Đồ án thiết kế máy sấy trà với năng suất 200kg h tài liệu, tai lieu

e_ Nhiệt độ sấy quá cao & không khí thổi vào quá lớn sẽ làm cho trà bị cháy vụn, nhiệt độ càng cao sẽ làm giảm hương thơm của càng mạnh.. Nhiệt độ quá cao sẽ gây ra hiện tượng tạo trên b

DAMII TK Hệ thống sấy băng tải GVHD: Trinh Văn Dũng

MỤC LỤC

II Động cơ băng tải

CAN BANG NHIET

2 ~

MO DAU

Trà là một thức uống có tính giải khát phổ thông trong nhân dân đặc biệt là nhân dân vùng châu Á Trà không những có tác dụng giải khát mà còn có tác dụng chữa bệnh vì trong

trà có những dưỡng chất: vit C, B, PP, cafein, muối Trà làm cho tinh thần sảng khoái, tỉnh

táo, đỡ mệt mỏi, đễ tiêu hoá

Trà là sản phẩm được chế biến từ là trà non & búp trà (đọt trà) của cây trà Quá trình

chế biến trà thông qua nhiều công đoạn: làm héo, vò, sàng, lên men, sấy Trong đó sấy là

một công đoạn hết sức quan trọng Mục đích của sấy trà: dùng nhiệt độ cao để diệt enzyme,

đình chỉ quá trình lên men nhằm giữ lại tối đa những chất có giá trị trong lá trà giúp hình thành hương vị, màu sắc của trà Làm giảm hàm ẩm trong trà bán thành phẩm đến mức tối thiểu, phù hợp yêu câu bảo quản chất lượng trà trước khi phân loại

Trong thời gian sấy khô, lá tràbj biến đổi cả về tính chất vật lí cũng như tính chất hóa

học:

" _ Tổng hàm lượng các chất hoà tan giẩm đi so với lá chè xong

" Hàm lượng cafein giảm đi một ít Đó là do sự bay hơi một phần và do sự thăng hoa

của các hợp chất này khi sấy khô

Sự biến đổi của Nitơ hòa tan và Caƒfein trong khi sấy:

Giai đoạn chế biến _ | Nitơ hòa tan,mg Cafein, mg Nitơ amonic, mg

Lá trà lên men 21,63 2,89 1,19

= Nh6m chat hydratcacbon cé nhifng bién déi nhw sau:

Giảm một ít hàm lượng glucose, saccharose, tỉnh bột

Giảm mạnh hàm lượng hidropectin (lá trà lên men chứa 2,73% so với 1,74% của trà đen bán thành phẩm)

Lượng protein cũng giảm đi trong thời gian sấy này

Lượng vitamin C giảm mạnh: từ 2,64 g/kg chất khô trước khi sấy còn lại 1,81 g/kg sau

khi sấy

Trong khi sấy trà cần chú ý:

e_ Tốc độ không khí nóng thổi vào buồng sấy quá nhỏ sẽ gây ra tình trạng ứ đọng hơi ẩm làm giảm chất lượng trà rõ rỆt

e_ Nhiệt độ sấy quá cao & không khí thổi vào quá lớn sẽ làm cho trà bị cháy vụn, nhiệt độ càng cao sẽ làm giảm hương thơm của càng mạnh Nhiệt độ quá cao sẽ gây ra hiện tượng tạo trên bể mặt lá trà một lớp màng cứng, ngăn cẩn ẩm từ bên trong thoát ra ngoài, kết quả không tiêu diệt được men triệt để & trà vẫn chứa nhiều ẩm bên trong làm cho chất lượng của trà nhanh chóng xuống cấp trong thời gian bảo quản

Các phương pháp sấy:

- _ sấy thường

SVTI: Tống Thị Hương ?

DAMII TK Hệ thống sấy băng tải GVHD: Trinh Van Ding

- _ sấy có bổ sung nhiệt

- _ sấy có đốt nóng giữa chừng

- _ sấy tuần hoàn khí thải

Trong đồ án này ta chọn phương thức sấy thường vì không yêu cầu phải giảm nhiệt độ của

tác nhân sấy Mặt khác nếu dùng các phương pháp khác sẽ phức tạp về kết cấu thiết bị dẫn đến không hiệu quả về mặt kinh tế

Thiết bị sấy có nhiều loại: buồng sấy, hầm sấy, máy sấy thùng quay, máy sấy tầng sôi,

máy sấy phun, máy sấy thổi khí

Ta chọn hầm sấy với thiết bị vận chuyển là băng tải vì phương án này có những ưu điểm

như sau:

* Khi qua một tầng băng tải vật liệu được đảo trộn & sắp xếp lại nên tăng bể mặt tiếp xúc

pha nên tăng tốc độ sấy

Có thể đốt nóng giữa chừng, diéu khiển dòng khí

Phù hợp với vật liệu sấy dạng sợi như trà

Hoạt động liên tục

Có thể thực hiện sấy cùng chiểu, chéo chiểu hay ngược chiều

Bên cạnh những ưu điểm thì phương án này cũng có nhược điểm: công kểnh, vận hành phức tạp

SVTI: Tống Thị Hương 3

THUYET MINH QUY TRINH CONG NGHE:

Ngay khi qúa trình lên men kết thúc, tức là khi các chỉ tiêu chất lượng đã đạt yêu cầu, cần chấm dứt hoạt động gây lên men của enzym Muốn vậy trong công nghệ chế biến trà

hiện nay người ta dùng nhiệt độ cao vừa để đạt mục đích này vừa để làm khô trà, đồng thời

tạo ra những chuyển hóa sinh nhiệt cần thiết nhằm hoàn thiện chất lượng sản phẩm

Chè (trà) có độ ẩm đầu 60% nằm trong bổn chứa được gầu tải đưa vào bộ phận nhập liệu

Bộ phận nhập liệu có tang quay gắn với động cơ giúp trà được đưa vào máy sấy liên tục không bị nghẽn lại ở đầu băng tải Sau đó tay gạt điều chỉnh độ dày của chè vào hầm sấy

Khi vào hầm sấy chè sẽ chuyển động cùng với băng tải đến cuối băng tải thứ nhất chè đổ

xuống băng tải thứ hai và chuyển động theo chiều ngược lại cứ như thế cho đến băng tải cuối cùng và theo máng tháo liệu ra ngoài Sau khi sấy chè có độ ẩm 5%

Tác nhân sấy(TNS): không khí nhiệt độ 25°C đi vào quạt đẩy qua caloriphe được gia nhiệt đến 100°C, không khí nóng theo đường ống đi vào hầm sấy Trong hầm không khí đi qua các băng tải Sau cùng không khí được quạt hút ở cuối hầm sấy hút ra ngoài

Một phần chè bị lôi cuốn bởi TNS sẽ được thu hồi bằng cyclon

Sở đĩ ta chọn nhiệt độ đâu ra của TNS t; = 40°C vì nhiệt độ này vừa thích hợp tránh bị tổn

hao nhiệt cũng như đảm bảo trên mặt sản phẩm không bị đọng sương

SVTI: Tống Thị Hương 4

DAMII TK Hệ thống sấy băng tải GVHD: Trinh Văn Dũng

Độ ẩm đầu theo vật liệu khô œ¡ =

Độ ẩm cuối vật liệu ướt W; = 5%

Tương tự :

Độ ẩm cuối theo vật liệu khô: œ; = 5 = 5,20%

100-5

Khối lượng riêng của vật liệu khô pọ = 24 kg/m? (suy ra từ T45[2])

Nhiệt dung riêng của vật liệu khô cyụ = 1,5 kJ/kg.độ (chọn vì nhiệt dung riêng của thực

phẩm từ 1,2 đến 1,7 theo tài liệu [1])

e Tác nhân sấy: là không khí nóng với các thông số được tra và chọn như sau:

Không khí vào caloriphe tọ = 25C, (o = 85%

Không khí vào hầm sấy t¡ = 100°C

Không khí ra khỏi hầm sấy t; = 40°C

I_ CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN CỦA KHÔNG KHÍ:

1 Không khí trước khi vào caloriphe (điểm A):

Chọn nhiệt độ không khí trước khi vào caloriphe: tạ=25°C

Đây là nhiệt độ thấp nhất trong năm ở Tp HCM Chọn như trên đảm bảo thiết bị hoạt

động bình thường quanh năm

Chọn độ ẩm không khí trước khi vao caloriphe: @,= 85%

SVTH: Tong Thi Huong 5

Áp suất hơi bão hòa:

2 Không khí sau khi đi qua caloriphe (điểm B):

Chọn nhiệt độ không khí sau caloriphe là: t= 100C

DAMII TK Hệ thống sấy băng tải GVHD: Trinh Van Ding

3 Không khí ra khỏi hầm sấy (điểm C,):

Nhiệt độ không khí ra khỏi hầm sấy: t; = 40°C

Enthalpy In = I¡ = 146,300 kJ/kg kk khô

Áp suất hơi bão hòa:

4026,42

P, =exp(12——————— b p( 2355+ 2 „bar ( 2.31[1 (1)

4026,42 P., =exp(12 -———_) = 0,0732 bar

Lượng ẩm bốc hơi: W= G›~ G¡ = 475 — 200 = 275 kg/h

Khối lượng vật liệu sấy vào thiết bị: Gị = G›

SVTI: Tống Thị Hương 7

THỜI GIAN SẤY

Theo tài liệu “ Kĩ thuật chế biến chè ” của I.A.Khotrolava (Ngô Hữu Hợp & Nguyễn Năng Vinh dịch)

Độ ẩm đầu, % Độ ẩm cuối, % Thời gian sấy, h

Ư(@lướ |U(@lkhô) |Ư U

63,5 173,97 20,1 25,16 0,32

14,3 16,69 5,72 6,07 0,25

63,5 173,97 5,72 6,07 0,52

Goi Um: độ ẩm tới hạn, U”: độ ẩm cân bằng

Thay vào phương trình thời gian sấy:

= U, U, + Ui, _U' nun -U'

Muốn tính thời gian sấy từ độ ẩm từ Uạ= 150% xuống U; = 5,26% (vật liệu sấy của để tai)

thì tốn khoảng thời gian là:

_150-U, | U,-U") U, -U"

DAMII TK Hệ thống sấy băng tải GVHD: Trinh Van Ding

TÍNH KÍCH THƯỨC THIẾT BỊ SẤY

I BĂNG TẢI:

1 Số lượng băng tải:

e_ Khối lượng riêng của chè có W¡= 60%:

1 W, 1-W,

Pi Pn Po

khối lượng riêng của nước :pn = 998 kg/m?

khối lượng riêng của chè khô:p, = 24 kg/mỶ

thay vào công thức ta được:

Vi, Gi, pi: thể tích, khối lượng và khối lượng riêng của vật liệu vào thiết bị:

1 : thời gian sấy

Ly: chiều dài băng tải, m

Chọn B = 2 m Thay số vào phương trình trên ta được:

Chiểu dài của mỗi băng tải là: ly = ` = 23m

2 Tinh con lan dé bang:

= Khodang cach gitta 2 con lin 6 nhanh cé tai:

" Khoảng cách giữa hai con lăn ở nhánh không tải:

1, = 2) =2x 0,45 =0,9 m

"_ Số con lăn bằng:

l, 23 Nhánh không tải: n= -> = “— = 25,6 chọn 26

II KÍCH THƯỚC THÂN THIẾT BỊ

Chiéu dai: Ly =}, +2 Lys = 23 + 2.0,5 = 24m

Chiều cao: chọn khoảng cách giữa 2 băng là 0,9 m

Hh = i dpang + (i-1)d + 2dp5 = 3x0,3 + 2x0,9 + 2x0,9= 4,5 m

Chiéu rong: B, = B + 2Bys; = 2 + 2x0,3 = 2,6 m

= Kich thuéc phu bi:

- _ tường xây bằng gạch, bể dày tường ¡= 250 mm

Tường được phủ lớp cách nhiệt 52 = 50 mm

DAMII TK Hệ thống sấy băng tải GVHD: Trinh Van Ding

Tác nhân sấy trong quá trình sấy thực sẽ có tốc độ lớn hơn ta giả sử œ = 1,5 m/s

II ĐỘNG CƠ BĂNG TẢI

Vì băng tải di chuyển với vận tốc thấp (số vòng quay của tang nhỏ)

= Van téc băng tải:

n= 0,97 hiéu suat b6 truyén bénh rang

rị = 0,995: hiệu suất của một cặp ổ lăn

rị= 1: hiệu suất của khớp nối

= ta chọn động cơ loại A02-41-8, bảng 28[9] T323 ta có các thông số sau:

công suất động cơ: Nạ = 2,2 kW

ipn: ti sO truyền của bộ truyền bánh răng cấp nhanh

iu: tỉ số truyễển của bộ truyển bánh răng cấp chậm

D AMII TK Hệ thống sấy băng tải GVHD: Trinh Van Dai

1 Cơ cấu truyền động bằng đai giữa 2 tầng băng tải: tính theo tài liệu [9]

Chọn loại đai vải cao su

Định tiết diện đai:

Chiều dày đai > < = bảng 5-2[9] đối với đai vải cao su

1

D

Vậy ö<-—= 290 _ 22,5mm

40 40

Theo bảng 5-3[9], ta chọn đai có chiêu dày 13,5mm

Lấy ứng suất căng ban đầu ø, =I,8N/mm”

Cạ¿=l (bảng 5-7[9]) C,=1,03 (bảng 5-8[9]) G=1 (bang 5-9[9])

Chiều rộng b của bánh đai tính theo công thức:

tra bang 5-4[9] ta chon b = 175mm

"Dinh chiéu rong banh dai (bang 5-10[9]) B= 200 mm

Lực căng ban đầu:

S, =6,bd =18 13,5175 = 4252,5N = 4,252 KN (5-16[9])

Luc tac dụng lên trục:

°

R=3S, sin = 3x 4,2525 x sin 180 = 12,757 KN (5-17[9])

nN Tinh todn truc bang tai:

Trên vòng tang ta sẽ bố trí 6 mấu như trên, suy ra khoảng cách giữa các mấu cũng chính

là khoảng cách giữa các lỗ trên lưới là:

DAMII TK Hệ thống sấy băng tải GVHD: Trinh Van Ding

Q, _ 885630,3011 „

=Š°#= —”—=3220,474kJ/kg ẩm 7.16[1

TỔN HAO NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH SẤY THỰC:

Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang ra khỏi hầm:

= GLC, W (1, ty —t, a)

đụ

với G›: khối lượng vật liệu dau ra, kg/h

W: lượng ẩm cần tách, kg/⁄h

Cụ: nhiệt dung riêng của vật liệu ra khỏi hầm sấy, kJ/kg.độ

tua, tạ : nhiệt độ vật liệu lúc vào và ra khỏi hầm sấy

ty = to = 25°C

tvic = to = 40°C ( say cùng chiêu, vật liệu dễ hấp thụ nhiệt)

Nhiệt dung riêng của khoai mì ra khỏi hầm sấy:

Cu = Cu (.1-W2) + CạW¿

Với

Cà: nhiệt dung riêng của vật liệu khô tuyệt đối

Cur = 1,5 kgJ/kgdd

(theo TL [1] thi đối với vật liệu thực phẩm thì C„ = 1,2 ~1,7 kJ/kgđộ)

C¡ : nhiệt dung riêng của nước

» Nhiệt tổn thất ra môi trường:

Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh bao gồm:

Nhiệt tổn thất qua tường: q,

Nhiệt tổn thất qua trần: qu

Nhiệt ton thất qua nên: qạ

Nhiệt tổn thất qua cửa: q‹

Nhiệt tổn thất do mở cửa: quc

Nhiệt ton thất động học: dau

— đa” Q:† Ger + Gn + Ge + Ame + Gah

3.1 Tổn thất nhiệt qua tường:

Giả thiết quá trình truyền nhiệt từ TNS ra ngoài không khí là truyển nhiệt biến thiên ổn định, nghĩa là nhiệt độ TNS thay đổi theo không gian chứ không thay đổi theo thời gian

œ¡: hệ số cấp nhiệt từ TNS vào tường, W/m”.độ

dy: hệ số cấp nhiệt từ mặt ngoài hầm sấy ra môi trường, W/m”.độ

À¡ : hệ số dẫn nhiệt của các vật liệu làm tường, W/mđộ

DAMII TK Hệ thống sấy băng tải GVHD: Trinh Van Ding

Tra bang T416, TL [5] ta được: A¡ = 0,77 W/m”độ

^a= 0,058 W/m độ a) Tính hệ số cấp nhiệt ơi:

œ=A(di+ di) — W/m độ (VI-38[3])

v6i A = 1,2 -1,3 : hệ số tùy thuộc chế độ chuyển động của khí Ở chế độ chẩy xoáy và tường nhám A= 1,2

a 1: hé số cấp nhiệt của không khí chuyển động cưỡng bức, W/m”độ

a 1: hé số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiện, W/m “độ

Như vậy không khí nóng được vận chuyển bằng quạt thì hệ số cấp nhiệt sẽ bao gồm ảnh

hưởng của đối lưu tự nhiên & đối lưu cưỡng bức

Tính hệ số cấp nhiệt của không khí nóng chuyển động cưỡng bức:

Công thức tổng quát cho khí chảy dọc theo tường phẳng:

Nu¡'=c Re" (VI- 41[3])

c, n: hệ số phụ thuộc vào chế độ chuyển động của khí

Chuẩn số Re được tính theo công thức:

đạ@,Ð,

H,

Với: œ= 1,5 m⁄s : vận tốc dòng khí trong hầm

p:= 1,029 kg/mẺ: khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ trung bình

Hi = 20,6.1 0° Pa.s: độ nhớt của khí ở nhiệt độ trung bình

Các thông số của khí tra ở T.318 tài liệu [4]

dụ : đường kính tương đương của hầm sấy

e, m: hệ số phụ thuộc vào tích số (Gr.Pr) Công thức này được dùng khi Pr>0,7

t„ : nhiệt độ trung bình của TNS

tr¡: nhiệt độ tường tiếp xúc với TNS

Các thông số sử dụng trong công thức tính Gr lấy theo nhiệt độ của màng tụ

DAMII TK Hệ thống sấy băng tải GVHD: Trinh Van Ding

Nhiệt tải riêng truyền từ tác nhân sấy vào tường sấy:

qi= a, AT= 53,630x 0,55 = 29,497 W/m?

b) ‘Tinh hệ số cấp nhiệt œ:

G¿ = 02” + 02”

o¿`: hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên

œ;”: hệ số cấp nhiệt do bức xạ nhiệt từ tường ngoài của hầm sấy ra môi trường

Tro: nhiệt độ của tường hầm sấy phía tiếp xúc với không khí bên ngoài

T, = 25 + 273 = 298 K: nhiệt độ của tường phân xưởng

T› = 25 + 273 = 298 K : nhiệt độ của không khí bên ngoài

Bằng cách kiểm tra nhiét tai riéng qi va qo:

với tr: nhiệt độ không khí trong phân xưởng

Kiểm tra sai số:

Vậy giả thiết ban đầu có thể chấp nhận được

d) Tính nhiệt tổn thất qua tường:

3.2 Nhiệt tổn thất qua trần hầm sấy:

Qúa trình cấp nhiệt cho trần hầm sấy tính toán giống như tường hầm sấy nhưng lại là tường nằm ngang: