Thiết kế hầm sấy hành lá năng suất 200kgh

MỤC LỤC MỞ ĐẦU…………………………………………………………… CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG SẤY……… I.Tổng quan công nghệ sấy…………………………………… II Tổng quan thiết bị sấy……………………………………… CHƯƠNG II: TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ SẤY………………………………………………………………… I.Giới thiệu chung hành……………………………………… II Thành phần hóa học………………………………………… III Dinh dưỡng trị liệu………………………………………… IV Công nghệ sấy hành………………………………………… CHƯƠNG III: TÍNH TỐN THIẾT KẾ………………………… I.Tính tốn q trình sấy lý thuyết…………………………… II.Tinh kích thước hầm sấy…………………………………… III Qus trình sấy thực………………………………………… CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN CÁC THIÊT BỊ PHỤ…………… 1.Tính tốn thiết kế Caloriphe………………………………… Chọn quạt…………………………………………………… LỜI KẾT………………………………………………………… MỞ ĐẦU Thực phẩm người vơ quan trọng Con người cần có thực phẩm để sống, tồn phát triển Trong cơng nghiệp thực phẩm giới nói chung Việt Nam nói riêng phát triển để dần hoàn thiện chất lượng mẫu mã Để cho thực phẩm đạt chất lượng tốt, an tồn sức khỏe người biện pháp chế biến bảo quản Trong sấy q trình chế biến bảo quản nông sản mà sử dụng nhiệt độ cao để làm giảm lượng nước sản phẩm, làm giảm phát triển vi sinh vật Vì sấy q trình cơng nghệ sử dụng nhiều ngành cơng nơng nghiệp Q trình sấy khơng q trình tách nước nước khỏi vật liệu cách đơn mà q trình cơng nghệ Nó địi hỏi sau sấy vật liệu phải đảm bảo chất lương cao, tiêu tốn lượng chi phí vận hành thấp Để thực mơt q trình sấy người ta sử dụng hệ thống gồm nhiều thiết bị sấy như: hầm sấy, tháp sấy, thùng sấy, tủ sấy…, thiết bị phụ trợ quạt, calorife,xyclon… Sấy nông sản quy trình phức tạp, thực thiết bị sấy khác Trong đồ án em nhận đề tài: “ Thiết kế hệ thống sấy hành suất 200kg/h ” Đây lần đầu em nhận đề tài thiết kế nên kiến thức kĩ nhiều hạn chế, kính mong thầy thơng cảm giúp đỡ Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Nguyên Đương tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hồn thành đồ án CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG SẤY TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẤY Khái niệm sấy: I Sấy trình tách phần hay phần lớn lượng ẩm có vật ẩm Q trình sấy phức tạp khơng ổn định, đồng thời xảy nhiều q trình trình truyền nhiệt từ tác nhân sấy cho vật sấy, dẫn nhiệt vật sấy, bay ẩm, dẫn ẩm từ bề mặt vật sấy, truyền ẩm từ bề mặt sấy vào môi trường sấy Mục đích: Với mục đích bảo quản tốt vật liệu để giảm lượng tiêu tốn q trình vận chuyển, để đảm bảo thơng số kĩ thuật cho q trình gia cơng vật liệu Vậy sấy có mục đích là: - Giảm trọng lượng Giảm chi phí chuyên chở đồng thời làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm Ngăn cản vi sinh vật nấm mốc, nấm men, vi khuẩn phát triển Loại bỏ phần nước tự sản phẩm, làm giảm hoạt độ nước, chậm bớt trình sinh học giúp bảo quản thực phẩm lâu Các phương pháp tách ẩm Tùy theo tính chất độ ẩm, tùy theo yêu cầu mức độ làm khô vật liệu mà người ta tiến hành phương pháp tách ẩm khỏi vật liệu theo cách sau: • Phương pháp học: Dùng máy ép, máy lọc, máy li tâm,… để tách nước Dùng không cần tách triệt tách sơ lượng nước khỏi vật liệu • Phương pháp hóa lý: Dùng hóa chất có tính hút nước cao để tách ẩm khỏi vật liệu CaCl2 khan, H2SO4 đậm đặc,… Phương pháp đắt phức tạp nên dung chủ yếu để hút ẩm hỗn hợp khí để bảo quản máy thiết bị • Phương pháp nhiệt: Dùng nhiệt làm bốc nước khỏi vật liệu, sử dụng rộng rãi công nghiệp đời sống Phân loại sấy: Q trình sấy tiến hành bay tự nhiên lượng mặt trời, lượng gió,…gọi trình phơi hay sấy tự nhiên Dùng phương pháp đỡ tốn nhiệt khơng chủ động điều chỉnh vận tốc trình theo yêu cầu kĩ thuật suất thấp Bởi ngành công nghiệp người ta thường tiến hành trình sấy nhân tạo tùy kiểu vật liệu mà ta có cách sấy khác nhau, kĩ thuật sấy chia ra: Sấy nóng: - Sấy đối lưu: phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với khơng khí nóng, khói lị,… hay cịn gọi tác nhân sấy - Sấy tiếp xúc : phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy, tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua vách ngăn - Sấy tia hồng ngoại: phương pháp sấy dùng lượng tia hồng ngoại nguồn nhiệt phát truyền cho vật liệu sấy - Sấy dòng điện cao tần: phương pháp sấy dùng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng tồn chiều dày lớp vật liệu Sấy lạnh: Trong phương pháp người ta tạo chênh áp vật liệu sấy tác nhân sấy Thực cách làm giảm độ chứa ẩm khơng khí nhờ tách ẩm dàn lạnh Khi ẩm dịch chuyển từ bề mặt vào mơi trường xung quanh thực nhiệt độ lớn nhỏ 0˚C Phương pháp sấy lạnh bao gồm hệ thống sau: hệ thống sấy lạnh nhiệt độ lớn 0˚C, hệ thống sấy chân không thăng hoa, hệ thống sấy chân không  Sấy thăng hoa: phương pháp sấy mơi trường có độ chân khơng cao, nhiệt độ thấp nên ẩm tự vật liệu đóng băng bay từ trạng thái rắn thành không qua trạng thái lỏng Nguyên tắc sấy: Đa số máy sấy trực tiếp (hoặc đối lưu) không khí nóng sử dụng để cung cấp nhiệt cho bốc mang ẩm bốc từ sản phẩm SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG SẤY: Ta chọn sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy hình vẽ: 1: Quạt  2: Calorifer 3: buồng sấy Nguyên tắc hoạt động: Khi hoạt động, lúc tác nhân quạt đưa vào calorife tác nhân làm nóng dần (nhờ dây may so có calorife) Nhiệt độ tăng, tốc độ truyền nhiệt tăng theo Dòng tác nhân theo cút cong đến cút thẳng, sau xuống tủ để sấy Lúc này, tốc độ dòng tác nhân lớn, đưa vào tủ, dịng tác nhân thẳng xuống phân phối khay sấy Bên tủ thực trình trao đổi nhiệt, lượng hành ướt nước dần tác nhân sấy mang Khí thải thải Qúa trình lặp lại hết mẻ sấy Ưu nhược điểm trình sấy: Ưu điểm - Hàm lượng nước cịn lại sản phẩm cịn (2 – 4%) - Không làm thay đổi tố chất tự nhiên sản phẩm - Bảo quản thực phẩm sấy khô lâu - Ứng dụng rộng rãi, rẻ tiền - Áp dụng cho nhiều vật liệu sấy,dải nhiệt độ nóng rộng dễ điều chỉnh cho loại vật liệu sấy.nguồn nhiệt phong phú chi phí cho thiết bị khơng cao Nhược điểm - Yêu cầu kĩ thuật chế tạo máy, công nghệ sấy khắt khe - Kĩ thuật đóng gói phải đảm bảo mơi trường đóng gói có độ ẩm thấp (< 30%) nhiệt độ thấp (< 200C) - Bao bì phải dùng polyetylen, bao lớp nhơm có chứa nitơ Khơng thích hợp cho số loại vật liệu,chất lượng sản phẩm không cao,màu sắc sản phẩm dễ biến đổi chi phí lượng cao   - II TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ SẤY: Thiết bị sấy đối lưu: Buồng sấy: Buồng sấy có hình dạng khối lập phương, khối hộp chữ nhật đứng hay nằm, hình trụ đứng nằm Thành buống sấy bọc cách nhiệt cách ẩm, có cửa để nạp lấy sản phẩm Vật sấy rải đểu thành lớp tầng khay đặt gác lên khung giá buồng sấy Bộ phận gia nhiệt cho tác nhân sấy đặt ngồi buồng sấy Tác nhân sấy đối lưu tự nhiên hay cưỡng nhờ hệ thống quạt Quá tình sấy gián đoạn theo chu kì Nạp tháo sản phẩm thủ công hay giới a Buồng sấy ứng dụng rộng rãi công nghiệp chế biến nông, lâm, thủy hải sản chế biến thực phẩm, dược phẩm, thức ăn chăn ni Nó sấy vật liệu dạng nào: hạt, miếng mảnh nhỏ xếp lớp, dạng bột nhão,… Buồng sấy có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, lắp đặt, dễ vận hành, vốn đầu tư Do trình sấy gián đoạn có chu kì nên lượng nhiệt tiêu tốn để nung nóng thành giá đỡ buồng sấy lần sấy đáng kể Tủ sấy: Tủ sấy thiết bị buồng sấy có kích thước nhỏ Cũng hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy tủ hệ thống sấy đối lưu phổ biến Nhưng khác với hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy tủ làm việc gián đoạn với suất trung bình phương pháp tổ chức trao đổi nhiệt có thểđối lưu cưỡng bức, nghĩa bắt buộc phải dùng quạt b Cấu tạo hệ thống sấy tủ bao gồm ba phần chính: tủ sấy, calorifer quạt tùy thuộc vào mục đích thiết kế mà tủ sấy hồi lưu khơng hồi lưu Hầm sấy: Hầm sấy có cấu tạo khác với buồng sấy chiều dài có kích thước lớn gấp nhiều lần chiều rộng chiều cao Hầm sấy dùng để sấy vật liệu chịu nhiệt khó khơ.Vật sấy thường dạng rời xếp lớp loại hạt, củ, cắt lát, rau, chè,… Các khay xếp xe goong, xe treo, băng tải Vật sấy phương tiện vận chuyển vào đầu hầm cuối hầm Để kéo xe goong, xe treo ta dùng xích tải Tác nhân sấy chuyển động ngược c chiều chiều với vật sấy Để tác nhân sấy khơng tràn ngồi, hay khơng khí ngồi khơng bị hút vào hầm đầu cuối hầm sấy có khoang xép để nạp lấy xe Hệ thống quạt vận chuyển tác nhân phận gia nhiệt lắp bên hoăc hầm, calorife lắp hầm  Hầm sấy có xe goong: Chiều dài hầm tổng chiều dài xe goong xếp hầm,cộng với chiều dài nơi nắp cửa hút, tác nhân sấy, cộng với chiều dài khoang xép đầu có để nạp lấy xe Nếu hầm ngắn nạp lấy xe dùng sức người đẩy kéo, hầm dài phải có hệ thống giới xích tải, cấu thủy lực để nạp lấy xe  Hầm sấy có xe treo Được dùng để sấy loại vật liệu rời xếp lớp hạt, mảnh cắt nhỏ Cấu tạo loại hầm sấy gồm: hầm sấy có kết cấu ngắn rộng, cao, bên chia thành nhiều khoang phù hợp với hệ thống xích vận chuyển xe chuyển động tác nhân sấy Chiều dài xích nằm buồng sấy phụ thuộc vào thời gian sấy, tốc độ xích Chiều dài tổng cộng xích chiều dài phần nằm hầm sấy cộng với phần để tháo sản phẩm sấy nạp sản phẩm Nếu xe có khay việc nạp tháo sản phẩm sấy dễ tự động hóa, q trình sấy lien tục Nếu xe có nhiều khay theo ngun tắc sấy lien tục xe treo lên xích hay lấy Các móc treo xe phải có bánh lăn ray treo  Máy sấy băng tải Nguyên tắc cấu tạo máy sấy băng tải gồm có hầm buồng sấy, băng tải liên tục chuyển động buồng Vật sấy rải băng tải nhờ cấu nạp liệu Sản phẩm lien tục lấy cuối băng tải Tác nhân sấy khơng khí nóng hay khói lị chuyển động cắt ngang qua chiều chuyển động băng tải Chiều dài tốc độ băng tải phụ thuộc vào thời gian sấy Chiều rộng băng, chiều dày lớp vật liệu tốc độ băng phụ thuộc vào suất máy Băng tải có cấu tạo da dạng: băng chế tạo từ hang dệt, lưới thép, băng thép đục lỗ, khay đục lỗ không, lắp trục quay, hai đầu trục lắp vào xích tải Hai đầu khay phía xích kéo trượt lịng thép góc Đến vị trí thép góc đỡ khơng cịn, lúc khay xoay đổ vật sấy xuống khay Đây biện pháp đảo trộn vật sấy Hệ thống sấy hầm có suất lớn nhiều so với hệ thống sấy buồng Quá trình sấy khơng theo chu kì hệ thống sấy buồng mà hoạt động liên tục Do hệ thống phù hợp để sấy hành với suất lớn d Tháp sấy: Sấy tháp trình sấy diễn buồng sấy có chiều cao lớn Q trình sấy diễn tháp trình sấy đối lưu Vật sấy gầu tải đưa lên rót vào đỉnh tháp chảy xuống đáy tháp tác dụng trọng lực, tác nhân sấy quạt thổi vào tháp từ theo kênh dẫn lên Tác nhân sấy tiếp xúc với vật sấy làm bay ẩm từ vật sấy Quá trình sấy tháp sấy khơng hồi lưu khí thải, sấy có hồi lưu phần hay tồn khí thải, sấy có đốt nóng bổ sung cho tác nhân sấy Hệ thống sấy tháp bao gồm phận: tháp sấy, hệ thống vận chuyển hạt ( gàu tải, băng tải, vít tải ), hệ thống đốt nóng ( calorife ) vận chuyển ( hệ thống quạt ) tác nhân sấy Vật sấy chuyển động từ đỉnh xuống đáy tháp qua vùng sấy khác nhau, vùng có hệ thống quạt đốt nóng tác nhân sấy riêng phù hợp với chế độ sấy vùng Vùng đáy tháp vùng làm nguội Hệ thống sấy tháp sấy liên tục với suất cao Vật liệu chảy liên tục từ xuống tác dụng trọng lực thân Vì trình sấy vật liệu sấy xáo chộn với tác nhân sấy nên sản phẩm sấy đồng đều.Nhưng thiết bị phù hợp sấy loại vật liệu dạng hạt nên không dùng để sấy hành Máy sấy thùng quay Quá trình sấy máy sấy thùng quay sấy đối lưu Sấy thùng quay áp dụng rộng rãi để sấy vật ẩm dạng hạt,mảnh vụn có kích thước nhỏ đậu đỗ, cà phê, ngơ hạt, đường kính, muối ăn, củ cắt nhỏ, gỗ mảnh, cát, Máy sấy thùng quay có ưu điểm lớn làm việc ổn định, suất cao, kinh tế e Hệ thống sấy thùng quay xáo chộn đồng nhiều so với hệ thống sấy tháp có cánh đảo trộn dẫn động nhờ động quay Nhưng điều mà hiệu sấy với suất trung bình cịn sấy với suất lớn việc dẫn động cho thùng quay đòi hỏi tốn phức tap Thiết bị sấy tầng sôi: Máy sấy tầng sôi áp dụng rộng rãi để sấy vật sấy dạng hạt, bột nhão, dung dich,…Các hệ thống máy sấy tầng sơi có cấu tạo đơn giản, làm việc lien tục gián đoạn, cường độ sấy cao hẳn so với sấy tháp sấy thùng quay, thời gian sấy ngắn, sản phẩm khô chất lượng tốt f Nhược điểm máy sấy tầng sôi phải tạo tốc độ tác nhân sấy đủ lớn để trì trình sơi làm tăng chi phí lượng cho quạt Tác nhân sấy phải cấp toàn diện tích lưới (ghi ), khơng chế độ sơi bị phá vỡ  Trong hệ thống sấy tầng sôi vật liệu sấy ln xáo chộn Q trình sấy liên tục vật liệu khô nhẹ phần lớp sôi lấy khỏi thiết bị sấy Trong hệ thống sấy tầng sôi, truyền nhiệt ẩm tác nhân sấy vật liệu sấy tốt nên hệ thống sấy hiên có sấy tầng sơi có suất lớn, thời gian sấy nhanh vật liệu sấy chi phí sử dụng cao Hệ thống sấy phun: Hệ thống sấy phun dùng để sấy dung dịch, huyền phù, kem phân tán Trong công nghiệp thực phẩm, hệ thống sấy phun dùng để sấy dung dịch sữa tách bơ thành sữa bột, lòng đỏ trứng gà, cà phê hòa tan, nước ép, nấm men, vitamin,… g Hệ thống sấy phun gồm có buồng sấy phun, phận nạp liệu vòi cấu phun, hệ thống quạt, calorife để cấp nhiệt cho tác nhân sấy, phận thu hồi sản phẩm Nhờ phận phun mà nguyên liệu sấy phun thành hạt nhỏ vào dòng tác nhân sấy buồng sấy làm tăng tiếp xúc pha Nhờ mà cường độ sấy cao, thời gian sấy ngắn, sử dụng tác nhân sấy có nhiệt độ cao Sản phẩm sấy phun có chất lượng cao Hệ thống sấy phun có nhược điểm: lưu lượng tác nhân lớn, tốn khâu chuẩn bị dung dịch, hệ thống sấy phun có giá thành cao, hệ thống kích thước lớn  Hồn tồn khơng thể sử dụng để sấy hành Thiết bị sấy xạ: Thiết bị sử dụng phương pháp sấy xạ, dùng thích hợp với số loại sản phẩm - Thiết bị sấy tiếp xúc ( sấy rang ): Thiết bị sấy tiếp xúc với bề mặt nóng kiểu tang quay hay lô quay Thiết bị sấy tiếp xúc chất lỏng Thiết bị sấy dùng điện trường cao tần: Thiết bị sấy dùng phương pháp sấy điện trường cao tần Thiết bị sấy thăng hoa: Thiết bị sử dụng phương pháp hóa ẩm thăng hoa Việc thải ẩm dùng máy hút chân khơng kết hợp bình ngưng kết ẩm CHƯƠNG II: TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU VÀ CƠNG NGHỆ SẤY GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HÀNH: Hành gọi hành ta để phân biệt với Hành Tây tức Allium cepa, có danh pháp khoa học Allium fistulosum thuộc họ Hành (Alliaceae) Tên tiếng anh Welsh onion I Hành biết đến lĩnh vực trồng trọt có nguồn gốc miền tây bắc Trung Quốc Hành ta loại cỏ sống nhiều năm, cao khoảng 50cm, có mùi đặc biệt Tép hành màu trắng nâu nâu, khơng phình lớn Lá gồm - lá, cạnh phái dưới, hình trụ, phần trên, rỗng, dài 30 - 50cm đường kính – 8mm, phía phình lên, đầu thn nhọn Trục phát hoa cao Tán hình cầu, – hoa, trắng, mỏng Phiến hoa trắng, 5mm, có sọc xanh, nang, hình trịn, đường kính chứng 6mm Hạt hình cạnh màu đen Hành trồng khắp nơi Việt Nam, chủ yếu trồng miền Bắc vào tháng đến tháng 12 Hành trồng củ, tháng sau thu hoạch để ăn luôn, tháng sau để làm dưa, tháng sau sử dụng dạng khơ II THÀNH PHẦN HĨA HỌC: = = 0,93 [W/m.K] = 0,77 [W/m.K] - Mật độ dòng nhiệt q [W/m2] truyền qua đơn vị diện tích bề mặt nhiệt tính công thức sau: q = k ∆t = k ( t f − t f ) = α1.( t f − t w ) = α ( t w − t f ) = t w1 − t w δ1 δ δ + + λ1 λ2 λ3 [W / m ] - Trong kỹ thuật sấy, nhiệt độ bề mặt vách được, ta biết nhiệt độ dịch thể nóng tf1 (là nhiệt độ trung bình tác nhân sấy) nhiệt độ dịch thể lạnh tf2 (là nhiệt độ không gian bao quanh buồng sấy) t1 + t2 80 + 40 = = 60 [o C ] 2 = to = 20 [o C ] ⇒ tf1 = tf - Như ta phải tìm hệ số truyền nhiệt k, tức phải tìm hệ số trao đổi nhiệt, Việc xác định thông số phức tạp ta phải tính vịng lặp có kết hợp lý thơi Do đó, ta tính mật độ dịng điện q (W/m2) theo phương pháp khác cho kết tương đối cao - Cách tính sau Nếu xem khơng khí phía ngồi phía chảy rối Theo cơng thức 7.43 – Trang 143 – tính toán thiết kế hệ thống sấy – Trần Văn Phú ta có: q = (tf1 – tw1) Mặt khác = 1,715 ∆t 0,333 = 1,715 (tf1 – tw1)0,333 (*) Do đó: q = 1,715 (tf1 – tw1)1,333 (1) Mật độ dòng nhiệt dẫn nhiệt q2 bằng: q = (tw1 – tw2) (2) Mật độ dòng nhiệt đối lưu tự nhiên từ mặt ngồi tường với khơng khí xung quanh q3 bằng: q = 1,715 (tw2 – tf2)1,333 (3) Như cơng thức có ẩn số t w1, tw2 Để tính tốn theo phương pháp ta phải giả thiết tw1 từ tìm thơng số cịn lại + Giả thiết: tw1 = 47,4oC thay vào (1) → q1 = 1,715 (tf1 – tw1)1,333 = 1,715 (60 – 47,4)1,333 = 50,24 W/m Do trình truyền nhiệt ổn định nên: q1 = q2 Từ công thức (2): tw = tw1 − q1 δ2 0.22 = 47,4 − 50,24 = 33,05 [o C ] λ2 0.77 Vậy ta có: q3 = 1,715 (tw2 – tf2)1,333 = 1,715 (33,05 – 20)1,333 = 52,65 [W/m 2] Từ cơng thức (*) ta tìm : = 1,715 (tf1 – tw1)0,333 = 1,715 (60 – 47.4)0,333 = 3,99 [W/m 2.K] Và = 1,715 (tw2 – tf2)0,333 = 1,715 (33,05 – 20)0,333 = 4,03 [W/m2.K] Kiểm tra kết tính tốn cách tính sai số: ⇒ε = | q1 − q3 | 50,24 − 52,65 = = 0.0048 = 4,8% < 5% q1 50,24 Với sai số thỏa mãn nên kết tính tốn hồn tồn chấp nhận Như vậy, mật độ dòng nhiệt truyền qua đơn vị diện tích tường bao là: qt = q1=50,24 [W/m2] = 180,864 [kJ/m2h] Vậy tổn thất qua tường bao là: Q t = qt F t Trong Ftr = 2.Lh.Hh = 13,5.1,4= 37,8 [m2] ⇒ Qt = 180 ,864 37,8 = 6836 ,66[kJ / h]  Tổn thất nhiệt qua trần Theo giáo trình truyền nhiệt, với bề mặt nóng quay lên trần hầm sấy hệ số trao đổi nhiệt đối lưu = 1,3 = 1,3 4,03 = 5,239 [W/m 2.K] Do hệ số truyền nhiệt tính cho trần bằng: K tr = 1 δ2 δ3 + + + α λ λ3 α Trong tương ứng hệ số dẫn nhiệt bê tông thủy tinh cách nhiệt Theo phụ lục (tính tốn thiết kế hệ thống sấy – PGS.TS Trần Văn Phú) ta lấy = 1,28 [W/m.K], ⇒ ktr = = 0,058 [W/m.K] 1 0,07 0,15 + + + 3,99 1,28 0,058 5,239 = 3.08 [W/m K] Do đó: Qtr = 3,6 ktr Ftr (tf1 – t2) Trong Ftr = Lh.Bh = 13,5.2,4= 32,4 [m2] ⇒ Qtr = 3,6.3,08.32,4.( 60 − 40) = 7185 ,024 [kJ / h]  Tổn thất qua cửa: Hai đầu hầm sấy có cửa làm thép dày = 0,03 m, có hệ số dẫn nhiệt = 0,5 W/mK Do hệ số truyền nhiệt qua cửa k c bằng: kc = ⇒ kc = 1 0,03 + + 3,99 0,5 4,03 = 1,79 [W/m2K] Diện tích cửa hầm là: Fc = 4.B H = 4.0,8.1,4= 4,48m2 Cửa phía tác nhân sấy vào có độ chênh nhiệt độ (t1 – to) cịn cửa đầu có độ chênh nhiệt độ (t2 – to) Do đó: Qc = 3,6 kc Fc [(t1 – to) + (t2 – to)] Qc = 3,6 1,76 4,48 [(80 – 20) + (40 – 20)] → Qc = 4541,64[kJ/h] Tổn thất qua nền:  Nhiệt độ trung bình tác nhân sấy 60 oC giả sử tường hầm sấy cách tường bao che phân xưởng 2m, theo bảng 7.1 trang 142 – Tính tốn thiết kế hệ thống sấy- PGS.TS Trần Văn Phú, ta có: q = 39,1 W/m Do tổn thất qua : Qn = 3,6 FN q = 3,6 32,4 39,1 = 4560,62[kJ/h] Như vậy, tổng tổn thất nhiệt truyền qua kết cấu bao che môi trường bằng: Qmt = Qt + Qtr + Qc + Qn Qmt = 6836,66 + 7185,024+ 4541,65+ 4560,62 Qmt = 23123,94kJ/h → qmt = = 23123,94 320 = 73,03 kJ/kg ẩm Tổng tổn thất nhiệt = - - - = 4,18.20 – 24,1– 47,44 – 73,03 = -60,97 KJ/kg.ẩm Tính tốn q trình sấy thực - Xây dựng trình sấy trình sấy thực tế đồ thị I – d - Lượng chứa ẩm = + Với Cdx = Cpk + Cpa.do = 1,005 + 1,97.0,0125 = 1,0296 Thay vào ta có = 0,0125 + = 0,0281 Tính Entanpy ta = 1,005 + ( 2500 + 1,97.) = 1,005.40 + 0,0281.( 2500 + 1,97.40) = 112,66 KJ/Kg.KK Độ ẩm tương đối = = = 58,75 % Tính lượng TNS q trình sấy thực - Khối lượng khơng khí khô Theo công thức l = = = 64,1Kg KK/ Kg.ẩm Và L = W.l =320.64,1= 20512 Kg KK/h Để thiết lập bảng cân nhiệt ta tính - Nhiệt lượng tiêu hao q: q = l( - ) = 64,1( 112,63 – 51,92) = 3871,64 KJ/Kg ẩm - Nhiệt lượng có ích = - = ( 2500 + 197.40) – 4,18.20 = 2495,2 KJ/Kg ẩm Tổn thất TNS mang nhiệt lượng = l.()( - ) = 64,1.1,0296(40 – 20) = 1319,95 KJ/ Kg.ẩm - Tổn thất nhiệt có ích tổn thất = + + + + = 2495,2 + 1319,95+ 24,1 + 47,44 + 73,03 = 3935,62 KJ/Kg ẩm Ta thấy nhiệt lượng tiêu hao q tổng nhiệt lượng có ích, tổn thất phải nhau, Nhưng tính tốn làm tròn, kiểm tra sai số = q’ – q = 3935,62 – 3871,64 = 63,98 Sai số = = = 1,65 % Bảng 5.1 Cân nhiệt hệ thống sấy: Ký Giá trị hiệu kJ/kg.K Nhiệt lượng có ích q1 2495,2 Nhận xét: Tổn thất nhiệt tác nhân sấy q2 1319,95 Tổn thất vật liệu sấy qv 24,1 - H Tổn thất thiết bị truyền tải qTBTT 47,44 iệ Tổn thất qua môi trường qmt 73,03 u Tổng nhiệt lượng tính tốn q 3871,64 Tổng nhiệt lượng tiêu hao 3935,62 Sai số tương đối 1,65% suất nhiệt thiết bị sấy: ŋ = 64,4% - Trong tất tổn thất tổn thất tác nhân sấy mang lớn nhất, tiếp tổn thất thiết bị truyền tải qua môi trường Tổn thất vật liệu sấy bé STT Đại lượng CHƯƠNG TÍNH TỐN CÁC THIẾT BỊ PHỤ THIẾT KẾ CALORIFER - CHỌN QUẠT Tính tốn thiết kế calorifer Ta chọn calorifer để đốt nóng khơng khí calorifer khí Calorifer khí thiết bị trao đổi nhiệt có vách ngăn Trong ống bão hịa ngưng tụ ngồi ống khơng khí chuyển động.Do hệ số trao đổi nhiệt khí ngưng nước αn lớn so với hệ số trao đổi nhiệt đối lưu mặt ống với khơng khí αk Vì calorifer sử dụng loại ống chùm có cánh khuấy bố trí nằm ngang - - Nhiệt lượng mà calorifer cần cung cấp cho tác nhân sấy Q : Q= L.( I1 – I0 ) (kJ/h) Trong : L : Lượng khơng khí khơ cần thiết cho q trình sấy thực tế (kg/h) I0 I1 : Entanpy tác nhân sây trước sau khỏi calorifer (kJ/kg kk) Nên : Q = 20512 (112,63 – 51,92) = 1245283,52kJ/h = 345,91kW Xác định kích thước calorifer : Cơng suất nhiệt calorifer: Qcal = = = 364,12 kW Với ηs = 0,95 hiệu suất nhiệt calorifer Tiêu hao calorifer D= Trong đó: ih entanpi cảu nước vào calorifer, ih = i” kJ/kg i’ entanpi nước ngưng, kJ/kg Với áp suất nước P = bar → i ” = 2749 kJ/kg i’ = 640 kJ/kg → D = = 0,173kg/s = 622,8kg/h Xác định bề mặt trao đổi nhiệt calorifer F= Độ chênh nhiệt độ trung bình ∆ttb = ∆t = th – t0 = 152 – 20 = 132 ˚C ∆t = th – t1 = 152 – 80 = 72 ˚C Hệ số hiệu đính: = ∆t tb = = 98.99 ˚C Chọn lưu tốc khơng khí 14 kg/m 2s → Hệ số truyền nhiệt kF = 35,2W/m2K(II.1) Bề mặt truyền nhiệt F= = = 110 m2 Ta chọn calorifer Kϕ11 kiểu I có diện tích bề mặt trao đổi nhiệt 54,6 m diện tích tiết diện khí qua f = 0,638 m 2(II.2) → số calorifer cần thiết N= Vì sấy hầm nên ta đặt mối hầm calorife Kiểm tra lại lưu tốc khơng khí qua calorifer: = = 20512/(3600.2.0,638) = 4,47 kg/m2s → Lưu tốc khơng khí nhỏ gây trở lực khơng khí nhỏ Vậy ta chọn calorifer Kϕ11 kiểu I Trở lực khơng khí calorifer ∆pcal = 4,4 mmH2O Các kích thước calorifer là: A = 1420 mm B = 1032 mm C = 200 mm Chọn quạt Trong thiết bị sấy đối lưu thường dùng quạt li tâm Căn vào lượng thể tích khơng khí cần thiết trở lực hệ thống chọn quạt gió Tính trở lực tổng cộng hệ thống : Trở lực hệ thống bao gồm : trở lực calorifer , trở lực ma sát kênh dẫn khí trở lực cục tiết diện chỗ ngoặt , ống đột thu Trở lực ma sát xe gòng xác định theo công thức : ∆p = λ ρ N/m² Trong : λ hệ số trở lực ma sát λ=0,05 W/m.K L chiều dài phần sấy L =14m dtd đường kính tương đương khe thơng gió khay chứa vật liệu sấy Ta có diện tích thơng gió hầm sấy Fk= ∆P= Hđộng lực + ∆Pcục + ∆Psấy • Tính Hđộng học : Hđộng học =ρ (kg/m²) Wo : vận tốc khí vào calorifer Wo= 15 – 20 chọn Wo = 17 m/s ρ : khối lượng riêng khí thải , nhiệt độ 40˚C ρ=1,146 kg/m3  Hđộng hc = 1,146ì = 16,97 (kg/m2) ã Tớnh tr lc ∆Pcục : ∆Pcục = ( ∑i=1n=3 ɛi×ρi) - Trở lực đường ống từ quạt vào calorifer Khối lượng riêng khơng khí ẩm to = 25˚C ,ρ1 = 1,28 kg/m3 Ống dẫn có d1 =0,4m d2 = 0,6m t1= 25˚C -> k1 =0,9 ξ1 =0,9 ×( -1) = 0,28 ∆Pcb1 = 0,28×1,28× = 5,28 kg/m2 - Trở lực riêng calorifer vào thùng sấy ∆Pcb2 =ξ2 ×ρ2× (kg/m²) Khối lượng riêng khơng khí sấy 80˚C ,ρ2 = 0,91 kg/m3 Ống dẫn có có d1 =0,4m d2 = 0,6m t1= 80˚C -> k = 1,1 ξ2 =1,1×( -1)2 = 1,72 ∆Pcb2 = 1,72×0,91× = 23,05 kg/m2 - Trở lực cuối hầm sấy : ∆Pcb3 =ξ3 ×ρ3× (kg/m²) Khối lượng riêng khơng khí sấy 40˚C ,ρ2 = 1,23 kg/m3 Ống dẫn có có d1 =0,4m d2 = 0,6m t1= 40˚C -> k = 0,95 ξ3 =0,95 ×( -1)2 = 1,48 ∆Pcb3 = 1,48×1,23× = 26,8 kg/m2 Khi ∆Pcục = ∆Pcb1 +∆Pcb2 +∆Pcb3 = 5,28 + 23,05+ 26,8 =55,13 kg/m2 Trở lực tổng cộng hệ thống : ∆P = 16,97 + 55,13 = 72,1 mmH2O Lưu lượng khơng khí cần cho q trình sấy Qk = 9460,3(kg/h) Áp suất tồn phần quạt H =∆P = 72,1mmH2O = 0,0721 mH2O Khối lượng riêng khơng khí sau calorife: kk1=== 0.961 (kg/) Khối lượng riêng khơng khí cuối q trình sấy: kk2 = == 1,058 (kg/) kk = == 1,0095(kg/) Suy lưu lượng tác nhân sấy trung bình là: = = = 20452( /h) =5,68 (m3 /s) Ta có: Cơng suất quạt: N=(9,81.Vtb ∆p)/1000(KW) Trong đó: -Vtb:lưu lượng tác nhân sấy trung bình(m3/h) - :hiệu suất quạt (0,4-0,6).ta chọn = 0,6 -p :tổng cột áp quạt phải thực => N = = 6,7 kW/h Vậy cần chọn quạt có cơng suất 6,7kW/h LỜI KẾT Hệ thống sấy HÀNH phương pháp sấy hầm có suất khơng cao nên sau tính tốn, kich thước thiết bị vài thơng số tính tốn chưa phù hợp với thông số thiết bị thực tế Các tài liệu sấy hành chưa thật rõ ràng để sinh viên tính tốn hết thơng số hệ thống Việc thiết kế, tính tốn hệ thống sấy phụ thuộc nhiều vào số liệu thực nghiệm số liệu ẩm độ ban đầu, đường cong giảm ẩm, đường cong tốc độ sấy,… Tuy nhiên, điều kiện không cho phép nên phạm vi đồ án thực thí nghiệm thực tế nguyên liệu chuối Do đó, số liệu phương pháp tính toán dựa vào nhiều nguồn tài liệu khác dẫn đến việc khơng đồng tính tốn sai số kết sau Mặc dù hệ thống sấy hầm sử dụng phổ biến công nghiệp thực phẩm sinh viên chưa tham quan thực tế nên đa phần tính tốn cịn thiên lý thuyết, đơi chỗ chưa hợp lý không khoa học Chúng em mong thầy cô nhận xét hướng dẫn thêm để góp phần hồn thiện đồ án mơn học