Đồ án quá trình và thiết bị thiết kế hệ thống sấy chuối bằng hầm sấy

Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY CHUỐI BẰNG HẦM SẤY Sinh viên thực hiện: TRẦN THỊ THU HIỀN Bộ Môn: Công Nghệ Sinh Học Giáo viên hướng dẫn: KS. Nguyễn Thị Xuân Mai Tháng 5 năm 2012 Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 2 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thị Dung MSSV: 108002516 Nguyễn Thị Hiền MSSV: 108002343 Trần Thu Thu Hiền MSSV: 108003357 Khóa: 2008 Khoa: CNSH-MT Ngành: Công Nghệ Sinh Học 1. Đầu đề đồ án: Thiết kế hệ thống sấy chuối 2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:  Độ ẩm ban đầu 80%, độ ẩm sản phẩm khô 12%  Năng suất nhập liệu: 4tấn /20h  Không khí bên ngoài: 27 o C và độ ẩm 79%  Chế độ sấy: nhiệt độ tác nhân vào 80 o C, thời gian sấy trong 8 giờ  Nguồn cung cấp năng lượng: Hơi nước bão hòa 3. Nội dung thuyết minh và tính toán:  Tổng quan  Quy trình công nghệ  Tính toán sơ bộ  Thiết kế chế tạo hầm sấy  Tính thiết bị phụ 4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ):  Bản vẽ quy trình công nghệ.  Các bản vẽ chi tiết. 5. Họ tên giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Xuân Mai 6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 15/3/2012 7. Ngày hoàn thành đồ án: 18/5/2012 Biên Hòa, ngày 18 tháng 5 năm 2012 Chủ nhiệm bộ môn Giảng viên hướng dẫn Sinh viên đã hoàn thành đồ án và nộp đồ án QT-TB ngày…….tháng……năm 2012 Cán bộ phản biện Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 3 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 4 LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây nền nông nghiệp nước ta đã đạt được nhiều thành tựu to lớn. Ngoài việc đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa, nước ta đã bắt đầu xuất khẩu nông sản cùng với các chế phẩm của nó. Do đó việc ứng dụng các công nghệ mới đóng một vai trò hết sức quan trọng. Trong đó, công nghệ sấy là khâu quan trong trọng trong công nghệ sau thu hoạch, chế biến và bảo quản nông sản. Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng trong rất nhiều ngành công nông nghiệp. Quá trình sấy không chi 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. Để thực hiện quá trình sấy người ta sử dụng một hệ thống gồm nhiều thiết bị như thiết bị sấy (hầm sấy, tháp sấy, thùng sấy, v.v…), thiết bị đốt nóng tác nhân (clorifer) hoặc thiết bị làm lạnh để làm khô tác nhân, quạt, bơm và một số thiết bị phụ như hầm đốt, xyclon, v.v… Chúng ta gọi hệ thống các thiết bị thực hiện một quá trình sấy cụ thể nào đó là một hệ thống sấy. Hầm sấy là một trong những hệ thống sấy đối lưu thông dụng nhất. Nếu hệ thống sấy hầm là hệ thống sấy từng mẻ, năng suất không lớn và có thể tổ chức cho tác nhân sấy đối lưu tự nhiên hoặc cưỡng bức thì hệ thống sấy hầm có năng suất lớn hơn, có thể sấy liên tục hoặc bán liên tục và luôn luôn là hệ thống sấy đối lưu cưỡng bức. Sấy nông sản là một quy trình công nghệ phức tạp. Nó có thể thực hiện trên những thiết bị sấy khác nhau. Ứng với một loại nông sản ta cần chọn chế độ sấy thích hợp nhằm đạt năng suất cao, chất lượng sản phẩm sấy tốt và tiết kiệm năng lượng. Trong đồ án này, em được giao nhiệm vụ thiết kế một hệ thống sấy dùng cho việc sấy sản phẩm là quả chuối chín. Với nhiệm vụ đó, em lựa chọn công nghệ sấy hầm với tác nhân sấy là không khí được gia nhiệt và nhờ quạt thổi vào. Hệ thống nàu được lắp đặt tại thành phố Biên Hòa với nhiệt độ không khí và độ ẩm trung bình trong năm là t = 27,3 o C; φ = 79%[10]. Đây là lần thiết kế đồ án sấy đầu tiên nên trong quá trình thiết kế còn nhiều bất cập lý thuyết, và kiến thức còn hạn chế, kính mong quý thầy cô thông cảm và tận Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 5 tình giúp đỡ. Nhân tiện đây em xin chân thành cảm ơn Cô Nguyễn Thị Xuân Mai đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành đồ án này. Biên Hòa, ngày 18 tháng 5 năm 2012 Người thiết kế Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 6 MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC HÌNH 9 DANH SÁCH CÁC BẢNG 9 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU QUẢ CHUỐI 10 1.1. Các loại chuối chính ở Việt Nam 10 1.2. Đặc điểm cơ bản của chuối 10 1.3. Giá trị dinh dưỡng của quả chuối 11 1.4. Công dụng của chuối 11 1.5. Tính chất vật lý cơ bản của chuối 12 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY CHUỐI 13 2.1. Bản chất của quá trình sấy 13 2.2. Phân loại quá trình sấy 13 2.3. Nhân tố ảnh hưởng đến quá trình sấy chuối 14 2.4. Công nghệ sấy chuối 15 2.4.1 Độ chính của chuối nguyên liệu 15 2.4.2. Hỗ trở việc rửa bột chuối bằng hoá chất 16 2.4.3. Hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím 16 2.4.4. Xác định độ ẩm cân bằng của chuối sấy 16 2.4.5. Các chỉ tiêu chất lượng của chuối sấy xuất khẩu 17 2.5 Công nghệ sấy chuối quả 17 CHƯƠNG 3. PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP, DẠNG VÀ CHẾ ĐỘ SẤY 20 3.1. Các yêu cầu đặt ra của việc thiết kế 20 3.1.1. Lượng ẩm cần bay hơi tính theo giờ 20 3.1.2. Lựa chọn phương pháp sấy 20 3.2. Chọn chế độ sấy 20 Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 7 3.3. Sơ đồ công nghệ của hệ thống sấy 21 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CỦA HỆ THỐNG SẤY 22 4.1 Các thông số của không khí trong hệ thống sấy 22 4.1.1 Thông số của không khí ngoài trời 22 4.1.2 Thông số của không khí sau thiết bị sấy 22 4.1.3 Thông số của không khí sau buồng hòa trộn 24 4.1.4 Thông số của không khí sau Calorifer 25 4.2 Lưu lượng không khí khô lý thuyết 25 4.2.1 Lượng không khí khô lý thuyết lưu chuyển trong thiết bị sấy 25 4.2.2 Lưu lượng không khí khô ngoài trời lý thuyết cấp vào thiết bị sấy 26 4.3. Các thông sô trạng thái của tác nhân sấy 26 4.4 Xác định kích thước của thiết bị sấy 26 4.4.1 Kích thước của khay sấy 27 4.4.2 Kích thước của xe goòng 27 4.4.3 Kích thước của hầm sấy 28 4.5 Tổng các tổn thất nhiệt trong hệ thống sấy 29 4.5.1 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi 29 3.5.2 Tổn thất nhiệt do thiết bị truyền tải 29 4.5.3 Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che 30 4.6 Tính toán quá trình sấy thực 34 4.6.1 Thông số của không khí sau thiết bị sấy 35 4.6.2 Thông số của không khí sau buồng trộn 35 4.6.3 Thông số không khí sau khi ra khỏi Calorifer 36 4.7 Lưu lượng không khí khô thực tế cần dùng 37 4.7.1 Lượng không khí khô thực tế lưu chuyển trong thiết bị sấy 37 Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 8 4.7.2 Lượng không khí khô ngoài trời thực tế cấp vào cần thiết 37 4.8 Nhiệt lượng cần cung cấp cho tác nhân sấy từ Calorifer 38 CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ THIẾT KẾ CALORIFER - CHỌN QUẠT 40 5.1. Tính toán thiết kế calorifer 40 5.1.1 Các thông số cơ bản yêu cầu để thiết kế calorifer 40 5.1.2 Tính toán thiết kế calorifer: 40 5.2. Quạt 47 5.2.1. Tính trở lực: 47 5.2.2. Tính chọn quạt: 52 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 9 DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1. Hình dạng quả chuối 10 Hình 2.1. Chuối sấy thành phẩm 19 Hình 3.1. Sơ đồ công nghệ của hệ thống 21 DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần hóa học cơ bản của chuối 11 Bảng 5.1 Cân bằng nhiệt của hệ thống sấy 39 Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 10 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU QUẢ CHUỐI 1.1. Các loại chuối chính ở Việt Nam Chuối có nhiều loại nhưng có 3 loại chính: - Chuối tiêu ( còn gọi là chuối già ) - Chuối goòng ( còn gọi là chuối tây, chuối sứ, chuối Xiêm ) - Chuối bom 1.2. Đặc điểm cơ bản của chuối Chuối là một loại quả dài, vỏ nhẵn và hầu như có quanh năm. Chuối có nguồn gốc từ khu vực Malaysia. Loại trái cây này bắt đầu trở nên phổ biến trên thế giới từ thế kỉ 20 và phát triển tốt nhất ở những nơi có khí hậu nhiệt đới. Chúng được trồng chủ yếu phục vụ cho ẩm thực, cho việc sản xuất sợi bông, dùng trong ngành công nghiệp dệt và chế tạo giấy. Chúng ta có thể thưởng thức loại quả này bằng cách ăn trực tiếp quả khi chín, hoặc có thể chế biến thành nhiều món ăn hấp dẫn khác nhau từ chuối, chẳng hạn như các loại bãnh chuối, các món salad hoa quả, bánh nướng, các món tráng miệng, Chuối cũng có nhiều màu sắc và kích cỡ khác nhau. Khi chín, quả chuối có thể có màu vàng, màu đỏ sẫm, hoặc màu tía (hay màu trứng quốc). Có tất cả hơn 50 loại chuối khác nhau trên thế giới. Đặc điểm chung về hình dạng của chuối là quả chuối được gắn kết với nhau thành buồng, mỗi buồng được chia thành nhiều nải, và trên mỗi nải có khoảng từ 10 đến 20 quả . Chuối là một trong những quả rất tốt và Hnh 1.1. Hình dạng quả chuối http://amthucbonmua.vn/nhung-thong-tin-thu-vi-ve- qua-chuoi-366.html [...]... nghệ) Nhiệt độ của GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 20 Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối không khí ra khỏi hầm sấy ta lựa chọn là t2 = 50oC (lựa chọn không được quá thấp tránh hiện tượng đọng sương bên trong buồng sấy khi không khí bị quá bão hòa) Do yêu cầu nhiệt độ sấy không quá thấp (sấy nóng) nên ta sử dụng sơ đồ sấy không có đốt nóng trung gian Trong hệ thống sấy. .. liệu sấy: + + - Độ ẩm của chuối trước khi đưa vào sấy: 1 = 75 – 80 % Độ ẩm của chuối sau khi sấy : 2 =15 – 20 % Nhiệt độ sấy cho phép: t = (60 ÷ 90) 0C GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 12 Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY CHUỐI 2.1 Bản chất của quá trình sấy Sấy là sự bốc hơi nước của sản phẩm bằng nhiệt ở nhiệt độ thích hợp, là quá. .. t0=27oC; Buồng (tM;φM) Hầm (t1;φ1) sấy (t1;φ1) thải ra ngoài (L) hòa trộn φ0=79% Vật liệu (L0) Calorifer Lọc bụi (t2;φ2) (L0) khô Khí-hơi (VLK G2-W2) Nước ngưng Quạt hồi Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ của hệ thống GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 21 Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CỦA HỆ THỐNG SẤY A – Quá trình sấy lý thuyết 4.1 Các... hay hút nước (hấp thụ) giữa nó và môi trường Chuối sau khi sấy đến độ ẩm dưới độ ẩm cân bằng thường là 15 ÷ 20% sau vài giờ đến vài ngày để ngoài không khí sẽ tăng hàm lượng ẩm tới độ ẩm cân bằng Xác GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 16 Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối định độ ẩm cân bằng của chuối sấy nhằm chọn độ ẩm có lợi khi kết thúc sấy và đề ra cách xử lý đóng gói,... Xuân Mai Trang 26 Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối goòng để đẩy vào hầm sấy Sau khi sấy xong thì mở cửa hầm và đưa xe goòng ra ngoài 4.4.1 Kích thước của khay sấy Khay sấy dùng để xếp vật liệu sấy (chuối tươi cắt lát dày khoảng 50mm) Khay sấy được chế tạo từ nhôm, tạo hình bằng phương pháp dập nhôm tấm bảng có chiều dày 1mm, kích thước của khay sấy là 1200x800, như... vitamin và biến đổi chất màu Hàm lượng vitamin trong chuối quả sấy thường thấp hơn trong chuối quả tươi vì chúng bị phá hủy một phần trong quá trình sấy và xử lý trước khi sấy Trong các vitamin thì axit ascobic và caroten bị tổn thất là do quá trình ôxy hóa Riboflavin nhạy cảm với ánh sáng, còn thiamin bị phá hủy bởi nhiệt và sự sunfit hóa GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 14 Đồ án quá trình và thiết bị -... 2,8803 m2 Sau khi tính toán quá trình sấy lý thuyết ta đã xác đinh được lưu lượng tác nhân sấy đi qua hầm là: Vlt = 11380,5 m3/h = 3,16 m3/s, tuy nhiên trong quá trình sấy thực thì lượng TNS này phải lớn hơn để bù lại các tổn thất Do đó, tốc độ TNS tối thiểu đi trong hầm sấy là: GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 30 Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối Vk 3,16m3 Vlt = = ≈... GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 33 Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy bằng 65oC và giả sử phòng cấy cách tường bao che phân xưởng 2 mét Theo bảng 6.1, trang 74, [8]), ta có: qn= 40W/m Do đó tổn thất qua nền bằng: Qn= Fn.qn=26,2.40=1048W 4.5.3.4 Tổn thất qua 2 cửa vào và ra của hầm sấy: Qc Ở 2 phía đầu vào và ra của hầm sây có lắp cửa với kích... quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối Với kết cấu xây dựng như trên, tốc độ của tác nhân sấy nóng đi trong kênh dẫn vào khoảng 2,5m/s Tốc độ này là hợp lý để giảm tổn thất áp suất cho quạt Trên nền của hầm có lắp 2 thanh ray để xe goòng có thể di chuyển tự do dọc theo hẩm sấy B – QUÁ TRÌNH SẤY THỰC 4.5 Tổng các tổn thất nhiệt trong hệ thống sấy Khi vận hành làm việc hầm sấy. .. khí lưu chuyển trong thiết bị sấy là: ttb= 0,5.(80 + 50) = 65oC => ρtb = 1,044 kg_kkk/m3_kkk Do đó, lưu lượng thể tích không khí lưu chuyển qua thiết bị sấy là: GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 25 Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối V lt = Llt 11881,25 = = 11380,5 m3 /h ρtb 1,044 4.2.2 Lưu lượng không khí khô ngoài trời lý thuyết cấp vào thiết bị sấy llt o llt 81,63 = . Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY CHUỐI BẰNG HẦM SẤY. phương pháp sấy 20 3.2. Chọn chế độ sấy 20 Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 7 3.3. Sơ đồ công nghệ của hệ thống sấy 21 CHƯƠNG. . Chuối là một trong những quả rất tốt và Hnh 1.1. Hình dạng quả chuối http://amthucbonmua.vn/nhung-thong-tin-thu-vi-ve- qua-chuoi-366.html Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế