Thiết kế thiết bị sấy chè dạng băng tải năng suất 250 kgh + cad

Việt Nam là nước sản xuất nông nghiệp là chủ yếu, tỷ trọng của nghành chiếm tỷ lệ khá cao trong cơ cấu kinh tế. Mặc dù vậy, nghành nông nghiệp đêm lại hiệu quả không cao, nguyên nhân chủ yếu là do công đoạn chế biến và bảo quản nông sản của nước ta còn quá lạc hậu, không tiếp cận được những thành tựu khoa học tiên tiến trên thế giới. Nó làm giảm đi giá trị, chất lượng cũng như là giá thành của sản phẩm.Ngành bảo quản và chế biến nông sản ra đời. Với việc chế biến và thưởng thức nước chè cũng đã xuất hiện từ rất lâu, nhờ điều kiện khí hậu cũng như địa hình thuận lợi để trồng các loại cây công nghiệp lâu năm và đặc biệt là chè. Để đảm bảo chất lượng sản phẩm được tốt hơn, thời gian bảo quản được lâu hơn, đồng thời giá trị của sản phẩm được cao hơn thì đã ra đời rất nhiều phương pháp chế biến khác nhau nhằm phục vụ nhu cầu thị hiếu của người tiêu dùng.Với chè, việc áp dụng phương pháp sấy là khá phổ biến, ngày xưa, người nông dân đã biết lợi dụng năng lượng tự nhiên đó là ánh sáng mặt trời để làm khô chè, với sự phát triển của khoa học, giúp con người không phụ thuộc vào thiên nhiên, nâng cao năng suất thiết bị sấy chè đã ra đời.Trong công nghiệp, thiết bị sấy chè kiểu băng tải là một trong những phương pháp khá phổ biến, mang lại hiệu quả kinh tế, thuận tiện cho vận chuyển và tiết kiệm được thời gian. Nó thích hợp với nhiều loại nông sản như rau quả, ngủ cốc, các loại cây công nghiệp…Với mục đích tìm hiểu về quy trình sản xuất chè và làm quen với việc tính toán, thiết kế và vẽ một thiết bị cụ thể. Trong bài này tôi đề cập đến quy trình “Thiết kế thiết bị sấy chè dạng băng tải năng suất 250 kgh”

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Việt Nam là nước sản xuất nông nghiệp là chủ yếu, tỷ trọng của nghànhchiếm tỷ lệ khá cao trong cơ cấu kinh tế Mặc dù vậy, nghành nông nghiệp đêmlại hiệu quả không cao, nguyên nhân chủ yếu là do công đoạn chế biến và bảoquản nông sản của nước ta còn quá lạc hậu, không tiếp cận được những thành tựukhoa học tiên tiến trên thế giới Nó làm giảm đi giá trị, chất lượng cũng như là giáthành của sản phẩm

Ngành bảo quản và chế biến nông sản ra đời Với việc chế biến và thưởng thứcnước chè cũng đã xuất hiện từ rất lâu, nhờ điều kiện khí hậu cũng như địa hìnhthuận lợi để trồng các loại cây công nghiệp lâu năm và đặc biệt là chè Để đảmbảo chất lượng sản phẩm được tốt hơn, thời gian bảo quản được lâu hơn, đồngthời giá trị của sản phẩm được cao hơn thì đã ra đời rất nhiều phương pháp chếbiến khác nhau nhằm phục vụ nhu cầu thị hiếu của người tiêu dùng.Với chè, việc

áp dụng phương pháp sấy là khá phổ biến, ngày xưa, người nông dân đã biết lợidụng năng lượng tự nhiên đó là ánh sáng mặt trời để làm khô chè, với sự pháttriển của khoa học, giúp con người không phụ thuộc vào thiên nhiên, nâng caonăng suất thiết bị sấy chè đã ra đời

Trong công nghiệp, thiết bị sấy chè kiểu băng tải là một trong những phươngpháp khá phổ biến, mang lại hiệu quả kinh tế, thuận tiện cho vận chuyển và tiếtkiệm được thời gian Nó thích hợp với nhiều loại nông sản như rau quả, ngủ cốc,các loại cây công nghiệp…

Với mục đích tìm hiểu về quy trình sản xuất chè và làm quen với việc tính toán,

thiết kế và vẽ một thiết bị cụ thể Trong bài này tôi đề cập đến quy trình “Thiết kế

thiết bị sấy chè dạng băng tải năng suất 250 kg/h”

1.1.2 Phân loại

Quá trình sấy chia ra làm 2 phương thức: Sấy tự nhiên và sấy nhân tạo.

* Sấy tự nhiên: tiến hành bay hơi bằng năng lượng tự nhiên như năng lượng mặt

trời, năng lượng gió… (gọi là quá trình phơi hay sấy tự nhiên) Phương pháp này

đỡ tốn nhiệt năng, nhưng không chủ động điều chỉnh được vận tốc của quá trìnhtheo yêu cầu kỹ thuật, năng suất thấp, thời gian sấy dài, tốn diện tích sân phơi,phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu…

* Sấy nhân tạo: thường được tiến hành trong các loại thiết bị sấy để cung cấp

nhiệt cho các vật liệu ẩm Sấy nhân tạo có nhiều dạng, tùy theo phương pháptruyền nhiệt mà trong kỹ thuật sấy có thể chia ra nhiều dạng:

- Sấy đối lưu: là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với tác nhânsấy là không khí nóng, khói lò,…

- Sấy tiếp xúc: là phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp vớivật liệu sấy mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua một váchngăn.

- Sấy bằng tia hồng ngoại: là phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồngngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy

- Sấy bằng dòng điện cao tần: là phương pháp sấy dùng năng lượng điện trường

có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày của lớp vật liệu

1.2 Tổng quan về nguyên liệu chè

1.2.1 Điều kiện tự nhiên và đặc điểm sinh thái, sinh sản của cây chè Thái Nguyên [10].

Thái Nguyên là một tỉnh thuộc vùng trung du miền núi Bắc Bộ, vùng nàynằm tại ranh giới giữa miền núi và miền đồng bằng Bắc Bộ bao gồm các tỉnh PhúThọ, Hoà Bình, Vĩnh Phú, Thái Nguyên, Hà Tây và Hà Nội Với diện tích tựnhiên là 3.541,1km2, chiếm 1,08% diện tích và 1,34% dân số cả nước TháiNguyên là đầu mối giao lưu kinh tế giữa thủ đô Hà Nội với các tỉnh phía Bắc có

do đó vị trí quan trọng trong sự phát triển kinh tế, văn hoá xã hội của đất nước.Đặc biệt Thái Nguyên có vị trí và điều kiện tự nhiên thuận lợi cho việc trồng vàphát triển cây chè

* Điều kiện đất đai

Đất vùng chè trung du Bắc Bộ chủ yếu là feralit phân bố ở các địa hình đồinúi, chia cắt mạnh gồm 5 loại chính sau:

- Đất phát triển trên phiến thạch sét ở Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Hoà Bình, TháiNguyên

- Đất phát triển trên phiến thạch gneiss và mica ở Phú Hộ

- Đất nâu đỏ ở Thái Nguyên

- Đất nâu đỏ trên phù sa cổ ở Thái Nguyên, Phú Thọ, Hà Tây, Hà Nội.

- Đất vàng nhạt phát triển trên đá cát ở Thái Nguyên, Vĩnh Phúc, TamĐảo, Hà Tây, Hà Nội

• Nhóm chất đường: glucoza, fructoza, tạo giá trị dinh dưỡng và mùi thơmkhi chế biến ở nhiệt độ cao

• Nhóm tinh dầu: metyl salixylat, citronellol, tạo nên hương thơm riêng củamỗi loại chè, chịu ảnh hưởng của khí hậu, loại đất và quy trình chế biến

• Nhóm sắc tố: chất diệp lục, caroten, xanthophin, làm cho nước chè có thể từmàu xanh nhạt đến xanh lục sẫm hoặc từ màu vàng đến đỏ nâu và nâu sẫm

• Nhóm axít hữu cơ: gồm 8-9 loại khác nhau, có tác dụng tăng giá trị về mặtthực phẩm và có chất tạo ra vị

• Nhóm chất vô cơ: kali, phốtpho, lưu huỳnh, flo,magiê, canxi,

• Nhóm vitamin: C, B1, B2, PP,…: hầu hết tan trong nước, do đó người ta nóinước chè có giá trị như thuốc bổ.

• Nhóm glucozit: góp phần tạo ra hương chè và có thể làm cho nước chè có vịđắng, chát và màu hồng đỏ

• Nhóm chất chát (tanin): chiếm 15%-30% trong chè, sau khi chế biến thì nótrở thành vị chát…

• Nhóm chất nhựa: đóng vai trò tạo mùi thơm và giữ cho mùi không thoát đinhanh (chất này rất quan trọng trong việc chế biến trà rời thành trà bánh)

• Nhóm chất keo (petin): giúp bảo quản trà được lâu vì có tính năng khó hútẩm

• Nhóm ancal: cafein, theobromin, theophylin, adenin, guanin,

• Nhóm protein và axit amin: tạo giá trị dinh dưỡng và hương thơm cho chè

• Nhóm enzim: là những chất xúc tác sinh học quan trọng trong quá trình biếnđổi của cơ thể sống

* Thành phần sinh hóa[12]:

Bảng 1.1: Thành phần sinh hóa trong chè

STT Thành phầnhóa học Hàm lượng (%) Vai trò

1 Nước 75-82

Nước ảnh hưởng biến đổi sinh hóatrong búp chè, đến hoạt động của cácmen và duy trì sự sống của cây

Phân tử lượng:

Tan trong este:

320-360Tan trong nước:

4 Protein vàacid amin 4-5

Protein có thể trực tiếp kết hợp vớitanin, polifenol tạo ra những hợp chấtkhông tan làm ảnh hưởng xấu đến

phẩm chất chè

Các axít amin này kết hợp với đường

và tanin tạo thành andehit có mùi thơm

của chè

5 Glucid vàpectin Rất ít

Đường tác dụng với protein hoặc axítamin tạo nên các chất thơm Pectintham gia vào việc tạo thành hương vị

7 Dầu thơm 0.007-0.009% Ảnh hưởng đến hưởng vị của chè

8 Vitamin A, B1, B2, C, PP… Có giá trị dược liệu và dinh dưỡng rấtcao.

9 Men Quyết định chiều hướng phát triển củamọi phản ứng hóa học.

10 Chất tro Chè tươi: 4-5%Chè khô: 5-6%

Làm thay đổi trạng thái keo và ảnhhưởng trực tiếp đến sự trao đổi chất

của tế bào

1.2.3 Vai trò của nghành chè

* Về phương diện kinh tế

Ở nước ta, thu nhập từ ngành chè hàng năm chiếm 0,2% tổng thu nhập quốcdân và chiếm trung bình khoảng 1,51% tổng kim ngạch xuất khẩu hàng nông sảnViệt Nam hàng năm.

- Ngành chè thúc đẩy quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá

* Về phương diện văn hoá - xã hội

- Phát triển ngành chè góp phần giữ gìn bản sắc văn hoá dân tộc

- Phát triển ngành chè góp phần xóa đói giảm nghèo, giải quyết công ăn việclàm cho người lao động, giảm tỷ lệ thất nghiệp

* Về phương diện môi trường

Sự phát triển của ngành chè giúp phủ xanh đất trống, đồi trọc và bảo vệ môitrường, chống xói mòn Trồng chè đúng kỹ thuật sẽ tạo ra một thảm thực vật cótác dụng phủ xanh đất dốc đồi núi trọc, xây dựng và bảo vệ môi trường sinh thái

1.3 Công nghệ và thiết bị thực hiện

1.3.1 Giới thiệu về các thiết bị sấy (Bảng 6-1/trang 85,[4]).

Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học – công nghệ, thiết bị sấyđược sử dụng rộng rãi với quy mô công nghiệp, cái thiết bị ngày càng tân tiến vàhiện đại phù hợp với nhu câu cung ứng của thị trường

Bảng 1.2: Các kiểu thiết bị sấy.

1 Buồngsấy Chu kỳ Mảng gỗnhỏ, rau

quả, gạch…

Nhiệt độ môi chấtsấy: 60 - 2500C

q = 6000-10000

(kJ/kg)

2 Hầmsấy Liên tục Nhiều loạisản phẩn

Nhiệt độ môi chấtsấy: 50 - 1300C

Vật liệudạng hạt,than cát,ngũ cốc…

Nhiệt độ môi chất sấy:Than: 650 - 8500CNgũ cốc: 60 - 1200CNăng suất bốc hơi ẩm:A= 50 – 150 (kgẩm/m3h) q = 3500-

5000 (kJ/kg ẩm)

5 Sấy khíđộng Liên tục

Vật liệudạng hạt,than cám,chất kếttinh

Tốc độ khí: 10-40(m/s) q = 4200-

6700 (kJ/kg ẩm)

Tre, len dạ,rau quả…

Nhiệt độ môi chấtsấy: 60 - 1700C

7 phunSấy Liên tục

Sữa, trứng

và các loạidung dịchkhác

tầng sôi

Liên tụchay chukỳ

Vật liệu có

độ ẩm cao,bột nhão,hạt kếttinh…

Cường độ bốc hơi ẩm:A= 100 – 3000 (kg

ẩm/m3h)

q = 3000-12000 (kJ/kg

ẩm)

 Ưu điểm của phương pháp sấy băng tải này là:

+ Làm việc liên tục phù hợp với sản xuất hiện đại

+ Dễ dàng khống chế các thông số sấy

+ có thể đốt nóng giữa chừng, điều khiển dòng khí

+ Khi qua một tâng băng tải vật liệu được đảo trộn và sắp xếp lại nên tăng

bề mặt tiếp xúc pha làm tăng tốc độ dây Độ ẩm trong chè tương đối đồng đều

1.3.3 Chọn phương thức sấy và tác nhân sấy

Sấy băng tải hoạt động liên tục sử dụng tác nhân là không khí nóng,nguyên liệu chè và dòng tác nhân sấy đi ngược chiều nhau.Trong đồ án này ta sửdụng sấy ngược chiều Vật liệu sấy và tác nhân sấy đi ngược chiều, không khí saukhi sấy được đi qua cyclone để tách các cấu tử chè nhỏ, nhẹ lẫn trong không khí,không khí ra khỏi cyclone là không khí khô và sạch

TNS VLS

Hình 1.2: Thiết bị sấy kiểu băng tải

1.4 Thuyết minh sơ đồ hệ thống sấy băng tải

1.4.1 Sơ đồ hệ thống sấy băng tải

Ta có sơ đồ hệ thống của quá trình sấy chè như sau

Nước ngưng tụ sản phẩm

Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống sấy băng tải

Chú thích: 1,5– Quạt đẩy và hút không khí

2 – Caloriphe 3 − Phòng sấy

4− Cyclone

1.4.2 Thuyết minh quy trình

Quy trình sấy băng tải, tác nhân sấy ngược chiều với nguyên liệu chètrong dây chuyền sản xuất chè được mô tả bằng sơ đồ trên Cụ thể như sau:

Đầu tiên không khí được quạt (1) đẩy vào caloripher (2) Tại caloripher không khíđược làm nóng nhờ các tác nhân tải nhiệt là hơi nước bão hòa, hơi nước bão hòa

Khí thải

5

Không khí

4Hơi nước bão

hòa

Nguyên liệu

Bụi

đi ra ngoài ống, truyền nhiệt cho khối không khí đi trong làm cho nhiệt độ khốikhông khí tăng lên đến nhiệt độ yêu cầu trước khi đi vào máy sấy, hơi nướcngưng tụ được tháo ra ngoài Khi đi vào máy sấy thì tác nhân sẽ làm nóng phòngsấy (3) đồng thời lúc đó nguyên liệu sấy qua bộ phận nạp liệu được cho vàophòng sấy (3) Tại đây xấy ra sự trao đổi ẩm giữa tác nhân sấy và vật liệu sấy.Khi độ ẩm vật liệu đạt yêu cầu thì được tháo ra ngoài nhờ bộ phận tháo liệu Còntác nhân sấy có độ ẩm tăng mang theo bụi đi vào xyclon (4) để tách bụi trước khithải ra ngoài môi trường nhờ quạt hút (5)

CHƯƠNG 2 CÂN BẰNG VẬT LIỆU

2.1 Các số liệu ban đầu

- Năng suất tính theo sản phẩm : G2 = 250 kg/h

- Độ ẩm vật liệu vào : W1 = 62%

- Độ ẩm vật liệu ra : W2 =5%

- Tác nhân sấy : không khí nóng

- Nhiệt độ sấy cho phép : t1 = 83oC

= 82%

2.2 Xử lý số liệu

Quy ước:

G1, G2: Lượng vật liệu trước khi vào và sau khi ra khỏi máy sấy (kg/h)

Gk: Lượng vật liệu khô tuyệt đối khi đi qua máy sấy (kg/h)

w1, w2 : độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy tính theo % khối lượng vậtliệu ướt

W: Độ ẩm được tách ra khỏi vật liệu khi đi qua máy sấy (kg/h)

L: Lượng không khí khô tuyệt đối khi đi qua máy sấy (kg/h)

x0: Hàm ẩm của không khí trước khi vào caloriphe sưởi (kg/kgkkk)

x1, x2: Hàm ẩm của không khí trước khi vào máy sấy (sau khi đi quacaloriphe sưởi) và sau khi ra khỏi máy sấy (kg/kgkkk).

- Hàm ẩm của không khí được tính theo công thức sau:

xo = kg/kgkkk ( Công thức 7.3/trang 273,[1]).Thay số vào ta được :

xo = = 0,0146 (kg/kgkkk)

- Nhiệt lương riêng của không khí trước khi vào caloriphe:

Io = Ckkk×to + xo×ih

= Ckkk×to + (ro+Ch×to)×xo (Công thức 7.4/trang 273,[1]).Trong đó:

Ckkk: nhiệt lượng riêng của không khí, J/kg độ, Ckkk = 103, J/kg độ

to: nhiệt độ của không khí to = 23oC

Ch: nhiệt dung riêng của hơi nước ở nhiệt độ, Ch=1,97×103 J/kgoC

ih: nhiệt lượng riêng của hơi nước, J/kg

ih=Ch×t0+r0=(2493+1,97 t0)×103, J/kg.

Trong đó:

ro = 2493×103: Nhiệt lượng riêng của hơi nước ở 0oC

Ch = 1,97×103: Nhiệt lượng riêng của hơi, J/kg độ

Bảng 2-1: Các thông số sau khi ra khỏi phòng sấy.

Các thông số Trước khi vàocaloriphe Sau khi ra khỏicaloriphe Sau khi ra khỏiphòng sấy

2.3 Nhiệt độ điểm sương

Nếu có một hỗn hợp không khí ẩm ở trạng thái bất kì, đặc trưng bằng giá trị hàm

ẩm x và áp suất P chung của hỗn hợp ở trạng thái đó, thì ta có thể xác định đượcđiểm sương với = 1 của hỗn hợp bằng các tính toán dựa vào phương trình:

2.4.1 Cân bằng vật liệu cho vật liệu sấy

Trong quá trình sấy ta xem như không có hiện tượng mất mát vật liệu,lượng không khí khô tuyệt đối coi như không bị biến đổi trong suốt quá trình sấy

Phương trình vật liệu chung: G1 = G2 + W (Công thức 7.16/trang 203,[8])Lượng vật liệu khô tuyệt đối Gk:

W = G2× (Công thức 2.2/trang 44,[5])

= 250× = 375(kg/h)

− Lượng vật liệu trước khi vào phòng sấy:

G1 = G2 + W = 237,5+375 = 612,5 (kg/h)

2.4.2 Cân bằng vật liệu cho tác nhân sấy

Cũng như vật liêu khô, coi như không khí khô tuyệt đối đi qua máy sấykhông bị mất mát trong suốt quá trình sấy Khi qua quá trình làm việc ổn địnhlượng không khí đi vào máy sấy mang theo lượng ẩm là: Lx1

Sau khi sấy xong lượng ẩm bốc ra khỏi vật liệu là W do đó không khí cóthêm lượng ẩm là W

- Nếu lượng ẩm trong không khí ra khỏi máy sấy là Lx2 thì có phương trình cânbằng: L×x1 + W = L×x2 (Công thức 7.23/trang 204,[7])

- Tổng lượng không khí khô cần thiết trong quá trình sấy:

L = (kg/h) (Công thức VII.20/trang102,[3])Thay số vào ta được:

L = = 19430,0518 (kg/h)

− Lượng khô khí khô cần thiết để làm bốc hơi 1 kg ẩm trong vật liệu là:

l = (kg/kg ẩm), (Công thức VII.20/trang102,[3])

= = 51,8135 (kg/kg ẩm)

Bảng 2-2: Các thông số trong cân bằng vật liệu

W2 5 %

CHƯƠNG 3 CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG VÀ TÍNH TOÁN

THIẾT BỊ CHÍNH

3.1 Tính toán về thiết bị chính

3.1.1 Thể tích không khí :

 Thể tích riêng của không khí vào thiết bị sấy:r

Thể tích không khí ẩm tính theo 1kg không khí khô được tính theo công thức:

v1 = (m3/kgkkk) (Công thúc 7.7/trang 273,[1])Trong đó: R: Hắng số khí đối với không khí = 287 (J/Kg0K)

T1: Nhiệt độ không khí trước khi vào máy sấy T1 = 83 + 273 = 356KP: Áp suất khí quyển = 1,033(at)

Thay số vào ta được:

 Thể tích ra khỏi phòng sấy

V2 = L×v2 = 19430,0518 × 0,9348 = 18163,2124 (m3/h)

 Thể tích trung bình của không khí trong phòng sấy

Vtb = = = 19106,5415(m3/h)

3.1.2 Chọn kích thước của băng tải:

Thiết bị sấy kiểu băng tải gồm một phòng hình chữ nhật trong đó có một hayvài băng tải chuyển động nhờ các tang quay, các băng này tựa trên các con lăn đểkhỏi bị võng xuống Băng tải làm bằng sợi bông tẩm cao su, bản thép hay lưới kimloại, không khí được đốt nóng trong carolifer Không khí nóng đi ngược với chiềuchuyển động của băng Để quá trình sấy được tốt, người ta cho không khí dichuyển với vận tốc lớn, khoảng 3m/s, còn băng thì di chuyển với vận tốc (0,3 -0,6) m/ph

Chọn kích thước băng tải:

Gọi Br: Chiều rộng lớp băng tải (m)

H: Chiều dày lớp chè (m), lấy h = 0,025 (m)

w: Vận tốc băng tải chọn w = 0,5 m/phút

: khối lượng riêng của chè, chọn (kg/m3)

Năng suất quá trình sấy:

G1 = Br.h.w (kg/m3)

⇒ Br = = = 2,3 (m)

Chiều rộng thực tế của băng tải :

Btt = Trong đó : là hiệu số hiệu chỉnh

Chọn = 0,9

Btt = = = 2,6 (m)

Gọi Lb: chiều dài băng tải (m)

Ls: chiều dài phụ thêm, Ls = 0,5 (m)

T: Thời gian sấy, chọn T = 0,5 h

Lb = + Ls (Công thức VII.48/trang 121,[3])

= + 0,5 = 14 (m)

Chọn số băng tải là i = 2

Chiều dài mỗi băng tải Lb = = 7 (m)

Đường kính tang quay băng tải: d = 0,3 (m)

3.1.3 Chọn vật liệu làm phòng sấy

Phòng sấy được xây bằng gạch

Bề dày tường 0,22 (m) có:

• Chiều dày viên gạch: 0,2 (m)

• Hai lớp vữa hai bên: 0,01 (m)

Trần phòng được làm bằng bê tông cốt thép có:

Lp = Lb + 2l ( Công thức 9.8/trang 19,[6]).Với l là khoảng cách giữa băng tải đến tường, chọn l = 0,75 (m).

Thay số vào ta được:

Lph = 7 + 2 × 0,75 = 8,5 (m)

Chiều cao làm việc của phòng sấy:

Hph = 2×h1 + 2×h2 + h3

Với h1 = d = 0,3 (m) là đường kính của tang quay băng tải

h2 = 0,5 (m) khoảng cách từ băng tải đến tường

h3 = 0,4 (m) khoảng cách giữa các băng tải

Thay số vào ta được:

Hph = 2×0,3 + 2×0,5 + 0,4 = 2 (m)

Chiều rộng làm việc của phòng sấy:

Rph = Btt + 2×b

Với b là khoảng cách giữa băng tải đến tường, chọn b = 0,3 (m)

Thay số vào ta được:

Hình 3.1: Hầm sấy

3.1.4 Vận tốc chuyển động của không khí và chế độ

chuyển động của không khí trong phòng sấy:

Vận tốc của không khí trong phòng sấy:

kk = = = 0,8319 (m/s)

Chế độ chuyển động của không khí

Trong đó:

Re: hằng số Reynol đặc trưng cho chế độ dòng chảy

ltd: Đường kính tương đương

Re = = 106930,3014Vậy Re = 10,693×104 > 104 chế độ chảy của không khí trong phòng sấy là chuyểnđộng xoáy.

3.1.5 Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và môi trường xung quanh:

1 2 1 2

ln

tb

t t t t

∆ − ∆

∆ (Công thức V.8/trang 5,[3])

Với ∆t1 : Hiệu số nhiệt độ giữa tác nhân sấy vào phòng sấy với không khí bên ngoài

3.2.1 Lượng nhiệt tổn thất do vật liệu sấy mang ra:

Trong nông sản, nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi thiết bị sấy lấy thấp hơn nhiệt độtác nhân sấy tương ứng từ (5÷

10 0C ), trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy và tác nhânsấy ngược chiều nên tvlc =t1 - (5 10 )

− Tường xây bằng gạch dày 0,22 (m).

• Chiều dày viên gạch gạch = 0,2 (m)

• Chiều dày mỗi lớp vữa vữa = 0,01 (m)

− Gọi 1 là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến bề mặt trong của phòng sấy

1 = k × (1’ + 2’’) Với 1’: Hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành máy sấy do đối lưu cưỡngbức, w/m2độ

1’’: hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành máy do đối lưu tự nhiên.K: hệ số hiệu chỉnh, k = 1,2 – 1,3.chọn k = 1,25

− Tính 1’

Phương trình chuẩn Nuxen đối với chất khí:

− Tính

//

1

αGọi tT1 là nhiệt độ trung bình của bề mặt thành ống (tường) tiếp xúc với không khítrong phòng sấy

và lực nâng do chênh lệch khối lượng riêng ở các điểm có nhiệt độ khác nhau củadòng.

Ký hiệu: Gr

Gr = T

t H

γ

(Công thức V.39/trang 13,[3])Với: g là gia tốc trọng trường g=9.8 m/s2

Hph: Chiều cao của phòng sấy ∆t1 = ttb - tT1= 61,5-51 = 10,5 0C

T=tm +273=56,25+273= 329,250K

Suy ra: Gr =(18,9513 10 ) 329,25

5 , 10 2 8 , 9

2 6

2 = 2’ + 2’’ (Công thức V.134/trang 41,[3]).

2 1

δλ

δλ

δλ

tT2: Nhiệt độ tường ngoài phòng sấy, oC

2 100 100

T T

t t

C kk T

o n

ε

(Công thức V.135/trang 41,[3])Với: εn

: Độ đen của vữa lấy εn

= 0,91

Co: Hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối, lấy C0 = 5,67

9923 , 305 23 9923 , 31

67 , 5 91 , 0

= 5,6014 W/m2 độ

//

2 /

2 α α

= 1,8646 + 5,6014 = 7,4478 W/m2 độ Nhiệt tải riêng từ bề mặt của tường ngoài đến môi trường không khí:

1

1 1

1

i i

i

λ

δ α

α

=

2764 , 0 4478 , 7

1 5494 , 6 1

1 + +

2 3

3 2

2 1

1 1

1

α λ

δ λ

δ

1 058 , 0

15 , 0 55 , 1

07 , 0 5494 , 6 1

1

+ +

+

= 0,3427 W/m2K

Ftr là diện tích bề mặt trần nhà : Ftr = Rph × Lph= 3,19 × 8,5 = 27,115(m2 )Vậy tổn thất qua trần:

Qtr = 3,6×Ktr ×Ftr×t = 3,6 × Ktr ×Ftr ×(ttb – to) = 3,6× 0,3427 × 27,115 × (61,5 − 23) = 1287,9142 (KJ/kg ẩm).Nhiệt tải riêng:

4 1

1 1

1

α λ

δ λ

δ

1 058 , 0

02 , 0 5 , 0

005 , 0 5494 , 6 1

1

+ +

qc = = 375 = 7,3486 (kJ/kg ẩm).

3.2.2.4 Lượng nhiệt tổn thất qua nền

Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy bằng 61,5oC và giả sử tường phòngsấy cách tường bao che của phân xưởng 2m Theo bảng 7,1/trang 142,[6] ta có q1

= 40,63 W/m Do đó tổn thất qua nền bằng:

Qn = 3,6 × Fn × q1 = 3,6 × (8,5 × 3,19) × 40,63 = 3966,0568 (kJ/h)

3.3 Các thông số đường sấy thực tế không hồi lưu

3.3.1 Nhiệt lượng bổ sung thực tế

Gọi Δ: Nhiệt lượng bổ sung thực tế

Ta có:

Δ = qbs + Cnt×vl-∑qTrong đó:

qbs= 0 ( do không sử dụng caloripher bổ sung)

tvl: nhiệt độ của vật liệu trước khi vào máy sấy

Cn=4,1868 (KJ/Kg.độ)

∑

q= qvl + qmt = 13,4544 + 48,5313 = 61,9857 (KJ/Kg ẩm )

Thay số vào ta có:

∆

= 0 + 4,1868 ×23 – 61,9857 = 34,3107 (KJ/Kg ẩm)

3.3.2 Các thông số của quá trình sấy thực:

Không khí sau khi ra khỏi phòng sấy :

- Hàm ẩm của không khí ra khởi phòng sấy trong quá trình sấy thực là:

x2’

)

2 1

1

t c r

t C x h o

k

× +

−

∆

× +

×

∆ + Ι

−

=

= 34,3107 (2493 1,97 40)

40 1 0146 , 0 3107 , 34 785 , 121

× +

−

× +

× +

2 r C t x

t + o + h× ×

= 40 + (2493 + 1,97 × 40) × 0,032 = 122,2976 (kJ/kgkk)

- Độ ẩm tương đối:

= ×100 = ×100 = 67,41%

Không khí trước khi vào caloriphe và sau khi ra khỏi caloriphe.

Do ∆ = 34,3107 >0 nên, ta có:

I’2 >I’1 và I’2 – I’1 = 'l

∆ =∆ × (x’2 – x’0) vì l’ =

' 0

' 2

1

x

x −( Trang 103,[3])Giải hệ phương trình:

× +

' 0 1

' 1

0 2 2

1

t x

t I

x x I

1 1

0 ' 2 '

'

x x

l

56,1798 (kg/kg ẩm )Lượng không khí khô cần thiết cho cả quá trình là:

3.4.1 Nhiệt lượng do tác nhân sấy mang vào:

- Nhiệt lượng do không khí sấy mang vào máy sấy:

23 1,55 5 , 612

1 1

1× vl × vl +C n ×t vl = × × + ×

W

t C G

=154,5247kJ/kgẩm

- Nhiệt do calorife sưởi cung cấp:

qs = l (I2 – I0) = 56,1798 × (122,2976 – 59,044) = 3553,5746 kJ/kgẩm

● Tổng lượng nhiệt mang vào trong quá trình sấy :

∑qv = qkkv + qs + qvlv = 3317,0801 + 154,5347 + 3553,5746

= 7025,1794 kJ/kg ẩm

3.4.2 Lượng nhiệt tổn thất trong quá trình:

- Lượng nhiệt do tác nhân sấy mang ra:

G2 × vl× vl

40 55 , 1

5193 , 6960 1794

, 7025

% 100

max

q

q q

0,92% < 5% Vậy các giả thiết và các quá trình tính toán trên đều có thể chấp nhận được

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ

4.1 Caloriphe

Trong kỹ thuật sấy thường sử dụng hai loại calorifer để đốt nóng không khí:calorifer khí hơi và calorifer khí khói, mà ở đây sản phẩm là chè để đảm bảo đượcchất lượng thì sử dụng tác nhân sấy là không khí nóng với calorifer khí hơi Nhiệt

độ không khí trước khi vào calorifer là 230C và đảm bảo yêu cầu đi ra là 830C Thiết bị là loại ống chùm, gồm các ống truyền nhiệt xếp song song nhau vớichất truyền nhiệt là hơi nước bão hòa Không khí đi ngoài ống và hơi nước bãohòa ở trong ống, hai dòng chuyển động ngược chiều nhau, trao đổi nhiệt gián tiếpthông qua ống truyền nhiệt

4.1.1 Chọn và tính kích thước ống truyền nhiệt

Chọn ống truyền nhiệt bằng đồng, có gân để nâng hệ số truyền nhiệt, có hệ

số dẫn nhiệt là λ

Kích thước của ống truyền nhiệt:

- Đường kính ngoài của ống: dng = 0,035 (m)

- Chiều dày của ống: = =0,0015(m)

- Đường kính trong của ống: dtr = dng – 2 = 0,032 (m)

- Đường kính của gân: Dg = 1,4dng = 0,049(m)

- Chiều dài của gân: h = = 0,007 (m)

- Chiều cao của ống: l = 1,7 (m)

- Bề dày của gân: b = 0,002 (m)

- Số gân trên một ống: m = = 141,667(gân)

- Tổng chiều dài của gân: = b.m = 0,002×141,667 = 0,2833 (m)

- Tổng chiều dài không gân: = l – Lg = 1,1467 (m)

Lượng không khí cần thiết cho quá trình sấy (tính theo thực tế):