Thiết kế hệ thống sấy tầng sôi sấy bột sữa năng suất 200 kg giờ

Trong quá trình công nghệ của rất nhiều sản phẩm đều có giai đoạn sấy khô để bảo quản sản phẩm dài ngày, đó là các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như thóc, ngô, bột sữa… Kỹ thuật sấy là m

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY

-o0o -

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY TẦNG SÔI SẤY BỘT SỮA NĂNG SUẤT 200 (KG/GIỜ)

GVHD : Thầy Nguyễn Văn Thạnh SVTH : Mai Lê Phú Sĩ

MSSV : 20801792

TPHCM, Tháng 12/2013

ii

LỜI CẢM ƠN

Trong công nghiệp và đời sống, kỹ thuật sấy đóng vai trò vô cùng quan trọng Trong quá trình công nghệ của rất nhiều sản phẩm đều có giai đoạn sấy khô để bảo quản sản phẩm dài ngày,

đó là các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như thóc, ngô, bột sữa…

Kỹ thuật sấy là một ngành khoa học phát triển mãi từ những năm 50 đến 60 ở các viện và các trường đại học trên thế giới, chủ yếu giải quyết những vấn đề kỹ thuật sấy các vật liệu cho công nghiệp và nông nghiệp Trong những năm 70 trở lại đây người ta đã đưa kỹ thuật sấy các nông sản thành những sản phẩm khô, không những kéo dài thời gian bảo quản mà còn làm phong phú thêm các mặt hàng sản phẩm như : trái cây, cà phê, sữa, bột, cá khô, thịt khô Đối với nước ta

là nước nhiệt đới ẩm, việc nghiên cứu công nghệ sấy để sấy các nguyên vật liệu có ý nghĩa đặc biệt, nghiên cứu công nghệ sấy và thiết bị sấy phù hợp với từng loại nguyên vật liệu để đạt được chất lượng cao nhất

Trong luận văn này em có nhiệm vụ thiết kế thiết bị sấy bột sữa bằng phương pháp tầng sôi với năng suất 200kg /giờ

Đây là lần đầu tiên em tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy Do kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi sai sót trong quá trình thiết kế Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy Nguyễn Văn Thạnh trong suốt quá trình làm luận văn để em có thể hoàn thành tốt luận văn này

TPHCM, Ngày 20 Tháng 12 Năm 2013

Sinh Viên Thực Hiện

Mai Lê Phú Sĩ

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Thiết bị sấy tầng sôi sấy có thể sấy các loại nông sản dạng hạt với năng suất cao So với các cách thông thường (phơi bằng ánh sáng mặt trời) phải cần một lượng thời gian rất lớn (có thể 1 đến 2 ngày) nhưng vẫn bị hạn chế năng suất do điều kiện tự nhiên và diện tích sân bãi Với thiết bị này người nông dân có thể dễ dàng sấy liên tục một lượng lớn nông sản mà không cần quan tâm đến điều kiện tự nhiên Đề tài này tập trung vào việc thiết hế hệ thống cơ khí, thời gian sấy và nhiệt độ sấy cần thiết sao cho đảm bảo sản phẩm sấy đạt yêu cầu về nhiệt độ và chất

lượng

Trên thị trường có rất nhiều loại máy sấy khác nhau cả về mẫu mã và kiểu dáng Đề tài luận văn này tập trung vào một loại máy sấy là sấy tầng sôi dùng để sấy bột sữa với năng suất

200 (kg/giờ)

iv

MỤC LỤC

Trang bìa……… ………i

Lời cảm ơn……….……… ii

Tóm tắt luận văn……… ……… iii

Mục lục……… ……… iv

Danh sách bảng biểu và hình vẽ……… ………….vi

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SẤY BỘT SỮA 1

1.1.Sơ lược về bột sữa, tính chất 1

1.2.Sơ lược về quá trình sấy bột sữa 2

1.3.Khái niệm sấy ………… 2

1.4.Các phương pháp và thiết bị sấy 3

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY 15

2.1.Các phương án thiết kế 15

2.1.1 Phương án 1……… … 15

2.1.2 Phương án 2……… ….16

2.1.3 phương án 3……… 17

2.2.Lựa chọn phương án thiết kế 17

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY 18

3.1 Cân bằng vật chất 18

3.1.1 Các thông số cơ bản 18

3.1.2 Năng suất tách ẩm 20

3.2 Cân bằng năng lượng 20

3.3 Tính thiết bị chính 24

3.3.1 Xác định tốc độ tới hạn 24

3.3.2 Tốc độ của tác nhân trong tầng sôi 25

3.3.3 Tốc độ cân bằng 25

3.3.4 Thời gian sấy 25

3.3.5 Kích thước thiết bị 27

3.3.6 Bề dày thiết bị 29

3.3.7 Bộ phận nhập liệu 31

a) Tính chọn động cơ vít tải 31

b) Tính chọn hộp giảm tốc 33

c) Tính toán trục vít của vít tải 35

d) Triển khai bánh vít 40

e) Tính toán chọn khớp nối 42

f) Tính toán chọn ổ 45

3.3.8 Bộ phận tháo liệu 47

CHƯƠNG 4 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CỦA MÁY SẤY TẦNG SÔI 48

4.1 Tính chọn thiết bị trao đổi nhiệt ( Calorife) 48

4.2 Tính chọn cyclon 51

4.3 Tính chọn quạt 53

A Tính toán trở lực 53

B Chọn quạt 60

4.4 Tính đáy và nắp thiết bị sấy 63

4.4.1 Nắp thiết bị 64

4.4.2 Đáy thiết bị 64

4.4.3 Chọn bích 64

4.4.4 Tính chọn tai đỡ 65

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 67

5.1.Điều khiển động cơ xoay chiều 3 pha không đồng bộ 67

5.1.1.Chọn mạch mở máy động cơ 67

5.1.2.Chọn mạch điều chỉnh tốc độ động cơ 68

5.2.Điều khiển nhiệt độ trong buồng sấy 72

5.2.1.Phân tích công nghệ lò sấy công nghiệp 72

5.2.2.Khối cảm biến nhiệt độ 73

5.2.3.Khối xử lý dữ liệu 76

5.2.4.Khối hiển thị số 76

CHƯƠNG 6 BẢO TRÌ, BẢO DƯỠNG 79

CHƯƠNG 7 KẾT LUẬN 81

Tài liệu tham khảo 82

vi

D NH SÁCH H NH V

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý của máy sấy

Hình 1.2: Máy sấy tháp

Hình 1.3 : Cấu tạo,nguyên lý máy sấy thùng quay

Hình 1.4:Máy sấy tĩnh vỉ ngang, 6 tấn/mẻ

Hình 1.5 :Sơ đồ máy sấy SV-500

Hình 1.5 Sơ đồ sấy bằng năng lượng mặt trời

Hình 1.6 Hệ thống sấy phun

Hình 1.7 :Cấu tạo,nguyên lý máy sấy tầng sôi

Hình 3.1 : Kết cấu lưới phân phối

Hình 3.2: Kích thước bao của động cơ 4A

Hình 3.3 : Kích thước bao của hộp giảm tốc

Hình 3.5: Sơ đồ tải trọng phân bố lên trục vít do M0 gây ra

Hình 3.6: Sơ đồ tải trọng dọc phân bố lên trục vít do Pd gây ra

Hình 3.7: Sơ đồ tải trọng dọc phân bố lên trục vít do Pd gây ra

Hình 3.8 : Biểu đồ mômen uốn do Pn gây ra

Hình 3.9 : Hình biểu diễn bước vít và góc nâng vít

Hình 3.10 : Cánh vít

Hình 3.11 : Các kích thước cơ bãn của nối trục vòng đàn hồi

Hình 3.12 : Các thông số kích thước cơ bản của nối trục răng

Hình 3.13 : Các kích thước cơ bản của ổ 7206

Hình 3.14: Các kích thước cơ bản của ổ

Hình 4.1: Cấu tạo calorife gia nhiệt không khí nóng

Hình 4.2 : Kích thước cơ bản của xyclon

Hình 4.3 : Các kích thước cơ bản của tai treo

Hình 4.4 : Mô hình một tai treo

Hình 5.1: Mạch đổi nối sao-tam giác

Hình 5.2: Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của biến tần

Hình 5.3 : Sơ đồ nguyên lý tối giản dùng biến tần điều khiển động cơ KĐB Hình 5.4: Sơ đồ khối hệ thống đo nhiệt độ

Hình 5.5: Pt100 và sơ đồ khối Pt100

Hình 5.6: Bảng đặc tính điện trở/nhiệt độ của Pt100

Hình 5.7: Khối xử lý dữ liệu đầu vào

Hình 5.8: Sơ đồ chân vi mạch 7107

Hình 5.9: Mạch hiển thị nhiệt độ buồng sấy

1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ VÀ SẢN PHẨM SẤY BỘT SỮA

1.1.Sơ lược về sữa bột, tính chất:

a) Giới thiệu về sữa bò

Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non Nắm được điều này nghành công nghiệp chế biến sữa đã sản xuất ra nhiều sản phẩm dựa trên ba nguồn nguyên liệu chính: sữa bò, sữa cừu, sữa dê Ở nước ta sữa bò

là chủ yếu

Sữa là một chất lỏng đục Độ đục của sữa là do các chất béo, protein, một số khoáng tạo nên Màu sắc của sữa chủ yếu phụ thuộc vào hàm lượng -caroten tạo nên Sữa bò thường có màu sắc từ trắng đến vàng nhạt Sữa gầy thường trong hơn và ngả màu xanh nhạt Sữa bò có mùi đặc trưng và vị ngọt nhẹ

b)Thành phần của sữa :

Sữa là một hỗn hợp bao gồm các thành phần chính: nước, lactose, protẹin, một số chất béo Ngoài ra sữa còn chứa một số khác với hàm lượng nhỏ như các hợp chất chứa nitơ phi protein, vitamin, hooc mon, chất màu và khí Hàm lượng các chất trong sũa có thể giao động trong một khoảng rộng

c)Bảo quản sữa trước khi chế biến:

Sữa là một hỗn hợp chứa nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ khác nhau Trong quá trình bảo quản, các hợp chất sữa sẽ bị biến đổi dẫn đến sự thay đổi về chất lượng của sữa Các tế bào VSV là nguyên nhân dẫn đến các biến đổi về thầnh phần các chất có trong sữa

Để hạn chế các biến đổi làm hư hỏng chất lượng sữa chúng ta cần tiến hành làm lạnh nhanh sữa, nhiệt độ bảo quản không được lớn hơn 4 oC Ngoài ra, hàm lượng VSV trong sữa phải dược khống chế ở mức thấp nhất Những va chạm cơ học mạnh, sự tiếp xúc của oxy và ánh sáng mặt trời với sữa phải được hạn chế nhằm bảo toàn các chỉ tiêu cảm quan, hoá học và hoá lý trong quá trình bảo quản sữa trước khi chế biến

Ngoài vi sinh vật còn có các tạp chất khác nhau như rơm, phân, kim loại, lông, bụi bặm…cần được loại ra khỏi khối sữa bằng cách lọc

d)Nguyên liệu trong sản xuất sữa bột:

Nguyên liệu để sản xuất sữa bột là sữa tươi nguyên cream hoặc sữa gầy Sữa nguyên là sản phẩm được chế biến từ sữa tươi không hiệu chỉnh hàm lượng chất béo Sữa gầy là sản phẩm được chế biến từ sữa tươi được tách bớt một phần chất béo Để sản phẩm có chất lượng ổn định, các yêu cầu về chỉ tiêu hoá lý, vi sinh và cảm quan cho nguyên liệu cũng khắt khe như đối với nhóm chỉ tiêu vi sinh, tổng số tế bào trong 1l sữa trước khi cô đặc và sấy không vượt quá 3000-5000 Để đạt được yêu cầu này sữa nguyên liệu phải qua theo một quy trình riêng nhằm làm giảm tổng số

tế bào sinh dưỡng và bào tử có trong sữa mỗi cơ sở sản xuất sẽ tự thiết lập yêu càu chỉ tiêu chất lượng sữa nguyên liệu cho quy trình chế biến đang được áp dụng cho nhà máy

Ngoài nguyên liệu chính là sữa tươi hoặc sữa gầy, người ta còn áp dụng một số phụ gia trong sản xuất sữa bột như chất ổn định (polyphosphate, orthophosphate của Na, K, Ca) chất tạo nhũ lecithine, chất chống oxy hoá Muối phosphate có chức năng làm ổn định cấu trúc hạt sữa, chống oxy hoá và cải thiện độ hoà tan của sản phẩm

Chế biến sữa bột rất có lợi về kinh tế bởi chất khô tăng cao tiết kiệm bao bì và vận chuyển

dễ dàng Các dạng sữa bột hiện có: sữa bột nguyên kem, sữa bột tan nhanh, sữa bột gầy

1.2.Sơ lược về quá trình sấy sữa bột:

Sấy bột sữa là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi bột sữa dưới tác dụng của nhiệt Nước tách ra khỏi bột sữa nhờ sự khuếch tán do: chênh lệch độ ẩm ở bề mặt và bên trong bột sữa; chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt sữa bột và môi trường bên trong Thời gian sấy nhanh, nhiệt của sữa bột sấy thấp, sản phẩm nhận được ở dạng bột nhỏ, không cần phải nghiền lại

và có độ hòa tan lớn Nhiệt của bột sữa trong suốt chu kỳ sấy không vượt quá nồng độ của ẩm bốc hơi (60°C  70°C)

Sản phẩm chế biến từ sữa đã cô đặc đến độ khô 35 - 40%, đem sấy khô, nghiền thành bột, sàng, rây được sữa ở dạng bột có độ khô 90 - 96%, độ ẩm 4 - 10% Tùy thuộc vào thiết bị sấy có được sản phẩm SB có chất lượng khác nhau Để thu nhận sữa bột người ta có thể sử dụng các phương pháp sấy khác nhau như sấy thăng hoa, sấy trục, nhưng hiện nay sấy tầng sôi được sử dụng nhiều hơn cả

1.3 Khái niệm sấy:

- Khái niệm:

Sấy là sự bốc hơi nước của sản phẩm bằng nhiệt ở nhiệt độ thích hợp, là quá trình

3

khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu, hay nói cách khác do

chênh lệch áp suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh

- Nguyên lý:

Khi sấy không khí nóng có hàm ẩm thấp tiếp xúc với bề mặt vật liệu ẩm và

cung cấp năng lượng để bốc hơi trong vật liệu ẩm vào dòng khí, hỗn hợp không khí

ẩm sẽ tăng hàm ẩm và đi ra ngoài

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của thiết bị sấy bằng không khí được mô tả trên hình

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý của máy sấy

Vật liệu sấy ban đầu có độ ẩm cao được đưa vào thiết bị sấy, được sấy khô trong phòng sấy rồi đi ra ngoài Không khí bên ngoài được dưa qua bộ phận đốt nóng để gia nhiệt lên tới nhiệt độ sấy cần thiết, sau đó vào phòng sấy để tiếp xúc với vật liệu sấy, cấp nhiệt cho nước trong vật liệu để bốc hơi Trong quá trình sấy, nếu cần thiết sẽ có thêm bộ phận đốt nóng bổ sung trong phòng sấy

1.4 Các phương pháp và thiết bị sấy bột sữa:

Phương án 1: Sử dụng máy sấy tháp

Không khí trước khi sấy

* Ứng dụng của máy sấy tháp:

Thiết bị sấy tháp là thiết bị sấy chuyên dùng để sấy các loại hạt cứng như thóc,ngô đậu…có độ ẩm ban đầu không lớn lắm w ≤ 20 ÷ 30% và có thể tự dịch chuyển dễ dàng từ đỉnh tháp xuống dưới nhờ chính trọng lượng của nó.Đôi khi trong thiết bị sấy tháp người ta còn đặt các kết cấu cơ khí để làm chậm hoặc tăng cường tốc độ dịch chuyển của khối hạt.Sản phẩm trong thiết bị sấy tháp có thể lấy ra liên tục hay định kỳ

* Cấu tạo,nguyên lý hoạt động và đặc điểm :

Hình 1.2: Máy sấy tháp

1 Lò đốt 3.Phếu cấp nhiên liệu sấy 5 Tháp sấy

2 Quạt đẩy 4 Gàu tải

Sơ đồ nguyên lý và cấu tạo của thiết bị sấy tháp có thể có dạng như hình 1.2 Hệ thống sấy tháp gồm calorifer,hệ thống quạt và các thiết bị phụ khác

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 một hệ thống kênh dẫn và thải tác nhân xen kẽ nhau ngay trong lớp vật liệu sấy

+ Chất lượng sấy cao hơn như tăng độ đồng đều độ ẩm của sữa sau khi sấy

+ Tiết kiệm được nhiều lao động thủ công

+ Có thể tiến hành sấy liên tục

- Nhược điểm :

+ Nhiều máy sấy tháp không thể sấy vật liệu có độ ẩm cao

+ Sản phẩm sau khi sấy còn lẫn nhiều tạp chất

+ Thiết bị phức tạp

Phương án 2 : Sử dụng máy sấy thùng quay để sấy bột sữa

* Ứng dụng của máy sấy thùng quay :

Thiết bị sấy thùng quay cũng là một thiết bị sấy chuyên dùng để sấy các hạt dạng rời, các loại muối kim loại vô cơ trong sản xuất hóa chất, bột nhão, bã bia, phân bón, vật liệu sản xuất xi măng, than cám, cát… Tác nhân sấy là không khí nóng hoặc khói lò

* Cấu tao, nguyên lý hoạt động và đặc điểm :

Hình 1.3 : Cấu tạo,nguyên lý máy sấy thùng quay

1 Quạt đẩy 2 Vít tải cấp liệu 3 Đường dẫn liệu

4 Ổ đỡ thùng sấy 5 Bánh răng lớn 6 Thùng sấy

Thiết bị sấy thùng quay gồm thùng sấy hình trụ tròn,calorifer và quạt hút ẩm Trong thùng sấy đặt các cánh xáo trộn và đôi khi còn tạo thành các vùng riêng biệt Nhờ các cánh xáo trộn mà vật liệu sấy được đưa lên và rơi xuống để tăng cường quá trình trao đồi nhiệt ẩm Trong thùng quay tùy theo tính chất của vật liệu sấy, người ta có thể đặt các cánh xáo trộn, vách ngăn để tăng cường quá trình sấy

Thường vật liệu sấy từ phễu nạp liệu đi vào thùng sấy cùng chiều với tác nhân Sau khi thực hiện quá trình sấy tác nhân được đưa qua cyclon để thu hồi một phần sản phẩm bay theo và thải vào môi trường

*Ưu nhược điểm của hệ thống sấy thùng quay :

- Ưu điểm :

+ Tạo ra sản phẩm sấy đồng đều

+ Tốc độ sấy nhanh do sự tiếp xúc trực tiếp và tối đa giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy nhờ

có sự đảo trộn khi thùng quay

+ Cường độ sấy tính theo lượng ẩm đạt được

+ Thiết bị gọn

- Nhược điểm :

+ Do quá trình đảo trộn, vật liệu bị gãy vụn tạo ra bụi Nên trong một số trường hợp làm giảm phẩm chất của sản phẩm, làm giảm giá trị kinh tế

Phương án 3 : Sử dụng máy sấy tĩnh vỉ ngang để sấy bột sữa

* Ứng dụng của máy sấy tĩnh vỉ ngang :

Máy sấy tĩnh vỉ ngang sử dụng lò đốt trấu là loại máy sấy đang được sử dụng phổ biến nhất ở ĐBSCL thường để sấy thóc lúa Các máy sấy này thường có năng suất lớn từ 6-50 tấn/mẻ, với thời gian sấy dao động từ 12 đến 48h tùy theo độ ẩm ban đầu và cuối cùng của vật liệu được sấy

7

Hình 1.4:Máy sấy tĩnh vỉ ngang, 6 tấn/mẻ

*Cấu tao, nguyên lý hoạt động và đặc điểm :

Hình 1.5 :Sơ đồ máy sấy SV-500

1 Quạt sấy 2 Cửa hoà khí 3 Cửa cho nhiên liệu đốt

4 Cửa lấy xỉ 5 Sàn sấy 6 Buồng phân phối nhiệt

7 Cửa tháo sản phẩm 8 Buồng sấy 9 Đồng hồ chỉ thị nhiệt độ

Máy sấy tĩnh vỉ ngang là loại máy sấy có cấu tạo đơn giản, với mức đầu tư thấp trong các loại máy sấy có cùng một công suất Máy sấy tĩnh vỉ ngang có thể sấy được các loại nông sản dạng hạt , lá, quả…và các loại vật liệu khác

*Ưu nhược điểm của máy sấy tĩnh vỉ ngang :

- Ưu điểm :

+ Lắp đặt đơn giản

+ Vận hành dễ dàng

+ Chi phí đầu tư thấp

+ Công nghệ sấy đơn giản, phù hợp với nông dân

+ Máy sấy vỉ ngang chủ yếu hoạt động dựa vào một motor quạt, nên chi phí điện thấp

- Nhược điểm :

+ Cần diên tích mặt bằng lớn để lắp đặt

+ Máy sấy vỉ ngang là loại máy sấy tĩnh, sấy theo mẻ nên mỗi mẻ cần đạt được ít nhất 50% công suất thì mới có thể bắt đầu một mẻ sấy

+ Đối với nhu cầu sấy lớn, vài chục tấn đến hàng trăm tấn trở lên trong một ngày và cần

áp dụng quá trình tự động hóa cùng với các công đoạn xử lý khác hay cần sấy liên tục thì máy sấy

vỉ ngang còn nhiều hạn chế

+ Thời gian sấy kéo dài

+ Độ ẩm không đồng đều

Phương án 4 : sử dụng năng lượng mặt trời để sấy bột sữa

- Sử dụng trực tiếp nhiệt độ của mặt trời để làm bay hơi nước trong vật liệu cần sấy

- Phức tạp hơn người ta sử dụng năng lượng mặt trời làm nóng không khí, sau đó dùng không khí nóng đó để sấy

Thiết bị sấy bằng năng lượng mặt trời có thể phân ra các loại sau :

- Thiết bị sấy trực tiếp có tuần hoàn khí tự nhiên (gồm thiết bị thu năng lượng kết hợp với buồng sấy)

- Thiết bị sấy trực tiếp có bộ phận thu năng lượng riêng biệt

9

- Thiết bị sấy gián tiếp có dẫn nhiệt cưỡng bức (thiết bị thu năng lượng và buồng sấy riêng biệt)

- Ưu điểm :

+ Công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư và vận hành thấp

+ Không đòi hỏi cung cấp năng lượng lớn và nhân công lành nghề

+Có thể sấy lượng lớn vụ mùa với chi phí thấp

- Nhược điểm :

+ Kiểm soát điều kiện sấy rất kém

+ Tốc độ sấy chậm hơn so với với sấy bằng thiết bị, do đó chất lượng sản phẩm cũng kém và dao động hơn

+ Quá trình sấy phụ thuộc vào thời tiết và thời gian trong ngày

+ Đòi hỏi nhiều nhân công

Thiết bị:

Có nhiều kiểu thiết kế thiết bị sấy bằng năng lượng mặt trời khác nhau

Những thiết bị nhỏ : thường có công suất nhỏ, tốc độ sấy và chất lượng cải tiến không đáng kể so với phương pháp sấy phơi (có đảm bảo vệ sinh), do đó ít được sử dụng

Hình 1.5 Sơ đồ sấy bằng năng lượng mặt trời

Phương án 5 : sử dụng máy sấy phun để sấy bột sữa:

Một hệ phân tán mịn của nguyên liệu đã được cô đặc trước (40-60 % ẩm) được phun để hình thành những giọt mịn, rơi vào trong dòng khí nóng cùng chiều hoặc ngược chiều ở nhiệt

độ 150-300 oC trong một buồng sấy lớn Các kiểu vòi phun sau được sử dụng :

Vòi phun ly tâm : chất lỏng được nạp vào giữa tâm của chén hoặc đĩa quay có vận tốc ngoại vi 90-200 ms-1 Các giọt lỏng đường kính 50-60 µm được bắn xuống từ mép rìa tạo thành lớp giọt lỏng đều

Vòi phun áp suất : chất lỏng bịcưỡng bức dưới áp suất cao (700-2000 kPa) qua một kẽ hỡ nhỏ tạo nên những giọt lỏng có kích thước 180-250 (m

Vòi phun khí động : không khí được sử dụng để phun dung dịch Trước hết không khí qua ống phun tăng tốc độrồi thổi ra miệng phun, chất lỏng được đưa đến miệng vòi bằng bơm Không khí có tốc độ cao sẽ thổi dung dịch văng ra thành hạt nhỏ Vòi phun lỗ dễ bị nghẹt bởi các hạt nguyên liệu và nguyên liệu cũng mài mòn dần dần các khe lỗ làm rộng lỗ ra do đó tăng kích thước trung bình của các giọt lỏng Quá trình sấy xảy ra nhanh (1-10 giây) do diện tích bề mặt của những giọt lỏng rất lớn Tốc độ nạp liệu được kiểm soát sao cho nhiệt độ không khí ra 90-1000C, tương ứng với nhiệt độ bầu ướt (và nhiệt độ sản phẩm) 40-500C để sản phẩm ít bị hư hại Bột khô thu được ở đáy thiết bị sấy và được lấy đi bằng vít tải Có nhiều kiểu thiết kế khác nhau về vòi phun, buồng sấy, hệ thống đốt nóng không khí và hệ thống thu hồi bột, xuất phát từ yêu cầu của rất nhiều loại nguyên liệu sấy phun khác nhau (ví dụ: sữa, trứng, cà phê, ca cao, chè, khoai tây, hổn hợp kem đá, bột yaourt, pho mát, tác nhân làm trắng cà phê, nước ép trái cây, gia vị đóng gói

và tinh bột ngô, lúa mì) Các thiết bị sấy phun cũng có thể được gắn với thiết bị sấy tầng sôi để sấy kết thúc sản phẩm thu được từ buồng sấy Thiết bị sấy phun khác nhau về kích cỡ từ các thiết

kế ở mức độ thí nghiệm để sấy những sản phẩm khối lượng nhỏ, giá trị cao như enzym, gia vị cho đến các thiết kế để sản xuất quy mô lớn dùng trong thương mại với năng suất đến 10.000 kg sữa sấy/giờ

+ Ưu điểm lớn là quá trình sấy nhanh, sản xuất liên tục ở quy mô lớn, chi phí nhân công thấp, vận hành và bảo dưỡng tương đối đơn giản

+ Hạn chế chính là chi phí đầu tư cao, yêu cầu độ ẩm ban đầu cao để bảo đảm nguyên liệu có thể bơm đến thiết bị tạo giọt lỏng Điều này dẫn đến chi phí năng lượng cao hơn (để tách ẩm) và thất thoát các chất dễ bay hơi cao hơn Thiết bị sấy băng chuyền và sấy tầng sôi đang bắt đầu thay chổ sấy phun do chúng gọn hơn và có hiệu qủa sử dụng năng lượng tốt hơn

11

Hình 1.6 Hệ thống sấy phun

Phương án 6 : sử dụng máy sấy bức xạ để sấy bột sữa:

Trong đó nhịêt chủ yếu được truyền đến vật liệu sấy qua bức xạ của nguồn nhiệt, ví dụ: bóng đèn với công suất lớn, điện trở Ẩm bay hơi vào dòng tác nhân sấy rồi ra ngoài Thông thường các vật bức xạ được lắp cố định ngay trên bề mặt của lớp vật sấy Vật sấy chuyển động liên tục nhờ băng tải, tự chảy, dòng lưu động khí hạt, tầng sôi Để quá trình bay hơi ẩm tốt và tránh cho vật bị nóng quá mức, người ta dùng quạt đối lưu cưỡng bức tác nhân sấy Chính vì vậy

nên còn gọi là hệthống sấy bức xạ- đối lưu

Tốc độ truyền nhiệt phụ thuộc vào :

- Nhiệt độ bề mặt của nguồn nhiệt và vật sấy

- Tính chất bề mặt của nguồn nhiệt và vật sấy

- Hình dáng của vật phát và nhận bức xạ hồng ngoại

- Ưu điểm :

+ Quá trình trao đổi nhiệt trong sấy bức xạ có cường độ cao hơn nhiều trong sấy đối lưu

và sấy trên bề mặt nóng; có khả năng tăng cường độ sấy ở giai đoạn thứ nhất, rất hiệu quả

với lớp vật sấy mỏng Tuỳ trường hợp mà thời gian sấy có thể giảm hàng chục thậm chí cả trăm lần so với sấy đối lưu

+ Chỉ làm nóng vật liệu sấy, không ảnh hưởng đến môi trường không khí xung quanh + Phương pháp sấy sạch

+ Máy sấy bức xạ có cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng

- Nhược điểm :

+ Bề mặt vật sấy nóng bị đốt nóng nhanh, tạo ra chênh lệch nhiệt độ lớn giữa bề mặt và lớp sâu bên dưới Điều này dễ dẫn tới chất lượng sản phẩm không như ý muốn (cong vênh, nứt vỡ, biến màu ) Muốn tránh điều trên ta căn cứ vào tính chất vật sấy, yêu cầu của sản phẩm sấy mà sử dụng nguồn tia bức xạ, điều chỉnh cường độ bức xạ và thời gian bức xạ cho phù hợp

+ Máy sấy bức xạ cần trang bị các thiết bị bảo vệ, điều chỉnh chế độ sấy, quan tâm thường xuyên để có sản phẩm tốt và không bị hoả hoạn

+ không kinh tế bằng máy sấy đối lưu nên ít được sử dụng

Thiết bị:

Thông thường người ta dùng vật phát năng lượng bức xạ liên tục và cường độ cao thuộc vùng quang phổ hồng ngoại với bước sóng λ= 0,77-300 µm Để có các tia bức xạ, ta có thể dùng nhiều loại thiết bị bức xạ khác nhau như:

Đèn gương : dây tóc đèn là vonfram, công suất từ (150-500 W) Nhiệt độ đèn là (2300 ± 100) oK Hệ số hiệu dụng năng lượng là 70 % Đèn có nhược điểm dễ vỡ, quán tính nhiệt kém, tổn thất nhiệt lớn, chiếu không đều Tuy có cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng nhưng đèn ít được dùng

C Đây là loại que đốt thông dụng nhất

13

Vật bức xạ bằng gốm : đây là loại tiện lợi trong công nghiệp chế biến thực phẩm Cấu tạo của nó gồm dây điện trở bằng hợp kim nicrôm được ép vào trong lòng khối gốm Công suất của mỗi chiếc là 1 kW với nhiệt độ làm việc từ 450-700oC Để đảm bảo bức xạ được đồng đều thì các

thiết bị bức xạ phải có cơ cấu phản xạ như pha đèn

Phương án 7 : sử dụng máy sấy tầng sôi để sấy bột sữa

*Ứng dụng của máy sấy tầng sôi :

Thiết bị sấy tầng sôi là hệ thống sấy chuyên dùng để sấy hạt.Cũng giống như các hệ thống sấy khác,hệ thống sấy tầng sôi được dùng rất phổ biến trong công nghệ sau thu hoạch

Kỹ thuật sấy tầng sôi được ứng dụng để sấy hạt có kích thước trong phạm vi từ 2000μm.Do đó thiết bị sấy tầng sôi đang có sức cạnh tranh với những kiểu sấy truyền thống khác như:sấy thùng quay,băng tải,khí động…

50-* Cấu tao, nguyên lý hoạt động và đặc điểm :

Hình 1.7 :Cấu tạo,nguyên lý máy sấy tầng sôi

2: Calorife 5: Bộ phận nhập liệu

3: Lưới phân phối khí 6: Cửa tháo liệu

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 đặt 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 vật liệu khô hơn nên nhẹ hơn nên nằm ở lớp trên của tầng hạt đang sôi và ở một độ cao nào đó hạt sẽ được đưa ra ngoài theo đường tháo liệu

*Ưu nhược điểm của máy sấy tầng sôi :

- Ưu điểm :

+ Năng suất sấy cao

+ Vật liệu sấy khô đều

+ Có thể tiến hành sấy liên tục

+ Hệ thống thiết bị 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

+ Tiêu hao nhiều điện năng để thổi khí tạo lớp sôi

+ Yêu cầu cỡ hạt nhỏ và tương đối đồng đều

 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN SẤY BỘT SỮA:

Phương án 1 và không thể thực hiện vì vệ sinh an toàn thực phẩm, phương án 3 thì sấy với khối lượng lớn chỉ thích hợp với thóc lúa, phương án 4 quá phụ thuộc thời thiết và năng suất quá thấp, phương án 5 chỉ áp dụng cho sấy từ dạng lỏng sang đặt, phương án 6 dễ làm hư hỏng bột sữa và chi phí bảo dưỡng rất đắt

Dựa vào đặc điểm cấu tạo và ưu nhược điểm của từng phương án, em chọn máy sấy tầng sôi phương án 7 để sấy bột sữa

* Yêu cầu của bài toán thiết kế:

Thiết kế hệ thống tầng sôi để sấy bột sữa với năng suất 200 kg/h (thành phẩm) Với hệ thống thiết bị sấy tầng sôi,chủ yếu dùng để sấy bột sữa đã qua tách ẩm sơ bộ bằng sấy phun, giúp cho việc bảo quản tốt hơn, phục vụ cho việc xuất khẩu Do đó ta chọn độ ẩm của bột sữa trước khi sấy không cao lắm, và độ ẩm sau khi sấy thích hợp cho sự bảo quản

15

CHƯƠNG II: CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY TẦNG SÔI

2.1 Các phương án thiết kế:

2.1.1 Phương án 1: Tác nhân sấy thổi ngang vật liệu

Vật liệu sấy được thổi tung lên bằng 1 quạt Sau đó được tiếp xúc với tác nhân sấy theo phương ngang

2.1.2 Phương án 2: Tác nhân sấy thổi ngược chiều vật liệu sấy

2: Calorife 5: Bộ phận nhập liệu

3: Lưới phân phối khí 6: Cửa tháo liệu

- Ưu điểm:

+ Năng lượng được sử dụng kinh tế

+ Độ ẩm cuối của vật liệu thấp

- Nhược điểm:

+ Sản phẩm dễ bị co ngót, hư hỏng do nhiệt

+ Có nguy cơ hư hỏng VSV do không khí ẩm, ấm gặp nguyên liệu ướt

17

2.1.3 Phương án 3: Tác nhân sấy thổi cùng chiều vật liệu sấy

2: Calorife 5: Bộ phận nhập liệu

3: Lưới phân phối khí 6: Cửa tháo liệu

- Ưu điểm:

+ Tốc độ sấy ban đầu cao

+ Ít bị co ngót, tỷ trọng thấp, sản phẩm ít hư hỏng, ít nguy cơ hư hỏng do VSV

CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY TẦNG SÔI

3.1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT:

Các ký hiệu sử dụng:

G1: năng suất nhập liệu của vật liệu sấy

G2: năng suất sản phẩm sau khi sấy

1: độ ẩm trên căn bản vật liệu ướt trước khi sấy

2: độ ẩm trên căn bản vật liệu ướt sau khi sấy

d1 : hàm ẩm của không khí trên căn bản không khí khô trước khi vào sấy

d2 : 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

3.1.1 Các thông số cơ bản:

a) Đối với không khí:

Trạng thái ban đầu của không khí:

t0 = 320C

0 = 80%

Áp suất bão hòa tương ứng với nhiệt độ 320C: ( Theo công thức (2.11),[1])

P0 = exp{ } = exp{ } = 0,0473 bar

Độ chứa hơi của không khí ngoài trời d0 : ( Theo công thức (2.15),[1])

d0 = 0,621  

= 0,0249g ẩm/Kg KKK Entanpy của không khí ngoài trời I0 : ( Theo công thức (2.17),[1])

I0 = Cpk.t0 + d0.(r + Cph.t0) = 1,004.32+ 0,0249(2500 + 1,842.32) = 95,8457 KJ/Kg KKK

Ở đây, Cpk và Cph tương ứng là nhiệt dung riêng của không khí khô và của hơi nước quá

nhiệt ; r là ẩn nhiệt hóa hơi

Không khí vào thiết bị sấy:

Nhiệt của bột sữa trong suốt chu kỳ sấy không vượt quá nồng độ của ẩm bốc hơi (60°C 70°C)

19

Chọn nhiệt độ vào buồng sấy của không khí : t1 = 600C

Không khí vào Calorifer nhận nhiệt từ khói lò và tăng lên nhiệt độ t1 = 600C.Quá trình đốt nóng trong calorifer là quá trình có d=const nên d10 = d0 = 0,0249g ẩm/Kg KKK I1 = 132 Kj/Kg KKK

Thông số của không khí trước khi vào TBS, có thể xác định entanpy I1 và độ ẩm tương đối 1 trên đồ thị I-d nhờ cặp thông số (t1 ; d0) = ( 600C; 0,0249 ) Cũng có thể tính theo công thức:

I10 = 1,004.60+ 0,0249(2500 + 1,842.60) = 125,2419 KJ/Kg KKK

Áp suất bão hòa tương ứng với nhiệt độ 600C :

pb1 = exp{ } = exp{ } = 0,1968 bar

Độ ẩm tương đối 10:

10 = =

= 19,2%

Không khí ra khỏi thiết bị sấy:

Xác định nhiệt độ bầu ướt tư :

Trạng thái ban đầu của không khí ẩm là điểm 1 (0,0249;60 ).Từ 1 theo đường I=const kéo thẳng đên đường  = 100%, giao điểm của đường I và  = 100% tại 2.Giá trị của đường đẳng nhiệt đi qua giao điểm 2 này được gọi là nhiệt độ bầu ướt.Theo đồ thị I-d ta có tư =320C

Thường ta lấy giá trị t2 = 1,15.tư = 1,15.32= 370C

Lượng chứa ẩm d20, độ âm tương đối 20

Như vậy, chọn t2 = 450C thì độ ẩm tương đối sau quá trình sấy lý thuyết 20 thỏa mãn điều kiện 20 = (80±5)%

b) Đối với vật liệu sấy (bột sữa):

- Các thông số của bột sữa:

Bột sữa có kích thước rất nhỏ vào khoảng 0,1mm, thế nhưng bột sữa ban đầu trước khi sấy chứa độ ẩm cao nên kết thành từng khối Nên ta chọn đường kính trung bình vào khoảng 2mm

04,020,0200

2 1

Gk = G2(1-2) = 200(1 - 0,04) = 192 Kg/h Lượng không khí khô cần thiết để tách 1 Kg ẩm:

am Kg kkk Kg d

d

0249,00343,0

11

0 20

l W

L  40 106,3834255,32 /

3.2 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG:

* Nhiệt lượng vào:

- nhiệt lượng do không khí mang vào: LI0

21

- nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào: G2Cvl1+CnW1

- nhiệt lượng do calorife cung cấp: Qc

Tổng nhiệt lượng vào: LI0+ G2Cvl1+ CnW1+ Qc

* Nhiệt lượng ra:

- Nhiệt lượng do không khí ra: LI2

- Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra: G2Cvl2

- Nhiệt lượng tổn thất trong quá trình sấy: Qm

Tổng nhiệt lượng ra:

2

q l   

1 n m vl 1 2 0

I  I  

2

Đối với quá trình sấy lý thuyết: =0

qc=l(I20-I0)=106,383(125,2357-95,8457)= 3126,6kj/kgẩm Đối với quá trình sấy thực tế: lúc này giá trị  sẽ khác 0

Nhiệt dung riêng của nước:

Cn = 4,18 KJ/Kg oK Nhiệt dung riêng của vật liệu:

K Kg KJ

C vl 0,84(10,04)4,180,040,9736 / 0Với 1,5 là nhiệt dung riêng của vật liệu khô tuyệt đối

Qvl=G2Cvl(2-1)=2000,9736(40-27)=2531,36 KJ/h

am Kg KJ W

Q

40

36,

qtn=lCk(t2-t0)=106,3831,004(37-32)=534 Kj/Kg ẩm Tổn thất nhiệt môi trường:

Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh: giả sử nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh bằng 10% của tổng nhiệt lượng

I  Í 

* Cách xác đinh đường sấy thực tế:

Ta cũng chọn nhiệt độ ra khỏi TBS t2= 370C

Khi đó thông số TNS sau quá trình sấy thực tại điểm 2 như sau:

Lượng chứa ẩm d2 : ( Theo công thức (5.19),[1])

d2 = d10 + (

)  = 0,0249 +

= 0,0327 kg ẩm/kgkk Entanpy I2: ( Theo công thức (5.20),[1])

Ta có thể biểu diễn chu trình sấy lý thuyết và thực tế trên giản đồ I-d, hình biểu diễn có dạng như sau:

23

a) Lượng tác nhân cần thực tế: ( Theo công thức (5.17),[1])

h KKK Kg d

d W

0249,00327,0

140

11 2

L

40

2,5128

Q

40

5,129645







3.3 TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH:

Chọn thiết bị 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 bị sấy tầng sôi:

Nhiệt độ tác nhân vào: t1 = 60oC

Nhiệt độ tác nhân ra: t2 = 37oC

Nhiệt độ tính toán trung bình: t = 48,5oC

Ở điều kiện t = 48.50

C theo phụ lục 6,[1] thông số nhiệt vật lý của không khí khô ta được:

,1)10.8015,17(

81,9)1227,1320()10.2()(

2 6

3 3

k

r g d

183,2575

,11

150Re

1

3 0 3

10.2

10.8015,17.183,25Re

3 6

3.3.2 TỐC ĐỘ CỦ TÁC NHÂN TRONG TẦNG SÔI:

Ta lấy tốc độ làm việc tối ưu theo phương trình tiêu chuẩn: : ( Theo công thức (10.20),[1])

Ret = (0,22 ÷ 0,33)Ar0,52 = 0,25.(70340,5)0,52 =82,887

Tốc độ tối ưu: :

25

s m d

10.2

10.8015,17.887,82Re

Ly v

k

k r k

1227,1

)1227,1320(81,9.10.525,19.815,7)(

3

2

6 3

723,01

Vì nhiệt độ trong buồng sấy nhỏ hơn nhiệt độ trên bề mặt lưới phân phối, nên nhiệt độ của tác nhân ở trên bề mặt lưới phân phối là:

s m t

t v

5,48273

60273723,0273

v

kt 1,03 /

7,0

723,

Khi vật liệu bắt đầu bị lôi cuốn:  = 1

Chuẩn số Reynold: ( Theo công thức (6.65),[2])

25,3915,7034061

,018

5,7034061

,018

Chuẩn số Liasenco:

44,8515,70340

25,391

Vận tốc cân bằng của bột sữa(Theo công thức (6.67),[2]).:

s m g

Ly v

k

k r k

1227,1

)1227,1320(81,9.10.525,19.44,851)

(

3

2

6 3

liệu sấy, kích thước hình học vật liệu sấy, độ ẩm đầu, độ ẩm cuối, loại thiết bị sấy, phương pháp cung cấp nhiệt và một số yếu tố khác Do việc xác định thời gian sấy bằng phương pháp giải tích gặp nhiều khó khăn Do đó trong việc tính toán thực tế các thiết bị sấy, người ta sử dụng nhiều phương pháp khá phổ biến và cho kết quả tương đối phù hợp với thực tế Đó là các phương pháp:

-Phương pháp xác định thời gian sấy ở hai giai đoạn sấy ( bỏ qua giai đoạn đốt nóng vật liệu)

-Phương pháp xác định thời gian sấy theo phương pháp gần đúng

-Phương pháp xác định thời gian sấy cho cả 3 giai đoạn

-Phương pháp xác định thời gian sấy theo phương pháp LuiKob

-Phương pháp xác định thời gian sấy theo G.K Phylonhenko

Ta sử dụng phương pháp xác định thời gian sấy bỏ qua giai đoạn đốt nóng vật liệu để tính toán Tương ứng với quá trình sấy chúng ta có các giai đoạn sấy như sau :

- Giai đoạn làm nóng vật ( bỏ qua giai doạn đốt nóng vật liệu)

- Giai đoạn sấy đẳng tốc

- Giai đoạn sấy giảm tốc

Độ ẩm tới hạn của bột sữa là k = 4,5%, nên quá trình sấy lúa từ 1 = 20% đến k = 4,5%

là giai đoạn sấy đẳng tốc và từ k = 4,5% đến 2 = 4% là giai đoạn sấy giảm tốc

Chuẩn số Reynold:

11610

.8015,17.7,0

10.2.723,0



Chuẩn số Fedorov:

43,451227,1)10.8015,17.(

3

81,9)1227,1320(410

.2

3

).(

4

2 6

3 3



k k

k

r g d

Khi đó:

238,1



Nu

Hệ số cấp nhiệt của tác nhân đến vật liệu:

27

K h m Kj d

.2

10.15,10.238,18,0





Với K là hệ số hiệu chỉnh, lấy K=0,8

Tốc độ sấy dẳng tốc:

f J

N  m.Trong đó:

Jm: cường độ bay hơi của dòng ẩm (kg/m2

h) f: diện tích bề mặt riêng khối lượng của vật liệu (m2/kg) Theo công thức (3.8),[2] ta có :

r

t r



r: ẩn nhiệt hoá hơi của nước

r = 2500 kJ/kg

h m kg

2500

)325,48(2628,

ph N

W

5,21604323,0

045,02,01

Thời gian sấy giảm tốc:

ph W

W N

69,104,0

045,0lg3,2604323,0

045,0lg

3,2

2

Vậy thời gian sấy vật liệu là:

ph

2,232

1 

 



3.3.5 KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ:

a- Lưới phân phối:

Diện tích:

275,13600723,01227,1

2,5128

L F

k k

m

F

D 4 p 1,5

Đường kính lỗ lưới: dựa vào kích thước của hạt vật liệu, để hạt không lọt qua, ta chọn lỗ

F

F v

k ak d

p

v

v F F

Chọn lưới có cách đục lỗ như sau:

Hình 3.1 : Kết cấu lưới phân phối

Diện tích lưới: t2( với t là khoảng cách 2 lỗ trên cùng 1 hàng)

Diện tích lỗ lưới:

d: đường kính lỗ lưới

75,1757

F

d p

mm

t10,5



b- chiều cao buồng sấy:

Bao gồm chiều cao lớp giả lỏng và chiều cao buồng phân ly

- Chiều cao lớp giả lỏng: ( Theo công thức (6.64),[2])

mm

m h

h

3,73

0733,07,01

56,0105,01

1 00

57,14

2d  d

29

Để đảm bảo chế độ thuỷ động tốt, ta chọn chiều cao lớp tầng sôi bằng bốn lần chiều cao vùng ổn định Tức là:

mm h

h4 0 200

- Chiều cao buồng phân ly:

Chiều cao này có thể xác định theo công thức kinh ngiệm: ( Theo công thức (6.84),[2])

35 , 0 25

, 0 65

, 008,

0     



c k d

p pl

v

v F

Fr D

Trong đó:

10.281,9

723,0

75,1

Chọn:

m

F D

m F

F

pl pl

p pl

7,14

275,275,13,13

h h

h F

28

32005,075,10

75,1

2881,9

m N F

G g P

- : hệ số hàm yếu do lưới có đục lỗ

595,

0

27

22272

22

D

d n

C S

595,010.140

96,156187,05,

Chọn: C=1 mm

mm mm

S1,9 2



Vậy bề dày lưới là: 2 mm

b- buồng sấy:

Thân buồng sấy chịu tác dụng của lực nén chiều trục

Theo điều kiện bền khi l 5D ta có: Theo công thức XIII.8, sổ tay Quá Trình và Thiết Bị Công nghệ Hóa Chất,

 n

D

P S

31

 n :ứng suất cho phép khi nén của vật liệu chế tạo

  = 140 N/mm2 = 140.106 N/m2 (chọn vật liệu chế tạo là thép CT3)

mm C C

1500

68,274

C: hệ số bổ sung Chọn: S=2 mm

+ Điều kiện ổn định:

Ta có:

E K

P S

c





Trong đó:

2 4

/10.6,

Khi:

25037522

mm E

K

P

c

0618,010.4,19118,0

68,274

210.4,19118,

K c



vì  30,52n 140 nên thoả điều kiện bền

Vậy chiều dày thiết bị là S = 2 mm

D

A

n v/ph A: hệ số thực nghiệm, chọn A=30 s: bước vít, s = (0,8 – 1)D chọn s=D, m

: khối lượng riêng của bột sữa, T/m3

 320.10-3 T/m3

: hệ số chứa đầy, đối với bột sữa ta chọn bằng 0,7



 47

2 / 5

A

Q

Chọn đường kính của cánh vít theo tiêu chuẩn là 0,125m, bước vít 0,125 m

Công suất của động cơ truyền động cho vít tải: đối với vít tải nằm ngang ta sử dụng công thức sau ( Theo công thức (1.29),[4]):

L Q C

Trong đó:

Q: năng suất của vít tải, T/h

C0: hệ số trở lực được xác định bằng thực nghiệm Đối với bột sữa ta chọn bằng 1,2

L: chiều dài vít tải, chọn L=5m

: hiệu suất truyền động của động cơ, chọn bằng 0,93

N0= 168W Theo phụ P.1.3,tài liệu tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí của Trịnh Chất-Lê

Văn Uyển, ta chọn động cơ 4AA56B4Y3 với Pdc = 0,18 kW và ndc = 1370 vòng/phút,