THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY KHAY BÃ THẢI TRÊN DÂY CHUYỀN NẤU BIA NĂNG SUẤT: 500KG/H

Bã trấu là phần bã thải trên quy trình công nghệ sản xuất bia

Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh Trường Đại học Bách Khoa Khoa Công nghệ Hoá học & Dầu khí BỘ MÔN MÁY & THIẾT BỊ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Quá Trình &Thiết Bị (MSMH: 605040) THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY KHAY BÃ THẢI TRÊN DÂY CHUYỀN NẤU BIA NĂNG SUẤT: 500KG/H GVHD: Thầy Hoàng Tiến Cường SVTH: Dương Công Vịnh MSSV: 60103328 Lớp: HC01TP1 Ngành: Hoá thực phẩm Năm học: 2004 1 LỜI NÓI ĐẦU Thiết bị sấy là thiết bị được ứng dụng rộng rãi . Nội dung bản đồ ấn môn học cũng trình bày cách thiết kế một thiết bị sấy thông dụng là buồng sấy. Vì đây là bản thiết kế dầu tiên nên em không ngoài mục đích làm quen và biết cách thiết kế một thiết bị trong ngành công nghệ hoá học. Đây là đồ án đầu tiên em thực hiện hẳn sẽ có những lỗi mắc phải . Vì vậy em xin thầy (cô) thông cảm cho những lỗi mà em mắc phải. Để thực hiên đồ ấn này có sự giúp đỡ rất lớn của thầy Hoàng Tiến Cường và các anh chị trên viện hoá học. Em chân thành cảm ơn thầy Hoang Tiến Cường , và các anh chị . Xin cảm ơn 2 PHẦN MỞ ĐẦU I.Giới thiệu: Bã trấu là phần bã thải trên quy trình công nghệ sản xuất bia. Trong thành phần trấu có nhiều thành phần có giá tri dinh dưỡng như: hợp chất chứa nitơ, phi nitơ, khoáng… là nguồn thức ăn tốt cho heo và gia súc. Bã trấu (hèm) chiếm khối lượng khá lớn 130 kg bã trấu /100 kg malt nhưng có độ ẩm tương đối cao. Do đó ta tiến hành sấy để giảm độ ẩm, vừa tạo thành sản phẩm dễ vận chuyển và bán , vừa tạo ra cho gia súc có được nguồn thức ăn phong phú có giá trị dinh dưỡng cao. Sấy bã malt vừa tạo sản phẩm đem lại giá trị kinh tế vừa tận dụng nguồn bã thải trên qui trình sản xuất bia. Giới thiệu quy trình thu bã malt 3 Malt đại mạch Tách tạp chất Nghiền Nấu dịch nha Lọc Bã malt dịch lọc II.Thuyết minh quy trình công nghệ: Trước khi bắt đầu sấy , bã malt đựơc phân phối vào các khay, số lượng khay 92 khay , và đăt trên hệ thống xe goong ( 4 xe) được đẩy vào buồng sấy. Thời gian sấy 1 mẻ khoảng 4,5 giờ để làm giảm lượng ẩm bã từ 64% xuống còn 13%, lượng bã malt nhập liệu 2270 kg bã/ mẻ. Khi qúa trình sấy bắt đầu , ta sử dung hệ thống van điều chỉnh quá trình sấy : điều chỉnh lượng nhiên liệu vào buông đốt bằng van V 2 , quan sát trên lưu lượng kế đo lưu lượng không khí vào buồng đốt và điều chình lưu lượng bằng van V 1 .Trong buồng đốt nhiên liệu cháy toả nhiệt lượng lớn làm không khí buồng đốt nóng lên và có nhiệt độ rất cao. Dòng không khí nóng này được hút qua buồng hoà trôn nhờ quạt hút. Trong buồng hoà trộn không khí đựoc làm giảm nhiệt độ đến nhiệt độ sấy 100 o C nhờ lượng không khí bổ sung trong buồng hoà trộn.Ta điêu chỉnh lượng không khí vào buồng hoà trộn cũng bằng hệ thống lưu lượng kế và van V 3 điều chỉnh gắn trên ống khí vào buồng hoà trộn. Dòng không khí nóng sau khi hoà trộn sẽ qua buồng sấy . Nhờ hệ thống lưới phân phối khí , dòng khí nóng sẽ phân phối đều trong buồng và thực hiện quá trình truyền nhiệt , truyền ẩm cho vật liệu. Không khí ẩm sau đó được hút ra ngoài nhờ quạt hút. Sau 4,5 giờ , mẻ sấy kết thúc . Bã sau khi sấy sẽ đạt độ ẩm 13%. PHẦN TÍNH TOÁN 4 I.Tính cân bằng vật chất Năng suất thiết bị: G = 500 kg/h Độ ẩm ban đầu của vật liệu: o w = 64% ( theo vật liệu ẩm) Độ ẩm cuối của vật liệu: 2 w = 13% (theo vật liệu ẩm) Độ ẩm cân bằng của vật liệu: cb w = K 1 + 0,435K 2 1/ 2 100 ln 100 ϕ     −   (công thức 4.2 , trang75 , TL[1] ) Trong đó : ϕ : Độ ẩm không khí ( Lấy 80%) Khi 10<ϕ≤ 80% thì K 1 = 2,7 ; K 2 = 19,5 Thay vào ta được: cb w = 2,7 + 0,435*19,5 1/ 2 100 ln 100 80     −   cb w = 9,5 (%) Độ ẩm tới hạn của vật liệu: th w = o o w w 1,8 + (công thức 3.38 , trang 96, TL [2] ) ⇒ 0 0 th 64 w 9,5 45 1,8 = + = Lượng ẩm tách ra trong 1 giờ: ( ) o 2 2 w w 64 13 W= G 500 100 w 100 13 W= 293 kg/ h − − = − − ⇒ ( công thức 7.5 ,trang 128 , TL[1] ) Lượng sản phẩm sấy được trong 1 giờ: 500- 293 = 207 kg/h Lượng ẩm tách ra trong giai đoạn sấy dẳng tốc: ( ) o th dt th w w 64 45 = G 500 100 w 100 45 W= 173 kg/ h w − − = − − ⇒ Lượng ẩm tách ra trong giai đoạn sấy giảm tốc: W gt = W – W dt = 293- 173 = 100 kg/h 5 II. Cân bằng nhiệt: 1. Trạng thái không khí trước khi vào buồng đốt: Lấy - nhiệt độ không khí bằng nhiệt độ môi trường t 0 = 25 0 C - độ ẩm tương đối o ϕ = 80% Áp suất hơi bão hoà Pb 0 của không khí (ở nhiệt độ t = 25 0 C) ( 4026,42 4026,42 exp 12 ) exp(12 ) 235,5 235,5 25 0,0315( ) o o pb t pb bar = − = − + + ⇒ = ( công thức 2.31 , trang 31, TL[1] ) Độ chứa ẩm d 0 : 0,8.0.0315 0,622 0,622 1,013 0,8.0,0315 o o o o o d pb B pb ϕ ϕ = = − − ( công thức 2.18 , trang 28, TL [1] ) 0,0159 o d = (kg ẩm/kg không khí) Trong đó : ' 760 1,013 750 P B P = = = P: áp suất làm việc của hỗn hợp khí - hơi nước , lấy bằng 760 mmHg P ’ : áp suất bão hoà ở nhiệt độ và áp suất xác định , lấy bằng 750 mmHg Enthapy của không khí I o : I o = 1,004t + d o (2500+1,842t o ) ( công thức 2.25, trang 29 , TL [1] ) Trong đó: d o : hàm ẩm của không khí ở nhiệt độ t o t o: nhiệt độ không khí lúc vào buồng đốt Thay vào , ta được: 1,004.25 0,0159(2500 1,842.25) 65,58 o I = + + = (kj/ kg không khí) 2) Trạng thái không khí trước khi vào buồng sấy: Lượng không khí cần thiết để đốt cháy 1 kg nghiên liệu: 6 11,6 34,8 4,3( ) o L C H S O= + + − ( công thúc 3.11, trang 55, TL [1] ) Trong đó: C, H, O, S là phần % theo khối lượng các thành phần trong nhiên liệu. Tỉ lệ hỗn hợp : C 3 H 8 : C 4 H 10 = 1:1 . Suy ra hàm lượng C= 0,82 ; H =0,18 ⇒ L o = 11,6C+ 34,8H= 15,776 (kg không khí/ kg nhiên liệu) Lượng không khí thực đốt cháy hết 1 kg nhiên liệu: 1,3.15,776 20,5 bd o L L α = = = (kg không khí/ kg nhiên liệu) ( công thức 3.16, trang 56, TL[1] ) Trong đó: 1,3 bd α = : Hệ số hiệu chỉnh buồng đốt Độ chứa ẩm của khói lò sau buồng đốt: ' (9 ) . . 1 (9 ) bd o o bd o H A L d d L Tr H A α α + + = + − − + ( công thức 3.28 , trang 59, TL [1] ) với α bd = 1,2-1,3: hệ số thừa không khí ' 9.0,18 1,3 15,776.0,0159 0,098 1,3.15,776 1 0,18.9 d + + ⇒ = = + − (kg ẩm / kg không khí khô) 3) Trạng thái không khí sau buồng hoà trộn: Hệ số thừa không khí chung của buồng đốt và hoà trộn (9 ) (1 9 ) ( ) ( ) c bd nl nl a o o a ao pk o Q C t H A i H A Tr L d i i C t t η α + − + − − − − =   − + −   ( công thức 3.25 trang 57 ,TL[1] ) Trong đó: Enthapy của hơi nước i a : i a = 2500 + 1,842.t ( công thức 3.16 , trang 57, TL [1] ) 2500 1,842.100 2684,2 a i = + = (Kj/ kg không khí) 0,75 bd η = : Hiệu suất buồng đốt 7 3 1,685.10 nl C − = ( kj/ kg không khí): Nhiệt dung riêng của nhiên liệu 25 o nl t C= : Nhiệt độ của nhiên liệu vào buồng đốt. Tr=0: Hàm lượng tro A=0 : hàm lượng nước trong nhiên liệu. Hàm enthapy hơi đốt ở 25 o C. 2500 1,842.25 2546,05 ao i = + = (Kj/Kg không khí) t: Nhiệt độ không khí trước khi vào buồng sấy: 100 o C. 50400 c Q = Kj/ kg: Nhiệt trị của nhiên liệu Thay vào , ta được 3 50400.0,75 1,685.10 .25 9.0,18.2684,2 (1 9.0,18).1,004.100 15,77[0,0159(2684,2-2546,05)+ 1,004(100-25)] α − + − − − = 27,77 α ⇒ = Lượng không khí khô sau buồng hoà trộn: ( 1) (9 ) k o L L H A Tr α = + − + + ( công thức 4.24 , trang 59, TL[1] ) L k =(27,77.15,776+1)-9.0,18 = 437,48 ( kg không khí/ kg nhiên liệu) Hàm ẩm không khí sau buồng hoà trộn d 1 : [ ] 1 (9 ) . 1 (9 ) o o o H A L d d L Tr H A α α + + = + − − + Thay các giá trị vào, ta được 1 9.0,18 0 27,77.15,77.0.0159 27,77.15,77 1 9.0,18 d + + = + − Trong đó: A=0 ; Tr= 0 ⇒d 1 = 0,0196 ( kg ẩm / kg không khí khô) Hàm enthalpy không khí nóng trước buồng sấy: 1 1 1 1 1,004. (2500 1,842 )I t d t= + + Thay các giá trị vào: chọn nhiệt độ không khí nóng trước khi vào buồng sấy bằng t 1 = 100 o C. 8 ⇒ I 1 = 153 ( Kj / kg không khí khô) Độ bão hoà hơi nước của không khí nóng trước khi vào buông sấy 1 0,099875Pb = (bar) Độ ẩm tương đối của khói lò: 1 3,1% ϕ = 4)Trạng thái không khí sau khi sấy ( theo lý thuyết ) Quá trình sấy lý thuyết, Ta có: 1 2 153I I= = Kj/ kg không khí Chọn nhiệt độ của không khí khi ra khỏi sấy bằng Lấy 2 40 o t C= Hàm ẩm của không khí sau khi sấy 2 2 2 2 1,004 153 1,004.40 2500 1,842 2500 1,842.40 I t d t − − = = + + d 2 =0,0438 (kgẩm/ kg kk) Độ ẩm tương đối của không khí sau khi sấy: 2 2 2 2 89% (0,621 ) Bd Pd d ϕ = = + Với : 2 0,0732pb = (bar) Lượng không khí cần dung để tách ẩm: 2 W 293 10502 d 0,0438 0,0159 o L d = = = − − (Kg KK) ( công thức 7.36 ,trang 139 ,TL [1] ) 5)Tổn thất nhiệt: Nhịêt lượng có ích: Wq hi Q = Trong đó: W= 293 kg ẩm /h Nhiệt lượng riêng q: a q = i- C 2500 1,842 a t t C t= + − 2500 1,842.25 3,34.25 2462,55q⇒ = + − = (Kj/ kg ẩm) Nhiệt dung vật liệu khô: C vl = 1,5(kj/kg ẩm K) : lấy bằng nhiệt dung lúa mì Nhiệt dung riêng hơi nước: 4,178 hn C = (Kj/ kg ẩm K): Nhiệt dung hơi nước Nhiệt dung hỗn hợp: 9 C a = C vl (1- w 1 ) + w 1 C hn (công thức 7.40 trang 141, TL [1] ) 1 1 (1 W ) 4,178.W a vl C C= − + 1,5(1 0,64) 4,178.0,64 3,34 a C = − + = ( KJ/ kg ẩm) Nhiệt lượng có ích: 2462,55.293 721527,15 hi Q⇒ = = (Kj/ h) Nhiệt lượng do tác nhân sấy đem ra: 2 ( ) tn kk pk o Q L C t t= − Trong đó: L kk : Lượng không khí ra khỏi buồng sấy (kg/h) ( L kk =10502 kg kk /h) C pk : Nhiệt dung không khí : 1,00 pk C = 4 (Kj/kgkk.K) Thay các gía trị vào , ta được 10502.1,004(40 25) 158160,12 tn Q⇒ = − = ( Kj) Nhiệt lượng do vật liệu sấy đem ra: 2 1 ( ) vl vl vl Q m C θ θ = − Lấy nhiệt độ ra của sản phẩm : 2 2 (3 5) 35 o o t C C θ = − ÷ = t 2 : nhiệt độ không khí ra khỏi buồng sấy m vl : khối lượng vật liệu sau khi sấy, m vl =207 kg C a : nhiệt dung riêng vật liệu sau khi sấy C a = C vl (1-w 2 ) + C hn . w 2 = 1,5 (1-0,13) +4,178.0,13 C a = 1,85 (kJ/ kg ẩm. K) θ 1 : nhiệt độ vật liệu khi vào buồng sấy lấy bằng nhiệt độ môi trường, (25 o C) Thay các gía trị trên vào: ⇒ Q vl = 207. 1,85 .(35-25) =3829,5 (kJ/h) Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường Q mt = (3÷5)% Q hi Lấy : Q mt = 4 % Q hi = 4%.721527,15 =28861 (kJ/h) Nhiệt tổn thất do sản phẩm sấy mang đi và toả ra môi trường: Q ’ = Q vl + Q mt =3829,5 +28861 =32691 (kJ/h) 10 [...]... II.Tính cân bằng nhiệt 1.Trạng thái không khí trước khi vào buồng đốt 2.Trang thái không khí trước buồng sấy 3.Trạng thái không ksau khi hoà trộn 4.Trạng thái không khí sau khi sấy 5.Tổn thất nhiệt 6.Trạng thái không khí ra khỏi buòng sấy 7.Thời gian sấy III.Tính thiết bị 1 .Thiết bị chính 2 ,Thiết bị phụ 3.Tính bền IV.Tính giá thành Tài liệu tham khảo Mục lục 4 4 5 5 6 6 7 7 10 11 13 13 14 16 16 18 20... công chế tạo máy bằng tiền vật tư Giá thiết bị khoảng: 220 triệu TÀI LIÊU THAM KHẢO 18 [1] Trần Văn Phú, “ Tính toán và thiết kế hệ thống Sấy , NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [2] Các tác giả, “Sổ tay quá trình và thiết bị trong công nghệ hoá học” , NXB KH và Kĩ thuật , Hà Nội,1992 [3] Trần Hùng Dũng, Nguyễn Văn Lục, Hoàng Minh Nam , Vũ Bá Minh ,”Các quá trình và thiết bị trong công nghệ hoá chất và thục... (0,07m) F= Số khay sử dụng: 92 Diện tích 1 khay: 0,88 m2/ khay Chọn khay chứa có kích thước sau: (1100 x 800) mm b)Kích thước xe goòng: Hệ thống buồng sấy gồm 4 xe gòong , mỗi xe có 23 khay Bố trí khoảng cách giữa 2 khay: 100 mm Chiều cao bánh xe goòng: 100mm Xe goong có kích thước: cao: 3000 mm Dài: 1190 mm Rộng: 930 mm c)Kích thước buồng sấy: Chọn khoảng cách giữa xe goòng đến thành buồng sấy 500mm Khoảng... % W* = 10 % χ= 1,8 1,8 = = 0, 01 Wo 177, 78 Tổng thời gian sấy: 13 τ = τ1+ τ2 = 0,934 + 2,9 =3,834 (h) Thời gian nhập liệu : 0,67 h Thời gian sấy 1 mẻ: 3,834 +0,67 = 4,5 h III.Phần tính thiết bị: 1.Tính thiết bị chính: a)Tính kích thước khay: Khối lượng vật liệu nhập lịêu: m=G.τ = 500 4,5 = 2250 (kg) khối lượng vật liệu có hao hụt trong khi sấy vì vậy lượng nhập liệu m= 2267 kg Diện tích bề mặt bay... σt = 114 N/mm2 ( Hình 1.1 ,trang 18, TL [5] ) b) Áp lực trên thanh V: Lực áp trên thanh V: P = trong lượng khay + vật liệu trên khay = 69,56 + 246,74 = 316,3 N/ m2 = 3,16 10-4 N/ mm2 (rất nhỏ) Mối hàn trên khay chịu lực không lớn nên bền IV.Tính giá thành thiết bị: 1)Lượng thép CT3 chế tạo buồng sấy: Thể tích thép làm vách: V= số vách x bề dày 1 vach thép x chiều cao buồng x chiều dài buồng =0,005 x... nghệ hoá chất và thục phẩm” ,Tập 1, quyển 2, Nhà xuất bản Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh [4]Nguyễn Văn Lụa, “ Quá trình và thiết bị trong công nghệ thực phẩm” ,Tập 7, Kĩ thuật sấy vật liệu,, Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP HCM [5] Hồ Lệ Viên , Thiết kế tính toán các chi tiết thiết bị hoá chất”, NXN khoa học kĩ thuật 19 Mục Lục Phần mở đầu: I.Giới thiệu II.Thuyết minh quy trình công nghệ Trang 2 2 3... chịu: m= khối lượng khay trên xe + khối lượng vật liệu trên khay + khối lượng thanh V = 160 +567,5 +165,3 =892,8 kg/ xe =8928 (N/m2) Tru xe goong có kích thước : 50 x 50 mm Số trụ: 6 Tiết diện cắt ngang trụ: 0,5x0,5x6 =0,015 m2 Lực tác dụng trên đơn vị tiết diện xe goòng: 8928/0,015 = 595200 N/m2 = 0,595 N/mm2 < σt = 114 N/mm2 ( Hình 1.1 ,trang 18, TL [5] ) b) Áp lực trên thanh V: Lực áp trên thanh V: P... 13,4032 triệu 4)Lượng thép tạo khay: Thể tích thép tạo khay V= số khay x thể tích thép chế tạo 1 khay = 92 x ( 0,8 x 1,1 x 0,07-0,796 x 1,096 x 0,0696)= 0,081m3 Lượng thép dùng: 640 kg Thành tiền: 6,4 triệu 5)Khối lượng thanh V M= số thanh V x khối lượng 1 thanh =186 x 7900 x 1,2 x (0,04 x 0,04- 0,035x 0,035)= 661,23 Kg Thành tiền: 6,6123 triệu 6)Khối lượng thép tạo khung buồng sấy: Số trụ đứng: 10 Số thanh... 4 Vậy ống có kích thước như trên Vận tốc dòng khí trong ống: 2 = 11,16m / s < 15m / s (nhận) b)Hệ thống giá đỡ khay vật liệu: Sử dung tấm thép CT3: V 30 x 30 x 5 được hàn với khung xe gong c)Tay kéo khay vật liệu: Tay kéo có kích thước sau: dài 140mm, rộng 500mm , dày 20 mm được hàn liền với khay d)Lưới phân phối khí: Lưới phân phối khí là tấm thép mỏng có bề dày 4 mm, trên có đục lỗ khí có đường kính... 50400 Với Qc =50400 kj/kg ( thầy cho): nhiệt trị của Gas LPG 6)Tính thời gian sấy: Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu α1: Vận tốc dòng khí trong buồng sấy: v= (2 ÷ 2,5 ) m/s Chọ v = 2 m/s Với dòng lưu chất có v < 5 m/s thì: α1 = 6,15 + 4,17.v = 6,15 + 4,17 2=14,49 (w/ m2K) (công thức 7.46, trang 144 , TL [1] ) Mật độ dòng nhiệt trên bề mặt J1b: J1b = α1 (tk-tư) Trong đó: Dựa vào bảng Đồ thị của không khí . MÁY & THIẾT BỊ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Quá Trình & ;Thiết Bị (MSMH: 605040) THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY KHAY BÃ THẢI TRÊN DÂY CHUYỀN NẤU BIA NĂNG SUẤT: 500KG/H GVHD:. ĐẦU Thiết bị sấy là thiết bị được ứng dụng rộng rãi . Nội dung bản đồ ấn môn học cũng trình bày cách thiết kế một thiết bị sấy thông dụng là buồng sấy.