Đồ án thiết kế Hầm sấy mực

MỤC LỤC Danh mục bảng Danh mục hình TỔNG QUAN 1.1 Nguồn lợi Nước ta phía đông Thái Bình Dương có bờ biển dài 3200 km, nguồn nguyên liệu thủy sản đa dạng có bốn mùa Ngoài nguồn nguyên liệu cá nguồn nguyên liệu nhuyễn thể vớiø sản lượng xếp hạng thứ hai Mực phân bố không vùng biển nước ta thường tập trung nơi gặp hai vùng nước nóng lạnh Hiện người ta tìm thấy 100 loài mực, có khoảng 30 loài đối tượng khai thác Riêng Việt Nam loài mực ống có trữ lượng dồi dào, giá trò kinh tế cao tiềm khai thác đẩy mạnh Mực khai thác quanh năm có vụ chính: vụ Bắc (tháng 12-4) vụ Nam (tháng 6-9) Bảng 1.1: Nguồn lợi mực vùng biển Việt Nam (đơn vò: tấn) Nguồn Mực ống Vònh Bắc Bộ Trữ lượng 16647 Khả 658,8 khai thác Biển Trung Bộ 369,78 135 Biển Đông Nam Bộ 6284,76 2514 Biển Tây Nam Bộ 953,4 381 Hình thức khai thác: loại nghề khai thác mực ống kết hợp với ánh sáng như: nghề câu mực, nghề vó, chụp mực Lợi dụng tính hướng quang mực ống, đưa nguồn sáng mạnh xuống nước, mực tập trung đông theo luồng sáng đó, người ta nhữ mực vào lưới vây để bắt Sản phẩm: Mực ăn ngon bổ, chế biến đông lạnh tươi, chế biến khô đáp ứng nhu cầu nước xuất 1.2 Cấu tạo giá trò dinh dưỡng Mực loài hải sản không xương sống thân mềm Cơ thể mực chia thành ba phần rõ rệt: đầu, thân râu Mực ống có chiều dài gấp lần chiều rộng, đuôi nhọn, chiều dài trung bình 180-380 mm khối lượng từ 90-750 gam/con Mực có nhiều thòt tổ chức mực chặt chẽ Mực có tỷ lệ ăn cao, 70% có đến 80% tổng Hình 1.1: Hình mực ống khối lượng thể Mực có chứa nhiều thành phần cần thiết cho thể protein, lipit, gluxit, muối khoáng vitamin Bảng 1.2: Thành phần khối lượng mực Thân 52 – 54,6 1.3 Chân 17,6 – 20,1 Túi mực 6,3 – 10,6 Gan 2,4 – 4,6 Phần lại 12,2 – 15,6 Yêu cầu sản phẩm Màu sắc: trắng đều, lốm đốm, nâu đen bề mặt Độ ẩm không 14%, sản phẩm thẳng, nguyên vẹn không bò cong… CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ  Đầu đề đồ án: Tính toán thiết kế máy sấy để sấy mực với suất tấn/mẻ Độ ẩm ban đầu:35% (kg ẩm/kg vật liệu ướt) Độ ẩm cuối: 14% ((kg ẩm/kg vật liệu ướt) Máy sấy loại hầm sấy 2.1 Phương pháp sấy 2.1.1 Mục đích trình sấy: Tăng khả bảo quản mực: mực có độ ẳm khoảng 80%, mực chết với độ ẩm cao điều kiện thuận lợi để vi sinh vật phát triển gây tượng thối rửa Nếu ta làm giảm độ ẩm xuống 20 – 35% ngăn cản số loại vi khuẩn, độ ẩm giảm xuống 10 – 20% vi khuẩn không phát triển Chế biến tăng giá trò cảm quan mực Có lợi mặt vận chuyển: khối lượng mực giảm đáng kể 2.1.2 Sơ lược phương pháp sấy: Sấy trình làm bốc nước khỏi vật liệu Đây trình quan trọng công nghiệp hoá học, thực phẩm giúp làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền tăng thời gian bảo quản vật liệu Có nhiều cách để cung cấp nhiệt cho vật liệu: dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt, xạ lượng điện trường có tần số cao Đây phương pháp thông dụng trongcông nghiệp sấy Để thực trình sấy, người ta sử dụng hệ thống gồm nhiều thiết bò thiết bò phụ Có nhiều loại thiết bò chính: buồng sấy, hầm sấy, tháp ấy, thùng quay, … 2.2 Chọn quy trình công nghệ 2.2.1 Chọn phương pháp sấy Trong đồ án này, ta sử dụng phương pháp sấy đối lưu 2.2.2 Chọn thiết bò sấy Trong đồ án này, ta sử dụng loại thiết bò sau:  Thiết bò chính: • Hầm sấy • Xe goòng  Thiết bò phụ: • Quạt đẩy • Caloriphe (khí – khói) • Quạt hút • Tời kéo Thiết bò sấy đơn giản, suất cao, phù hợp với vật liệu đơn 2.2.3 Chọn tác nhân sấy: Ta sấy mực thực phẩm, để tránh nhiễm khói nên ta chọn tác nhân sấy không khí nóng Vò trí xây dựng hầm sấy huyện Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh nên ta có thông số đầu vào tác nhân sấy Bảng 2.1: Thông số không khí huyện Cần Giờ Thông số không khí (trung bình) Nhiệt độ to = 27 oC Độ ẩm tương đối ϕo = 85% 2.2.4 Chế độ sấy: Vật liệu sấy mực chứa nhiều protein Nhiệt độ biến tính protein khoảng 80 oC, nhiệt độ sấy cao làm biến tính protein mực bò sậm màu nên ta chọn nhiệt độ sấy 70 oC chế độ sấy ngược chiều (tăng hiệu sấy), thải bỏ hoàn toàn tác nhân sấy (đơn giản) Phương thức nhập tác nhân sấy: từ xuống 2.3 Thuyết minh quy trình công nghệ  Nguyên liệu: Nguyên liệu mực sau xử lý sơ xếp lên khay Các khay xếp vào xe goòng Vì có phận tời kéo nên việc vận chuyển xe goòng vào hầm thuận tiện dễ dàng Sau xe goòng vào hầm sấy, cửa hầm đóng lại, tác nhân sấy đưa vào hầm trình sấy bắt đầu Sau 25 phút, mở cửa vào cửa hầm sấy, dùng tời kéo kéo xe goòng khỏi hầm đồng thời đẩy xe goòng vào hầm Cứ sau tiếng ta sấy xong 13 xe với suất mực/mẻ  Tác nhân sấy: Tác nhân sấy sử dụng không khí Không khí bên đưa vào caloriphe nhờ quạt đẩy Tại caloriphe, không khí ống, khói lò (đốt dầu DO) ống đốt nóng không khí c đến nhiệt độ cần thiết Sau không khí dẫn vào hầm sấy Nhiệt độ không khí đầu hầm sấy phải đượcø chọn cho phù hợp với vât liệu đem sấy (phải nhỏ nhiệt độ cao mà vật liệu chòu được) Trong hầm sấy, không khí nóng xuyên qua lỗ lưới khay đựng vật liệu tiếp xúc với vật liệu sấy m vật liệu bốc nhờ nhiệt dòng khí nóng Quạt hút đặt cuối hầm sấy để hút tác nhân sấy khỏi hầm đưa Hình 2.1: Sơ đồ qui trình công nghệ TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1 Các thông số ban đầu 3.1.1 Vật liệu sấy: Bảng 3.1: Thông số mực sấy Nhiệt độ mực vào hầm Nhiệt độ mực khỏi hầm Khối lượng riêng mực Độ ẩm ban đầu Độ ẩm sau sấy Độ ẩm cân Khối lượng mực Kích thước mực Diện tích bề mặt Nhiệt dung riêng θ1 = 27 oC θ2 = 35 oC ρo = 1200 kg/m3 U’1 = 35% U’2 = 14% U*=5,5% m = 0,3 kg Dài: d = 220cm; rộng: r =110cm 0,0363 m2 C= 1256 + 41,8.U (J/kgK) 3.1.2 Tác nhân sấy Tác nhân sấy không khí Các thông số ứng với trạng thái không khí (Tra đồ thò không khí ẩm ta có) trình sấy là: Bảng 3.2: Thông số không khí trước vào caloriphe Trạng thái A Nhiệt độ Độ ẩm tương đối p suất bão hòa Hàn ẩm Entanpy Thể tích riêng to = 27 oC ϕo = 85% Pbo= 0,0355 (bar) xo = 0,0194 (kg ẩm/kg kkk) Ho = 76,69 (kJ/kg) vo = 0,877 (m3/kg) Bảng 3.3: Thông số không khí trước vào hầm sấy 10 Trạng thái B Nhiệt độ Độ ẩm tương đối p suất bão hòa Hàn ẩm Entanpy Thể tích riêng Nhiệt độ bầu ướt t1 = 70 oC ϕ1 = 9,81% Pb1= 0,3073 (bar) x1 = 0,0194 (kg ẩm/kg kkk) H1 = 121,4 (kJ/kg) v1 = 1,011 (m3/kg) tư = 36,7 oC Bảng 3.4: Thông số không khí sau khỏi hầm sấy Trạng thái C Nhiệt độ Độ ẩm tương đối p suất bão hòa Hàn ẩm Entanpy Thể tích riêng 3.2 t2 = 35 oC ϕ2 = 91,3% Pb2= 0,0558 (bar) x2 = 0,0336 (kg ẩm/kg kkk) H2 = 121,4 (kJ/kg) v2 = 0,919 (m3/kg) Tính thời gian sấy Chọn vận tốc tác nhân sấy wk = 2,2 m/s Hệ số trao đổi ẩm [1]: = 6,15 + 4,17wk = 6,15 + 4,17.2 = 15,324 (W/m2.K) Mật độ dòng nhiệt [2]: (W/m2) =1837 (kJ/m2.h) Cường độ bay ẩm [2]: (kg/m2.h) (3.1) (3.2) 38 Nuhang1 = 0,21.( )0,65 = 53,8→ (W/m2.độ) (W/m2.độ) Nuhang2=0,9.Nuhang1=0,9.53,8=48,4 → Nuhang3=0,6.Nuhang1=32,3→ ( W/m2.độ) Giả sử có 20 hàng ống Hệ số cấp nhiệt trung bình không (W/m2.độ)  Tính hệ số cấp nhiệt ακl : hệ số cấp nhiệt khói lò chuyển động tự nhiên Chọn nhiệt độ vách ống truyền nhiệt twkl =255 oC Với β: hệ số giãn nở thể tích khói lò, β = 0,0037 : độ nhớt động học khói lò = 4,533.10−5 m2/s ∆T = ttbkl – twkl = 590 – 255 = 335 oC = 335 K λkl : hệ số dẫn nhiệt khói lò tm λkl = 0,059 W/m.độ Chuẩn số Prandtl theo tm khói lò: Pr = 0,638 o C, 39 → Log(Gr.Pr) = log( → Nu = 0,54.( 0,638) = 5,1 → ε = 0,54 m= ¼ 0,638)1/4= 10,1 → (W/m2.độ) (W/m2.độ) Nên Kiểm tra giả thiết nhiệt độ o C Sai số → đạt Diện tích bề mặt truyền nhiệt [7]: (m2) Tổng số ống caloriphe: (ống) (5.9) 40 Số ống hàng: m = b/ s = 0,6/0,05 = 12 ống→ số hàng ống z = n/m = 238/12 = 20 hàng→ thỏa giả thiết chọn 20 hàng ống Kích thước calorife • • • 5.2 Chiều rộng: b = 0,6 m Chiều dài: c = z.s2 = 20.0,05 = m Chiều cao: l = m Tính chọn quạt Để chọn loại quạt có số hiệu cần phải xác đònh được: • • Trở lực mà quạt phải khắc phục ∑ ∆P Năng suất quạt Qq 5.2.1 Tính suất quạt (5.10) A, B, C trạng thái không khí vào caloriphe, vào hầm sấy khỏi hầm sấy QA, QB, QC suất quạt ứng với trạng thái không khí ρA, ρB, ρC khối lượng riêng không khí ứng với trạng thái νA, νB, νC độ nhớt động học không khí ứng với trạnh thái Năng suất quạt ứng với trạng thái không khí [2]: (m3/h) (5.11) 41 Trạng thái không khí A t (oC) ρ (kg/m3) ν (m2/s) Q (m3/h) 27 1,140 1,59.10-5 3018 B 70 0,990 2,02.10-5 3477 C 35 1,088 1,67.10-5 3163 Bảng 5.1: Lưu lượng không khí L= (kgkkk/h) : lượng không khí khô cần Nên (m3/h) 5.2.2 Tính trở lực quạt cần khắc phục 1/ Trở lực từ quạt đến caloriphe: Chọn ống dẫn khí DN 400 (406,4 x 4,2mm) có đường kính d=0,398 m; độ nhám tuyệt đối ống dẫn loại ống không hàn ε = 0,08mm Tiết diện mặt cắt ngang ống dẫn: Vận tốc dòng khí khỏi quạt: (m2) (m/s) (5.12) (5.13) Chiều dài ống dẫn từ quạt đến caloriphe l = 1,5m Trở lực ma sát từ quạt đến caloriphe [6]:  Xác đònh hệ số ma sát λ1 : (5.14) 42 (5.15) (5.16) → Regh < Re < Ren : khu vực độ nằm khu vực nhẵn thuỷ lực khu vực nhám Hệ số ma sát [6]: (5.17) (N/m2) → 2/ Trở lực caloriphe [6]: (N/m2) Với (5.18) w: tốc độ không khí calorife → m/s ρ = 1,065 kg/m3: khối lượng riêng không khí ttb = 48,5 oC ξ: hệ số trở lực cục dòng khí qua chùm ống calorife [6]: 43 Với z = 20: số hàng ống; s = 50 mm: bước ống; d2 = 34 mm: đường kính 3/ Trở lực từ caloriphe đến hầm: Ống dẫn từ caloriphe đến hầm có đường kính d’ = 0,398 m; dài l = 3,5 m; độ nhám ε= 0,08 mm Tiết diện mặt cắt ngang ống dẫn: Vận tốc dòng khí khỏi quạt: = = 0,124 m2 (m/s)  Xác đònh hệ số ma sát λ2 : → Regh < Re < Ren : khu vực độ nằm khu vực nhẵn thuỷ lực khu vực nhám Hệ số ma sát [6]: 44 (N/m2) → (5.19) 4/ Trở lực áp động đầu quạt [6]: (N/m2) (5.20) f1’: tiết diện mặt cắt ngang phần mở rộng vào hầm sấy: m2 5/ Trở lực đột mở vào hầm sấy: Vận tốc dòng khí hầm: wk = 2,2m/s Hệ số trở lực cục [6]: (5.21) Trở lực đột mở vào hầm sấy [6]: (N/m2) (5.22) 6/ Trở lực hầm sấy : Đường kính tương đương hầm sấy: (m) 45 (ε = 1,5mm : độ nhám hầm sấy) → Regh < Re < Ren : khu vực độ nằm khu vực nhẵn thuỷ lực khu vực nhám Hệ số ma sát tính theo công thức: → (N/m2) (5.23) 46 7) Trở lực xe goòng (N/m2) Với (5.24) wk: vận tốc dòng khí hầm, wk = 2,2m/s ξ: hệ số trở lực cục dòng khí qua xe goòng (m2) Diện tích mặt cắt ngang hầm: Diện tích bề mặt khe xe: (m2) → → → → 8) Trở lực đột thu hầm Ống thải khỏi hầm có đường kính: dthải = 0,398 m Tiết diện mặt cắt ngang ống thải: = = 0,124 m2 47 (m2) Tiết diện hầm sấy: Vận tốc dòng khí ống thải: (m/s) Hệ số tổn thất: ε : hệ số co hẹp Vì < 0,6 nên: → → (N/m2) 9) Trở lực ống cong 90 oC Đường kính ống cong: d90 = 0,398 m Bán kính cong : Ro = 0,8 m Theo ([8], bảng b7, trang 216) ta chọn ξ90 = 0,5864 (5.25) 48 (N/m2) → (5.26)  Tổng trở lực quạt Theo ([6], đồ thò hình II-63 trang 493), ta chọn quạt II 8-18 No9 có • • • Hiệu suất ηq = 0,555 ω = 99 rad/s Tốc độ vòng bánh guồng: 43,6 m/s Công suất động điện [6]: Với (5.27) ρ = 1,2 kg/m3: khối lượng riêng không khí điều kiện chuẩn (kW) → 5.3 Tính chọn động kéo tời Trọng lượng 13 xe goòng có chở mực: Po = 13 107,3.10 = 13949 (N) Tổng lực: Pc = 0,05 Po = 0,05 13949 = 697,5 (N) Tổng lực kéo động cơ: P = µl.(Po + Pc) = 0,05.(13949 + 697,5) = 733 (N) Công suất động cơ: (kW) (5.28) 49 Với ν = 0,7 m/phút : vận tốc di chuyển xe goòng TÍNH KINH TẾ 1/ Vốn đầu tư xây dựng hầm: trung bình chi phí 1000000 đ/m2 a)Tường hầm: Chi phí xây tường: 2.(1,22 20,2).1000000đ = 49,29 triệu (đ) b)Trần hầm: Chi phí xây trần: (1,2.20,2 ).1000000đ = 24,24 triệu (đ) →Tổng chi phí xây dựng: 49,29 triệu + 24,24 triệu = 73,53 triệu (đ) 2/ Vốn đầu tư thiết bò: a)Xe goòng: Giá thép hộp CT3 30x30x1.5: 210000 đ/cây 6m Giá thép hộp CT3 16x16x1.4: 73000 đ/cây 6m Giá thép chữ L CT3: 15000 đ/kg Chi phí cho khung xe:210000.171/6+73000.474/6+474.3,7.15000=38059000 (đ) Chi phí bánh xe: 4.13.35000(đ/bánh) = 1820000 (đ) →Chi phí 13 xe goòng: 38059000đ + 1820000đ = 39900000 (đ) b)Đường ray: hầm đặt đường ray chữ L đặt song song, khoảng cách đường 0,54 m Bên cần đặt thêm đường ray tương tự Ngoài có đường ray phụ đặt vuông góc với đường ray có chiều dài 1,5 m Chiều dài đường ray: Lh + 2.1,8 = 20,2 + 2.1.8 = 23,8 (m) Tổng chiều dài đường ray đường ray phụ: 23,8 + 1,5 = 101,2 (m) Đường ray làm thép CT3 chữ L 70x60x7 mm có khối lượng 7,5 kg/m →Chi phí cho đường ray: 7,5.101,2.15000đ = 11,38 triệu (đ) c) Lưới khay: khay có lưới inox 304 (Giá inox 304: 200000 đ/kg) Chi phí cho khay:13.0,5.7.200000đ = 9,1 triệu (đ) d) Quạt: ta cần quạt đẩy công suất: 5,34 kW Chi phí cho quạt: 20 triệu (đ) 50 e) Caloriphe: caloriphe có 238 ống thép CT3, đường kính d = 32 mm, đường kính d2 = 34 mm, ống dài l = 1m Thể tích thép dùng làm ống caloriphe: (m3) Khối lượng thép dùng làm ống: ρCT3 = 7,85.103 = 196,25 (kg) Chi phí thép dùng làm ống: 196,25 15000đ = 2,94 triệu ( đ) Vỏ caloriphe hình hộp có kích thước b = 0,6 m; c = m; dài l = m; dày 5mm, làm thép CT3 Khối lượng thép dùng làm vỏ: (2.b.l.0,005 + 2.c.l.0,005) 7,85.103 = 125,6 (kg) Chi phí cho vỏ: 125,6.15000đ = 1,88 triệu (đ) →Tổng chi phí làm caloriphe: 2,94 triệu đ + 1,88 triệ = 4,82 triệu (đ) f) Ống dẫn: tất ống dẫn làm thép CT3 Tổng chiều dài ống dẫn: m; đường kính 0,406 m; bề dày mm →Tổng chi phí làm ống dẫn: 0,025.7,85.103.15000đ = 2,94 triệu (đ) g) Tời kéo: động tời kéo có công suất: 0,12 kW = 0,16 Hp →Chi phí cho động cơ: triệu (đ) h) Chi phí gia công : 20 triệu (đ) i) Các chi phí phát sinh khác: 10 triệu (đ) Bảng 6.1: Chi phí cố đònh 51 Đại lượng Hầm sấy Xe goòng Đường ray Lưới khay Quạt Caloriphe Ống dẫn Tời kéo Chi phí gia công Các chi phí phát sinh khác Tổng chi phí KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ Chi phí (triệu đồng) 73,53 39,9 11,38 9,1 20 4,82 2,94 20 10 ≈200 Hệ thống sấy hầm sấy vật liệu theo kiểu bán liên tục Các thông số nhiệt độ độ ẩm tra cứu từ liệu trung tâm khí tượng thủy văn Trung ương nên tính toán như: thông số tác nhân sấy, cân vật chất, cân lượng, thời gian sấy… hoàn toàn chấp nhận chắn không tránh khỏi sai số nhiều nguyên nhân Khi xây dựng thực tế có nhiều nguyên nhân tác động khác mà ta không lường trước Giá thành hệ thống hầm sấy chấp nhận Tuy nhiên giá thành dao động tình hình kinh tế nhiều thời điểmkhác Hệ thống có nhược điểm áp dụng cho điều kiện vùng đòa lý chọn trước Nếu đem áp dụng cho vùng khác có khí hậu khác biệt sử dụng 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Lụa,"Q trình & Thiết bị CNHH & TP - Kỹ thuật sấy vật liệu"-tập 7, NXB Đại học Quốc gia Tp.Hồ Chí Minh [2] Trần Văn Phú,"Tính tốn thiết kế hệ thống sấy", NXB Giáo dục [3] Nguyễn Văn Lụa,"Tài liệu hướng dẫn thiết kế Đồ án mơn học Q trình & Thiết bị"-Tập 11, NXB Trường Đại học Bách Khoa [4] Võ Văn Bang-Vũ Bá Minh,"Q trình & Thiết bị CNHH & TP Truyền khối"-Tập 3, NXB Đại học Quốc gia Tp.Hồ Chí Minh [5] Phan Văn Thơm,"Sổ tay thiết kế Thiết bị Hóa chất & Chế biến thực phẩm đa dụng", NXB Bộ Giáo dục Đào tạo - Viện đào tạo mở rộng [6] Tập thể tác giả,"Sổ tay Q trình & Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất"Tập 1&2, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1999 [7] Phạm Văn Bơn-Nguyễn Đình Thọ,"Q trình & Thiết bị CNHH & TP - Q trình & Thiết bị Truyền nhiệt"-Tập 5, NXB Đại học Quốc gia Tp.Hồ Chí Minh [8] Nguyễn Thị Phương-Lê Song Giang,"Cơ lưu chất", Lưu hành nội Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh