD: ThS Nguyễn Quốc Hải

Nguyễn Hữu Công Danh 14030411

Khoa : Công nghệ kỹ thuật hóa học - Chuyên ngành hóa dầu

- Cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng và tính toán

- Tính toán thiết kế tháp sấy:

+ Chiều cao tháp + Bố trí kênh dẫn, kênh thải + Tính toán cơ khí

- Tính toán và chọn thiết bị phụ:

+ Buồng đốt + Calorife

LỜI CẢM ƠN

Đồ án quá trình thiết bị là môn học giúp sinh viên ứng dụng kiến thức môn Quá trình thiết bị và nhiều môn nữa vào việc thiết kế công nghệ theo đề tài cho trước Tuy đã được trang bị đầy đủ kiến thức để trở thành kỹ sư thiết kế ứng dụng, nhưng về kinh nghiệm và về chuyên môn thì nhóm sinh viên chúng em vẫn chưa

có đủ để trở thành những kỹ sư thực thụ Chính vì thế, sự giúp đỡ, theo sát và tận tình chỉ bảo của Quý Thầy (Cô) là không thể thiếu

Trong suốt quá trình thực hiện Đồ án thì thầy Nguyễn Quốc Hải là người quan trọng trong vai trò cao cả ấy Nhóm chúng em xin phép được gửi đến thầy

sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc! Bên cạnh đó cũng phải phải kể đến sự giúp

đỡ nhiệt của một số Quý Thầy (Cô) khác nữa, nhóm em cũng xin chân thành cảm ơn!

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, đối với nước ta năng suất của người lao động được nâng lên rất cao nhờ sự giúp sức của nhiều loại máy móc hiện đại, các phương pháp nuôi trồng tiên tiến Sản lượng lương thực, thực phẩm hàng năm không những đủ dùng mà còn xuất khẩu đi nhiều nước trên thế giới Các loại lương thực, thực phẩm đều dễ

bị hư hỏng ở điều kiện khí hậu bình thường Do đó muốn bảo quảnlương thực, thực phẩm được lâu dài để có thể dễ dàng vận chuyển đi xa thì chúng ta cần phải

áp dụng các phương pháp như sấy khô hoặc ướp lạnh lương thực, thực phẩm sau

đó bảo quản ở môi trường thích hợp Ngoài kỹ thuật lạnh, sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp đặc biệt là ngành công nghiệp chế biến nông – hải sản Trong nông nghiệp, sấy là một trong những công đoạn quan trọng sau thu hoạch Quá trình sấy không chỉ là 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 ít năng lượng và chi phí vận hành thấp Chẳng hạn trong chế biến nông – hải sản, sản phẩm sấy phải đảm bảo duy trì màu sắc, hương vị, các vi lượng v.v

Hiện nay có rất nhiều phương pháp sấy khác nhau, đối với thóc người ta

có thể dùng các phương pháp sấy như: phơi nắng tự nhiên, sấy thùng quay, sấy buồng, sấy tháp,… Đồ án môn học này nhằm thiết kế hệ thống sấy thóc với năng suất sản phẩm 1 tấn lúa/h bằng thiết bị sấy tháp, với tác nhân sấy chính là không khí khói lò và khói lò làm tác nhân phụ

CHƯƠNG 1 VẬT LIỆU SẤY VÀ QUÁ TRÌNH SẤY 1

1.1 Vật liệu sấy 1

1.1.1 Giới thệu sơ lược về vật liệu cần sấy – thóc 1

1.1.1.1 Cấu tạo của hạt thóc 1

1.1.1.2 Các thành phần hoá học của thóc 2

1.1.1.3 Tính chất vật lý 2

1.1.1.4 Các đặc tính chung của khối thóc 3

1.1.2 Đặc trưng của hạt thóc sau khi sấy 5

1.1.3 Giới thiệu quy trình thu hoạch và bảo quản thóc 6

1.1.4 Công nghệ sấy lúa 6

1.2 Sơ lược về quá trình sấy – sấy tháp 7

1.2.1 Khái niệm sấy 7

1.2.2 Chọn phương pháp sấy, hệ thống sấy 8

1.2.2.1 Giới thiệu phương pháp sấy nóng 8

1.2.2.2 Chọn dạng hệ thống sấy 8

1.2.2.3 Chọn tác nhân sấy, nhiên liệu 10

1.3 Lựa chọn hệ thống sấy lúa, sơ đồ công nghệ và thuyết minh 12

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY 15

2.1 Chọn thông số không khí ngoài trời 15

2.2 Tính cân bằng ẩm cho từng vùng 15

2.3 Tính toán quá trình cháy và quá trình trao đổi nhiệt 16

2.4 Tính thời gian sấy 20

2.5 Xác định kích thước sơ bộ của buồng sấy 23

2.6 Bố trí kênh dẫn và kênh thải 24

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN NHIỆT THIẾT BỊ SẤY THÁP 25

3.1 Tính toán quá trình sấy lý thuyết 25

3.2 Tính các tổn thất nhiệt 25

3.3 Tính toán quá trình sấy thực tế 28

3.4 Tính toán cân bằng nhiệt 29

3.5 Tính nhiên liệu tiêu hao 30

3.6 Tính toán vùng làm mát 30

CHƯƠNG 4 TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ 33

4.1.1 Đặc điểm và mục đích của buồng đốt 33

4.1.2 Thiết kế buồng đốt 34

4.2 Thiết bị trao đổi nhiệt (Calorife khí – khói) 35

4.2.1 Công suất nhiệt của Calorife 35

4.2.2 Calorife khí – khói 35

4.3 Tính quạt 37

4.3.1 Cho buồng sấy 37

4.3.1.1 Trở lực 37

4.3.1.2 Trở lực qua ống dẫn 38

4.3.1.3 Trở lực trong kênh dẫn và kênh thải 38

4.3.1.4 Trở lực qua lớp hạt 39

4.3.1.5 Trở lực cục bộ 39

4.3.1.6 Tổng trở lực 39

4.3.2 Cho buồng làm mát 40

4.4 Trọng lượng của tháp 41

4.5 Gàu tải 42

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

CHƯƠNG 1 VẬT LIỆU SẤY VÀ QUÁ TRÌNH SẤY

1.1 Vật liệu sấy

1.1.1 Giới thệu sơ lược về vật liệu cần sấy – thóc

1.1.1.1 Cấu tạo của hạt thóc

Hạt thóc nhìn từ ngoài vào có các bộ phận chính: mày thóc, vỏ trấu, vỏ hạt, nội nhủ, phôi

Hình 1.1 Cấu tạo hạt thóc

Awn: râu lúa Lemma: vỏ Starchy endosperm: nội nhũ tinh bột Aleurone: hạt alơron

Tegmen: vỏ Palea: mày Pericap: vỏ hạt Sterile: vỏ bao nhỏ Embryo: mầm, phôi Scutellum: vảy nhỏ Epiblast: lá mặt Coleoptile: lá bao mầm Plumule: chồi mầm Radicle: rễ mầm Coleorhize: thân mầm Rachilla: cuống hạt

 Mày thóc: trong quá trình sấy, bảo quan, mày thóc rụng ra làm tăng lượng

tạp chất trong thóc

 Vỏ trấu: có tác dụng bảo vệ hạt thóc, chống các ảnh hướng của môi trường

và sự phá hoại của sinh vật, nấm mốc,

 Vỏ hạt: bao bọc nội nhủ, thành phần cấu tạo chủ yếu là lipit va protit

 Nội nhũ: là thành phần chính và chủ yếu nhất của hạt thóc, 85% là gluxit

 Phôi: nằm ở góc dưới nội nhũ, làm nhiệm vụ biến các chất dinh dưỡng trong nội nhũ đẻ nuôi mộng khi hạt thóc nảy mầm

Theo thống kê thóc mới thu hoạch thường có độ ẩm cao nên một số giống

có thể nảy mầm, men mốc và nấm dễ phát triển làm cho thóc bị hư hoặc kém phẩm chất Thông thường độ ẩm của thóc khi mới thu hoạch là từ 20-27% Để thóc không bị hư hỏng hoặc giảm phẩm chất thì trong vòng 48 giờ sau khi thu hoạch phải làm khô thóc để độ ẩm chỉ còn 20%, sau đó cần tiếp tục xử lý Tuỳ theo nhu cầu làm khô thóc để xay xát ngay hoặc để tồn trữ lâu dài hoặc để làm giống mà yêu cầu làm khô và công nghệ sấy khác nhau Quá trình sấy phải làm sao để độ ẩm thoát ra từ từ nhằm đạt được độ ẩm mong muốn đồng thời đảm bảo

sự chênh lệch nhiệt độ trong hạt thóc so với bên ngoài là nhỏ nhất Độ ẩm an toàn của thóc cho bảo quản phụ thuộc vào tình trạng thóc, khí hậu cũng như điều kiện bảo quản Khi thóc có độ ẩm từ 13-14% (cắn thử hạt thóc thấy giòn), có thể bảo quản được từ 2-3 tháng, nếu muốn bảo quản dài hơn 3 tháng thì độ ẩm của thóc tốt nhất từ 12-12,5% Độ ẩm thóc, công nghệ sấy cũng ảnh hưởng tới hiệu suất thu hồi gạo và tỷ lệ gạo gãy trong quá trình xay xát, độ ẩm thích hợp cho quá trình xay xát từ 13-14% [1]

Thông số của vật liệu

 Khối lượng riêng: Thóc khô  = 500 kg/m3, Thóc ướt  = 750 kg/m3

 Nhiệt dung riêng: C = 1,5 kJ/kgK

1.1.1.4 Các đặc tính chung của khối thóc

Tính tan rời: là đặc tính khi đổ thóc từ độ cao h xuống mặt phẳng nằm

ngang, Thóc tự dịch chuyển để tạo thành khối có dạng chóp nón Góc tạo thành bởi đường sinh với mặt phẳng đáy nằm ngang của hình chóp gọi là góc nghỉ hay góc nghiêng tự nhiên của khối hạt Về trị số thì góc nghỉ tự nhiên bằng góc ma sát giữa hạt với hạt nên còn gọi là góc ma sát trong, kí hiệu φ1 Dựa vào độ tan rời này để xác định để xác định sơ bộ chất lượng

và sự thay đổi chất lượng của thóc trong quá trình sấy và bảo quản Đối với thóc, góc nghỉ khoảng từ 32 ÷ 400

 Nếu ta để hạt trên một mặt phẳng và bắt đầu nghiêng mặt phẳng này cho tới khi hạt bắt đầu trượt thì góc giới hạn giữa mặt phẳng ngang và mặt phẳng trượt gọi là góc trượt (góc ma sát ngoài), kí hiệu φ2 Trường hợp không phải là một hạt mà là một khối hạt thì góc trượt có liên quan và phụ thuộc vào góc nghiêng tự nhiên

o Hình 1.2 Các góc trong khối hạt

 Góc nghỉ và góc trượt càng lớn thì độ rời càng nhỏ, ngược lại góc nhỏ thì khả năng dịch chuyển lớn, nghĩa là độ rời lớn

 Độ rời của khối hạt dao động trong khoảng khá rộng tùy thuộc vào các yếu

tố như kích thước, hình dạng hạt và trạng thái bề mặt hạt, độ ẩm của hạt, số lượng và loại tạp chất trong khối hạt Đối với góc trượt còn thêm một yếu

tố quan trọng nữa là loại vật liệu và trạng thái bề mặt vật liệu trượt

 Loại hạt có dạng hình cầu, bề mặt hạt nhẵn như đậu, loại hạt không có hình cầu vàbề mặt hạt xù xì như thóc thì góc nghỉ và góc trượt lớn

 Độ tạp chất của khối hạt càng cao đặc biệt là nhiều tạp chất rác thì độ rời càng nhỏ

 Độ ẩm của khối hạt càng cao thì độ rời càng giảm

 Trong bảo quản, độ rời của khối hạt có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện bảo quản Nếu bảo quản quá lâu hay đã xảy ra quá trình tự bốc nóng làm cho khối hạt bị nén chặt, độ rời giảm hay thậm chí có khi mất hẳn độ rời

Tính tự chia loại: Khối hạt có cấu tạo từ nhiều thành phần (thóc sạch, thóc

lép, tạp chất) không đồng nhất (khác nhau về hình dạng, kích thước, tỷ trọng) do đó trong quá trình di chuyển tạo nên những vùng khác nhau về chất lượng, gọi là tính tự chia loại của khối hạt Hiện tượng tự chia loại ảnh hưởng xấu cho việc làm khô, bảo quản Những vùng nhiều hạt lép, tạp chất

dễ hút ẩm, dễ bị cuốn lẫn theo TNS trong quá trình sấy

Độ hổng của khối thóc: là khoảng không nằm trong khe hở giữa các hạt,

có chứa đầy không khí Được tính bằng phần trăm thể tích khoảng không gian của khe hở giữa các hạt với thể tích toàn bộ khối hạt chiếm chỗ Trong

quá trình sấy, khối thóc cần có lỗ hổng cần thiết để tạo điều kiện cho quá trình truyền và trao đổi nhiệt, ẩm với TNS được dễ dàng

Tính dẫn, truyền nhiệt: Quá trình dẫn và truyền nhiệt trong khối thóc thực

hiện theo hai phương thức luôn tiến hành song song và có quan hệ chặt chẽ với nhau đó là dẫn nhiệt và đối lưu Đại lượng đặc trưng cho khả năng dẫn nhiệt của thóc là hệ số dẫn nhiệt  0,12  0,2 Kcal/mh0C Và sự trao đổi nhiệt đối lưu giữa lớp hạt nóng và lớp hạt nguội mới vào Cả hai đặc tính này của thóc đều rất nhỏ nhưng cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy

Tính hấp thụ và nhả các chất khí, hơi ẩm: Là khả năng hấp thụ và nhả

các chất khí, hơi ẩm của thóc trong quá trình sấy, thường là hiện tượng hấp thụ bề mặt Vì vậy trong quá trình sấy xảy ra nhiều giai đoạn: Sấy  ủ sấy  ủ Để giúp vận chuyển ẩm ra bề mặt thóc để thóc được sấy khô đều

1.1.2 Đặc trưng của hạt thóc sau khi sấy

Thóc sau khi sấy được dùng để làm lương thực hoặc để làm thóc giống -

dự trữ

Vì vậy thóc sau khi sấy phải bảo đảm được các yêu cầu:

 Hạt thóc còn nguyên vẹn vỏ trấu bao bọc hạt gạo

 Hạt thóc còn giữ nguyên kích thước và màu sắc

 Có mùi vị đặc trưng của thóc, không có mùi lạ khác (của TNS, )

 Thóc không bị rạn nứt, gãy vụn, đặc biệt là thóc giống phải đảm bảo được khả năng ẩm bảo quản, không là môi trường cho mối mọt sống của hạt sau sấy,…

 Có độ ẩm thích hợp

 Độ hóa nhão và độ hồ hóa không đáng kể

1.1.3 Giới thiệu quy trình thu hoạch và bảo quản thóc

Lúa có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới khu vực Đông Nam châu Á và châu Phi Nó cung cấp hơn 1/5 toàn bộ lượng calo tiêu thụ bởi con người Lúa là các loài thực vật sống một năm, có thể cao tới 1-1,8 m, đôi khi cao hơn, với các lá mỏng, hẹp bản (2-2,5 cm) và dài 50-100 cm Các hoa nhỏ thụ phấn nhờ gió mọc thành các cụm hoa phân nhánh cong hay rủ xuống, dài 30-50 cm Hạt là loại quả thóc (hạt nhỏ, cứng của các loại cây ngũ cốc) dài 5-12 mm và dày 2-3 mm Cây lúa non được gọi là mạ Sau khi ngâm ủ, người ta có thể gieo thẳng các hạt thóc đã nảy mầm vào ruộng lúa đã được cày, bừa kỹ hoặc qua giai đoạn gieo mạ trên ruộng riêng để cây lúa non có sức phát triển tốt, sau một khoảng thời gian thì nhổ mạ để cấy trong ruộng lúa chính Sản phẩm thu được từ cây lúa là thóc khoảng 85 ngày sau khi gieo xuống ruộng Sau khi loại tạp chất,phân loại thì lúa được đem đi sấy và cuối cùng xát bỏ lớp vỏ ngoài thu được sản phẩm chính là gạo và các phụ phẩm là cám và trấu Gạo là nguồn lương thực chủ yếu của hơn một nửa dân số thế giới, điều này làm cho nó trở thành loại lương thực được con người tiêu thụ nhiều nhất

Hình 1.3 Sơ đồ quy trình thu hoạch và bảo quản lúa

1.1.4 Công nghệ sấy lúa

Lúa là vật liệu dạng hạt, có thể được sấy với nhiều loại máy sấy khác nhau

Ở đây, ta dùng thiết bị sấy tháp để sấy lúa với TNS là không khí ẩm được năng nhiệt lên tới mực đã định rồi được dẫn vào tháp qua các kênh dẫn để trao đổi nhiệt,

ẩm với khối lúa được chảy tự nhiên từ trên xuống nhờ chính trọng lượng của chúng rồi sau đó khí thải vào các kênh thải để thải ra môi trường Đây là thiết bị

chuyên dùng để sấy hạt, với TNSlà không khí nóng sẽ đảm bảo yêu cầu vệ sinh cho hạt lúa, chế độ sấy không quá cao do đó đáp ứng được yêu cầu sử dụng lúa làm giống, làm thực phẩm hay bảo quản chúng

Bảng 1.1 Các thông số của hạt lúa

Độ ẩm cân bằng trong quá trình sấy 13%

Khối lượng riêng của hạt lúa 500 kg/m3

Nhiệt độ sấy thích hợp 50 – 850 C cho lúa thương phẩm

40 – 42o C cho lúa làm giống

1.2 Sơ lược về quá trình sấy – sấy tháp

1.2.1 Khái niệm sấy

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 trọng về nhiều mặt: đối với các nông sản và thực phẩm nhằm tăng khả năng bảo quản, đối với gốm sứ làm tăng độ bền cơ học, đối với than củi làm tăng khả năng đốt cháy,… các vật liệu sau khi sấy đều giảm khối lượng hoặc cả thể tích nên giảm được giá thành vận chuyển

Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi trạng thái pha lỏng trong vật liệu thành hơi Cơ chế của quá trình được diễn tả bởi

4 quá trình cơ bản sau:

 Cấp nhiệt cho bề mặt vật liệu

 Dòng nhiệt dẫn từ bề mặt vật liệu

 Khi nhận được lượng nhiệt, dòng ẩm di chuyển từ vật liệu ra bề mặt

 Dòng ẩm từ bề mặt vật liệu tách vào môi trường xung quanh

Bốn quá trình này được thể hiện bằng sự truyền vận bên trong vật liệu và

sự trao đổi nhiệt ẩm bên ngoài giữa bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh

1.2.2 Chọn phương pháp sấy, hệ thống sấy

1.2.2.1 Giới thiệu phương pháp sấy nóng

Để sấy thóc, ta dùng phương pháp sấy nóng, tác nhân sấy (TNS) được đốt nóng nên độ ẩm tương đối  giảm dẫn đến phân áp suất hơi nước trong TNS giảm Mặt khác, do nhiệt độ của vật liệu sấy tăng lên nên mật độ hơi trong các mao quản tăng lên do đó phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy cũng tăng theo Nghĩa là ở đây có sự chênh lệch phân áp suất giữa bề mặt vật liệu sấy và môi trường, nhờ đó mà có sự dịch chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và

đi vào môi trường

Có 2 cách để tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường:

 Giảm phân áp suất của TNS bằng cách đốt nóng nó

 Tăng phân áp suất hơi nước trong vật liệu sấy

 HTS buồng: Năng suất thường nhỏ, vật liệu sấy (VLS) được đặt cố định

trên quá trình sấy (QTS) hoặc xe goòng nên cố định trong suốt QTS không được đồng đều Để khắc phục thì người ta bố trí cách đưa TNS theo đường dích dắc tạo nên sự đồng đều cho sản phẩm sấy Hệ thống này chỉ phù hợp các VLS mà ta khó làm cho nó bị xáo trộn được trong quá trình sấy, đó là

những VLS: Tấm gỗ, gạch, ngói,…Trong khi đó thóc rất dễ xáo trộn, vì vậy không dùng thiết bị này để sấy thóc

 HTS hầm: Có năng suất lớn hơn HTS buồng, QTS không theo chu kỳ như

HTS buồng mà liên tục Nhưng HTS này vẫn có nhược điểm giống HTS buồng là không dùng để sấy thóc

 HTS phun: Chỉ dùng để sấy các dung dịch huyền phù, không dùng HTS

này để sấy thóc

 HTS tháp: Có thể sấy liên tục với năng suất cao Rất phù hợp cho sấy hạt,

VLS chảy liên tục từ trên xuống dưới dưới tác dụng của trọng lực bản thân Trong quá trình sấy VLS được xáo trộn đều cùng TNS nên sản phẩm sấy sẽ đồng đều Hơn nữa việc phân vùng TNS nóng - lạnh cũng dễ dàng, vì vậy HTS này thích hợp cho việc sấy thóc

 HTS thùng quay: Cũng như HTS tháp, HTS này cũng rất phù hợp để sấy

hạt VLS được xáo trộn nhờ cánh xáo trộn khi thùng quay TNS vào đầu này và ra khỏi đầu kia của thùng sấy, QTS được liên tục HTS này có ưu điểm xáo trộn đồng đều hơn nhiều so với THS tháp do có cánh xáo trộn được dẫn động nhờ một động cơ quay Nhưng cũng vì điều này mà nó chỉ hiệu quả khi sấy với năng suất trung bình còn khi sấy với năng suất lớn thì việc dẫn động cho thùng quay cũng đòi hỏi tốn kém và phức tạp

 HTS tầng sôi: Ngay tên gọi của HTS ta đã hình dung được VLS luôn xáo

trộn trong quá trình sấy VLS phù hợp vẫn là dạng hạt, dưới tác dụng của TNS với thông số thích hợp thì VLS luôn bồng bềnh Quá trình sấy liên tục

do hạt khô nhẹ sẽ ở phần trên của lớp sôi và lấy ra khỏi thiết bị sấy (TBS) Trong HTS tầng sôi, truyền nhiệt và ẩm giữa TNS và VLS là rất tốt nên trong các HTS hạt hiện có thì sấy tầng sôi có năng suất lớn, thời gian sấy nhanh và VLS được rất đều

Như vậy 3 HTS tháp – thùng quay – tầng sôi đều phù hợp cho sấy thóc Nhưng xét về chi phí đầu tư và chất lượng sản phẩm thì sấy tháp phù hợp hơn cả cho sấy thóc HTS này có chi phí đầu tư thấp hơn cả, việc xáo trộn VLS là do chính trọng lực của nó gây ra, không cần phải tác động bên ngoài

 Quay: HTS thùng quay cần có động cơ để làm quay thùng sẽ tốn công suất cho động cơ

 Bồng bềnh: HTS tầng sôi, TNS phải có áp lực nhất định thì mới thổi lớp VLS thành màng bồng bềnh

 Đặc biệt là VLS vẫn đảm bảo yêu cầu Thóc sấy đạt độ ẩm từ 22% xuống 14,5%, có độ ẩm tương đối đồng đều

 Còn nếu sản phẩm sấy đòi hỏi có yêu cầu cao hơn thì việc chọn HTS thùng quay và tầng sôi là rất phù hợp

1.2.2.3 Chọn tác nhân sấy, nhiên liệu

Chọn tác nhân sấy

 Không khí ẩm: là loại TNS thông dụng nhất có thể dùng cho tất cả các loại sản phẩm Dùng không khí ẩm không sợ ô nhiễm sản phẩm sấy và nó dễ dàng nhận nhiệt từ chất tải nhiệt qua thiết bị trao đổi nhiệt Nhiệt độ sấy vừa phải, thường không đến 5000C, phù hợp với thiết bị có chi phí thấp

 Khói lò: Dùng khói lò có ưu điểm là phạm vi nhiệt độ rộng từ vài chục độ đến trên 10000 C, không cần Calorife Tuy nhiên, dùng khói lò có nhược điểm là có thề làm ô nhiễm sản phầm sấy

 Hơi quá nhiệt: Dùng hơi quá nhiệt làm TNS trong trường hợp sản phẩm sấy

dễ cháy nổ và sản phẩm sấy chịu được nhiệt độ cao vì sấy bằng hơi quá nhiệt có nhiệt độ thường lớn hơn 1000C

VLS của ta ở đây là thóc do đó ta chọn TNS là không khí ẩm là rất phù

Thực tế cho thấy dùng củi trấu làm nhiên liệu đốt là có giá trị kinh tế hơn

cả vì vừa rẻ lại tạo ra lượng nhiệt tương đối cao (khoảng 3850 kcal/kg)

Sơ đồ nguyên lý sấy tháp bằng không khí ẩm

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy tháp bằng không khí ẩm

11 Dòng khói lò sau trao đổi nhiệt

12 Dòng khói lò vào thiết bị trao đổi nhiệt

Trong buồng đốt người ta đốt cháy nhiên liệu với hệ số không khí thừa thích hợp để quá trình cháy tốt nhất, khói lò thoát ra sẽ được đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt, ở đây người ta đưa không khí ẩm trao đổi nhiệt với khói lò để nâng nhiệt

độ không khí lên mức nhiệt thích hợp Sau đó không khí khô nóng được đưa vào tháp sấy để thực hiện quá trình sấy rồi thải ra ngoài Khói lò sau quá trình trao đổi nhiệt được đưa ra ngoài xử lý bụi trước khí thải vào môi trường Tại buồng sấy lạnh của tháp sấy, không khí ẩm được đưa vào để ủ VLS đến độ ẩm mong muốn, không khí ẩm này sau đó được đưa đến buồng đốt cùng với dòng không khí ẩm cho vào buồng đốt, nhầm tận dụng để giảm đi phần nào tiếu tốn năng lượng dùng cho quạt

1.3 Lựa chọn hệ thống sấy lúa, sơ đồ công nghệ và thuyết minh

Tháp sấy là một không gian hình hộp mà chiều cao lớn hơn rất nhiều so với chiều rộng và chiều dài Trong tháp sấy người ta bố trí hệ thống kênh dẫn và kênh thải tác nhân xen kẽ nhau ngay trong lớp vật liệu sấy (đặc điểm này khác với các thiết bị sấy buồng và hầm) TNS từ kênh dẫn gió nóng luồng lách qua lớp vật liệu thực hiện quá trình trao đổi nhiệt sấy và nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải

ra ngoài Vật liệu sấy chuyển động từ trên xuống dưới từ tính tự chảy do trọng lượng bản thân của chúng Tháp sấy nhận nhiệt do trao đổi nhiệt đối lưu giữa dòng tác nhân chuyển động vừa ngược chiều vừa cắt ngang và dẫn nhiệt từ bề mặt kênh dẫn và kênh thải qua lớp vật liệu nằm trên các bề mặt đó Vì vậy trong thiết bị sấy tháp, nhiệt lượng vật liệu sấy nhận được gồm 2 thành phần: thành phần đối lưu giữa TNS với khối lượng hạt và thành phần dẫn nhiệt giữa bề mặt các kênh gió nóng, kênh thải ẩm với chính lớp vật liệu nằm trên đó

Khi sấy hạt di chuyển từ trên cao (do gàu tải đưa lên) xuống mặt đất theo chuyển động thẳng đứng hoặc dzích dzắc trong tháp sấy Để tăng năng suất thiết

bị ngoài phương pháp mở rộng dung lượng của tháp thì ở một mức độ đáng kể người ta còn tìm cách tăng tốc độ tác nhân chuyển động qua lớp hạt Tốc độ này

có thể từ 0,2÷ 0,3 m/s đến 0,6 ÷ 0,7 m/s hoặc lớn hơn Tuy nhiên, tốc độ TNS khi

ra khỏi ống góp kênh thải theo kinh nghiệm không nên vượt quá 6 m/s để tránh hạt bị cuốn theo tác nhân đi vào hệ thống thải ẩm (đọng lại trong các đoạn ống, dẫn đến quạt thải,…)

Kết cấu tháp sấy

Ở đây ta chọn tháp sấy gồm một vùng sấy và một vùng làm mát Bên trong tháp là các kênh gió nóng và kênh thải ẩm (gọi là kênh dẫn và kênh thải) được bố trí xem kẽ nhau Khoảng cách giữa các kênh khoảng 70 đến 100mm để đảm bảo cho thóc chuyển động dễ dàng từ trên xuống dưới tháp

Kết cấu bên trong và cách bố trí các kênh dẫn kênh thải:

Hình 1.5 Cách bố trí kênh dẫn và kênh thải

Sơ đồ công nghệ và thuyết minh

Củi trấu được đốt cháy trong buồng đốt 1 với hệ số không khí thừa thích hợp để quá trình cháy tốt nhất sinh ra khói lò, khói lò thoát ra sẽ được đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt 2 (Calorife), ở đây người ta đưa không khí ẩm trao đổi nhiệt với khói lò để nâng nhiệt độ không khí lên mức nhiệt thích hợp, Sau đó qua ống dẫn không khí khô nóng được đưa vào tháp sấy 3 để thực hiện quá trình sấy rồi thải ra ngoài sau khi đã được lọc sạch bụi tại Cyclon 5 Khói lò sau quá trình trao đổi nhiệt được đưa ra ngoài xử lý bụi tại Cyclon trước khí thải vào môi trường Tại buồng sấy lạnh của tháp sấy, không khí ẩm được đưa vào để ủ VLS đến độ

ẩm mong muốn, không khí ẩm này sau đó được đưa đến buồng đốt cùng với dòng không khí ẩm cho vào buồng đốt, nhầm tận dụng để giảm đi phần nào tiếu tốn năng lượng dùng cho quạt 7 VLS được đưa vào tháp sấy bằng thiết bị vẩn chuyển

4 và nhờ cơ cấu gàu tải băng 10

CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG

 G1, G2: Lượng vật liệu trước vùng sấy và vùng làm mát

 W1, W2: Lượng ẩm tách ra trong vùng sấy và vùng làm mát

 t0, t1, tn: Nhiệt độ không khí ngoài trời, nhiệt độ không khí vào vùng sấy và

ra khỏi vùng sấy

 t2, tm: Nhiệt độ không khí vào vùng làm mát và ra khỏi vùng làm mát

  1s,  2s: Nhiệt độ của vật liệu sấy vào và ra khỏi vùng sấy

  1m,  2m: Nhiệt độ vật liệu sấy vào và ra khỏi vùng làm mát

 0, 1s, 2s, m: Độ ẩm của không khí ngoài trời, trước vùng sấy, sau vùng sấy và sau vùng làm mát

 d0, dk, d1s, d2s, d2m: Hàm ẩm của không khí ngoài trời, sau buồng đốt, trước vùng sấy, sau vùng sấy và sau vùng làm mát

 I0, Ik, I1, Is: Hàm nhiệt của không khí ban đầu, sau buồng đốt, trước vùng sấy và sau vùng sấy

 Ls, Ls: Lượng không khí khô cần thiết bốc hơi 1kg ẩm của vùng sấy, và vùng làm mát

 1, 2: Lượng ẩm ban đầu và cuối của vật liệu

 qv1: Tổn thất do vật liệu sấy mang đi

 qmt: Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường

 q2: Tổn thất do TNS

 q1: Nhiệt lượng có ích

 q: Tổng nhiệt lượng

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY

2.1 Chọn thông số không khí ngoài trời

Thông số ngoài trời được xác định dựa vào điều kiện khí hậu ngoài trời tại nơi lắp đặt công trình, cũng như đảm bảo cho hệ thống hoạt động tốt trong suốt quá trình sản xuất

Thông số khí hậu tại Vũng Tàu như sau:

o Nhiệt độ: t0 = 270C

o Độ ẩm ban đầu của thóc sấy:  1 = 22%

o Độ ẩm của thóc sau khi sấy:  2 = 14,5%

 Như vậy ta có được các thông số trạng thái không khí ngoài trời:

t0= 270C;0= 85%

Chọn độ ẩm vật liệu sấy tương ứng cho các vùng:

 Vùng sấy thứ nhất:  1n = 22%;  2n = 15%;

 Vùng làm mát:  1m =  2n = 15%;  2m = 14,5%;

Nhiệt độ TNS trong thiết bị tháp sấy

Nhiệt độ TNS trong thiết bị sấy tháp dùng sấy thóc khoảng (80140)0C,

do đó ta chọn nhiệt độ như sau:

 Đối với vùng sấy thứ nhất: t1 = 850C

1

2 1

i

i i

2

2 1

1

2 1

15 , 0 1

145 , 0 15 , 0

1

2 1

22 , 0 1

0,15 - 0,22

 = 85,2715 kgẩm/h

⇒ G1 = Gn1 = G2n + Wn = 1005,8824 + 85,2715 = 1096,1539 kg/h

2.3 Tính toán quá trình cháy và quá trình trao đổi nhiệt

Trạng thái không khí trước khi vào thiết bị trao đổi nhiệt

Trạng thái không khí ban đầu được chọn theo thông số không khí ngoài trời: t0 = 270C; 0 = 85% Ta có thể xác định thông số này dựa vào giản đồ Ramzin

hoặc bằng giải tích

Hình 2.1:Đồ thị I-d quá trình sấy

+ Áp suất bão hòa của hơi nước theo nhiệt độ của t 0

P0 = exp.(12 - )

5 , 235

42 , 4026

42 , 4026

 ) = 0,0355 bar

+ Lượng ẩm của không khí:

d0 = 0,621

0 0

0 0

.

.

P B

0355 , 0 85 , 0



= 0,0193 kgẩm/kgkkk

 Với B = 1 at = 1 Bar

+Enthapy của không khí ở trạng thái ban đầu:

Dựa vào đồ thị Ramdin, ta suy ra được: I1 = 136 kJ/kgkk

+ Độ ẩm tương đối của không khí sau thiết bị trao đổi nhiệt:

42 , 4026

1

t

 = exp.(12 - 235 , 5 85)

42 , 4026

42 , 4026

2

t

 =exp.(12 - 235 , 5 45)

42 , 4026

 = 0,0949 bar

Dựa vào đồ thị Ramdin, ta suy ra được: x2 = 0,035

+ Độ ẩm tương đối của không khí sau thiết bị trao đổi nhiệt:

2 = 𝑥2.𝐵

(0,621+𝑥2)𝑃2 = 0, 621 0, 035 0, 0949 0, 035.1 = 0,5622 = 56,22%

Bảng 2.1 Tóm tắt các thông số của không khí

Nhiệt trị cao của củi trấu:

Thông số khói lò sau buồng đốt (trước khi vào thiết bị trao đổi):

Ta có thể xác định thông số này dựa trên đồ thị I – d, trạng thái này được biểu diễn bởi điểm K Suy ra, xác định được lượng chứa ẩm dk và entanpy Ik của

nó, hoặc có thể tính bằng phương pháp giải tích

Nếu lấy hệ số không khí thừa buồng đốt αbđ = 1,2 thì lượng chứa ẩm của khói lò là:

+ Lượng hơi nước chứa trong khói lò:

Trao đổi nhiệt

Sau Tháp sấy