TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY HẦM (TUY- NEN) DÙNG ĐỂ SẤY KHOAI MÌ LÁT NĂNG SUẤT 1000KG KHOAI MÌ KHÔ-H

THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê trang 1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẨM GVHD: ĐÀO THANH KHÊ SVTH: LỚP 02DHLTP3 1/ TRẦN BĂNG NGÂN 2205115297 2/ NGUYỄN THỊ NGÂN 2205115288 TP. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013 ĐỒ ÁN 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY HẦM (TUY- NEN) DÙNG ĐỂ SẤY KHOAI MÌ LÁT NĂNG SUẤT 1000KG KHOAI MÌ KHÔ/H THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê trang 2 MỤC LỤC Table of Contents MỞ ĐẦU 4 CHƢƠNG I : TỔNG QUAN 5 1.1 Tổng quan về phƣơng pháp sấy 5 1.1.1 Bản chất của sấy 5 1.1.2 Phân loại 5 1.1.3 Yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy 5 1.2 Công nghệ sấy khoai mì 6 1.2.1 Giới thiệu về khoai mì 6 1.2.2 Sơ đồ và Thuyết minh qui trình sấy: 8 1.2.2.1 Sơ đồ qui trình: 8 1.2.2.2 Qui trình sấy đƣợc thuyết minh nhƣ sau: 9 1.2.3 Phƣơng pháp và chế độ sấy 9 CHƢƠNG II: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CỦA HỆ THỐNG SẤY 10 2.1 Các thông số ban đầu 10 2.1.1 Vật liệu sấy 10 2.1.2 Tác nhân sấy: khôngkhí 10 2.2. Tính toán 12 2.2.1 Tính cân bằng vật chất: 12 2.2.2 Tính cân bằng năng lƣợng 12 2.2.3 Tính thiết bị chính: 13 2.2.3.2 Khối lƣợng khay: 14 2.2.3 Hầm sấy: 14 CHƢƠNG 4: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 15 4.1 Tính Caloripher 15 4.2 Tính và chọn quạt 19 4.2.1. Tính áp suất toàn phần: 19 THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê trang 3 4.2.2 Tính lƣu lƣợng thể tích tác nhân sấy 22 4.3 Tính và chọn động cơ kéo tời 23 4.4 Chọn Xiclôn: 23 KẾT LUẬN 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê trang 4 MỞ ĐẦU Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong sản xuất thực phẩm. Sản phẩm sau quá trình sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm. Ví dụ điển hình là khoai mì, do ứng dụng rộng rãi của nó mà khối lượng được sử dụng là rất lớn, nhất là trong các ngành nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm…nên việc chế biến và bảo quản rất quan trọng. Ở trạng thái đó sản phẩm được bảo quản lâu hơn, dễ đóng gói và vận chuyển đi xa để phục vụ cho các ngành sản xuất khác. Và cách bảo quản phổ biến nhất hiện nay được sử dụng là sấy bằng các hệ thống sấy khác nhau. Và trong đồ án này nhóm em chọn trình bày thiết kế hầm sấy khoai mì. Đầu đề đồ án Tính toán thiết kế máy sấy để sấy khoai mì với năng suất 1 tấn/giờ. Máy sấy: loại hầm sấy(Tuy-Nen) THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê trang 5 CHƢƠNG I : TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về phƣơng pháp sấy 1.1.1 Bản chất của sấy Sấy là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng nhiệt. Mục đích của quá trình sấy là làm giảm khối lượng của vật liệu, tăng độ bền và bảo quản được tốt. Trong quá trình sấy nước được cho bay hơi ở nhiệt độ bất kỳ do sự khuếch tán bởi sự chênh lệch độ ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu và bởi sự chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường chung quanh. Sấy là quá trình không ổn định, độ ẩm của vật liệu thay đổi theo không gian và thời gian. 1.1.2 Phân loại Phân loại các phương pháp sấy theo phương thức cung cấp nhiệt: Phương pháp sấy đối lưu. Phương pháp sấy bức xạ. Phương pháp sấy tiếp xúc. Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tần. Phương pháp sấy thăng hoa. 1.1.3 Yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí: Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ gió…, việc nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ sấy. Nhưng nhiệt độ làm khô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín và gây nên sự tạo màng cứng ở lớp bề ngoài cản trở tới sự chuyển động của nước từ lớp bên trong ra bề mặt ngoài. Nhưng với nhiệt độ làm khô quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại nguyên liệu. Khi sấy ở những nhiệt độ khác nhau thì nguyên liệu có những biến đổi khác nhau. Nếu nhiệt độ cao hơn nữa thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trị dinh dưỡng và mất giá trị cảm quan của sản phẩm. Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí: Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình sấy, tốc độ gió quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy. Vì tốc độ chuyển động của không khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê trang 6 nguyên liệu để cân bằng quá trình sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại. Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình làm khô, khi hướng gió song song với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh. Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí. Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quá trình làm khô, độ ẩm của không khí càng lớn thì quá trình làm khô sẽ chậm lại. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu: Kích thước nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy. Nguyên liệu càng bé, càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh, nhưng nếu nguyên liệu có kích thước quá bé và quá mỏng sẽ làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gãy vỡ. Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu: Tùy vào bản thân nguyên liệu mà người ta chọn chế độ làm khô cho phù hợp, cần phải xét đến thành phần hóa học của nguyên liệu như: nước, lipit, protein, chất khoáng, Vitamin, kết cấu tổ chức chắc hay lỏng lẻo 1.2 Công nghệ sấy khoai mì 1.2.1 Giới thiệu về khoai mì Nguồn gốc: Khoai mì có tên khoa học là Manihot Esculenta (Grantz), là loại cây lương thực phát triển ở các vùng có khí hậu nhiệt đới. Khoai mì bắt nguồn từ lưu vực sông Amazon ở phía Nam châu Mỹ. Từ thế kỷ 16, cây khoai mì được trồng ở châu Á, châu Phi và Mỹ Latinh. Ở Việt Nam khoai mì được trồng từ Bắc vào Nam, nhất là ở vùng trung du và vùng núi. Năng suất bình quân về khoai mì ở nước ta vào khoảng 8-10 tấn củ/ha. Thành phần các chất: khoai mì giàu tinh bột, nhiều gluxit khó tiêu, nghèo chất béo, muối khoáng, vitamin và nhất là nghèo đạm. Bảng 1: Thành phần các chất Thành phần % Nước 70.25 Tinh bột 21.45 Protein 1.12 THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê trang 7 Cellulose 1.10 Đường 5 - Trong các thành phần dinh dưỡng thì tinh bột là có ý nghĩa hơn cả, và hàm lượng tinh bột nhiều hay ít tùy thuộc rất nhiều vào độ già (thời gian thu hoạch) - Cấu tạo: hình gậy, hai đầu vuốt nhỏ lại. Tùy theo giống, điều kiện canh tác, độ màu mỡ của đất mà chiều dài củ dao động khoảng 300-400mm, đường kính củ 40-60mm. Củ gồm 4 phần: -Vỏ gỗ (vỏ lụa): là phần bao ngoài, mỏng, chiếm 0.5-3% khối lượng toàn củ, thành phần chủ yếu là xenluloza, không có tinh bột, giữ cho củ khỏi bị tác động từ bên ngoài. - Vỏ cùi: chiếm 8-15% khối lượng toàn củ, thành phần chủ yếu là tinh bột, xenluloza, hemixenluloza. - Thịt khoai mì: là thành phần chủ yếu, chiếm 77-94% khối lượng toàn củ, thành phần chủ yếu là tinh bột, xenluloza, protein và một số chất khác. - Lõi: chiếm 0.3-0.4% khối lượng toàn củ, ở trung tâm, dọc suốt từ cuống đến đuôi củ, thành phần chủ yếu là xenluloza. - Lợi ích: Khoai mì là loại cây trồng có nhiều công dụng trong chế biến công nghiệp, thức ăn gia súc và chế biến lương thực, thực phẩm. Ở nước ta , củ khoai mì dùng để chế biến tinh bột, khoai mì lát khô, bột khoai mì hoặc dùng để ăn tươi, tạo ra nhiều sản phẩm công nghiệp: bột ngọt, mì ăn liền, xiro, glucose, phụ gia dược phẩm và thực phẩm, kỹ nghệ chất dính, rượu cồn, mạch nha…. Sản phẩm củ khoai mì được sử dụng một phần nhỏ dưới dạng củ tươi, còn lại được đưa vào chế biến, gồm 2 dạng chính: dạng sơ chế thành khoai mì lát khô, khoai mì dạng viên hoặc tinh chế thành bột. THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê trang 8 1.2.2 Sơ đồ và Thuyết minh qui trình sấy: 1.2.2.1 Sơ đồ qui trình: Hình 1: Sơ đồ quy trình công nghệ -Thiết bị: Để thực hiện quá trình sấy, người ta sử dụng hệ thống gồm nhiều thiết bị chính và thiết bị phụ. Trong đồ án này ta sử dụng các loại thiết bị như sau: Thiết bị chính Thiết bị phụ Hầm sấy Quạt đẩy Xe goòng Caloripher Quạt hút Tời kéo THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê trang 9 1.2.2.2 Qui trình sấy đƣợc thuyết minh nhƣ sau: Nguyên liệu: Khoai mì được xếp lên các khay, các khay lần lượt được xếp vào xe goòng. Các xe goòng được chuyển vào trong hầm sấy (vì có bộ phận tời kéo nên việc vận chuyển xe goòng vào hầm sẽ thuận tiện và dễ dàng hơn), đóng cửa hầm, tác nhân sấy được đưa vào hầm và quá trình sấy bắt đầu. Sau mỗi 15 phút, mở cửa vào và cửa ra của hầm sấy. Dùng tời kéo xe goòng ra khỏi hầm đồng thời đẩy một xe goòng mới vào hầm. Tiếp tục tiến hành như vậy sau 10 giờ ta sấy xong 1 mẻ với năng suất 1 tấn khoai mì/giờ. Tác nhân sấy: Không khí bên ngoài được đưa vào caloriphe nhờ quạt đẩy. Tại caloriphe không khí được đốt nóng lên đến nhiệt độ cần thiết (caloriphe dùng chất tải nhiệt là hơi nước). Sau đó không khí được dẫn vào hầm sấy. Nhiệt độ không khí tại đầu hầm sấy sao cho phù hợp với vật liệu đem sấy (phải nhỏ hơn nhiệt độ cao nhất mà vật liệu có thể chịu được). Trong hầm sấy, không khí nóng đi xuyên qua các lỗ lưới của khay đựng vật liệu và tiếp xúc đều với vật liệu sấy. Ẩm của vật liệu sẽ bốc hơi nhờ nhiệt của dòng khí nóng trên. Quạt hút được đặt cuối hầm sấy để hút tác nhân sấy ra khỏi hầm và đưa vào cylone lắng bụi sau đó thảy ra ngoài. -Yêu cầu: Vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao. Sản phẩm thu được: Màu sắc: trắng đều, không có đốm nâu đen trên bề mặt. Độ ẩm: không quá 15%, phải giòn. Phải sạch tạp chất, không lẫn với cát, đất, bụi bẩn… Tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp. 1.2.3 Phƣơng pháp và chế độ sấy - Lựa chọn phương pháp sấy: Trong mỗi phương pháp sấy sẽ có nhiều phương thức khác nhau. Ở đồ án sấy này phương pháp sấy được sử dụng là cấp nhiệt theo cách đối lưu (tức là việc cấp nhiệt cho vật ẩm thực hiện bằng cách trao đổi nhiệt đối lưu (tự nhiên hay cưỡng bức), môi chất sấy làm nhiệm vụ cấp nhiệt. - Chọn chế độ sấy: liên tục THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê trang 10 CHƢƠNG II: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CỦA HỆ THỐNG SẤY 2.1 Các thông số ban đầu 2.1.1 Vật liệu sấy Nhiệt độ khoai mì vào hầm: 27 o C Nhiệt độ khoai mì ra khỏi hầm: 43 o C Độ ẩm ban đầu: w 1 =40% Độ ẩm sau khi sấy: w 2 =14% Nhiệt độ sấy: 100 0 C Độ ẩm cân bằng: w cb =8% Độ ẩm tới hạn: %308 8.1 40 8.1 1  cb w w w Đường kính lát khoai mì: d= 50mm = 0.05m Bề dày lát khoai mì: 10mm = 0.01m 2.1.2 Tác nhân sấy: khôngkhí - Trạng thái A: Trước khi vào Caloripher Không khí tại Tp. HCM có t o = 27 o C có độ ẩm tương đối %82  - Trạng thái B: Trước khi vào hầm: chọn nhiệt độ sấy t =100 0 C. - Trạng thái C: Sau khi ra khỏi hầm [...]...  0,35 m - Chiều cao phủ bì của hầm: H  H h   3 = 1,9 + 0,35 = 2,25 (m) [1] CHƢƠNG 4: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 4.1 Tính Caloripher Caloriher là thiết bị dùng để đốt nóng không khí trước khi đưa không khí vào hầm sấy Trong kỹ thuật sấy thường dùng 2 loại caloripher: caloripher khí-hơi và caloripher khí khói Ở đây ta sấy khoai mì bằng hầm sấy với nhiệt độ tác nhân sấy không quá 120 o C nên ta chọn... lượng 1 xe goòng chưa chở khoai mì: 13,72 + 12,08 + 165,312 = 191,1(kg) Khối lượng 1 xe goòng có chở khoai mì: 191,1 + 420 = 611,1(kg) 2.2.3 Hầm sấy: -Chiều dài hầm sấy: Lh = nx * lx + L1 + L2 [1] Với L1 là khoảng cách 2 xe, L2 là khoảng cách 2 đầu hầm, thường lấy L1+ L2=0,5lx trang 14 THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê Vậy Lh = 35 * 2 + 0,5 * 2 = 71(m) -Chiều rộng hầm sấy: Bh  bx  2b1  1,5... 0,1 = 2,8(m) trang 18 GVHD: Đào Thanh Khê THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ 4.2 Tính và chọn quạt Quạt là thiết bị vận chuyển tác nhân sấy trong hệ thống sấy Để chọn loại quạt có số hiệu hiệu bao nhiêu cần phải xác định được: Trở lực mà quạt phải khắc phục… Năng suất của quạt Q A, B, C là trạng thái của không khí khi vào caloripher, khi vào hầm sấy và khi ra khỏi hầm sấy  A ,  B , C là khối lượng riêng của... 4.2.2 Tính lƣu lƣợng thể tích tác nhân sấy - Công suất nhiệt và lương hơi cần thiết: - Thể tích TNS sau khi ra khỏi hầm sấy: với thông số t2 = 430C và φ2 = 80% tra phụ lục 5 sách thiết kế và tính toán hệ thống sấy của Trần Văn Phú ta được thể tích vc = 0,999m3/ kgkkk Do đó lưu lượng thể tích tác nhân sấy sau hầm sấy : Vc = L* vc = 17601,45 * 0,999 = 17583,4 (m3/h) - [3] Thể tích TNS trước khi vào hầm sấy: ... trong 1 xe: n  h1 1,4   28 (tầng khay) h2 0,05 Hình 3: xe sấy trang 13 THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê Số khay trong 1 tầng: m = 1 khay Số khay trong 1 xe goòng: s = m * n = 1* 28 = 28 (khay) - Lượng khoai mì trên mỗi xe goòng, mỗi khay chứa 15kg khoai mì: gv = 28 * 15 = 420 (kg khoai mì/ xe) -Số xe goòng cần cho 1 mẻ sấy: -Tính khối lượng xe goòng: +Khối lượng khung xe: Cần 4 thanh... của phần hình trụ của Xiclôn: h2 = 0,458m trang 23 THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê + Chiều cao phễu: h3 = 0,8m + Đường kính ống trung tâm: D1 = 0,5m + D-a: 0,75m [4] Hình 6: Xiclôn trang 24 THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê KẾT LUẬN Các tính toán trên đây không tránh khỏi các sai số do nhiều nguyên nhân Do đó đồ án chỉ có tính tham khảo trước khi tiến hành xây dựng thực tế... hơi ẩm d (g/kgkkk) 18,4 18,4 43 Khi chọn nhiệt độ sấy là 1000C thì tra giản đồ ta được nhiệt độ bầu ướt khoảng 37,50C nhỏ hơn nhiệt độ bề mặt của vật liệu sẽ không làm cháy vật liệu trong quá trình sấy Thời gian sấy: 10h/mẻ trang 11 THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê 2.2 Tính toán 2.2.1 Tính cân bằng vật chất: Khối lượng vật liệu sấy vào thiết bị: 100  w2 100  14  1000  1433 (kg / h)... số t2 = 100 0C à φ2 = 3% tra phụ lục 5 sách thiết kế và tính toán hệ thống sấy của Trần Văn Phú ta được thể tích vB = 0.8042m3/ kgkkk Do đó lưu lượng thể tích tác nhân sấy trước khi vào hầm sấy : VB = L * vB = 17601,45 * 0,8042 =14155 (m3/h) - [3] Lưu lượng thể tích trung bình đi trong hầm sấy V= 0,5 (VB + VC ) = 0,5(17583,4 + 14155) = 15869 (m3/h) [3] Năng suất quạt cần đáp ứng: V= 15869 (m3/ h) [tttkhts]... lực qua caloriphe là PC , trở lực qua thiết bị sấy là PS , trở lực qua thiết bị lọc bụi là PX , trở lực đường ống PO , áp suất động là Pđ + Áp suất động là Pđ : Pđ    2 g  1,293  25  1,57 (mmHg )  209 ,3Pa  2  9,81 [3]  0 = 1,293kg/m3 khối lượng riêng của không khí tại điều kiện tiêu chuẩn trang 19 GVHD: Đào Thanh Khê THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ g = 9,81(m/s2): gia tốc trọng trường... Theo đồ thị II-67 trang 496 ta chọn quạt li tâm ЦII7-40 N08 có: - Hiệu suất V  0,6 -   104rad / s - [1] Tốc độ vòng của bánh guồng: 43 m/s Theo bảng II-54 chọn quạt hướng trục 4 cánh ЦᴧІ loại MЦ – N07 [1] trang 22 THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê 4.3 Tính và chọn động cơ kéo tời Trọng lượng của 1 xe goòng có chở khoai mì: 611,1 *10 =6111 (N) Trọng lượng của 16 xe goòng : Po=6111 * 35 = . kế hầm sấy khoai mì. Đầu đề đồ án Tính toán thiết kế máy sấy để sấy khoai mì với năng suất 1 tấn/giờ. Máy sấy: loại hầm sấy( Tuy -Nen) THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD:. Minh, tháng 10 năm 2013 ĐỒ ÁN 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY HẦM (TUY- NEN) DÙNG ĐỂ SẤY KHOAI MÌ LÁT NĂNG SUẤT 1000KG KHOAI MÌ KHÔ/H THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê trang. khay: 14 2.2.3 Hầm sấy: 14 CHƢƠNG 4: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 15 4.1 Tính Caloripher 15 4.2 Tính và chọn quạt 19 4.2.1. Tính áp suất toàn phần: 19 THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh