ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : SẤY THÓC LÚA

Đồ án tốt nghiệp Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh -Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng Chương GIỚI THIỆU TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU SẤY Khối hạt bao gồm nhiều hạt tạo thành Do đó, tính chất riêng lẻ hạt thóc, and khối thóc tính chất đặc thù mà hạt riêng lẻ Cụ thể tính không đồng độ ẩm nhiệt độ, chất lượng thóc thóc chưa chín đều, thóc lép tạp chất lẫn vào thu hoạch, tính chất không khó khăn trình sấy tính không đồng khối hạt (nhất không đồng độ chín) Vì để trình sấy thóc hiệu cao phải có biện pháp hữu hiệu làm tăng đồng khối hạt trước sấy, giảm tối đa lượng tạp chất lẫn thóc I CÁC ĐặC TÍNH CHUNG CủA KHốI THÓC 1/ Tính tan rời khối thóc Khi đổ thóc từ cao xuống, ta thấy thóc tự dịch chuyển để cuối thành khối thóc hình chóp nón phía đáy rộng định nhọn hạt dính liền hạt đặc tính tan rời thóc Độ tan rời phụ thuộc vào yếu tố sau: + Kích thước, hình dạng trạng thái bề hạt thóc cụ thể thóc dài có tính tan rời nhỏ thóc ngắn Thóc có vỏ trấu nhẵn có độ tan rời thóc có vỏ trấu xù xì + Độ ẩm thóc: thóc có độ ẩm thấp độ tan rời lớn ngược lại + Thóc có nhiều tạp chất độ tan rời nhỏ thóc có tạp chất Dựa vào độ tan rời (góc nghiêng α) ta biết phẩm chất thóc, ta đánh giá qua góc nghiêng thóc α: Góc nghiêng tự thóc α Góc nghiêng nhiên α độ ta rời có mối quan hệ chặt chẽ, góc nghiêng lớn độ tan rời nhỏ 2/ Tính tự chia loại khối thóc Khối hạt chế tạo nhiều thành phần không đồng chất, chúng khác hình dạng, kích thước, tỷ trọng trình đổ đóng đặc tính tan rời tạo nên khu vực có số chất lượng khác Người ta gọi tính chất tính tự phân loại thóc Những hạt thóc chắc, hạt nhỏ có tỷ trọng lớn tạp chất nặng đất đá, cát sạn thường nằm dưới, hạt lép có hình dạng lớn hơn, tỷ trọng nhỏ tạp chất giống trấu, bổi, hạt cỏ dại thường nằm phía rìa đống Người ta tiến hành thí nghiệm đổ khối thóc hình chóp nón tiến hành phân tích khu vực khác thu kết sau: Nói chung tính tư phân loại thóc gây mặt hại nhiều mặt lợi Cụ thể trình bảo quản, chất lượng chất lượng thóc không đồng kho, SVTH: Dương Minh Tiến Lớp 99N2 Trang Đồ án tốt nghiệp Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh -Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng gây ảnh hưởng xấu bảo quản lâu dài Trong trình sấy thóc vậy, chất lượng thóc sau sấy không đồng nguyên nhân độ ẩm thóc thu hoạch không đồng dẫn đến chênh lệch tỷ trọng thuận tiện cho việc phân loại khối thóc Vì thiết bị sấy phải có biện pháp hạn chế tối đa tính tự phân loại khối thóc để chất lượng thóc sau sấy nâng cao 3/ Độ hổng khối thóc Trong khối thóc có khe hở hạt chứa đầy không khí độ hổng thóc Ngược lại độ hổng phần thể tích hạt chiếm chổ không gian độ chặt khối thóc Độ hổng tính % thể tích khoảng không gian khe hở hạt với thể tích toàn khối hạt chiếm chỗ Trong trình bảo quản phải đảm bảo cho khối thóc có độ hổng cần thiết luôn thông thoáng để tạo điều kiện cho khối thóc truyền trao đổi nhiệt ẩm với môi trường dể dàng trường hợp cần thiết 4/ Tính dẫn nhiệt truyền nhiệt Quá trình dẫn nhiệt khối thóc thực theo hai phương thức chủ yếu dẫn nhiệt đối lưu nhiệt độ, hai phương thức tiến hành song song có liên quan chặt chẽ với Đại lượng đặc trưng cho khả nang dẫn nhiệt thóc hệ số dẫn nhiệt, lượng nhiệt truyền qua diện tích m2 bề mặt khối thóc có độ dày 1m vòng gây độ chênh lệch lớp bề mặt lớp độ C Theo kết nghiên cứu nhiều tác giả hệ số dẫn nhiệt thóc vào khoảng 0,12 ÷0,2 Kcal/m 0C Như thóc có độ dẫn nhiệt Do chênh lệch nhiệt độ vùng Trong khối thóc tạo thành vùng đối lưu không khí để dẫn nhiệt, truyền nhiệt trình xảy không đồng vùng điểm khối thóc Đặc tính dẫn, truyền nhiệt không đồng khối thóc cần khắc phục tận dụng tối đa công tác bảo quản để hạn chế tượng bốc ẩm cục bô 5/ Tính hấp thụ nhả chất khí, ẩm Trong điều kiện định nhiệt độ áp suất không khí thóc hấp phụ nhả chất khí ẩm mà hấp phụ từ môi trường vào Quá trình thường tượng hấp phụ bề mặt Ngoài khí có hoạt tính hóa học cao phản ứng với cấu trúc thóc gạo làm giảm giá trị thương phẩm gạo Thủy phần thóc gạo phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ độ ẩm môi trường Khi độ ẩm môi trường tăng hút thêm ẩm làm tăng thủy phần lên ngược lại Ở điều kiện môi trường thóc gạo có thủy phần xác định + Ở nhiệt độ 300C độ ẩm không khí tăng thủy phần cân lớn ngược lại(xem bảng 1.5) SVTH: Dương Minh Tiến Lớp 99N2 Trang Đồ án tốt nghiệp Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh -Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng + Ở ẩm độ tương đối không khí nhiệt độ tăng thủy phần cân giảm ngược lại.Bảng 1.6 cho biết thay đổi thủy phần thóc nhiệt độ khác độ ẩm tương đối không khí 80% Bảng 1.5 [I] 33 Độ ẩm tương đối không khí (%) 42 49 60 70 80 90 Nông nghiệp 7,6 Độ ẩm cân thóc (%) 9,00 10,02 10,93 12,40 14,96 16,10 Mùa nông nghiệp 7,40 8,90 10,30 11,60 13,30 14,90 16,82 Chiêm nông nghiệp Thóc lẩn Nếp lai 7,84 7,60 6,82 8,54 8,70 8,04 10,80 9,90 9,13 11,80 10,30 10,01 13,64 12,60 12,20 15,08 14,50 12,99 17,50 16,73 12,88 Loại thóc Bảng 1.6 [I] Nhiệt độ kiểm soát (0C) 16,69 20 Độ cân thóc 15,23 30 14,66 Tóm lại: với tính chất vật lý thóc trên, có ảnh hưởng trực tiếp đến phẩm chất thóc trình sấy bảo quản Mỗi tính chất có mặt hại, đồng thời có mặt lợi Trong công nghiệp sấy cần phải lợi dụng triệt để mặt lợi đồng thời ngăn chặn hạn chế mặt hại để nâng cao chất lượng thóc sau sấy 6/ Hô hấp thóc Mặc dù tách khỏi lúa, song vật thể sống thường xuyên trao đổi chất với môi trường sống xung quanh Hô hấp trình trao đổi chất quan trọng thóc việc bảo quản Trong trình hô hấp chất dinh dưỡng ( hô hấp yếm khí) Nói chung trình hô hấp bị tiêu hao chủ yếu gluxit để sinh lượng dạng nhiệt tạo thành sản phẩm khác tùy theo điều kiện hô hấp a) Hô hấp hiếu khí: Trong trình hô hấp hiếu khí hạt sử dụng oxy không khí để oxy hóa gluxit qua nhiều giai đoạn trùng sản phẩm tạo thành cuối khí cacbonnic nước, đồng thời sinh nhiệt phân tán sản phẩm vào không gian xung quanh khối thóc Quá trình hô hấp biểu diễn phương trình tổng quát sau: C6H12O6 + 6O2 = H2O+ 6CO2 + Q (Kcal) SVTH: Dương Minh Tiến Lớp 99N2 Trang Đồ án tốt nghiệp Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh -Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng nhiệt lượng sinh trình hô hấp 674(Kcal) cho phân tử gam gluco phân tử gam gluco bị phân hủy khối thóc thu không khí 134,4 lít CO2 108 gH2O b) Hô hấp yếm khí: Quá trình hô hấp yếm khí, men chất tham gia oxy hóa chất dinh dưỡng gluxit để sinh lượng Quá trình phức tạp trải qua nhiều giai đoạn trung gian, song phương trình tổng quát biểu diễn: C6H12O6 → 2CO2 + 2C2H5OH + Q (Kcal) Sản phẩm tạo thành CO2 rượu etylic Lượng niệt sinh trình hô hấp yếm nhỏ nhiều so với lượng nhiệt sinh trình hiếu khí Phân hủy phân tử gam gluco tỏa 28 Kcal, đồng thời sinh 44,8 lít cacbonnic 92 gam rượu etylic c) Kết hô hấp: Làm tăng độ ẩm thóc tăng độ ẩm tương đối không khí xung quanh, trình hô hấp hiếu khí thóc nhả nước khí cacbonnic, nước tích tụ thóc làm cho độ ẩm tương đối không khí xung quanh tăng lên Làm tăng nhiệt độ hạt, lượng nhiệt sinh trình hô hấp thóc sử dụng phần để trì sống hạt, phần nhiệt lại thoát tính truyền dẫn nhiệt thóc nên nhiệt lượng thoát bị tích tụ lại làm cho toàn khối thóc bị nóng lên Ngoài hai kết trình hô hấp có kết : Làm hao hụt vật chất làm thay đổi lớn thành phần khối khí khối thóc Quá trình hô hấp thóc xảy mãnh liệt với thóc tươi, chưa phơi thóc cod độ ẩm cao 7/ Những yếu tố ảnh hưởng đến cường độ hô hấp: − Độ ẩm thóc ảnh hưởng lớn trực tiếp tới cường độ hô hấp Độ ẩm thóc lớn cường độ hô hấp tăng, thóc thu hoạch chưa kịp phơi sấy, độ ẩm thóc lúc thường cao thực nghiêm cho thấy độ ẩm thóc vượt giới hạn độ ẩm cân nhiệt độ xác định cường độ hô hấp tăng mạnh cụ thể cần tăng 1% độ ẩm cường độ hô hấp tăng tới 10 lần − Nhiệt độ không khí xung quanh khối thóc ảnh hưởng lớn đến cường độ hô hấp thóc, nhiệt độ không khí thóc tăng lên cường độ hô hấp tăng theo Song tăng chiều vô hạn − Độ ẩm tương đối có liên quan chặt chẽ với độ ẩm thóc, tính hút nhả ẩm thóc Khi độ ẩm không khí cao làm cho độ ẩm thóc tăng, cường độ hô hấp thóc tăng − Mức độ thông thoáng khối thóc có ảnh hưởng rõ rệt đến cường độ hô hấp thóc (nhất thóc có độ ẩm cao) Nếu khối thóc không thông thoáng tích tụ CO2 làm cho khối thóc nóng lên buộc thóc phải hô hấp yếm khí nên có hại Trong việc bảo quản thóc tươi trước phơi sấy, hạn chế tối đa hô hấp thóc cách thông thoáng, cần đão để giảm nhiệt độ tích tụ thóc 8/ Quá trình chín sau thu hoạch thóc: SVTH: Dương Minh Tiến Lớp 99N2 Trang Đồ án tốt nghiệp Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh -Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng Thóc thu hoạch đồng cấu tạo không đồng nên có hạt chín trước nên đồng chất lượng, thời gian định sau thu hoạch, tác dụng loại men hạt thóc tự tiến hành hoàn thiện chất lượng Đó trình chín sau hạt thóc Thực chất trình làm giảm chất hữu hòa tan nước hạt thóc làm tăng chất dinh dưỡng phức tạp (lượng axit amin giảm để tăng lượng prôtit, lượng đường giảm để tăng tinh bột ).Thời gian chín sau thu hoạch thóc phụ thuộc vào loại thóc, mức độ chín sau thu hoạch điều kiện nhiệt độ, độ ẩm không khí Xét mặt chất lượng trình chín sau thu hoạch thóc trình toàn có lợi Vì để tăng hiệu sấy thóc (thóc sau sấy có chất lượng cao không sạn nứt võ trình xay xát ) điều cần thiết phải có thời gian định cho trình chín sau trước lúc phơi sấy Tuy nhiên thực trình chín sau thóc phải có biện pháp cào, đão, thông thoáng Vì trình thường giải phóng nước cà nhiệt lượng 9/ Thóc bị mọc mầm Hạt thóc mọc mầm cần phải đầy đủ ba điều kiện: Độ ẩm thích hợp, đủ oxy lượng nhiệt cần thiết Do nảy mầm tác dụng men hạt tăng cường mạnh, trình tan chất dinh dưỡng phức tạp nội nhủ thành chất đơn giản tiến hành Khi tin bột chuyển thành dextrin, manto, proti, chuyển thành axit amin, chất béo chuyển thành gluxerin axits béo Trong trình nảy mầm, lượng chất khô giảm nhiều hao hụt kết mọc mầm Như trình nảy mầm trình hoàn toàn trái ngược với trình chín sau thu hoạch Xét mặt chất lượng thóc việc bảo quản thóc tươi trình mọc mầm hoàn toàn bất lợi ta phải tìm cách ngăn chặn Việc ngăn chặn thóc tươi sau sấy bị mọc mầm có nhiều phương pháp song hữu hiệu thông gió cho thóc, cào, đão cho thóc có độ ẩm khô 30% nhiệt độ đống hạt thấp 400C II HIệN TƯợNG HƯ HạI THÓC TƯƠI VÀ CÁCH KHắC PHụC 1/ Hiện tượng hư hại thóc tươi trước sấy a) Hiện tượng thóc bị mộng − Thường xảy thóc thu hoạch ngập nước, thu hoạch để lâu không phơi sấy thóc tươi để ủ đóng, đống hạt bị đốt nóng nghiêm trọng, xảy tượng dồn ẩm làm cho thóc vài khu vực đống hạt độ ẩm lên tới28÷30% Thóc có độ ẩm cao, cộng với tác động nhiệt độ cao (do thân đống hạt sinh làm cho hạt nảy mầm nhanh) Trong thực tế thu hoạch thóc cho thấy thu hoạch thóc bị mưa thóc ướt đổ đống cao 50cm trở lên sau thời gian 2÷3 ngày tỷ lệ hạt bị mộng lên tới 5÷30 số hạt − Hạt nảy mầm làm tăng nhanh hoạt động hô hấp hạt Hạt mầm sau phơi sấy giảm tỷ trọng đáng kể xay xát thường bị nát, tỷ lệ thành gạo nguyên thấp b) Hiện tượng thóc mốc SVTH: Dương Minh Tiến Lớp 99N2 Trang Đồ án tốt nghiệp Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh -Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng − Thóc tươi trước sấy thường có độ ẩm cao, nên thuận tiện cho nấm mốc phát triển Bằng thí nghiệm bảo quản thóc cho thấy độ ẩm không khí bề mặt hạt đạt 90÷100% môi trường thuận lợi cho việc nấm mốc phát triển Điều quan trọng tạo độc tố nấm mốc khối thóc tươi − Khi bảo quản thóc tươi số chủng loại Aspflavas có khả sinh độc tố afalatoxin (độc tố thể nhiễm hàm lượng lớn gây tử vong) Điều kiện tối thiểu nấm mốc tạo afalatoxin nhiệt độ đống hạt lớn 300C độ ẩm 18÷20% Vì chưa kịp phơi sấy phải có biện pháp để giải phóng lượng nhiệt tích tụ đống để đảm bảo nhiệt độ đống hạt an toàn c) Hiện tượng nội nhủ bị biến vàng Đối với thóc tươi chưa phơi sấy, tượng nội nhủ bị biến vàng xảy mãnh liệt độ ẩm thóc lớn hoạt động sinh lý hạt mạnh dẫn đến khả bốc nóng nhanh nghiêm trọng, nhiệt độ đống hạt lên tới 500C thúc đẩy tượng tạo thành melanoit Mặt khác nấm mốc phát triển hạt có độ ẩm cao nên enzim hạt mốc thúc đẩy mạnh trình phân hủy protit gluxit thành axitamin tự đường để chúng phản ứng với tạo thành melanoit Nguyên nhân độ ẩm cao, song trình sấy chọn chế độ sấy không thích hợp, lúc tỷ lệ thóc biến vàng lớn Việc đánh giá phân loại gạo chủ yếu dựa vào tỷ lệ biến vàng chất lượng gạo biến vàng thấp so với gạo trắng 2/ Cách khắc phục hư hại thóc tươi Nhìn chung hư hại thóc tươi độ ẩm thóc cao, nhiệt độ đống hạt bị tích tụ không thoát gây bốc nóng Sau biện pháp khắc phục hạn chế hư hại a) Bảo quản cách hông gió tự nhiên Thóc tươi sau thu hoạch trải mỏng sàn nhà, chiều dày lớp hạt không qua 25cm Làm hạt hong gió tự nhiên, nhiệt độ không khí môi trường xung quang 270C, thực tế đo đạc cho thấy với độ dày lớp thóc nhiệt độ đống hạt không vượt 300C b) Dùng hóa chất để bảo quản thóc tươi Hạt tươi phun axit propionic với hàm lượng từ 0,5÷5% bảo quản thóc tươi lâu ngày mà không bị mốc, bốc nóng, giá trị dinh dưỡng sử dụng phương pháp thay đổi Song bảo quản propionic có nhược điểm lớn có mùi vị chua tốn lớn nên sử dụng c) Bảo quản thóc tươi biện pháp thong gió Thông gió biện pháp kỹ thuật nghiên cứu sử dụng rộng rãi để bảo quản hạt tươi phơi sấy, giữ hạt an toàn từ ÷ 20 ngày, gìn giữ tốt chất lượng hạt để sau đưa hạt vào sấy khô Thông gió có tác dụng giải phóng nhanh chống nhiệt độ đống hạt sinh ra, chống việc tích tụ nhiệt đống hạt, giữ nhiệt độ đống hạt xấp xĩ gần nhiệt độ môi trường Do thông gió có tác dụng chống mốc làm hạt khô hạt phạm vi định, chủ yếu se vỏ hạt SVTH: Dương Minh Tiến Lớp 99N2 Trang Đồ án tốt nghiệp Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh -Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng Evanhide nghiên cứu ảnh hưởng thông gió tượng mốc thóc nhận thấy rằng: Sự có mặt dòng không khí làm giảm rõ rệt phát triển nấm mốc thóc độ ẩm không khí là100% Thông gió làm khô phần thóc bị nhiễm nặng (thu hoạch gặp mưa) Thời gian bảo quản thóc tươi an toàn không làm giảm phẩm cấp thóc phụ thuộc vào yếu tố chính: Độ ẩm ban đầu thóc, nhiệt độ không khí thông gió lượng cung cấp cho thóc Davit candout nghiên cứu bảo quản thóc tươi thông gió với lượng cung cấp 19m3/TH cho thóc có độ ẩm 24%, 22% 20% nhiệt độ không khí trung bình 22,80C Thóc bảo quản giữ chất lượng tốt, phẩm cấp loại thời gain tương ứng 4,5 ngày Khi nhiệt độ không khí trung bình 200C thóc có độ ẩm 24% trì phẩm cấp loại I 21 ngày Tóm lại: Khi tiến hành thông gió cho thóc tươi lượng gió cung cấp lớn thời gian bảo quản an toàn lớn, số lượng hạt nhiễm độ nhỏ Bảng số liệu bưới thiết lập đo đạc thực tế thông gió bảo quản thóc thóc tươi: SVTH: Dương Minh Tiến Lớp 99N2 Trang Đồ án tốt nghiệp Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh -Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng Chương CÔNG NGHỆ SẤY THÓC Muốn bảo quản lương thực chế biến sản phẩm có chất lượng cao, loại hạt cần sấy khô đến độ ẩm bảo quản chế biến Đối với loại hạt chọn chế độ sấy đặc biệt phải ý tới nhiệt độ TNS , nhiệt độ đun nóng hạt Nhiệt độ đun nóng hạt cho phép phụ thuộc vào loại hạt mục đích sử dụng độ ẩm trước sấy A CÔNG NGHệ SấY HạT 1/ Đặc điểm sấy loại hạt ảnh hưởng đến mức độ độ tác dụng trình sấy: a) khả thu nhận nước khí hạt Hạt có cấu trúc vật thể keo mao quản xốp có tính chất thu nhận khí Hiện tượng gọi hấp thụ Hấp thụ quy luật phức tạp nhiều trình riêng lẽ: hấp thụ, hấp thụ, ngưng tụ mao quản hấp thụ hóa học Hấp thụ tiếp nhận khí bề mặt vật thẻ rắn Nếu hấp thụ xảy nhiệt độ thấp nhiệt độ ngưng tụ tượng ngưng thành nước khí bề mặt vật thể, vật thể có bề mặt phẳng lổ nhỏ trình xảy ngắn Nếu vật thể xốp trình xảy chậm qua khuếch tán khí Khi sấy loại hạt hổn hợp khí không khí vật thể xốp Vì chất lượng hạt bị giảm hấp thụ mùi khói, khói đốt cháy không hoàn toàn nhiên liệu lò Hiện tượng xảy kkhi người ta sử dụng nhiên liệu chứa nhiều lưu huỳnh ⇒ hạt có mùi lưu huỳnh ngân ngừa trình ⇒ cần kiểm tra chặt chẽ Người ta gọi hấp thụ tượng thấm sâu khí vào vật thể khuyếch tán vào lỗ nhỏ vật thể Sự khuyếch tán khí xảy tác dụng chênh lệch áp suất không khí không khí bề mặt hạt theo hướng từ pha có áp suất cao đến pha có áp suất thấp Hơi khí ngưng tụ thấm sâu vào thành phần hạt như: Protein, tinh bột, Ngưng tụ mao quản hấp thụ khí liên kết ngưng tụ ống mao quản vật thể Sự ngưng tụ mao quản vật thể giảm áp suất bảo hòa ảnh hưởng lực mao quản mao quản Hấp thụ hóa học tiếp nhận khí vật thể thực phản ứng biến đổi hóa học thành phần hóa học vật thể Hạt khối hạt dễ dàng hấp thụ khí, khả xâm nhập vào lỗ nhỏ hạt Hạt có cấu tạo tế bào xen kẽ bỡi lỗ mao quản tạo thành hệ thống mao quản bé Hơi khí hấp thụ bề mặt hoạt động hạt khối hạt lớn hạt thóc có chiều dày 7mm đường kính 3mm bề mặt hạt thóc 0,8 mm2 Bề SVTH: Dương Minh Tiến Lớp 99N2 Trang 10 Đồ án tốt nghiệp Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh -Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng mặt hoạt động hạt thóc có cấu tạo xốp vỏ nó, khí bị hấp thụ không bề mặt hạt tiếp xúc mà lớp sâu vỏ hạt b) Tính chất mao dẫn chất lỏng Những phần tử chất lỏng xếp linh động nên tất phần tử có tác dụng tương hổ Nghĩa lực kếo phần tử tác dụng lên phần tử khác ngược lại trạng thái cân lực triệt tiêu lẫn Những phần tử bề mặt chất lỏng không cân kéo lại lực phân tử bên phân tử bên nước có độ lớn khoảng 14.800kg/ cm2 Lực kéo bên có xu hướng kéo vào bề mặt chất lỏng nhỏ, lực giảm với khối lượng chất lỏng lớn trọng lực Với khối lượng nhỏ, chất lỏng nhận hình dạng vật thể với bề mặt nhỏ nghĩa dạng hình cầu Người ta gọi sức căng bề mặt lực: T = P/L Trong đó: P - Lực tác dụng lên đơn vị diện tích dyn L - Chiều dài đường thẳng tính cm c) Quá trình hấp thụ hạt khối hạt Khối hạt bao quanh không khí ẩm bên ngoài, không khí xâm nhập vào khoảng không hạt Hiện tượng biểu thị khuyếch tán bên ngoài, xâm nhậm nước từ khoảng không vào hạt ta gọi khuyếch tán bên trong, khuyếch tán bên xảy hấp thụ hấp thụ ẩm hạt Hơi nước dày đặc bề mặt hạt áp suất cao khí dẫn đến trạng thái bảo hòa nhiệt độ hạt nhiệt độ ngưng tụ ngưng tụ mao quản hạt Âøm xuất hấp thụ hấp thụ hạt vận chuyển tác dụng lực khuyếch tán qua tế báo nằm bên hạt tạo thành chất liên kết với chất keo hạt Vận tốc khuyếch tán bên phụ thuộc vào nhiệt độ hơi, áp suất tốc độ xung quanh hạt Vận tốc khuyếch tán bên phụ thuộc vào nhiệt độ hơi, áp suất hơi, thành phần hóa học cấu trúc hạt d) Độ ẩm hạt Có hai loại độ ẩm: Độ ẩm tới hạn độ ẩm thăng liên quan đến trạng thái trình sấy Độ ẩm tới hạn hạt trạng thái cân với độ ẩm tương đối không khí 100% Ơí độ ẩm tới hạn, áp suất bề mặt hạt nhiệt độ cho bảo hòa tương ứng với áp suất nước bề mặt tự Nếu độ ẩm hạt nhỏ độ ẩm tới hạn áp suất bề mặt hạt nhiệt độ cho nhỏ áp suất bề mặt tự SVTH: Dương Minh Tiến Lớp 99N2 Trang 11 Đồ án tốt nghiệp Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh -Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng Giá trị độ ẩm hạt phụ thuộc vào tính chất hạt dạng liên kết ẩm Hạt sấy khô đến độ ẩm cân độ ẩm cuối tương ứng với độ ẩm tương đối nhiệt độ tác nhân sấy Do mà ẩm hạt chia làm hai loại: Ẩm tách ẩm tách trình sấy %&'(#)*!$(+,-.! %&'(/$012( #)*!$(+,-.! 3-*4($)51 !" 3,5(67 #$ Hình1.1 Hạt có khả hấp thụ nhanh chóng hỗn hợp nước không khí cho đên hạt đạt độ ẩm cân với độ ẩm tương đối không khí ẩm 100% Sự hấp thụ tiếp tục ẩm trực tiếp tiếp xúc vỏ hạt với nước Độ ẩm hạt vượt khỏi độ ẩm tới hạn coi ẩm tự “ẩm trương nở” hạt kết khuyếch tán ẩm, thấm qua thành tế bào (Hiện tượng thẩm thấu) hấp phụ mao quản Những hạt thu hoạch vùng có khí hậu ẩm ướt (Độ ẩm không khí gần bảo hòa) hạt có độ ẩm từ 30 ÷35% Độ ẩm hạt vượt độ ẩm tới hạn trường hợp hạt thu hoạch vận chuyển trời mưa e) Quá trình bay ẩm từ hạt Âøm tập trung bề mặt hạt thường ẩm dính ướt ẩm mao quản, bó bóc tương tự bay nước bề mặt thoáng Sự bay ẩm liên kết lý hóa học (Ẩm tới hạn hạt) khó khăn ẩm tạo thành lớp bên hạt người ta cần phải cưỡng vận chuyển đến bề mặt hạt trình sấy Sự vận chuyển ẩm hay thay đổi ẩm xảy từ nơi có độ ẩm cao đến nơi có độ ẩm thấp Vận tốc chuyển ẩm phụ thuộc vào độ chênh lệch ẩm khả dẫn ẩm hạt Âøm vận chuyển dạng lỏng dạng Đối với với hạt có độ ẩm lớn ẩm chủ yếu vận chuyển dạng lỏng, với độ ẩm nhỏ chủ yếu dạng SVTH: Dương Minh Tiến Lớp 99N2 Trang 12 Đồ án tốt nghiệp Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh -Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng Tra đồ thị id ta 6 R@ = @ 4@@ = @;>=N?F 5/ Tính tổn thất môi trường xung quanh Tổn thất nhiệt môi trường xung quanh tính theo công thức truyền nhiệt M HW∆# Bqmt = T = V V K: hệ số truyền nhiệt W/m2oK F: diện tích bề mặt TĐN ∆t: độ chênh lệch nhiệt độ bề mặt nóng bề mặt lạnh • Bề mặt bao quanh TB sấy tháp tính sơ phân chia sau − Diện tích bao quanh toàn TB sấy tháp theo kích thước chọn ta có F = 2.(3,25 + 1).12,6 = 107 m2 − Ta phân diện tích bề mặt vùng sấy sau: Vùng sấy1, vùng sấy 2, vùng làm mát theo tỷ lệ 1,5:1:1 theo diện tích vùng sau: F1 = 47 m2 , F2 = 30 m2 , F3 = 30 m2 • Hệ số truyền nhiệt k tính theo công thức sau: @ /= , W/m2 0K @ @ @ + + α@ α : α > Để xác định α1, α2, α3 ta xác định sơ tốc độ TNS TBS tốc độ không khí TBS (trong gian máy) Thông thường tốc độ TNS TBS khoảng 0,2÷0,5 m/s đay chọn v = 0,5 m/s Tốc độ không khí giam máy phụ thuộc vào kết cấu gian máy ta cho 0,3m/s Theo công thức kinh nghiệm (7.46.III) Khi tốc độ không khí ω ≤ 0,5 m/s α = 6,15 + 4,17.ω W/m2 0K α1 = 6,15 + 4,17.0,5 = 8,235m/s α2 = 6,15 + 4,17.0,3 = 7,4m/s Theo thiết kế: tường TBS xây dựng bê tông cốt thép bề dày δ = 0,075m theo phụ lục tài liệu (III) λ = 0,7 W/m0K @ = >N:F W/m2 0K K= @ ;N;?E @ + + ;NF:>E @NEG ?NG Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình mặt mặt tháp tính công thức truyền nhiệt ∆# − ∆# : ∆# = @ ∆# K1 I @ ∆# : SVTH: Dương Minh Tiến Lớp 99N2 Trang 32 Đồ án tốt nghiệp Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh -Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng ∆# = (# @@ − # ; ) − (# @: − # ; ) ∆tv1 = K1 # @@ − # ; # @: − # ; (N< 0C N< qmt1 = = :E Vùng sấy 2: >N:FI>;I:=N< = >@N: K1 6/ Xây dựng trình sấy thực đồ thị i - d Trước hết ta tính ∆ theo (3.6.IV) ∆ = qb + Cnt - (qv+ qc+ qmt) Trong đó: + qb nhiệt bổ sung trình sấy.qb=0 + Cnθn nhiệt vật lý ẩm + qv nhiệt vật liệu sấy mang + qc nhiệt tổn thất thiết bị chuyển tải qc = + qs nhiệt tổn thất môi trường Vậy ∆ = Cnθ1 - (qv + qs) Vùng sấy ∆1 = 4,19.25 - (450,171 + 26,95) = -372,37 Vùng sấy ∆2 = 4,19.25 - (264,88 + 31,15) = -188,78 Với ∆ < ta xây dựng đồ thị i - d cho trình sấy thực SVTH: Dương Minh Tiến Lớp 99N2 Trang 33 Đồ án tốt nghiệp Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh -Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng X 4N(H\P/2/// #@ 4[ !7 1T # #: #; Z B B; Y 6; 6@ 6: 6N(2P/2HHH ]0^(#$_(4D6(!`a)(U`)*(#bc1$(Tdef( C0E = C0D X ∆ với m = 1000 J ' X6 Ta có MI =1,6 mm; Md = 3,4 mm Vùng sấy C0D = 79 mm ?=(− >?:N>?) = NG Vùng sấy C0D = 97 mm =?I@@FN?F C0E = = −>FN= = >= mm @N< @;;;I >NG Điểm C trình sấy thực giao đường ME với đường t2 Tính toán tra đồ thị i - d ta có Vùng sấy 1: d12 = 24, ϕ12 = 45%, I12 = 101 kj/kg Vùng sấy 2: d22 = 30, ϕ22 = 49%, I22 = 123 kj/kg 7/ Lượng TNS thực tế tính cho 1kg ẩm l1 = @;;; @;;; = = @:E @: − ; :G − @< → L1 = l1.W1 = 125.429,45 = 5368,9 kg KKK/h @;;; = 71,430 l2 = >; −@< → L2 = l2.W2 = 71,43.339,78 = 24270 kgKKK/h Thể tích không khí trung bình vùng sấy SVTH: Dương Minh Tiến Lớp 99N2 Trang 34 Đồ án tốt nghiệp Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh -Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng Trong phụ lục 5.IIIvới độ ẩm tương đối nhiệt độ biết ta tìm Vùng t11 = 600C; ϕ11 = 14% → v11 = 0,99 m3 /kgk3 t12 = 400C; ϕ12 = 50% → v12 = 0,94 m3 /kgk3 Vùng t21 = 800C; ϕ21 = 2% → v21 = 1,03 m3 /kgk3 t22 = 450C; ϕ22 = 48% → v22 = 0,966 m3 /kgk3 g = 0,5.l.(v1 - v2) V1 = 0,5.5368,9.(0,99 + 0,94) = 51802 m3 /h V2 = 0,5.24270.(1,03 + 0,966) = 24586 m3 /h 8/ Bảng cân nhiệt a) Vùng sấy •Tổng nhiệt lượng cần thiết q0 = l1.(I11 - I0) = 125.(106,5 - 67) = 4937,5 kj/kg • Nhiệt lượng có ích q11 = i12 - Caθ = r + Ch.t12 - Ca.θ11 , kj/kg q11 = 2500 + 1,842.40 - 4,18.25 = 2469,18 kj/kg • Nhiệt TNS mang q12 = l1.Cdx.(t12 - t0) , kj/kg Với Cdx = Cpk + Cpa.d0 = 1,004 + 1,842.0,01693 = 1,035 q12 = 125.1,035 (40 - 25) = 1940,62 kj/kg • Tổng nhiệt lượng tính toán q’ = q11 + q12 + qv + qmt = 2469,18 + 1940,62 + 450,17 + 26,95 = q’= 4886,9 kj/kg ∆q = q - q’ = 4937,5 - 4886,9 = 50,6 kj/kg Sai số E;N< ε= = @N;:O G=>?NE Bảng cân nhiệt STT Tên đại lượng Nhiệt lượng có ích Tổn thất nhiệt TNS Ký hiệu q11 q12 gti, KJ/kg 2469,18 1940,69 % 50 39,3 qv1 qmt q1 480,17 26,95 4886,9 9,1 0,54 98,98 Nhiệt tổn thất VLS Nhiệt tổn thất môi trường Tổng nhiệt tính toán SVTH: Dương Minh Tiến Lớp 99N2 Trang 35 Đồ án tốt nghiệp Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh -Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng Tổng nhiệt cần thiết Sai số q0 3937,5 50 100 1,02 b) Vùng sấy • Tổng nhiệt lượng cần thiết q0 = l1.(I11 - I0) = 71,43.(126 - 67) = 4214,37 KJ/kg • Nhiệt lượng có ích q11 = i12 - Caθ = r + Ch.t22 - Ca.θ2 q11 = 2500 + 1,842.45 - 4,18.35 = 2420,39 K • Tổn thất nhiệt VLS mang q21 = 71,48.1,036 (40 - 25) = 1481,35 KJ/kg • Tổng nhiệt lượng tính toán q’ = q11 + q21 + qv + qmt = 2402,39 + 1481,35 + 31,62 +264,88 = q’= 4180,24KJ/kg ∆q = q - q’ = 4214,37 - 4180,24 = 34,13 •Sai số ∆U >GN@> ε= = = ;N;;F + ;NFO U ; G:@GN>? Bảng cân nhiệt STT Tên đại lượng Nhiệt lượng có ích Ký hiệu q12 gti, KJ/kg 2420,39 % 57,43 q22 qv2 qmt Q’1 q0 1481,35 264,88 31,6 4180,34 4214,37 34,13 35,15 6,28 0,76 99,2 100 0,8 Tổn thất nhiệt TNS Nhiệt tổn thất VLS Nhiệt tổn thất môi trường Tổng nhiệt tính toán Tổng nhiệt cần thiết Sai số 9/ Tính tổn thất nhiệt môi trường xung quang hộp phân phối TNS Tổn thất nhiệt môi trường xung quanh tính theo công thức trao đổi nhiệt đối lưu Q = kF∆t , W Theo bố trí tháp hộp phân phối TNS bố trí dọc theo chiều cao tháp với kích thước sau : dài×rộng×cao = 3,2×0,6×12,6 theo chiều cao tháp chia thành khoang vách ngăn: vách ngăn phía ngăn TNS vùng sấy vùng sấy 2: vách ngăn phía ngăn TNS vùng sấy thứ hai vùng làm mát Theo tính toán ta chọn chiều cao buồng phân phối TNS cho vùng sau: Vùng sấy : h1 = 5,6, m SVTH: Dương Minh Tiến Lớp 99N2 Trang 36 Đồ án tốt nghiệp Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh -Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng Vùng sấy : h1 = 3, m Vùng sấy : h1 = 4, m Bề rộng buồng dẫn TNS đúc bê tông theo tường bên tháp có bề dày δ= 0,075 m , bề dài để thuận tiện cho việc tháo lắp sữa chữa kênh dẫn ta dùng khung định hình có kích thước: dài×rộng×dày= 3,25×0,5×0,05 Mặt chịu nhiệt làm thép dày δ= 0,002 m, cách nhiệt không khí, mặt làm thép dày 0,001m >:;; F E; E @ !de`(#)57(#de'(+_1$($c1$( : Xh5#(!h#(12)12( Vùng sấy 1: nhiệt độ bên 60oC, nhiệt độ trời 25oC ta chọn nhiệt độ trung bình lớp không khí cách nhiệt 40oC tra bảng thông số vật lý không khí khô có hệ số trao đổi nhiệt λ= 0,0276 Vùng sấy 2: nhiệt độ bên 80oC, nhiệt độ trời 25oC ta chọn nhiệt độ trung bình lớp không khí cách nhiệt 40oC tra bảng thông số vật lý không khí khô có hệ số trao đổi nhiệt λ= 0,0283, W/m2 0K Với nhiệt độ vùng sấy chênh lệch không lớn bên tiếp xúc với không khí nên ta chọn hệ số trao đổi nhiệt λ= 0,0280, W/m2 0K Tốc độ TNS chuyển động hộp dẫn TNS g m3 /s ω= WI> = S> > IB g > (θ g >@ + θ g >: ) với Cv3 = Ca.ωbt3 + (1- ωbt3).Ck Ck = 4,18.0,1475 + (1 - 0,1475).1,55 = 1,9438 =;FI(G; − >;) = @;=EN;: @: ; = >: − ∆ > :EE@NEF − @::=N:F d’32 = 20,0 kgk2 ẩm t = 300C → SVTH: Dương Minh Tiến Lớp 99N2 Trang 38 Đồ án tốt nghiệp Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh -Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng @;;; = :E; Kgk3/kg ẩm :; − @< L = l.W = 250.161 = 40250 v0 = 0,911 m3 /kg V = l.v0 = 40250.0,911 = 36667,75 m3 /s l3 = 12/ Tính tốc độ tns kênh thải g m3 /s WI>