Đồ án tính toán, thiết kế máy sấy cá cơm

Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông LỜI MỞ ĐẦU Sấy trình trao đổi nhiệt ẩm, dẫn đến việc loại bỏ phần nước độ ẩm khỏi vật liệu sấy phương pháp sấy nóng sấy lạnh Kỹ thuật sấy sử dụng rộng rãi để làm khô hầu hết loại dược phẩm, ngũ cốc, loại hạt, nhiều thực phẩm khác sản phẩm thủy hải sản, làm tăng hiệu kinh tế sản xuất Quá trình sấy không đơn trình tách nước nước khỏi vật liệu mà trình công nghệ Nó đòi hỏi sau sấy vật liệu sấy phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn lượng chi phí vận hành thấp Hiện có nhiều phương pháp sấy khác nhau, cá người ta dùng phương pháp sấy như: phơi nắng tự nhiên, sấy hầm, sấy buồng, sấy tủ, sấy tĩnh vỉ ngang… Với đề tài đồ án: ”Tính toán, thiết kế máy sấy cá cơm công suất 300kg/ mẻ”, em chọn thiết bị sấy buồng thích hợp với quy mô sản xuất nhỏ, suất không lớn Mặc dù có nhiều cố gắng kiến thức tài liệu tham khảo nhiều hạn chế nên đồ án chắn không tránh khỏi nhiều thiếu sót Em mong nhận ý kiến đóng góp thầy, cô để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy Đinh Hữu Đông, thầy Nguyễn Công Bỉnh thầy giáo hướng dẫn tận tình để em hoàn thành đồ án SVTH: Nguyễn Thị Bình Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I.1 Tổng quan nguyên liệu cá cơm I.1.1 Giới thiệu chung Cá cơm (Stolephorus) thuộc họ cá Trổng (engraulidae) chủ yếu sống nước mặn (có số loài sống nước hay nước lợ), có kích thước nhỏ, họ cá đứng đầu sản lượng ngành khai thác giới đối tượng đánh bắt quan trọng nghề cá ven biển phân bố rộng từ Bắc đến Nam nước ta Theo ước tính Viện nghiên cứu biển Nha Trang trữ lượng cá cơm nước ta vào khoảng 50÷60 vạn Với nguồn nguyên liệu dồi dào, giá thành rẻ thời gian thủy phân nhanh so với số loại cá khác nên cá cơm trở thành nguyên liệu sản xuất nước mắm hãng nước mắm tiếng Phú Quốc, Nha Trang, Phan Thiết… Cá cơm thường sống thành đàn chủ yếu tập trung vùng ven biển (độ sâu 100m) biển nhiệt đới cận nhiệt đới, có số loài phân bố rộng vào cửa sông Các nơi có sản lượng cá cơm cao là: Quảng Ninh, Cửa Lò, Bình Định, Quảng Nam, Đà Nẵng, Nha Trang, Phan Rang, Phan Thiết Các loài chiếm ưu khai thác là: cá cơm than-stolephorus heterolobus Ruppel Phú Quốc, cá cơm trổng ( hay cá cơm Ấn Độ)stolephorus indicusBleeker Bình Định, cá cơm đỏ-Stolephorus zollingeri Bleeker cá cơm săng-Stlephorus tri bleeker Nha Trang Ở Việt Nam giống cá cơm có khoảng 140 loài I.1.2 Một số loài cá cơm phổ biến I.1.2.1 Cá cơm săn Tên khoa học: Stolephorus tri (Bleeker, 1852) Tên tiếng Anh: Spined anchovy Đặc điểm hình thái: Thân dài, dẹp bên Đầu tương đối to Mõm ngắn Chiều dài thân gấp 4,8 lần chiều cao thân 4,6 lần chiều dài đầu Mắt tương đối to, màng mỡ mắt, khoảng cách hai mắt rộng Trên hàm, xương mía, xương có nhỏ Khe mang Hình 1: Cá cơm săn rộng, lược mang dài nhỏ Vẩy tròn, nhỏ, dễ rụng Có vây lưng, khởi điểm nằm sau khởi điểm vây bụng, trước khởi điểm vây hậu môn Thân màu trắng, bên thân có sọc dọc màu trắng bạc vây màu trắng, riêng vây đuôi màu xanh lục SVTH: Nguyễn Thị Bình Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông Phân bố: Ấn Độ, Malaixia, Inđônêxia, Trung Quốc, Nhật Bản, Philippin, Việt Nam Mùa vụ khai thác: Quanh năm Ngư cụ khai thác: Lưới vây, mành, lưới kéo đáy Kích thước khai thác: 40 - 55 mm Dạng sản phẩm: Ăn tươi, phơi khô, làm nước mắm I.1.2.2 Cá cơm thường Tên khoa học: Stolephorus commersonii (Lacepede, 1803) Tên tiếng Anh: Commerson's anchovy Đặc điểm hình thái: Thân dài, dẹp bên Đầu tương đối to Mõm nhọn Chiều dài thân gấp 4,4 - 5,2 lần chiều cao thân 4,2 - 5,0 lần chiều dài đầu Mắt to, màng mỡ mắt, khoảng cách hai mắt rộng Trên hàm, xương mía, xương có nhỏ Khe mang rộng, lược mang dẹp, mỏng cứng Vảy tròn, to vừa, dễ rụng Khởi điểm vây lưng nằm sau khởi điểm vây bụng, gần ngang với khởi điểm vây hậu Hình 2: cá cơm thường môn Vây hậu môn to, dài Thân màu trắng, đầu có hai chấm màu xanh lục, bên thân có sọc dọc màu trắng bạc Phân bố: Đông Phi, Ấn Độ, Thái lan, Trung Quốc, Nhật Bản, Philippin, Việt Nam Mùa vụ khai thác: Quanh năm, tập trung vào tháng - Ngư cụ khai thác: Lưới vây, mành, lưới kéo đáy Kích thước khai thác: 50 - 70 mm Dạng sản phẩm: Ăn tươi, phơi khô, làm nước mắm I.1.2.3.Cá cơm sông Tên khoa học: Corica sorbonna (Whitehead, 1895) Tên tiếng Anh: Ganger River Sprat SVTH: Nguyễn Thị Bình Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông Đặc điểm hình thái: Thân thon dài, khe miệng sâu, góc miệng dài chưa đến bờ trước ổ mắt Phần hàm dẹp đứng Hàm nhô Mắt to Viền bụng cong lườn bụng không sắc cạnh Vảy tròn thân dễ rụng Vây lưng Hình 3: Cá cơm sông trước vây bụng Vây hậu môn thấp có vây lẻ phía sau Cá có màu trắng bạc Vây lưng, vây hậu môn vây đuôi rải rác có chấm sắc đen li ti Phân bố: Thái Lan, Philipin, Malaixia, Inđônêxia, Lào, Campuchia Ở Việt Nam gặp nhiều đồng Nam Bộ Mùa vụ khai thác: Quanh năm Kích thước khai thác: Nhỏ, tối đa 5cm Ngư cụ khai thác: Lưới, câu, vó, mành, đăng Dạng sản phẩm: Ăn tươi, phơi khô I.1.2.4 Cá cơm sọc tiêu Tên khoa học: Stolephorus tri (Bleeker, 1852) Tên tiếng Anh: Spined anchovy Đặc điểm hình thái: Thân hình thon dài, dẹp ngang Mõm nhô nhọn Điểm cuối Hình 4: Cá cơm sọc tiêu xương hàm nhọn dài đến khe mang, eo mang kéo đến viền sau màng mang Lườn bụng có từ - vảy gai vây ngực vây bụng, có gai nằm hai vây bụng Thân phủ vảy tròn, dễ rụng, đường bên Thân có màu kem nhạt (khi vảy), sọc ánh bạc dọc hông Phân bố: Thái Lan, Malaixia, Philipin, Lào, Campuchia, Inđônêxia, đồng sông Cửu Long Việt Nam Mùa vụ khai thác: Quanh năm Kích thước khai thác: - 10cm, tối đa 12cm Ngư cụ khai thác: Lưới, vó, rùng Dạng sản phẩm: Ăn tươi, phơi khô SVTH: Nguyễn Thị Bình Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông I.1.3 Thành phần hóa học cá cơm Bảng 1: Thành phần hóa học cá cơm thường STT Thành phần (%) Cá tươi Độ ẩm 74,22 Protein 19,5 Lipit 1,7 Khoáng 1,2 NH3 (mg %) 4,65 NTQ 3,7 Histamin (ppm) Bảng 2: Thành phần hóc học cá cơm săn STT Thành phần (%) Cá tươi Lipit 2,5 Carbohydrate Tro 2,4 Ca (mg %) 279 P 246 Fe 1,2 Na (mg %) 147 K 447 Vitamin B (mg %) 0,01 10 Vitamin B2 (mg %) 0,8 11 Niacin 3,5 12 Protein 20,7 I.2 Tổng quan kỹ thuật sấy Nguyên liệu thủy sản nói chung nguyên liệu cá cơm nói riêng loại nguyên liệu chứa nhiều nước giàu chất dinh dưỡng dể bị hư hỏng trình chế biến bảo quản Để kéo dài thời gian bảo quản người dân nghĩ phương pháp đơn giản làm khô nguyên liệu nhờ vào ánh sáng mặt trời sấy nóng không khí nóng từ củi, lò I.2.1 Khái niệm sấy Sấy phương pháp bảo quản thực phẩm đơn giản, an toàn dễ dàng Sấy làm giảm độ ẩm thực phẩm đến mức cần thiết vi khuẩn, nấm mốc nấm men bị ức chế không phát triển hoạt động được, giảm hoạt động enzyme, giảm kích thước trọng lượng sản phẩm Quá trình sấy trình làm khô vật thể, vật liệu, sản phẩm phương pháp bay nước Như vậy, trình sấy khô vật thể diễn biến sau: Vật SVTH: Nguyễn Thị Bình Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông thể gia nhiệt để đưa nhiệt độ lên đến nhiệt độ bão hòa ứng với phân áp suất nước bề mặt vật thể Vật thể cấp nhiệt để làm bay ẩm Vận chuyển ẩm thoát khỏi vật thể vào môi trường Tóm lại, trình sấy xảy trình trao đổi nhiệt trao đổi chất cụ thể trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy, trình truyền ẩm từ vật sấy bề mặt sấy, trình truyền ẩm từ bề mặt vật sấy môi trường Các trình truyền nhiệt truyền chất xảy đồng thời vật sấy, chúng có qua lại lẫn I.2.2 Đặc điểm trình sấy Đặc điểm trình sấy vật thể có độ ẩm tương đối cao, nhiệt độ sấy tốc độ chuyển động không khí không lớn xảy theo ba giai đoạn giai đoạn làm nóng vật, giai đoạn sấy tốc độ không đổi, giai đoạn tốc độ sấy giảm dần Đối với trường hợp sấy với điều kiện khác trình sấy xảy ba giai đoạn giai đoan đan xen khó phân biệt Giai đoạn làm nóng vật: Giai đoạn đưa vật vào buồng sấy tiếp xúc với không khí nóng nhiệt độ vật đạt nhiệt độ kế ướt Trong trình sấy toàn vật gia nhiệt Ẩm lỏng vật gia nhiệt đạt nhiệt độ sôi ứng với phân áp suất nước môi trường không khí buồng sấy Do làm nóng nên độ ẩm vật có giảm chút bay ẩm nhiệt độ vật tăng dần nhiệt độ kế ướt Tuy vậy, tăng nhiệt độ trình xảy không phần phần vật Vùng vật đạt đến nhiệt độ kế ướt chậm Đối với vật dễ sấy giai đoạn làm nóng vật xảy nhanh Giai đoạn sấy tốc độ không đổi: Kết thúc giai đoạn gia nhiệt, nhiệt độ vật nhiệt độ kế ướt Tiếp tục cung cấp nhiệt, ẩm vật hóa nhiệt độ vật giữ không đổi nên nhiệt cung cấp để làm hóa nước Ẩm hóa lớp vật liệu sát bề mặt vật, ẩm lỏng bên vật truyền bề mặt vật để hóa Do nhiệt độ không khí nóng không đổi, nhiệt độ vật không đổi nên chênh lệch nhiệt độ vật môi trường không đổi Điều làm cho tốc độ giảm độ chứa ẩm vật theo thời gian không đổi, có nghĩa tốc độ sấy không đổi Giai đoạn sấy tốc độ giảm dần: Kết thúc giai đoạn sấy tốc độ không đổi ẩm tự bay hết, lại vật ẩm liên kết Năng lượng để bay ẩm liên kết lớn ẩm tự tăng lên độ ẩm vật nhỏ Do tốc độ bay ẩm giai đoạn nhỏ giai đoạn sấy tốc độ không đổi, nghĩa tốc độ sấy giai đoạn nhỏ giảm theo thời gian sấy Quá trình sấy tiếp diễn, độ ẩm vật SVTH: Nguyễn Thị Bình Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông giảm, tốc độ sấy giảm độ ẩm vật giảm đến độ ẩm cân với điều kiện môi trường I.3 Lựa chọn thiết bị sấy I.3.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống buồng sấy 10 13 SVTH: Nguyễn Thị Bình 12 11 Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông B-B A-A 14 kk 15 Trong đó: - Ống gió thải - Trần buồng sấy - Quạt gió - Calorifer SVTH: Nguyễn Thị Bình Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông - Kênh dẫn TNS vào buồng sấy - Cửa buồng sấy - Chốt gài then chèn cửa - Tường bên - Đường ray 10 - Tường sau 11 - Xe goòng 12 - Nền buồng sấy 13 - Khay sấy 14 - Động quạt 15 - Ống gió cấp I.3.2 Sơ đồ nguyên lý 1 3 4 5 7 6 Trong đó: - ống thải tác nhân sấy ẩm - khay đựng cá sấy - quạt cấp không khí vào calorifer - calorifer để gia nhiệt cho TNS không khí - kênh dẫn tác nhân sấy khí nóng - miệng phân phối TNS SVTH: Nguyễn Thị Bình Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông - xe goòng vận chuyển cá I.3.3 Nguyên lý hoạt động Cá rải khay sấy đặt xe goòng cho vào buồng sấy Không khí đươc quạt hút thổi vào calorifer nước nóng gia nhiệt làm cho không khí nóng lên đến 500C thổi qua kênh dẫn đưa vào buồng sấy qua miệng phân phối 6, không khí nóng đến gia nhiệt cho cá nhận ẩm vận chuyển đến ống gió thải thoát hoàn toàn môi trường CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG BUỒNG SẤY II.1 Số liệu đầu vào Tính toán, thiết kế hệ thống thiết bị sấy cá cơm gồm: − − − − − − − − Thiết bị: buồng sấy Phương thức: đối lưu cưỡng không hồi lưu Tác nhân sấy: không khí nóng Vật liệu sấy: cá cơm Năng suất: 300kg/mẻ Độ ẩm ban đầu: 80% Độ ẩm cuối: 20% Thời gian sấy: 8h II.2 Tính cân vật chất Ta ký hiệu đại lượng sau: G1, G2 - khối lượng vật liệu vào, thiết bị sấy, kg ω1, ω2 - độ ẩm tương đối vật liệu vào, thiết bị sấy, % W - lượng ẩm bay hơi, kg Gk - khối lượng vật liệu khô tuyệt đối, kg Lượng vật liệu đưa vào: Lượng ẩm cần bốc hơi: Lượng vật liệu khô tuyệt đối: SVTH: Nguyễn Thị Bình 10 Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông Khối lượng khung khay: • Khối lượng xe goòng chưa chứa vật liệu sấy • Khối lượng xe vật liệu II.3.3 Tính toán tổn thất nhiệt hệ thống sấy II.3.3.1 Tổn thất nhiệt VLS mang Tính theo công thức: Với: khối lượng vật liệu sấy ra, kg nhiệt dung riêng vật liệu sấy, kJ/kg.K Cvk = 3,62 kJ/kg.K nhiệt dung riêng cá khô Ca = 4,18 kJ/kg.K nhiệt dung riêng nước Ta có: kJ/kg.K) nhiệt độ vào vật liệu sấy, thường lấy nhiệt độ môi trường 0C nhiệt độ vật kiệu sấy, nhiệt độ khỏi buồng sấy vật liệu sấy theo kinh nghiệm lấy nhỏ nhiệt độ tác nhân sấy vào từ 50C Vậy: = - (5) = 50 – 10 = 400C • Tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang đi: (kJ) • Tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang tính cho kg ẩm: kJ/kg ẩm) SVTH: Nguyễn Thị Bình 17 Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông II.3.3.2 Tổn thất nhiệt thiết bị vận chuyển Qct = Qkh + Qx Qkh: tổn thất nhiệt khay sấy mang Qx: tổn thất nhiệt xe goòng mang Nhiệt độ khay sấy xe goòng vào buồng sấy lấy nhiệt độ môi trường: Nhiệt độ khay sấy xe goòng buồng sấy lấy nhiệt độ tác nhân sấy: Khối lượng khay sấy xe goòng là: mxe = 100 kg, mkhay =8,373 kg Nhiệt dung riêng vật liệu chế tạo xe (thép CT3) khay (nhôm) là: Cx = 0,5 kJ/kg.K Ckh = 0,86 kJ/kg.K • Tổn thất nhiệt xe goòng mang Với nx = xe ta có: Qx = nx.Gx.Cx.( ) = 2.100.0,5.(50-25) = 2500 (kJ) • Tổn thất nhiệt khay sấy mang Với nkh = 20.2=40 khay ta có: Qkh = nkh.Gkh.Ckh.( ) = 40.8,373.0,86.(50-25) = 7200,78 (kJ) (kJ) 10,78 (kJ/kg ẩm) II.3.3.3 Tổn thất nhiệt môi trường  Giả thuyết tốc độ TNS SVTH: Nguyễn Thị Bình 18 Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông Để tính tổn thất nhiệt môi trường ta phải giả thuyết tốc độ TNS buồng Khi kết cấu buồng xác định chiều dài xe chiều dài khay chiều cao khay lấy 30mm ta tính tiết diện tự buồng sấy bằng: Do tốc độ sấy tối thiểu lưu lượng thể tích trình sấy lý thuyết V0 chia cho tiết diện tự : m/s) Vì lưu lượng trình sấy thực phải lớn trình sấy lý thuyết nên tốc độ TNS giả thiết để tính toán phải lớn w o Ta chọn w = 2,7 (m/s), kiểm tra lại giả thuyết sau tính lưu lượng thể tích thực tế Các liệu dòng nhiệt truyền qua hai bên tường buồng sấy: + Nhiệt độ thể nóng trường hợp nhiệt độ trung bình TNS: + Nhiệt độ thể lạnh nhiệt độ môi trường Mật độ dòng nhiệt q (W/m2) truyền qua đơn vị diện tích bề mặt truyền nhiệt tính công thức sâu đây: q = k = k.( = , [W/m2] Chúng ta xem TNS chuyển động cưỡng với tốc độ 2,7 m/s không khí đối lưu tự nhiên chảy rối Ta tính 1 theo công thức: W/m2.K Ta có phương trình nhiệt sau: • Mật độ dòng nhiệt trao đổi nhiệt đối lưu TNS mặt tường q bằng: • Mật độ dòng nhiệt dẫn nhiệt q2: SVTH: Nguyễn Thị Bình 19 Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông • Mật độ dòng nhiệt đối lưu tự nhiên từ mặt tường với không khí xung quanh bằng: 0,333 Từ giả thuyết truyền nhiệt ổn định ta có q1 = q2, tw2 tính: Kết cấu tường bao, trần cửa buồng sấy sau: + Lớp vật liệu tôn tráng kẽm mặt mặt có độ dày là: = 0,0005m, = 45,5 W/m.K; + Lớp thủy tinh cách nhiệt giữa: = 0,05 m, = 0,05 W/m.K = = Vậy: = Bằng phép tính lặp, ta giả thiết trước nhiệt độ tường phía nóng tính mật độ dòng nhiệt truyền từ TNS vào vách q Từ dòng nhiệt từ ta tính nhiệt độ mặt vách Từ nhiệt độ nhiệt độ môi trường t f2 ta tính nhiệt lượng q3 truyền nhiệt đối lưu tự nhiên vách buồng sấy môi trường Sau so sánh kết q với q3, sai lệch không 5% xem kết tính toán chấp nhận với điều kiện tw1>tw2 Bảng 3: Tính toán tìm mật độ dòng nhiệt cho giá trị tương ứng tw1 tw1(0C) q1(W/m2 tw2(0C) q3(w/m2) 25,352 26,273 27,193 28,114 29,034 29,955 0,426 2,366 4,885 7,796 11,008 14,48 ) 40,15 40,20 40,25 40,30 40,35 40,40 14,798 13,927 13,057 12,186 11,316 10,445 SVTH: Nguyễn Thị Bình 20 Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông Theo bảng ta chọn nhiệt độ vách hệ thống sấy: t w1 = 40,35oC tw2 = 29,034oC Hệ số trao đổi nhiệt 1 = 17,409 W/m2.K , 2 = 1,591 W/m2.K Kiểm tra kết tính toán cách tính sai số sau: = 0,0272= 2,72 % < 5% Với sai số thỏa mãn điều kiện nên kết tính toán hoàn toàn chấp nhận  Tổn thất nhiệt qua tường cửa Ta có: (W/m2.K) = 6041,655 kJ/mẻ kJ/kg ẩm)  Tổn thất nhiệt qua trần Theo giáo trình truyền nhiệt bề mặt nóng quay lên trần buồng sấy hệ số trao đổi nhiệt đối lưu 2tr = 1,32 = 1,3.1,591= 2,0683 W/m2.K Như hệ số truyền nhiệt tính cho trần bằng: W/m2.K Do đó: = 2646,672 kJ/mẻ kJ/kg ẩm)  Tổn thất nhiệt qua Với nhiệt độ trung bình TNS 41 0C, giả sử tường buồng sấy cách tường bao che phân xưởng 1m theo sách Thiết kế hệ thống sấy (Trần Văn Phú) ta có: q = 35,65 W/m2 Do tổn thất qua nền: = 9086,472 kJ/mẻ kJ/kg ẩm SVTH: Nguyễn Thị Bình 21 Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông Như tổng tổn thất qua kết cấu bao che môi trường là: kJ/kg ẩm Tổng tổn thất : (kJ/kg ẩm) II.3.5 Tính toán trình sấy thực Hình 9: Các trình sấy thực đồ thị I-d • Lượng chứa ẩm: Trong đó: K SVTH: Nguyễn Thị Bình 22 Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông kkk • Entanpi sau trình sấy thực: kkk • Độ ẩm tương đối thực tế: φ2 = • Tiêu hao không khí thực tế: kg kkk/kg ẩm) • Lượng không khí cần để bốc W = 900 kg ẩm: L = l.W = 133,333.900 = 120000 (kg) • Tiêu hao nhiệt thực tế: q = l.(I1 – I0) = 133,333.(95,489 – 69,558) = 3457,458 (kJ/kg ẩm) • Nhiệt lượng có ích q1: ẩm • Tổn thất nhiệt TNS mang q2: ẩm • Tổng lượng nhiệt có ích tổn thất: ẩm • Sai số tuyệt đối: ẩm • Sai số tương đối: Bảng 4: Cân nhiệt SVTH: Nguyễn Thị Bình 23 Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông STT Đại lượng Ký hiệu kJ/kg ẩm % Nhiệt lượng có ích q1 2447,444 70,79 Tổn thất nhiệt TNS q2 968,051 27,999 Tổn thất nhiệt VLS qv 18,66 0,539 Tổn thất nhiệt TBCT qct 10,78 0,311 Tổn thất môi trường qmt 19,723 0,570 Tổng lượng nhiệt tính toán q' 3464,658 100 Tổng lượng nhiệt tiêu hao Q 3457,458 100 Sai số tương đối ɛ Từ bảng cân nhiệt ta có nhận xét: 0,21 - Hiệu suất nhiệt TBS: - Trong tất tổn thất tổn thất TNS mang lớn nhất, tổn thất môi trường Tổn thất VLS TBCT bé coi không đáng kể Bây ta kiểm tra giả thuyết tốc độ TNS buồng sấy: Thể tích TNS sau khỏi buồng sấy: với thông số , tra phụ lục sách “Tính toán thiết kế hệ thống sấy” thầy Trần Văn Phú, giá trị kkk Do lưu lượng thể tích TNS sau hầm sấy VC bằng: Thể tích TNS trước vào hầm sấy Ta có vB = 0,969 (m3/kg kkk) Lưu lượng thể tích trung bình TNS hầm sấy V bằng: =14152,5 m3/h Hay Kiểm tra giả thuyết tốc độ sấy: Tốc độ trung bình TNS trình sấy thực bằng: SVTH: Nguyễn Thị Bình 24 Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông Tốc độ sấy giả thuyết tính thời gian sấy tổn thất 2,7 m/s So với tốc độ thực sai số 8% < 10 % Sai số chấp nhận Như mội tính toán xem SVTH: Nguyễn Thị Bình 25 Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông Chương III: TÍNH CHỌN CALORIFER, LÒ HƠI VÀ QUẠT III.1 Tính chọn Calorifer Ta chon calorifer khí - loại thiết bị trao đổi nhiệt có vách ngăn Trong ống bão hòa ngưng tụ ống không khí chuyển động Do hệ số tỏa nhiệt ngưng tụ αN lớn hệ số trao đổi nhiệt đối lưu mặt ống với không khí αk, theo lý thuyết truyền nhiệt phía không khí thường làm cánh (hình chữ nhật) để tăng cường hiệu trao đổi nhiệt Như vậy, calorifer khí – kỹ thuật sấy thường loại vách ngăn có cánh Tính toán calorifer khí tính toán bề mặt truyền nhiệt F cần thiết biết lưu lượng nhiệt độ vào, không khí Nhiệt độ không khí vào calorifer thường lấy nhiệt độ môi trường t = 250C Nhiệt độ không khí calorifer nhiệt độ TNS vào TBS xác định theo yêu cầu công nghệ sấy t1= 500C Nhiệt lượng mà Calorifer cần cung cấp cho tác nhân sấy: = 120000.(95,489 – 69,558) = 3111720 kJ/mẻ = 388965 kJ/h L (kg/h): khối lượng không khí khô cần thiết cho trình sấy thực tế I1, I0: entanpy TNS trước sau khỏi Calorifer Vậy: Q = 108,0458 kW Chọn nhiệt độ nước bão hòa tN =1000C ta có: r =2257kJ/kg, pN = 1,0132bar Giả sử hiệu suất calorifer , lưu lượng cần cung cấp là: = = 229,783 kg/h Chon lò có thông số làm việc: Áp suất làm việc 1,0132 bar, suất làm việc 229,783 kg/h Tiêu hao cho calorifer: D1 = Khi bề mặt truyền nhiệt Calorifer bằng: SVTH: Nguyễn Thị Bình 26 Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông Với: k hệ số truyền nhiệt Calorifer độ chênh lệch nhiệt độ trung bình khí hiệu suất nhiệt Calorifer Trong calorifer khí – hơi, dịch thể nóng nước ngưng tụ có nhiệt độ không đổi tN = const Tính hiệu số nhiệt độ trung bình Hiệu số nhiệt độ dòng lưu chất đầu vào calorifer: tmax = tN – t0 = 100 – 25 = 75oC tmin = tN – t1 = 100 – 50 = 50oC C Hệ số truyền nhiệt kF tính theo công thức gần calorifer nước sau (Sách tính toán thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt) : kF = a.(ωρ0)b Với : a = 10,5 14 chọn a = 12 b = 0,5 0,7 chọn b = 0,6 ω tốc độ không khí khe hẹp, chọn ω= 4m/s ρ0 khối lượng riêng không khí ρ0 =1,293 kg/m3 Vậy kF = 12.(4.1,293)0,6 = 32,16 W/m2.K Suy ra: = 72,65 m2 Tùy thuộc vào diện tích trao đổi nhiệt calorifer dựa vào F ta chọn số calorifer cho hệ thống sấy Ở ta chọn calorifer, diện tích trao đổi nhiệt là: 14,5 m2 SVTH: Nguyễn Thị Bình 27 Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông Hình 10: Cấu tạo calorifer khí – III.2 Tính chọn quạt Để vận chuyển TNS hệ thống sấy người ta thường dùng hai loại quạt: quạt ly tâm quạt hướng trục Ở ta chọn quạt hướng trục Lưu lượng quạt: Thể tích không khí ẩm điều kiện tiêu chuẩn ( : Với khối lượng riêng không khí khô điều kiện tiêu chuẩn, m3 Suy ra: = = 92807,425 m3/h = 25,78 m3/s Tổng công suất quạt: Trong đó: – số kg không khí khô/m3 không khí ẩm = = 1,06 kg kkk/m3kk ẩm khối lượng riêng không khí khô điều kiện tiêu chuẩn m3 cột áp toàn phần quạt, chọn k – hệ số dự phòng lấy k = (1,1 1,2) hiệu suất quạt SVTH: Nguyễn Thị Bình 28 Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông Suy ra: N = = 10,55 kW Do ta chọn quạt có công suất cần đáp ứng là: N = 11 kW Hình 11 : hình dáng quạt hướng trục SVTH: Nguyễn Thị Bình 29 Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ Hệ thống sấy cá cơm buồng sấy vận hành đơn giản, không yêu cầu bề mặt rộng, phù hợp với sấy suất nhỏ thủ công Sản phẩm sấy có chất lượng cao phương pháp truyền thống Tuy nhiên sản phẩm sấy không đồng nguyên liệu đặt tĩnh khay Thực tế, hệ thống chuyên dụng dành cho cá, với công nghiệp ngày phát triển, xuất thủy sản ngày tăng cao chiếm vị trí quan trọng kinh tế nước nhà việc đầu tư nghiên cứu chế tạo hệ thống sấy phù hợp với cá cơm đảm bảo chất lượng sản phẩm giảm chi phí sản xuất vấn đề đáng quan tâm SVTH: Nguyễn Thị Bình 30 Đồ án môn học máy thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông TÀI LIỆU THAM KHẢO Bảng tra cứu trình học – truyền nhiệt truyền khối (Tái lần thứ nhất), Nhà xuất đại học quốc gia Tp.HCM, 2006 PGS.TS Hoàng Văn Chước, Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2006 PGS.TS Bùi Hải – PGS.TS Trần Thế Sơn, Kỹ thuật nhiệt (Tái lần thứ chín), Nhà xuất khoa học kỹ thuật,Hà Nội, 2010 Nguyễn Văn May, Kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm, Nhà xuất khoa học kỹ thuật (Tái lần thứ hai), Hà Nội 2004 GS.TSKH Trần Văn Phú, Kỹ thuật sấy, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội 2008 GS.TSKH Trần Văn Phú, Tính toán thiết kế hệ thống sấy (Tái lần thứ nhất), Nhà xuất giáo dục, Hà Nội 2008 Giáo trình Kỹ thuật thực phẩm 2, Trường đại học công nghiệp thực phẩm Tp.HCM SVTH: Nguyễn Thị Bình 31 [...]... Bình 21 Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông Như vậy tổng tổn thất qua kết cấu bao che ra môi trường là: kJ/kg ẩm Tổng tổn thất : (kJ/kg ẩm) II.3.5 Tính toán quá trình sấy thực Hình 9: Các quá trình sấy thực trên đồ thị I-d • Lượng chứa ẩm: Trong đó: K SVTH: Nguyễn Thị Bình 22 Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông kkk • Entanpi sau quá trình sấy thực:... 24 Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông Tốc độ sấy khi chúng ta giả thuyết khi tính thời gian sấy và tổn thất là 2,7 m/s So với tốc độ thực sai số là 8% < 10 % Sai số này chấp nhận được Như vậy mội tính toán có thể xem là đúng SVTH: Nguyễn Thị Bình 25 Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông Chương III: TÍNH CHỌN CALORIFER, LÒ HƠI VÀ QUẠT III.1 Tính. .. Bình 28 Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông Suy ra: N = = 10,55 kW Do đó ta chọn quạt có công suất cần đáp ứng là: N = 11 kW Hình 11 : hình dáng của quạt hướng trục SVTH: Nguyễn Thị Bình 29 Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ Hệ thống sấy cá cơm bằng buồng sấy vận hành đơn giản, không yêu cầu bề mặt rộng, phù hợp với sấy năng... ta chọn quạt và Q o là cơ sở ta chọn Calorifer khi thiết kế sơ bộ hệ thống sấy II.3.2 Xác định kích thước thiết bị sấy 1 Hình 6: Khay sấy 2 Hình 8: Cách bố trí khay sấy trên xe goòng 1 Xe goòng 2 Khay chứa vật liệu sấy SVTH: Nguyễn Thị Bình 14 Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông Hình 7: Xe goòng  Kích thước xe goòng * Chọn thiết bị chuyển tải là xe goòng có kích thước: -.. .Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông II.3 Cân bằng năng lượng II.3.1 Tính toán quá trình sấy lý thuyết Hình 5: Đồ thị diễn quá trình lý thuyết biểu sấy  Các công thức tính và bảng tra xác định các thông của TNS • Phâ n áp suất bão hòa hơi toán số nước Pbh (bar): Tra bảng tính chất bão hòa hơi nước (theo nhiệt độ) • Độ chứa... khí sau thiết bị sấy (C) Quá trình sấy lý thuyết xảy ra bên trong thiết bị sấy là quá trình đẳng entanpi nên ta có: I2 = I1 = 95,489( kJ/kg kkk) Nhiệt độ TNS sau quá trình sấy được chọn sao cho độ ẩm tương đối không quá bé để giảm tổn thất nhiệt do TNS mang đi và không quá gần trạng thái bão hòa tránh hiện tượng đọng sương trên bề mặt vật liệu sấy SVTH: Nguyễn Thị Bình 12 Đồ án môn học máy và thiết bị... = 5100 mm ∆L: khoảng cách xe goong cách 2 đầu buồng sấy r: là khoảng cách giữa 2 xe goong - Chiều cao: Hb = HX + ∆H = 1500 + 50 = 1550 mm ∆H: khoảng cách từ đỉnh xe goong đến trần buồng sấy  Kích thước phủ bì buồng sấy: Ta có kết cấu tường bao, trần và và cửa buồng sấy như sau: + Lớp vật liệu tôn tráng kẽm mặt trong và mặt ngoài có cùng độ dày là: = 0,5mm + Lớp bông thủy tinh cách nhiệt ở giữa: =... khỏi buồng sấy: với thông số và , tra phụ lục 5 sách Tính toán và thiết kế hệ thống sấy thầy Trần Văn Phú, thì giá trị kkk Do đó lưu lượng thể tích TNS sau hầm sấy VC bằng: Thể tích TNS trước khi vào hầm sấy Ta có vB = 0,969 (m3/kg kkk) Lưu lượng thể tích trung bình TNS đi trong hầm sấy V bằng: =14152,5 m3/h Hay Kiểm tra giả thuyết về tốc độ sấy: Tốc độ trung bình TNS trong quá trình sấy thực bằng:... SVTH: Nguyễn Thị Bình 16 Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông Khối lượng 1 khung khay: • Khối lượng một xe goòng khi chưa chứa vật liệu sấy • Khối lượng xe luôn vật liệu II.3.3 Tính toán tổn thất nhiệt trong hệ thống sấy II.3.3.1 Tổn thất nhiệt do VLS mang đi Tính theo công thức: Với: là khối lượng vật liệu sấy ra, kg là nhiệt dung riêng của vật liệu sấy, kJ/kg.K Cvk = 3,62... mang đi tính cho 1 kg ẩm: kJ/kg ẩm) SVTH: Nguyễn Thị Bình 17 Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông II.3.3.2 Tổn thất nhiệt do thiết bị vận chuyển Qct = Qkh + Qx Qkh: tổn thất nhiệt do khay sấy mang đi Qx: tổn thất nhiệt do xe goòng mang đi Nhiệt độ của khay sấy và xe goòng khi đi vào buồng sấy lấy bằng nhiệt độ môi trường: Nhiệt độ của khay sấy và xe goòng khi đi ra buồng sấy