Bài thiết kế chuẩn hệ thống sấy băng tải. ĐỀ BÀI: Tính toán một thiết bị sấy băng tải hạt tiêu, năng suất 120 kgh, độ ẩm vật liệu w1=38%, w2=12%. Biết t0=30 0C, w0=85%, t1=65 0C, quá trình sấy vật liệu và tác nhân chuyển động cùng chiều, hồi lưu 25% khí thải. BÀI LÀM: 1. Cơ sở tài liệu và phương án tính toán, thiết kế 1.1 Giới thiệu về tiêu Hồ tiêu là một loại cây đặc trưng của vùng nhiệt đới ẩm. Các vùng trồng hồ tiêu chính trên thế giới chủ yếu nằm ở vùng Châu Á Thái Bình Dương như Ấn Độ, Indonesia, Malaysia, Sri Lanca, Thái Lan và Việt Nam. Hồ tiêu cũng được trồng ở các nước khác như Brazil, Madagascar. Cây hồ tiêu là một loại dây leo, thân dài, nhẵn, không mang lông, bám vào các cây khác bằng rễ. Thân mọc cuốn, mang lá mọc cách. Lá như lá trầu không nhưng dài và thuôn hơn. Đối chiếu với lá là một cụm hoa hình đuôi sóc. Khi chín, rụng cả chùm. Quả hình cầu nhỏ, chừng 2030 quả trên một chùm, lúc đầu màu xanh lục, sau màu đỏ, khi chín có màu vàng. Đốt cây rất dòn nên khi vận chuyển phải cẩn trọng để cây khỏi chết. Cây hồ tiêu đòi hỏi lượng mưa cao, nhiệt độ khá cao đồng đều và ẩm độ không khí cao, đó là kiểu khí hậu đặc trưng của vùng nhiệt đới nóng và ẩm với sự thay đổi không đáng kể về độ dài ngày và ẩm độ không khí trong suốt năm. Mỗi năm thu hoạch hai lần. Các tỉnh miền Nam trồng nhiều hồ tiêu như: Châu Đốc, Hà Tiên, Phú Quốc, Bà Rịa. Hình 1: Sự phân bố diện tích hồ tiêu. 1.1.1 Đặc điểm của quả (hạt) tiêu Quả hồ tiêu thuộc loại quả hạch, không có cuống, quả hình cầu. Khi chín màu đỏ, đem phơi khô thành đen, đường kính 34 mm, hạt tròn. Mặt ngoài màu nâu đen, có nhiều vết nhăn hình vân lưới nổi lên. Đỉnh đầu quả có vết của vòi nhụy nhỏ hơi nổi lên, gốc quả có vết sẹo của cuống quả. Quả tiêu thì cứng. Vỏ quả ngoài có thể bóc ra được. Vỏ quả trong màu trắng tro hoặc màu vàng nhạt, mặt cắt ngang màu trắng vàng. Quả có chất bột, trong có lỗ hổng nhỏ. Quả tiêu thường có mùi thơm và vị cay. 1.1.2 Phân loại hồ tiêu Tùy theo cách hái hồ tiêu mà người ta có thể phân loại ra hai loại hồ tiêu chính: Hồ tiêu đen và Hồ tiêu trắng Nếu cần hồ tiêu đen, người ta hái quả vào lúc thấy xuất hiện một số quả đỏ hay vàng trên chùm quả, nghĩa là lúc còn xanh. Những quả còn non quá chưa có sọ, rất giòn, khi phơi sẽ dễ bị vỡ vụn. Còn những quả khác khi phơi khô, vỏ sẽ nhăn nheo lại, màu sẽ ngã đen nên người ta gọi là hồ tiêu đen Nếu cần hồ tiêu trắng (còn gọi là hồ tiêu sọ) phải hái quả vào lúc quả đã thật chín, sau đó lấy chân đạp loại vỏ ngoài, hoặc cho vào rổ, ngâm dưới nước chảy 34 ngày, đạp loại vỏ đen rồi phơi khô. Loại này có màu trắng ngà, xám, ít nhăn nheo hơn, ít thơm hơn ( vì lớp vỏ ngoài chứa tinh dầu bị loại đi), nhưng cay hơn. a b Hình 2. a. hồ tiêu trắng b. hồ tiêu đen. 1.1.3 Thành phần hóa học của tiêu Trong hồ tiêu có tinh dầu và hai ancaloit. Ngoài ra còn một số chất như xenlulozo, muối khoáng. Tinh dầu chừng 1,5% 2,2% tập trung nhiều ở vỏ quả giữa. Tinh dầu gồm các hydrocacbua như phelandren, cadinen, cariophilen và một ít hợp chất có oxy Piperin C17H19O3N có trong hạt tiêu từ 59%, có tinh thể không màu, không mùi, không tan trong nước sôi, rất tan trong rượu nóng, tính kiềm nhẹ, đồng phân với mocphin. Khi đun với dung dịch rượu kali, cho axit piperic C12H10O4 và một ancaloit khác lỏng, bay hơi là piperidin C5H11N. Chavixin C17H19O3N có trong hồ tiêu từ 2,24,6%. Chavixin là một chất lỏng sền sệt, có vị cay hắc, làm cho hồ tiêu có vị cay nóng, tan trong rượu ,ete, chất béo, đặc ở 00. Ngoài tinh dầu và ancaloit ra, trong hồ tiêu còn 8% chất béo, 36% tinh bột và 4,5% độ tro. Hình 3: Cấu tạo của piperin 1.1.4 Thành phần dinh dưỡng Bảng 1: Thành phần dinh dưỡng hạt tiêu Thành phần Đơn vị Năng lượng Calories from Fat 16 calo Tổng số %DV Tổng chất béo 0,21g 0% Chất béo bão hòa 0,063g 0% Chất béo không bão hòa đơn 0,065g Chất béo không bão hòa đa 0,072g Đường 0,04g Cholestreol 0mg 0% Natri 3mg 0% Kali 81mg 2% Tổng Carbohydrate 4,15g 1% Chất xơ 1,7g 7% Protein 0,7g 1% Canxi 3mg 0% Sắt 10mg 56% Vitamin C 2% Vitamin A 0% 1.1.5 Tác dụng dược lý Dùng liều nhỏ tăng dịch vị, dịch tụy, kích thích tiêu hóa. Dùng liều lớn gây kích thích niêm mạc dạ dày, gây sung huyết, gây sốt, viêm đường tiểu tiện. Có tác dụng sát trùng, diệt ký sinh trùng, gây hắt hơi, đuổi sâu bọ. Dùng từ 13g sẽ kích thích vị giác, giảm đau. 1.1.6 Các chỉ tiêu về tiêu Việt Nam 1.1.6.1 Các chỉ tiêu vật lý của hạt tiêu đen Bảng 2: Các chỉ tiêu vật lý của hạt tiêu đen Tên chỉ tiêu Mức yêu cầu Hạt tiêu đen NP hoặc SP Hạt tiêu đã chế biến Loại đặc biệt Loại 1 Loại 2 Loại 3 1. Tạp chất lạ, % khối lượng, không lớn hơn. 0,2 0,5 1,0 1,0 0,2 2. Hạt lép, % khối lượng, không lớn hơn. 2 6 10 18 2,0 3. Hạt đầu đinh hoặc hạt vỡ, % khối lượng, không lớn hơn 2,0 2,0 4,0 4,0 1,0 4. Khối lượng theo thể tích, gl, không nhỏ hơn. 600 550 500 450 600 1.1.6.2 Các chỉ tiêu hóa học của hạt tiêu đen. Bảng 3 :Các chỉ tiêu hóa học của hạt tiêu đen Các chỉ tiêu Mức yêu cầu Hạt tiêu đen NP hoặc SP Hạt tiêu đã chế biến Hạt tiêu bột 1. Độ ẩm, % khối lượng, không lớn hơn. 13,0 12,5 12,5 2. Tro tổng số, % khối lượng theo chất khô, không lớn hơ 7,0 6,0 6,0 3. Chất chiết ete không bay hơi, % khối lượng tính theo chất khô, không nhỏ hơn. 6,0 6,0 6,0 4. Dầu bay hơi, % ml100g tính theo chất khô, không nhỏ hơn. 2,0 2,0 1,0 5. Piperin, % khối lượng tính theo chất khô, không nhỏ hơn. 4,0 4,0 4,0 6. Tro không tan trong axit, % khối lượng tính theo chất khô, không lớn hơn. 1,2 7. Xơ thô, chỉ số không hòa tan, % khối lượng tính theo chất khô, không lớn hơn. 17,5 1.1.6.3 Các chỉ tiêu vi sinh vật đối với hạt tiêu đã chế biến. Bảng 4 :Các chỉ tiêu vi sinh vật đối với hạt tiêu đen đã chế biến Tên chỉ tiêu Mức giới hạn 1. Coliform, số vi khuẩn trong 1g sản phẩm 102 2. E.coli, số vi khuẩn trong 1g sản phẩm. 0 3. Salmonella, số khuẩn lạc trong 25g sản phẩm. 0 4. S. aureus, số vi khuẩn trong 1g sản phẩm. 102 1.2. Giới thiệu chung về công nghệ và thiết bị sấy 1.2.1 Quá trình sấy Sấy là một khâu quan trọng trong dây chuyền công nghệ, được sử dụng phổ biến ở nhiều ngành công nghiệp chế biến nông – lâm – hải sản. Chúng ta có thể hiểu đơn giản rằng sấy là làm mất nước. Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu rắn hay lỏng với mục đích giảm khối lượng .
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG CẤT BÀI TẬP GIỮA KÌ GVHD:Th.S Đinh Thành Ngân SVTH: Nhóm KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN Tp.Hồ chí Minh-11/2016 NHÓM KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN MỤC LỤC Phân loại HTS: 11 2.4 Tính toán nhiệt trình sấy 24 Phương trình cân 24 Q = Qs + Qvl + Qtn + Qxq – Qa 24 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Phân loại HTS: 11 2.4 Tính toán nhiệt trình sấy 24 Phương trình cân 24 Q = Qs + Qvl + Qtn + Qxq – Qa 24 DANH MỤC CÁC BẢNG Phân loại HTS: 11 Phân loại HTS: 11 2.4 Tính toán nhiệt trình sấy 24 Phương trình cân 24 Q = Qs + Qvl + Qtn + Qxq – Qa 24 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TNS: tác nhân sấy VLS: vật liệu sấy HTS: hệ thống sấy TBS: thiết bị sấy NHÓM KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN PHÂN CÔNG NHÓM STT Họ và Tên MSSV Nhiệm Vụ Mở đầu Giới thiệu vật liệu sấy Nguyễn Giới thiệu hệ thống sấy băng 14147052 Hữu Luân tải Chọn nhiên liệu TNS Kết luận Tính toán nhiệt: Nguyễn 14147030 • Lượng ẩm Văn Hoài • Quá trình sấy lý thuyết Hà Đăng 14147005 • Quá trình sấy thực Chung • Xác định kích thước Nguyễn của hệ thống sấy 14147052 Hữu Luân Tính toán thiết bị phụ: • Cyclon Đào Minh Tuấn • Quạt • Trởlực NHÓM Thời gian nộp bài cho nhóm trưởng Tuần 5-6 Tuần 6-7 Tuần 7-9 Tuần 10 KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN ĐỀ BÀI: Tính toán thiết bị sấy băng tải hạt tiêu, suất 120 kg/h, độ ẩm vật liệu w1=38%, w2=12% Biết t0=30 0C, w0=85%, t1=65 0C, trình sấy vật liệu tác nhân chuyển động chiều, hồi lưu 25% khí thải BÀI LÀM: Cơ sở tài liệu và phương án tính toán, thiết kế 1.1 Giới thiệu tiêu Hồ tiêu loại đặc trưng của vùng nhiệt đới ẩm Các vùng trồng hồ tiêu giới chủ yếu nằm ở vùng Châu Á Thái Bình Dương Ấn Độ, Indonesia, Malaysia, Sri Lanca, Thái Lan Việt Nam Hồ tiêu được trồng ở nước khác Brazil, Madagascar Cây hồ tiêu loại dây leo, thân dài, nhẵn, không mang lông, bám vào khác rễ Thân mọc cuốn, mang mọc cách Lá trầu không dài thuôn Đối chiếu với cụm hoa hình đuôi sóc Khi chín, rụng chùm Quả hình cầu nhỏ, chừng 20-30 chùm, lúc đầu màu xanh lục, sau màu đỏ, chín có màu vàng Đốt dòn nên vận chuyển phải cẩn trọng để khỏi chết Cây hồ tiêu đòi hỏi lượng mưa cao, nhiệt độ cao đồng ẩm độ không khí cao, kiểu khí hậu đặc trưng của vùng nhiệt đới nóng ẩm với sự thay đổi không đáng kể độ dài ngày ẩm độ không khí suốt năm Mỗi năm thu hoạch hai lần Các tỉnh miền Nam trồng nhiều hồ tiêu như: Châu Đốc, Hà Tiên, Phú Quốc, Bà Rịa Hình 1: Sự phân bố diện tích hồ tiêu 1.1.1 Đặc điểm (hạt) tiêu NHÓM KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN Quả hồ tiêu thuộc loại hạch, cuống, hình cầu Khi chín màu đỏ, đem phơi khô thành đen, đường kính 3-4 mm, hạt tròn Mặt màu nâu đen, có nhiều vết nhăn hình vân lưới lên Đỉnh đầu có vết của vòi nhụy nhỏ lên, gốc có vết sẹo của cuống Quả tiêu cứng Vỏ bóc được Vỏ màu trắng tro màu vàng nhạt, mặt cắt ngang màu trắng vàng Quả có chất bột, có lỗ hổng nhỏ Quả tiêu thường có mùi thơm vị cay 1.1.2 Phân loại hồ tiêu Tùy theo cách hái hồ tiêu mà người ta phân loại hai loại hồ tiêu chính: Hồ tiêu đen Hồ tiêu trắng Nếu cần hồ tiêu đen, người ta hái vào lúc thấy xuất số đỏ hay vàng chùm quả, nghĩa lúc xanh Những non chưa có sọ, giòn, phơi dễ bị vỡ vụn Còn khác phơi khô, vỏ nhăn nheo lại, màu ngã đen nên người ta gọi hồ tiêu đen Nếu cần hồ tiêu trắng (còn gọi hồ tiêu sọ) phải hái vào lúc thật chín, sau lấy chân đạp loại vỏ ngoài, cho vào rổ, ngâm dưới nước chảy 3-4 ngày, đạp loại vỏ đen phơi khô Loại có màu trắng ngà, xám, nhăn nheo hơn, thơm ( lớp vỏ chứa tinh dầu bị loại đi), cay a Hình a hồ tiêu trắng b b hồ tiêu đen 1.1.3 Thành phần hóa học tiêu Trong hồ tiêu có tinh dầu hai ancaloit Ngoài số chất xenlulozo, muối khoáng Tinh dầu chừng 1,5% - 2,2% tập trung nhiều ở vỏ Tinh dầu gồm hydrocacbua phelandren, cadinen, cariophilen hợp chất có oxy NHÓM KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN Piperin C17H19O3N có hạt tiêu từ 5-9%, có tinh thể không màu, không mùi, không tan nước sôi, tan rượu nóng, tính kiềm nhẹ, đồng phân với mocphin Khi đun với dung dịch rượu kali, cho axit piperic C 12H10O4 ancaloit khác lỏng, bay piperidin C5H11N Chavixin C17H19O3N có hồ tiêu từ 2,2-4,6% Chavixin chất lỏng sền sệt, có vị cay hắc, làm cho hồ tiêu có vị cay nóng, tan rượu ,ete, chất béo, đặc ở 00 Ngoài tinh dầu ancaloit ra, hồ tiêu 8% chất béo, 36% tinh bột 4,5% độ tro Hình 3: Cấu tạo của piperin 1.1.4 Thành phần dinh dưỡng Bảng 1: Thành phần dinh dưỡng hạt tiêu Thành phần Năng lượng Calories from Fat Tổng số Tổng chất béo 0,21g Chất béo bão hòa 0,063g Chất béo không bão hòa đơn Chất béo không bão hòa đa Đường Cholestreol 0mg Natri 3mg Kali 81mg Tổng Carbohydrate 4,15g Chất xơ 1,7g Protein 0,7g NHÓM Đơn vị 16 calo %DV 0% 0% 0,065g 0,072g 0,04g 0% 0% 2% 1% 7% 1% KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN Canxi 3mg Sắt 10mg Vitamin C Vitamin A 0% 56% 2% 0% 1.1.5 Tác dụng dược lý Dùng liều nhỏ tăng dịch vị, dịch tụy, kích thích tiêu hóa Dùng liều lớn gây kích thích niêm mạc dạ dày, gây sung huyết, gây sốt, viêm đường tiểu tiện Có tác dụng sát trùng, diệt ký sinh trùng, gây hắt hơi, đuổi sâu bọ Dùng từ 1-3g kích thích vị giác, giảm đau 1.1.6 Các tiêu tiêu Việt Nam 1.1.6.1 Các tiêu vật lý hạt tiêu đen Bảng 2: Các tiêu vật lý của hạt tiêu đen Tên tiêu Tạp chất lạ, % khối lượng, không lớn Hạt lép, % khối lượng, không lớn Hạt đầu đinh hạt vỡ, % khối lượng, không lớn Khối lượng theo thể tích, g/l, không nhỏ Mức yêu cầu Hạt tiêu đen NP SP Hạt tiêu Loại đặc Loại Loại Loại chế biến biệt 0,2 0,5 1,0 1,0 0,2 10 18 2,0 2,0 2,0 4,0 4,0 1,0 600 550 500 450 600 1.1.6.2 Các tiêu hóa học hạt tiêu đen Bảng :Các tiêu hóa học của hạt tiêu đen Các tiêu Mức yêu cầu NHÓM KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN Hạt tiêu đen NP SP Độ ẩm, % khối lượng, không lớn Tro tổng số, % khối lượng theo chất khô, không lớn hơ Chất chiết ete không bay hơi, % khối lượng tính theo chất khô, không nhỏ Dầu bay hơi, % [ml/100g] tính theo chất khô, không nhỏ Piperin, % khối lượng tính theo chất khô, không nhỏ Tro không tan axit, % khối lượng tính theo chất khô, không lớn Xơ thô, số không hòa tan, % khối lượng tính theo chất khô, không lớn Hạt tiêu Hạt tiêu chế biến bột 13,0 12,5 12,5 7,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 2,0 2,0 1,0 4,0 4,0 4,0 - - 1,2 - - 17,5 1.1.6.3 Các tiêu vi sinh vật hạt tiêu chế biến Bảng :Các tiêu vi sinh vật đối với hạt tiêu đen chế biến Tên tiêu Coliform, số vi khuẩn 1g sản phẩm Mức giới hạn 102 E.coli, số vi khuẩn 1g sản phẩm Salmonella, số khuẩn lạc 25g sản phẩm S aureus, số vi khuẩn 1g sản phẩm 102 1.2 Giới thiệu chung công nghệ và thiết bị sấy 1.2.1 Quá trình sấy NHÓM KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN Sấy khâu quan trọng dây chuyền công nghệ, được sử dụng phổ biến ở nhiều ngành công nghiệp chế biến nông – lâm – hải sản Chúng ta hiểu đơn giản sấy làm nước Sấy trình dùng nhiệt để làm bay nước khỏi vật liệu rắn hay lỏng với mục đích giảm khối lượng vật liệu (giảm công chuyên chở chẳng hạn), tăng độ bền vật liệu (như gốm, sứ, gỗ, …) bảo quản lương thực, thực phẩm thời gian dài Sấy không đơn thuần tách nước nước khỏi vật liệu mà trình công nghệ phức tạp, đòi hỏi vật liệu sau sấy phải đảm bảo chất lượng theo tiêu với mức chi phí lượng tối thiểu 1.2.2 Giới thiệu hệ thống sấy Như ta biết trình sấy trình giảm ẩm vật liệu ẩm đến độ ẩm mong muốn Từ ngàn xưa, loài người biết dựa vào nguồn nhiệt từ ánh nắng mặt trời để làm khô loại thực phẩm vật dụng sinh hoạt mà họ kiếm được để để được lâu Ngày nay, người sản xuất ngày nhiều thực phẩm nhu cầu chế biến dự trữ lớn Với sự phát triển vượt bậc của công nghiệp với sản phẩm công nghệ của sống cần qua trình làm nước công nghệ sấy cần thiết Trong nông nghiệp chế biến nông sản (lúa, ngô, khoai, sắn, đậu ), lâm sản (gỗ, dược liệu ), hải sản (tôm, cá, cua ) giai đoạn sấy cực kì quan trọng sau thu hoạch để thành sản phẩm cuối Trong công nghiệp, đặc biệt vật liệu xây dựng giai đoạn sấy thiếu Quá trình sấy không đơn giản làm nước vật liệu mà đòi hỏi sau sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, chi phí vận hành thấp, tiêu tốn lượng đáp ứng yêu cầu kĩ thuật tính kinh tế Thí dụ, sấy nông sản phải đảm bảo giữ nguyên được tính chất hình dạng, màu sắc, hương vị, thành phần hoá học của Mỗi loại vật liệu sấy có tính chất riêng hoá học, sinh học, vật lí khác nên đòi hỏi quy trình sấy khác Vật liệu sấy đa dạng: dạng hạt, dạng bột, dạng nhũ tương, dạng bánh, lát, cục, dạng rau, nên loại thích hợp với số phương pháp sấy số kiểu thiết bị sấy định Nên có nhiều loại hệ thống sấy khác Ví dụ:các vật liệu dạng hạt đậu, lúa, bắp thích hợp với nhiều kiểu thiết bị sấy sấy kiểu tháp, sấy thùng quay , dung dịch thích hợp với kiểu sấy phun hay sấy tiếp xúc với bề mặt nóng, rắn Để thực trình sấy người ta sử dụng hệ thống gồm nhiều thiết bị thiết bị sấy, thiết bị đốt nóng (calorifer) thiết bị phụ cần thiết khác như: thiết bị gia nhiệt không khí, quạt gió, thiết bị khử bụi, bơm, cánh cửa Tất hợp thành hệ thống sấy hoàn chỉnh mà tuỳ loại vật liệu ta chọn hệ thống sấy phù hợp đáp ứng yêu cầu chất lượng sản phẩm, khả chế tạo, NHÓM 10 KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN 1.2.5 Ưu nhược điểm hệ thống sấy băng tải - Ưu điểm + Máy sấy được chia thành nhiều khu vực sấy độc lập, ở có nguồn nhiệt quạt tuần hoàn riêng nên sấy đồng + Nhiệt độ, tốc độ của dòng khí được điều chỉnh vật liệu qua máy sấy + Sự tuần hoàn của băng tải cho phép chải sạch băng sấy tạo điều kiện cho phận làm sạch hoạt động dễ dàng - Nhược điểm + Dòng khí phải xuyên qua hết chiều dày của lớp vật liệu trình sấy mới được hoàn thành TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 2.1 Chọn tác nhân sấy và vật liệu sấy - Chọn tác nhân sấy: Khi chọn tác nhân sấy dựa vào điều kiện sau: + Trường hợp vật sấy chịu được nhiệt độ cao không sợ bị nhiễm bẩn bởi tro, bụi nên dùng khói làm tác nhân dùng khói sấy được nhiệt độ cao hơn, cường độ bay ẩm lớn hơn, đồng thời thiết bị sấy rẻ tiền không dùng calorifer + Trường hợp sản phẩm sấy cần tránh nhiễm bẩn khói nên chọn không khí nóng làm tác nhân sấy Để gia nhiệt cho không khí dùng calorifer hơikhí, khói-khí hay calorifer điện Dùng kiểu calorifer tuỳ vào trường hợp cụ thể tính toán kĩ thuật định + Hơi nhiệt dùng trường hợp sấy vật liệu dễ cháy, dễ nổ Hơi nhiệt dùng có nhược điểm phải dùng lò để sản xuất nên giá thành thiết bị cao Việc chọn chất tải nhiệt lò nước hay khói tùy thuộc vào điều kiện cụ thể trải qua nghiên cứu tính toán nhiều phương án kinh tế kỹ thuật để chọn phương án hợp lý Về nguyên tắc sơ đánh giá theo yếu tố sau: Những nơi có nhiều hộ tiêu thụ nhiệt sấy nhiều hộ tiêu thụ công nghệ khác dùng nước việc dùng lò hợp lý dùng lò cho phép sản xuất nhiệt tập trung có hiệu suất cao so với sản xuất phân tán NHÓM 19 KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN Những nơi có hộ tiêu thụ nhiệt sấy dùng calorifer khí-khói hay calorifer kiểu ống nhiệt hợp lý Ở đây, sấy hạt tiêu sử dụng sấy bang tải bị nhiễm bẩn bởi tro bụi nên không chọn TNS khói nóng, không dùng nhiệt giá thành thiết bị cao không kinh tế nên nhóm chọn không khí nóng làm TNS Quá trình sấy đối lưu, không khí TNS, đóng hai vai trò: vừa làm chất tải ẩm vừa gia nhiệt - Chọn nguồn lượng sấy: + Đối với thiết bị sấy đối lưu : đốt nóng vật liệu mang ẩm vào môi trường, được thực nhờ không khí nóng hay khói lò + Đối với thiết bị sấy tiếp xúc: bề mặt được đốt nóng hay dịch thể nóng làm nhiệm vụ cung cấp nhiệt cho vật liệu, không khí lưu thông qua thiết bị để thải ẩm + Đối với thiết bị sấy xạ, nguồn đốt nóng vật liệu tia xạ nhiệt không khí lưu thông qua thiết bị thải ẩm Nguồn lượng để gia nhiệt cho TNS nước, điện, dầu, củi, khí đốt, phế liệu nông nghiệp, than đá, xạ mặt trời, gió, địa nhiệt Khi dùng khí đốt, dầu mỏ, than đá, củi hay phế liệu nông nghiệp cùi bắp, rơm rạ, bã mía ta phải thiết kế thêm buồng đốt hệ thống sấy Khi đó, dùng khói lò từ buồng đốt để gia nhiệt cho TNS calorifer khí-khói dùng khói lò làm chất vừa mang nhiệt vừa thải ẩm Với VL sấy sơ chế để bảo quản không đòi hỏi cao mặt vệ sinh lúa, bắp, thức ăn gia súc dùng khói lò làm TNS để giảm vốn đầu tư cho calorifer khí- khói tổn thất nhiệt Đối với sấy hạt tiêu, nhóm chọn nguồn lượng sấy than bùn Vì nhiệt lượng than bùn mang lại cao, ổn định hợp túi tiền với người dân 2.2 Hệ thống sấy để tính toán và thiết kế NHÓM 20 KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN 2.3 Tính toán sơ thông số và kích thước 2.3.1 Tính suất sấy Gọi: Ι0[kj/kgkk], d0[g/kgkk], ϕ0[%], t0[oC] lần lượt Enthalpy, hàm ấm, độ ẩm, nhiệt độ của khí trời Ι1[kJ/kgkk], d1[g/kgkk], ϕ1[%], t1[oC] lần lượt Enthalpy, hàm ẩm, độ ẩm của tác nhân sấy trước vào buồng sấy Ι2 [kj/kgkk], d2[g/kgkk], ϕ2[%], t2[oC] lần lượt Enthalpy, hàm ẩm, độ ẩm của tác nhân sấy sau khỏi buồng sấy G1[kg/h], T1[oC], ω1[%] suất VLS vào buồng sấy, nhiệt độ, độ ẩm của VLS G2 [kg/h], T2 [oC], ω2[%] suất VLS sau khỏi buồng sấy, nhiệt độ, độ ẩm của sản phẩm sấy Thông số ban đầu là: suất 120 kg/h, độ ẩm của vật liệu w1 = 38%, w2=12% Biết t0=30°c, w=85%, t1=65°c Năng suất sấy: G2 = 120kg/h G1 = G2 = 120 =170,32 [kg/h] Lượng ẩm cần bốc 1h: W = G1 – G2 = 170,32 -120 = 50,32 [kg/h] 2.3.2 Tính lượng tác nhân sấy Với t0 = 300c φ = 85% ,tra đồ thị i – d ta được: I0 =21,5 [kcal/kgkk], d0 = 23 [g/kgkk] Với t1 = 650c φ = 98%, tra đồ thị i – d ta được: I1 = 31 [kcal/kgkk], d1 = d0 = 23[g/kgkk] I20 = I1 = 31 [kcal/kgkk], d20 =36 [g/kgkk] NHÓM 21 KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN Hình 16: Biểu diễn trình sấy lí thuyết đồ thị I-d Bảng 5: Các thông số tra đồ thị I-d I [kcal/kgkk] 21,5 31 23,875 31 A B1 M C0 Vậy : Llt = llt = d [g/kgkk ] 23 23 26,25 36 = = t, [0C] 30 65 31.5 36 φ [%] 85 15 89 98 =3870,76923 [Kg/h] =76,92307 [KgKK/Kg] Qlt = Llt (I20 – I0) = 3870,76923.(31-21,5) = 36772,3076 [kcal/kgkk] +Vì có hồi lưu khí thải 25%: -Xác định hệ số hồi lưu: NHÓM 22 KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY n= GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN = -Lượng không khí hồi lưu: LH = n Llt = 3870,76923= 1290,25641 [kg/h] lH = = = 25,64103 [kgkk/kg] -Lượng không khí khô lưu chuyển TBS là: L = Llt + LH = 3870,79623 + 1290,25641 = 5161,02564 [kg/h] - Các thông số không khí điểm M: = = = = = 26.25 [g/kgkk] = 23,875 [kcal/kgkk] 2.3.3 Xác định kích thước sơ TBS Khối lượng thể tích của tiêu là: 600 Kg/m3 Chọn tốc độ tác nhân sấy qua lớp vật liệu sấy băng tải cho nhỏ vận tốc lắng của vật liệu sấy khô theo điều kiện: Trong đó: NHÓM 600.9,81.0,15 = 529,74 N/m trở lực thủy lực của lớp vật liệu sấy 23 KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN : khối lượng riêng của vật liệu sấy [kg/m3] g: gia tốc trọng trường m/s2 h: chiều dày lớp vật liệu sấy [m] chọn chiều dày của lớp vật liệu sấy h = 0,15m Tính khối lượng vật liệu sấy 1m2 băng tải: mF= = 600.0,15 = 90 kg/m2 Bề mặt làm việc của băng tải: Fs= = = 1,333 m2 Trong : m suất sấy [Kg] Chọn chiều rộng băng tải B[m] = 0,3 m Chiều dài băng tải khoang sấy L= = =4,44 m chọn L = 4,5 [m] Chọn thời gian sấy: [h] Vận tốc của băng tải là: v = = = 4,5 [m/h] 2.4 Tính toán nhiệt trình sấy Phương trình cân Q = Qs + Qvl + Qtn + Qxq – Qa Tổng nhiệt lượng tiêu hao chung cho TB là : Qlt = Llt*(I1 – I0) = 3870,76923 *(31-21,5) = 36772,30769 [kcal/h] Qlt = 153708,2461 [kJ/h] q= = = 3054,6153 [ kJ/ kg] Nhiệt lượng tổn thất TNS mang đi: NHÓM 24 KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN QTN = L*Ck*(t2-to) = 3870,76923*1.01481*(32.5-30) = 9815,303075 [kj/h] Với: Ck nhiệt dung riêng của không khí ẩm tính theo công thức: Ck = Ckk + 0.47*d0 = 1.004 + 0.47*d0 = 1.004 + 0.47*0.023 = 1.01481 kJ/ kgkk => qtn = = 195,057 KJ/kg Tổng nhiệt lượng tính toán: Chọn T1 = t0 = 30 T2 = 0.9*65 = 58.5 Qvl = G2Cv(T2 – T1) Cv = Ck + (Ca – Ck )*ϕo = 1,32 + (4,18 – 1,32)*0.85 = 3,751 [kJ/ kgkk] Qvl = 120*3,751*(58.5-30) = 12004,2 [kJ/h] qvl = = 238,55 [kJ/kg] Nhiệt lượng tổn thất môi trường xung quanh: Qxq = Ki*Fi* ti Qmtxq = Buồng sấy được làm với lớp cách nhiệt : Lớp tôn: λ1 = 46 [W/mK]; δ1 = [mm] NHÓM 25 KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN Lớp gỗ: λ2 = 0,15 [W/mK] ; δ2 = 10 [mm] Hình 3.2 Sơ đồ tính toán hệ số truyền nhiệt Nhiệt độ không khí buồng sấy: tf2 = t0 = 300C Ta có: tf1 = 650C Giả thiết: tw1 = 52,750C Mật độ dòng điện đối lưu cưỡng buồng sấy là: q1 = 1,715*(tf1 – tw1)1,333 = 1,715*(65 - 52,75)1,333 = 48.4 [W/m2] Vì phương trình truyền nhiệt ổn định nên: q1 = q2 = q3 = q4 tw2 = tw1 – q1* NHÓM = 52.75 – 48.4* = 52.74 [0C] 26 KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY tw3 = tw2 – q1* = 52.74 – 48.4* GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN = 49.51 [0C] q4 = 1,715*(tw3 – tf2)1,333 = 1,715*(49.51 - 30)1,333 = 90[W/m2] K= = = 1,94 [W/m2độ] Ta có: B = 0,3m L = 4,5m H = 4*h = 4*0,15 = 0,6m Diện tích bên lại của buồng sấy: F1 = 2*H*L = 2*0,6*4,5 = 5,4 [m2] Diện tích mặt mặt đáy của buồng sấy: F2 = 2*B*L = 2*0,3*4,5 = 2,7 [m2] Diện tích bề mặt phía cửa tháo VL (coi cửa được làm từ lớp VL bề mặt khác) bề ,mặt đối diện của nó: F3 = 2*H*B = 2*0,6*0,3 = 0,36 [m2] Nhiệt lượng tổn thất qua bề mặt; Q1 = 3,6*F1*q4 = 3,6*5,4*90 =1749,6 [KJ/h] Q2 = 3,6*F2*q4 = 3,6*2,7*90 = 874,8 [KJ/h] Q3 = 3,6*F3*q4 = 3,6*0,36*90= 116,64 [KJ/h] Qxq = Q1 + Q2 + Q3= 2741,04 [KJ/h] qxq = NHÓM = = 55,84116 [KJ/Kg] 27 KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN Nhiệt lượng có ích (Qi): Qi = W*(i2 - Ca*T1) = 50,32*( 2500 – 4,18 x 30) = 119489,872 [KJ/h] qi= = = 2374,6 [kJ/kg] 2.5 Xây dựng trình sấy thực Δ = Cat0 – (qmtxq + qvl ) = 4,18 x 30 – (55,84116 + 238,5) = - 169 [Kj/Kg ẩm] + Xác định điểm C1: Ta chọn GF = 15 mm => GE = GF = = 1,207 [mm] Dùng thước đo đồ thị I-d, ta được: Trục tung: 43mm => 10 [kcal/kgKK] => MI = Trục hoành: 21,5mm => 10 [g/kgKK] => Md = Vậy m = = = 0,5[ kcal/g] => m = 2100 [kJ/kg] Nối BE cắt t2 tại C2, ta được d2 = 32 [g/kgKK] , I2 = 28,5 [kcal/kgKK] Bảng 6: Các thông số của chu trình sấy thực A B1 M C0 C2 I [kcal/kgkk] 21,5 31 23,875 31 28,5 d [g/kgkk ] 23 23 26,25 36 32 t, [0C] 30 65 31.5 36 34 φ [%] 85 15 89 98 98 + Tính lượng không khí khô thực tế L: NHÓM 28 KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY Ltt = ltt = - 1000 w = d − d1 = GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN = 5591,11 [kg/h] = 111,11 [kg/h] Tổng nhiệt lượng tính toán: Q’= Qi + Qvl + Qtn + Qmtxq = 14050,4151 [kJ/h] Bảng 7: Các đại lượng nhiệt tính toán Đại lượng Nhiệt lượng có ích Nhiệt lượng tổn thất vật liệu sấy Nhiệt lượng tổn thất tác nhân sấy Nhiệt lượng tổn thất môi trường xung quanh Tổng nhiệt lượng Giá trị Ký hiệu Qi Qvl Qtn [KJ/h] 119489,872 12004,2 9815,303075 82,9 8,3 6,8 2741,04 144050,4151 100 Qmtxq Q' % 2.6 Tính toán nguồn nhiệt - Công suất nhiệt buồng đốt Q’’ bằng: + Nhiệt lượng tiêu hao chung cho TBS: Q=L(I1-I0) = 5161,02564 *(31-21,5) = 49029,74 [kcal/h] + Theo kinh nghiệm Q’’ = [kcal/h] + Diện tích ghi kì F với nhiên liệu than bùn, ta có nhiệt ghi: Q" Q" = 550 × 103 kCal / m h = (500 ÷ 600) 103 ( Kcal/m2h) Chọn F F + Do diện tích ghi lò bằng: NHÓM 29 KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY F= GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN = 0,1768 [m2] = Thế tích buồng đốt Vb Ta có nhiệt than bùn: + Q" = 295.103 Kcal / m3 h Vb => Vb = 0,329 [m3] = b Làm tròn: V = 0,5[m ] 2.7 Chọn quạt Giới thiệu quạt Quạt phận vận chuyển không khí tạo áp suất cho dòng khí qua thiết bị: Caloripher,máy sấy, đường ống, cyclon.Năng lượng quạt tạo cung cấp cho dòng khí áp suất động học để di chuyển phần để khắc phục trở lực đường ống vận chuyển - Năng suất của quạt được đặc trưng bởi thể tích khí vào hay thiết bị sấy - Sử dụng hai quạt: + Một dùng để hút khí thải ở cyclon vào caloripher + Hai vừa hút khí mới khí thải hồi lưu vào caloripher Lưu lượng tích không khí thực: V = L * v = 5161,02564 * 1,325 = 6838,36 [m3/h] Vo = V / 3600 = 6838,36 / 3600 = 1,89 [m3/h] -Cột áp toàn phần mà quạt phải thực hiện: NHÓM 30 KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN Trong : : Trở lực qua Calorifer : Trở lực qua đường ống dẫn TNS : Trở lực qua TBS : Áp suất động của khí thoát Calarifer sử dụng Calorifer không khí nên Trở lực qua đường ống dẫn TNS : Ở nhiệt độ trung bình của buồng sấy 47,5oC ta có : [Ns/m2] [m2/s] , [kg/m3] : Hệ số tổn thất qua ống cong : Hệ số tổn thất qua ống tròn vuông gập : Hệ số tổn thất qua ống gập : Hệ số tổn thất qua ống tròn vuông thước thực : Hệ số tổn thất qua ống tròn vuông hình chữ U NHÓM 31 KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN : vận tốc ống Giả sử ta chọn ống có đường kính D = 300 [mm] [m2] Vậy [m/s] Do [mmH2O] Trở lực qua thiết bị sấy không đáng kể nên ta bỏ qua Cột áp của khí thoát Vậy [mmH2O] [mmH2O] Với V = 3952,2 (m3/h) , [mmH2O] Sử dụng đồ thị chọn quạt ta được : thoả mãn Từ đồ thị A = 5500, số vòng quay quạt cần chọn [v/phút] 2.8 Tài liệu tham khảo [1] Đinh Thành Ngân, Bài giảng kỹ thuật sấy, Trường Đhspkt TPHCM 2006 [2] PGS-TSKH Trần Văn Phú, Tính toán thiết kế hệ thống sấy, NXB giáo dục Hà Nội 2002 NHÓM 32 KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN [3] http://bizlive.vn/hang-hoa/ho-tieu-viet-nam-xuat-khau-tang-manh-thu-ve116-ty-usd-634583.html [4] http://www.caytieuvn.com/p/blog-page.html [5] http://peppervietnam.com/Details.aspx?Id=869 [6] http://iasvn.org/chuyen-muc/Quy-trin [7] http://www.tailieu.vn NHÓM 33 [...]... sử dụng để làm sạch băng tải 1.2.4 Một số hệ thống, thiết bị sấy băng tải phổ biến 1.2.4.1 Máy sấy dạng một chặng – một tầng Hình 9: Sơ đồ máy băng tải một chặng một tầng NHÓM 4 15 KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN Hình 10: Máy sấy băng tải loại một chặng – một tầng Máy sấy băng tải một chặng - một tầng là loại máy sấy băng tải đơn giản nhất chỉ có một băng tải đơn để di chuyển... phẩm được sấy bằng máy sấy này: thức ăn gia súc, ngũ cốc, các vật liệu dạng paste… Hình 14: Sơ đồ máy sấy băng tải ba chặng Hình 15: Máy sấy băng tải ba chặng thực tế NHÓM 4 18 KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN 1.2.5 Ưu nhược điểm của hệ thống sấy băng tải - Ưu điểm + Máy sấy được chia thành nhiều khu vực sấy độc lập, ở đó có nguồn nhiệt và quạt tuần hoàn riêng nên sấy đồng đều... vật liệu sấy h = 0,15m Tính khối lượng vật liệu sấy trên 1m2 băng tải: mF= = 600.0,15 = 90 kg/m2 Bề mặt làm việc của băng tải: Fs= = = 1,333 m2 Trong đó : m là năng suất sấy [Kg] Chọn chiều rộng băng tải là B[m] = 0,3 m Chiều dài băng tải trong khoang sấy là L= = =4,44 m chọn L = 4,5 [m] Chọn thời gian sấy: 1 [h] Vận tốc của băng tải là: v = = = 4,5 [m/h] 2.4 Tính toán nhiệt quá trình sấy Phương... hao năng lượng và chất lượng sấy không đồng đều Nhìn chung loại máy sấy này thích hợp để sấy vật liệu dạng hạt có đường kính từ 1 – 50mm, không thích hợp để sấy vật liệu màng và huyền phù đặc 1.2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy sấy băng tải 1.2.3.1 Hệ thống băng tải Hệ thống băng tải vận chuyển sản phẩm qua máy sấy Chúng được lắp đặt chắc chắn để chịu sức nặng của sản phẩm và có... -Phương pháp sấy lạnh: Là phương pháp tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa VLS và TNS chỉ bằng cách giảm phân áp suất hơi nước trong TNS nhờ giảm lượng chứa ẩm d Phân loại hệ thống sấy lạnh: + HTS lạnh ở nhiệt độ t > 0 + HTS thăng hoa + HTS chân không 1.2.2.1 Hệ thống, thiết bị sấy phổ biến Thông thường một hệ thống sấy thường có các thiết bị chính sau đây: calorifer, thiết bị sấy, quạt,... máy sấy + Sự tuần hoàn của băng tải cho phép chải sạch băng khi sấy và tạo điều kiện cho bộ phận làm sạch hoạt động dễ dàng - Nhược điểm + Dòng khí phải xuyên qua hết chiều dày của lớp vật liệu quá trình sấy mới được hoàn thành 2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 2.1 Chọn tác nhân sấy và vật liệu sấy - Chọn tác nhân sấy: Khi chọn tác nhân sấy thì dựa vào các điều kiện sau: + Trường hợp vật sấy. ..KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN mặt bằng lắp đặt, nguồn năng lượng, năng suất, vốn đầu tư, điều kiện lắp đặt Các phương pháp sấy hiện nay: -Phương pháp sấy nóng: Là phương pháp mà TNS (tác nhân sấy) và VLS (vật liệu sấy) được đốt nóng Hệ thống sấy nóng được phân loại theo phương pháp cung cấp nhiệt: + HTS đối lưu + HTS tiếp xúc + HTS bức xạ + Các hệ thống sấy khác: dùng... Loại máy sấy này có một hạn chế là giá thành cao và đòi hỏi không gian lắp đặt lớn Các sản phẩm có thể sấy bằng loại máy sấy này là: ngũ cốc, hạnh nhân, rau quả, sợi tổng hợp … Hình 13: Sơ đồ máy sấy băng tải một chặng – hai tầng NHÓM 4 17 KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN 1.2.4.3 Máy sấy dạng nhiều chặng Có nhiều ưu điểm như máy sấy một chặng – nhiều tầng Những băng tải được... trí nhiều lớp băng tải dạng này sẽ làm cho việc làm sạch băng tải gặp khó khăn hơn so với máy một chặng – nhiều tầng Mặc dù có những nhược điểm đó nhưng máy sấy băng tải nhiều tầng là máy sấy băng tải thông dụng nhất trong nhiều ngành công nghiệp Giá và không gian lắp tương đối nhỏ, khả năng điều chỉnh bề dày sản phẩm khiến nó trở thành máy sấy lý tưởng cho nhiều quá trình sấy Một số loại... máy sấy băng tải Trong các hệ thống sấy đối lưu bắt buộc dòng khí qua sản phẩm phải đồng đều Quá trình truyền nhiệt và truyền khối trong hệ thống này tỉ lệ với vận tốc dòng khí qua vật liệu NHÓM 4 14 KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN Dòng khí sẽ ưu tiên qua những khu vực có lớp vật liệu mỏng hơn do trở lực nhỏ hơn Nên lớp vật liệu khô hơn phần còn lại Sản phẩm có thể được tải ... Máy sấy băng tải chặng - tầng loại máy sấy băng tải đơn giản có băng tải đơn để di chuyển sản phẩm Sản phẩm băng tải được phân phối ở phía cấp liệu được băng tải di chuyển qua suốt máy sấy. .. thiết bị sấy băng tải phổ biến 1.2.4.1 Máy sấy dạng chặng – tầng Hình 9: Sơ đồ máy băng tải chặng tầng NHÓM 15 KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN Hình 10: Máy sấy băng tải loại... bám lên băng tải Khối sản phẩm bám lên băng tải vấn đề trình sấy không khí không xuyên qua được Sự dính của sản phẩm lên băng tải vấn đề làm cho sản phẩm không di chuyển xuống băng tải đổ