Hệ thống thiết bị sấy thóc

 Hệ thống thiết bị sấy thóc Hệ thống thiết bị sấy thóc Giáo viên hướng dẫn Giáo viên hướng dẫn : : Sinh viên thực hiện Sinh viên thực hiện : : Lớp Lớp : : , ngày tháng năm Phaàn I MÔÛ ÑAÀU Trang 1 I . SƠ LƯC VỀ THÓC (LÚA) ,TÍNH CHẤT ,ỨNG DỤNG: Lúa là nguồn lương thực chính của gần ½ sốdân trên thế giới. Lúa là loại cây ưa nóng và ẩm, do đó lúa thường được trồng nhiều ở các vùng có khí hậu ôn đới và cận nhiệt đới. Năng suất của lúa nước là cao nhất, nên lúa thường được trồng ở các châu thổ sông lớn. Nước ta có khí hậu và hệ thống sông ngòi rất phù hợp cho việc phát triển cây lúa. Thành phần hoá học của hạt lúa gồm chủ yếu là tinh bột, protein, xenlulose. Ngoài ra trong hạt lúa còn chứa một số chất khác với hàm lượng ít hơn so với 3 thành phần kể trên như: đường, tro, chất béo, sinh tố. Thành phần hoá học của hạt lúa phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống, đất đai trồng trọt, khí hậu và chế độ chăm sóc. Cùng chung điều kiện trồng trọt và sinh trưởng. Thành phần hoá học của hạt lúa : Thành phần Hàm lượng các chất ( % ) Nhỏ nhất Lớn nhất Trung bình Protein 6.66 10.43 8.74 Tinh bột 47.70 68.00 56.20 Xenluloze 8.74 12.22 9.41 Tro 4.68 6.90 5.80 Đường 0.10 4.50 3.20 Chất béo 1.60 2.50 1.90 Đectrin 0.80 3.20 1.30 Việt Nam, lúa gạo là nguồn lương thực chính không thể thiếu trong đời sống con người. Lúa còn là nguyên liệu để sản suất tinh bột, sử dụng nhiều trong Trang 2 các ngành công nghiệp thực phẩm. Lúa cũng được dùng làm thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm. Hiện nay, Việt Nam đang đứng thứ hai thế giới về lượng gạo xuất khẩu trên thế giới, và tiếp tục đẩy mạnh việc xuất khẩu gạo sang các nước trên thế giới. Đây là một trong những nguồn thu ngoại tệ chính của đất nước. II . SƠ LƯC VỀ QÚA TRÌNH SẤY, SẤY TẦNG SÔI: 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 nghóa 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 của lỏng trong vật liệu thành hơi. Cơ chế của quá trình được diễn tả bởi 4 quá trình cơ bản sau : + cấp nhòêt cho bề mặt vật liệu. + dòng nhiệt dẫn từ bề mặt vào vật liệu. + khi nhận được lượng nhiệt, dòng ẩm di chuyển từ vật liệu ra bề mặt. Trang 3 + 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. Dựa vào phương thức cung cấp nhiệt cho vật liệu người ta chia thiết bò sấy ra ba nhóm chính: + Sấy đối lưu + Sấy tiếp xúc + Sấy bức xạ, chân không hoặc thăng hoa Theo kết cấu nhóm thiết bò sấy đối lưu có thể gặp các dạng thiết bò sau: + TBS buồng + TBS hầm + TBS thùng quay + TBS tháp + TBS phun + TBS tầng sôi + TBS khí động Sấy tầng sôi là một trong các phương thức sấy thuộc nhóm sấy đối lưu, thích hợp cho việc sấy các hạt nông sản. Trang 4 Bộ phận chính của TBS tầng sôi là một buồng sấy, phía dưới buồng sấy đặt ghi lò. Ghi buồng sấy là một tấm thép có đục nhiều lỗ thích hợp hoặc lưới thép để tác nhân sấy đi qua nhưng hạt không lọt xuống được. Tác nhân sấy có nhiệt độ cao, độ ẩm thấp được thổi từ dưới lên để đi qua lớp vật liệu. Với tốc độ đủ lớn, tác nhân sấy nâng các hạt vật liệu lên và làm cho lớp hạt xáo trộn. Quá trình sôi này là quá trình trao đổi nhiệt ẩm mãnh liệt nhất giữa tác nhân sấy và vật liệu sấy. Các hạt vật lòêu khô hơn nên nhẹ hơn sẽ nằm ở lớp trên của tầng hạt đang sôi; và ở một độ cao nào đó hạt khô sẽ được đưa ra ngoài qua đường tháo liệu. Sấy tầng sôi có những ưu điểm và nhược điểm như sau: * Ưu điểm: + Năng suất sấy cao + Vật liệu sấy khô đều + Có thể tiến hành sấy liên tục + Hệ thống thiết bò sấy tương đối đơn giản + Dễ điều chỉnh nhiệt độ vật liệu ra khỏi buồng sấy + Có thể điều chỉnh thời gian sấy * Nhược điểm: + Trở lực lớp sôi lớn Trang 5 + Tiêu hao nhiều điện năng để thổi khí tạo lớp sôi + Yêu cầu cỡ hạt nhỏ và tương đối đồng đều III. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ: 1: Quạt 4: Thiết bò say 7: Cyclon 2: Calorife 5: Bộ phận nhập liệu 3: Lưới phân phối khí 6: Cửa tháo liệu * Yêu cầu của bài toán thiết kế: Thiết kế hệ thống sấy tầng sôi để sấy thóc với năng suất 5000 kg/h (thành phẩm). Thiết bò được đặt ở thò xã Cao Lãnh – Đồng Tháp. Với hệ thống thiết bò sấy tầng sôi, chủ yếu dùng để sấy thóc đã qua phơi nắng để cho thóc đạt độ khô cần thiết và khô đều hơn, giúp cho việc bảo quản tốt hơn, phục vụ cho việc xuất Trang 6 khẩu. Do đó ta chọn độ ẩm của thóc trước khi sấy không cao lắm, và độ ẩm sau khi sấy thích hợp cho sự bảo quản. Nhiên liệu sử dụng: ta có thể chọn dầu FO để đốt nóng tác nhân sấy (không khí). Trang 7 Phần II CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯNG I. CÂN BẰNG VẬT CHẤT: Các ký hiệu sử dụng: G 1 : năng suất nhập liệu của vật liệu sấy G 2 : năng suất sản phẩm sau khi sấy ω 1 : độ ẩm trên căn bản vật liệu ướt trước khi sấy ω 2 : độ ẩm trên căn bản vật liệu ướt sau khi sấy d 1 : hàm ẩm của không khí trên căn bản không khí khô trước khi vào sấy d 2 : hàm ẩm của không khí trên căn bản không khí khô sau khi vào sấy W : năng suất tách ẩm L: lượng không khí khô cần thiết l : lượng không khí khô cần thiết để tách 1Kg ẩm ra khỏi vật liệu Các thông số cơ bản: a) Đối với không khí: Trạng thái ban đầu của không khí: Trang 8 t 0 = 27 0 C ϕ 0 = 80% Tra đồ thò I-d ta có: I 0 = 72 KJ/Kg KKK d 0 = 18 g ẩm/Kg KKK Không khí vào thiết bò sấy: Chọn nhiệt độ vào buồng sấy của không khí : t 1 = 90 0 C I 1 = 132 Kj/Kg KKK Không khí ra khỏi thiết bò sấy: Chọn nhiệt độ ra của không khí là t 2 = 45 0 C Dựng chu trình sấy lý thuyết trên giản đồ I-d, từ đó ta có: I 2 = 139 Kj/Kg KKK d 2 = 36 g ẩm/Kg KKK b) Đối với vật liệu sấy (thóc): Theo tài liệu Kỹ Thuật Sấy Nông Sản-Trần Văn Phú, Lê Nguyên Dương ta có các thông số kích thước sau của thóc - Các kích thước của thóc: dài: l = 8,5 mm rộng: a= 3,4 mm Trang 9 dày: b = 2 mm đường kính tương đương: d = 2,76 mm hệ số hình dạng: ϕ hd = 1,68 - Các thông số khác: nhiệt dung riêng: C = 1,5 KJ/Kg hệ số dẫn nhiệt: λ = 0,09 W/mK khối lượng riêng rắn: ρ r = 1150 Kg/m 3 độ xốp: ε = 0,56 diện tích bề mặt riêng khối lượng: f = 1,31 m 2 /kg khối lượng riêng xốp: ρ v = 500 Kg/m 3 - Vật liệu trước khi vào thiết bò sấy: ta chọn θ 1 = 27 0 C ω 1 = 20% - Vật liệu sau khi ra thiết bò sấy: chọn nhiệt độ ra của thóc nhỏ hơn nhiệt độ của không khí khoảng 5 0 C θ 2 = 40 0 C ω 2 = 13% , đây là độ ẩm thích hợp để bảo quản thóc. 2) Năng suất tách ẩm: Trang 10 hamKgxGW /5.437 20,01 13,020,0 5000 1 1 21 2 = − − = − − = ω ωω [...]... kính thiết bò: D = t(b-1)+4d = 0,046(21-1) + 4.0,038 =0,89m Chọn D=1 m II CYCLON Trong hệ thống sấy thường phải có thiết bò cyclon đi kèm để tách bụi ra khỏi tác nhân sấy hoặc để thu hồi sản phẩm bò lôi cuốn theo Cyclon hoạt động theo nguyên lý ly tâm Cấu tạo và kích thước cơ bản của nó được biểu diễn trên hình vẽ sau: Trang 33 tìm D1 D kích thước của h1 p Để cyclon ta dựa vào bảng giữa quan lưu hệ h3... Nhiệt lượng cần thiết: Q=L(I2-I1)=30172(130 q= Phần III – × 72)=1,75.106 KJ/h Q 1,75.10 6 = = 4000 Kj / Kg am W 437,5 TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH Chọn thiết bò sấy có tiết diện tròn, lưới phân phối có dạng tấm được đục lỗ cho không khí đi lên Các thông số của tác nhân không khí trong thiết bò sấy tầng sôi: t1 = 90oC Nhiệt độ tác nhân vào: Trang 15 Nhiệt độ tác nhân ra: t2 = 45oC Nhiệt độ tính toán trung bình:... không khí Ưu điểm của phương pháp này là không khí ra khỏi calorife không có bụi bẩn, bồ hóng, thóc sau khi sấy sẽ không bò đen, bẩn thuận lợi cho việc xuất khẩu Ngoài ra nhiệt độ của không khí ổn đònh sẽ giúp cho quá trình sấy hoạt động ổn đònh Như vậy calorife ở đây là thiết bò trao đổi nhiệt, ta chọn thiết bò trao đổi nhiệt ống chùm, tác nhân đun nóng là hơi nước bão hoà ở nhiệt độ 119,6 0C áp suất... tải, T/h C0: hệ số trở lực được xác đònh bằng thực nghiệm Đối với thóc ta chọn bằng 1,2 L: chiều dài vít tải, chọn L=2m : hiệu suất truyền động η của động cơ, chọn bằng 0,85 42W ⇒N= VIII BỘ PHẬN THÁO LIỆU: Ở đây ta chọn bộ phận tháo liệu là một ống hình tròn, đường kính là 150mm Thóc khi đạt đến độ khô cần thiết sẽ nổi lên trên và tự động được đưa ra ngoài theo ống tháo liệu này Sở dó thóc có thể tự... 2 Vận tốc chủ đạo của dòng khí qua lưới: vak Chọn: vak = 2vc = 2.8,65 = 17,3 m/s IV- THỜI GIAN SẤY: Độ ẩm tới hạn của lúa là ωk = 13,5% (tính trên căn bản vật liệu khô tuyệt đối: Wk=15,6%), nên quá trình sấy lúa từ ω1 = 20% đến ωk = 13,5% là giai đoạn sấy đẳng tốc và từ ωk = 13,5% đến ω2 = 13% là giai đoạn sấy giảm tốc Chuẩn số Reynold: Trang 18 Re = Chuẩn số Fedorov: vk d 3,5.2,76.10 −3 = = 699 εν... = 11,326 Hệ số cấp nhiệt của tác nhân đến vật liệu: α=K Nu.λ k 11,326.10,62.10 −2 = 0,8 = 348,64 Kj / m 2 h 0 K d 2,76.10 −3 Với K là hệ số hiệu chỉnh, lấy K=0,8 Tốc độ sấy dẳng tốc: N = Jm f Trong đó: Jm: cường độ bay hơi của dòng ẩm (kg/m2h) Trang 19 f: diện tích bề mặt riêng khối lượng của vật liệu (m2/kg) Ta có: Jm = q m α (t − θ m ) = r r t: nhiệt độ trung bình của tác nhân trong buồng sấy t =... liệu trong buồng sấy θ m = 33,5 0 C r: ẩn nhiệt hoá hơi của nước r = 2417,7 kJ/kg ⇒ Jm = 348,64(67,5 − 33,5) = 4,9 kg / m 2 h 2417,7 N = Jmf = 4,9.1,31 = 6,42 h-1 Nhưng thực tế diện tích bề mặt ÷ tự do trao đổi ẩm chỉ khoảng 5060%, nên tốc độ sấy đẳng tốc thực tế là: N = 6,42.0,5 = 3,21 h-1 Thời gian sấy đẳng tốc: τ1 = W1 − Wk 0,25 − 0,156 = × 60 = 1,76 ph N 3,21 Trang 20 Thời gian sấy giảm tốc: τ2... l t 2 − 2d l 7 2 − 2 × 2,5 ψ = = = D t 2 7 2 = 0,495 đục lỗ - K =0,187 : Hệ số cấu tạo (lắp bằng bulong) [σ ] - = 140.106 N/m2 - D = 1,7 m -C: hệ số bổ sung do tính toán và độ mài mòn ⇒ S = 1,7 × Chọn: C=1 mm 0,187 × 245,25 +C 140.10 6 × 0,495 = 0,7 mm + C ⇒ S = 1,7 mm ≈ 2 mm Vậy bề dày lưới là: 2 mm b- buồng sấy: Thân buồng sấy chòu tác dụng của lực nén chiều trục Theo điều kiện bền khi ta có: l ≤... vít có thể xác đònh theo công thức thực nghiệm: v/ph n= A D A: hệ số thực nghiệm, chọn A=50 s: bước vít, s = (0,8 – 1)D chọn s=D, m : khối lượng riêng của ρρ= thóc, T/m3 1150.10-3 T/m3 Trang 27 : hệ số chứa đầy, đối với ϕ thóc ta chọn bằng 0,4 C: hệ số tính tới việc giảm năng suất khi vít tải đặt ngiêng Trong trường hợp này do vít tải đặt nằm ngang nên C=1 0,12 m ⇒D=Q ⇒ D5/ 2 = 47 A.ρ ϕ C Chọn đường kính... xác đinh đường sấy thực tế: Trang 13 Ta cho một giá trò d bất kỳ (d