Đồ Án Thiết kế Hệ Thống Sấy Chuối

Đồ án trình thiết bị CNHH MỤC LỤC MỤC LỤC i Danh mục bảng iii Danh mục hình iv LỜI NÓI ĐẦU v CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CHUỐI 1.1 Sơ lược chuối 1.2 Thành phần dinh dưỡng 1.3 Yếu tố ảnh hưởng đến chuối trình sấy 1.4 Một số thông số vật lý chuối CHƯƠNG 2.1 TỔNG QUAN VỀ SẤY Sơ lược sấy 2.2 Phân loại hệ thống sấy (sấy nhân tạo) 2.2.1 Hệ thống sấy tiếp xúc 2.2.2 Hệ thống sấy xạ 2.2.3 Hệ thống sấy đối lưu 2.3 Vật liệu sấy 2.4 Tác nhân sấy 2.5 Sơ đồ cân vật chất trình sấy 2.6 Xử lý hóa chất nguyên liệu 2.7 Tia cực tím 2.8 Qui trình cơng nghệ CHƯƠNG TÍNH TỐN Q TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT 10 3.1 Chọn kiểu thiết bị sấy 10 3.2 Chọn chế độ sấy 10 3.3 Tính tốn lượng nhập liệu 10 SVTH: Đinh Hoàng Anh i Đồ án trình thiết bị CNHH 3.4 Thời gian sấy 11 3.5 Tính tốn trình sấy lý thuyết 13 3.5.1 Thông số trạng thái TNS 13 3.5.2 Xác định kích thước thiết bị 18 CHƯƠNG TÍNH TỐN Q TRÌNH SẤY THỰC 22 4.1 Tính tốn tổn thất nhiệt 22 4.1.1 Tổn thất vật liệu sấy mang 22 4.1.2 Tổn thất thiết bị truyền tải 22 4.1.3 Tổn thất môi trường 23 4.2 Tính tốn q trình sấy thực 27 4.2.1 Thơng số khơng khí sau q trình sấy 27 4.2.2 Thông số khơng khí sau buồng hòa trộn 28 4.2.3 Thơng số khơng khí sau khỏi calorife 28 4.2.4 Lượng khơng khí khơ thực tế cần dùng 29 4.2.5 Nhiệt lượng cần cung cấp cho calorife 29 CHƯƠNG TÍNH TỐN CHỌN CALORIFER VÀ THIẾT BỊ PHỤ 31 5.1 Calorifer 31 5.1.1 Sơ lược calorifer 31 5.1.2 Các thông số yêu cầu để thiết kế calorifer 32 5.1.3 Tính toán thiết kế calorifer 32 5.2 Lò 33 5.2.1 Sơ lược lò 33 5.2.2 Tính tốn chọn lò 34 5.3 Cyclone lọc bụi 35 5.4 Quạt 36 5.4.1 Tính trở lực 36 5.4.2 Chọn quạt 45 5.5 Hệ thống truyền động 46 CHƯƠNG TÍNH TỐN GIÁ THÀNH 48 CHƯƠNG KẾT LUẬN 49 Tài Liệu Tham Khảo 50 SVTH: Đinh Hồng Anh ii Đồ án q trình thiết bị CNHH Danh mục bảng Bảng 3-1 Kết tính tốn thơng số trạng thái TNS 17 Bảng 3-2 Kết tiêu hao khơng khí nhiệt lý thuyết 17 Bảng 3-3 Kích thước thiết bị 21 Bảng 4-1 Cân nhiệt hệ thống sấy 30 Bảng 5-1 Catalog số lò đốt dầu kiểu trực lưu 34 SVTH: Đinh Hồng Anh iii Đồ án q trình thiết bị CNHH Danh mục hình Hình 2-1 Sơ đồ cân vật chất trình sấy [2] Hình 2-2 Sơ đồ quy trình cơng nghệ (Sơ đồ khối) Hình 3-1 Đồ thị I-d trình sấy lý thuyết hồi lưu [3] 13 Hình 4-1 Kết cấu tường bao 23 Hình 5-1 Calorifer khí – 31 Hình 5-2 Nguyên lý hệ thống lò 33 Hình 5-3 Lò loại LD0,5/8D thị trường 34 Hình 5-4 Cyclone lọc bụi thơng số kích thước 35 Hình 5-5 Sơ đồ tính tốn khí động 36 SVTH: Đinh Hoàng Anh iv Đồ án trình thiết bị CNHH LỜI NĨI ĐẦU Việt Nam – nước có nơng nghiệp phát triển lâu đời nhờ vào mảnh đất phù sa màu mỡ, nên loại nông sản ngày phát triển phong phú Ngày xã hội ngày phát triển kéo theo nhu cầu người ngày tăng cao sản phẩm thị trường ngồi mẫu mã bao bì đẹp phải chất lượng đa dạng Nắm thị hiếu người tiêu dùng cấp bách việc bảo quản nông sản sau thu hoạch người ta chọn phương pháp sấy thích hợp Sấy q trình cơng nghệ sử dụng nhiều ngành công nông nghiệp Sấy khơng q trình tách nước nước khỏi vật liệu sấy đơn mà q trình cơng nghệ Nó đòi hỏi sau sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn lượng chi phí vận hành thấp Và vật liệu sấy nhắc đến đồ án lần chuối Vì chuối có chứa nhiều chất dinh dưỡng vitamin khống chất có lợi cho người Nhưng chuối dễ hư hỏng nên người ta chọn phương pháp sấy để kéo dài thời gian bảo quản tiêu thụ nhiều Phương pháp sấy đề tài mà em chọn thực Do lần đầu em thiết kế hệ thống sấy nên chắn không tránh khỏi sai sót kiến thức tài liệu tham khảo hạn chế Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình bảo thầy Lương Huỳnh Vủ Thanh để em thực tốt đồ án lần Cần Thơ, ngày….tháng….năm… Người thiết kế Đinh Hoàng Anh SVTH: Đinh Hoàng Anh v Đồ án trình thiết bị CNHH CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CHUỐI 1.1 Sơ lược chuối Các di tích khảo cổ học cho rằng, chuối trồng cách 7,000 năm Đối với hầu hết người, chuối loại màu vàng, hình dạng dài, có vị khơng có hạt Đó loại chuối gọi Cavendish số hàng nghìn loại chuối tìm thấy giới, bao gồm số loại hoang dã mang đầy hạt chúng [4] Chuối ăn quả, chúng thuộc vào nhóm thực vật thân thảo Chuối loại nhiệt đới, có nguồn gốc Châu Á cụ thể Malaysia Từ Malaysia chuối dần trồng rộng rãi toàn Châu Á sau lan rộng sang Châu Phi sau toàn giới trở thành loại trái yêu thích hàng đầu giới loại thực phẩm tiêu thụ nhiều giới sau: Lúa mì, gạo ngơ [4] Mỗi chuối nở hoa lần kết quả, chuối gắn kết với thành buồng, buồng có từ – nải, nải có tới 20 Một số loại dịch bệnh chuối gây thiệt hại lớn đến diện tích chuối trồng tồn giới là: bệnh Panama, bệnh héo chuối, black sigatoka,… Để ứng phó với loại bệnh người ta bước đầu nghiên cứu giống chuối biến đổi gen Hiện giới có 107 quốc gia trồng chuối với nhiều mục đích khác nhau: chủ yếu dùng làm trái cây, dùng để lấy sợi, sản xuất rượu chuối làm cảnh,… [4] Ở Việt Nam, chuối trồng khắp vùng miền nước Một số loại chuối phổ biến nước ta hầu hết thuộc loại Cavendish là: chuối già, chuối xiêm, chuối cao, chuối bom,… 1.2 Thành phần dinh dưỡng Chuối chín tươi (không bao gồm vỏ) chứa khoảng 75% nước, 23% carbohydrate, 1% protein lượng nhỏ chất béo không đáng kể Chuối loại thực phẩm giàu lượng bổ dưỡng 100g chuối cung cấp cho khoảng 89 kcal nhiều loại khoáng chất SVTH: Đinh Hồng Anh Đồ án q trình thiết bị CNHH Bảng 1-1 Một số thành phần dinh dưỡng nguyên tố vi lượng có chuối [4] Thành phần dinh dưỡng (g) Chất béo 0,33 Protein 1,09 Chất Đường xơ tổng 2,6 12,23 Nguyên tố vi lượng (mg) Nước Canxi Magie Sắt 74,91 0,26 27 Photpho Kali Natri Kẽm 22 358 0,15 Ngồi ra, chuối chứa nhiều loại vitamin vitamin C, vitamin A, vitamin B6, vitamin B12, vitamin D, vitamin K, Niacin, Thiamin,… giúp cung cấp cho thể lượng lớn loại vitamin cho hoạt động sống thường ngày [4] 1.3 Yếu tố ảnh hưởng đến chuối trình sấy Trong trình sấy chuối xảy loạt biến đổi hóa sinh, hóa lý, cấu trúc học biến đổi bất lợi khác, làm ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm Những biến đổi học bao gồm biến dạng, nứt, cong queo, biến đổi độ xốp Sự thay đổi hệ keo pha rắn (protein, tinh bột, đường, ) bị biến tính thuộc biến đổi hóa lý Những biến đổi hóa sinh q trình sấy phản ứng tạo thành melanoidin, caramen, phản ứng oxy hóa polyme hóa hợp chất poliphenol, phân hủy vitamin biến đổi chất màu [2] Hàm lượng vitamin chuối sấy thường thấp chuối tươi chúng bị phá hủy phần trình sấy xử lý trước sấy Trong vitamin axit ascobic caroten bị tổn thất trình oxy hóa Riboflavin nhạy cảm với ánh sáng, thiamin bị phá hủy nhiệt sunfit hóa [2] Để tránh làm chậm biến đổi không thuận nghịch ấy, tạo điều kiện để ẩm thoát khỏi chuối cách dễ dàng, cần có chế độ sấy thích hợp cho loại sản phẩm Nhiệt độ sấy: Nhiệt độ sấy cao tốc độ sấy nhanh, q trình có hiệu cao Nhưng sử dụng nhiệt độ sấy cao cho sấy chuối chuối sản phẩm chịu nhiệt Trong môi trường ẩm, nhiệt độ cao 60 C protein bị biến tính; 90 C fructoza bắt đầu bị caramen hóa, phản ứng tạo melanoidin, polime hóa hợp chất cao phân tử xảy mạnh Còn nhiệt độ cao nữa, chuối bị cháy Vì vậy, để sấy chuối thường dùng chế độ sấy ơn hòa, nhiệt độ sấy khơng q cao [2] SVTH: Đinh Hồng Anh Đồ án q trình thiết bị CNHH 1.4 Một số thông số vật lý chuối - Loại chuối: chuối xiêm - Khối lượng riêng: ρ = 977 kg/m3 [2] - Nhiệt dung riêng: c = 1,0269 (kJ.kg-1.K-1) [2] - Hệ số dẫn nhiệt: λ = 0,52 (W.m-1.K-1) [2] - Đường kính chuối: Dc = ÷ (cm) (chọn cm để tính tốn) [2] - Chiều dài chuối: Lc = ÷ 12 (cm) (chọn 10 cm để tính toán) [2] - Khối lượng chuối: mc = 70 ÷ 125 (g) (chọn 120 g để tính tốn) [2] - Độ ẩm chuối: ω1 = 75 ÷ 80% (chọn 75% để tính tốn) [2] - Độ ẩm chuối sau sấy: ω2 = 15 ÷ 20% (chọn 18% để tính tốn) [2] - Độ ẩm cân chuối: ωcb = 15% [2] - Nhiệt độ sấy cho phép chuối: tc = 60 ÷ 90 C (chọn nhiệt độ sấy 75 C) [2] SVTH: Đinh Hồng Anh Đồ án q trình thiết bị CNHH CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ SẤY 2.1 Sơ lược sấy Sấy bốc nước sản phẩm nhiệt nhiệt độ thích hợp, trình khuếch tán chênh lệch độ ẩm bề mặt bên vật liệu, hay nói cách khác chênh lệch áp suất riêng phần bề mặt vật liệu môi trường xung quanh [2] Hiện nay, có hai q trình sấy q trình sấy tự nhiên trình sấy nhân tạo Sấy tự nhiên: sử dụng tác nhân nắng, gió,… Phương pháp thời gian sấy dài, tốn diện tích đất lớn, khó điều chỉnh độ ẩm VLS cuối Quá trình sấy phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết Sấy nhận tạo: trình cung cấp nhiệt, nghĩa phải dùng đến TNS khói lò, bão hòa, khơng khí nóng,… Đặc điểm q trình sấy nhanh, dễ dàng điều khiển thơng số sản phẩm 2.2 Phân loại hệ thống sấy (sấy nhân tạo) Hiện nay, có nhiều loại hệ thống sấy phổ biến thông dụng hệ thống sấy đối lưu 2.2.1 Hệ thống sấy tiếp xúc a Hệ thống sấy lô Loại hệ thống sấy chuyên dùng để sấy vật liệu sấy dạng vải, carton, giấy… Thiết bị sấy hệ thống trụ tròn, thường gọi lô Được cung cấp nhiệt thường nhờ vào nước bão hòa Các vật liệu sấy cuộn tròn từ lơ đến lơ khác nhận nhiệt dẫn nhiệt từ bề mặt lô [2] b Hệ thống sấy tang Là hệ thống sấy chuyên dùng để sấy vật liệu dạng bột nhão Thiết bị sấy hệ thống tương tự hệ thống sấy lơ trụ tròn, dạng trống Bột nhão bám vào tang hình trụ nhận nhiệt dẫn nhiệt Sau sấy có thiết bị khác tách bột khỏi tang [2] 2.2.2 Hệ thống sấy xạ Các vật liệu thường dùng hệ thống sấy xạ là: vật liệu mỏng, vải, lớp sơn kim loại, sách, bìa, phim ảnh [2] SVTH: Đinh Hồng Anh Đồ án q trình thiết bị CNHH Có thể phân loại hệ thống sấy theo nguồn lượng đốt nóng bề mặt xạ tính chất bề mặt xạ Hệ thống sấy xạ thường tốn chi phí vận hành cao, ứng dụng ngoại trừ yêu cầu công nghệ - Hệ thống sấy xạ dùng đèn hồng ngoại - Hệ thống sấy xạ dùng bề mặt xạ 2.2.3 Hệ thống sấy đối lưu a Hệ thống sấy buồng Cấu tạo chủ yếu hệ thống sấy buồng buồng sấy Trong buồng sấy có thiết bị để vận chuyển vật liệu sấy buồng gọi thiết bị truyền tải Kích thước buồng sấy thường nhỏ nên hệ thống sấy buồng thường hoạt động theo chu kì mẻ Ngồi ra, buồng sấy có suất thiết bị truyền tải xe gng hệ thống có tên tủ sấy [2] b Hệ thống sấy hầm Trong hệ thống sấy hầm thiết bị sấy hầm dài Thiết bị truyền tải thường xe goòng băng tải Hầm sấy hoạt động bán liên tục liên tục Ngoài ra, suất hầm sấy thường lớn suất hệ thống sấy buồng Cấu tạo hệ thống sấy hầm bao gồm ba phân chính: hầm sấy, calorifer quạt Trong vật liệu sấy tác nhân sấy thực trình trao đổi nhiệt - ẩm Các hệ thống sấy hầm điều chỉnh cho tác nhân sấy vật liệu sấy chiều ngược chiều, zích zắc, hồi lưu hay khơng hồi lưu tùy thuộc vào mục đích thiết kế [2] c Hệ thống sấy thùng quay Thiết bị sấy hệ thống thùng sấy hình trụ tròn đặt nghiêng góc thích hợp Trong thùng sấy người ta bố trí cánh xáo trộn Khi thùng quay, vật liệu sấy vừa chuyển động từ đầu đến đầu thùng sấy vừa bị xáo trộn từ xuống TNS từ đầu vào đến đầu thùng sấy Hệ thống sấy thùng quay chuyên dùng cho sấy hạt cục nhỏ thường làm việc chế độ liên tục [2] d Hệ thống sấy tháp Trong hệ thống sấy thiết bị sấy tháp sấy, người ta đặt loạt kênh dẫn kênh thải TNS xen kẽ LVS hệ thống dạng hạt tự di SVTH: Đinh Hồng Anh Đồ án q trình thiết bị CNHH 5.4 Quạt Quạt thiết bị vận chuyển khơng khí tạo áp suất cho dòng khí qua thiết bị khác: calorifer, hầm sấy, đường ống, cyclon Năng lượng quạt tạo cung cấp cho dòng khí áp suất động học để di chuyển khắc phục trở lực đường ống vận chuyển Năng suất quạt đặc trưng thể tích khí vào hay thiết bị sấy 5.4.1 Tính trở lực a Sơ đồ bố trí khí động: Hệ thống sấy thiết kế gồm hai phần hầm sấy phía kênh dẫn khí phía Hai phần ngăn cách trần phụ có chiều dài 10,89 (m) (tức chiều dài hâm trừ đường dẫn khí vào đường dẫn khí khỏi hầm) Ống đưa TNS vào hầm đặt cửa hầm (m), tức TNS thổi vào hệ thống bị trần phụ cản trở để không gây trở lực cho dòng khí hồi lưu Ta cho khoảng cách từ ống thổi TNS vào hệ thống quạt (m) – khoảng cách để TNS TNS hồi lưu hòa trộn với tốt Sau ta chọn khoảng trống để bố trí quạt, ta chọn (m) Cách quạt thổi (m), ta bố trí ống thải TNS bỏ Khoảng cách quạt calorifer ta chọn (m) Calorifer ta chọn dài 0,93 (m) thêm ống nối để đưa nước bão hòa vào đường nước ngưng nên ta chọn khoảng trống bố trí calorifer (m) Tính tốn từ lựa chọn nên ta có chiều dài kênh dẫn khí 4,34 (m) s Hình 5-5 Sơ đồ tính tốn khí động SVTH: Đinh Hồng Anh 36 Đồ án q trình thiết bị CNHH b Trở lực từ miệng quạt đến calorifer Vận tốc khí từ quạt đến calorifer: w L 5346,92   1,39 (m/s) 3600    F 3600  1,067  Trong đó: ρ khối lượng khơng khí 57,85 ºC, ρ = 1,067 (kg/m3) F tiết diện ống F  H d  Bh  0, 1, 434  (m2) Hd chiều cao kênh dẫn khí Bh chiều rộng hầm Ta có d đường kính tương đương ống thơng số cần cho q trình tính tốn cần phải lựa chọn, ta chọn d = 0,7 (m) Chuẩn số Reynold là: (Công thức II.4 trang 359 [6]) Re  wd 1,39  0,7   5,8  104  104 6 v 16,76  10 Trong đó: v độ nhớt động học, v = 16,76 x 10-6 (m2/s) Vậy khơng khí ống chảy theo chế độ chảy xoáy (rối) (Trang 360 [6]) Chuyển động chảy xoáy chia làm khu vực: - Vùng 1: Nhẵn thủy lực học, khu vực độ nhám không ảnh hưởng đến hệ số ma sát (công thức II.60 trang 378 [6]) 8  d 7  0,7  Re gh         4849 3      10  Trong đó: ε = 210-3 (m): độ nhám tuyệt đối (tra bảng II.15 trang 381 [6]) - Vùng 2: Khu vực nhám, khu vực hệ số ma sát phụ thuộc vào độ nhám mà không phụ thuộc vào chuẩn số Reynold SVTH: Đinh Hồng Anh 37 Đồ án q trình thiết bị CNHH 9  d 8  0,7  Ren  220     220    1,6  105 3      10  Vậy Rgh < Re < Ren - Vùng 3: Khu vực độ, nằm khu vực nhẵn khu vực nhám ứng với Rgh < Re < Ren   103   2,86  103 d 0,7  thuộc khoảng 8.10-5 ÷ 1250 × 10-5 d Vậy hệ số ma sát xác định: (công thức II.64 trang 380 [6]) Vậy  100   103 100      0,1 1, 46     0,0278   0,1 1, 46  d Re  0,7 5,8 104    Vậy ta tính trở lực từ miệng quạt đến calorifer là:   l    w 0,0277   1,067  1,392 P1    0,082 (N/m2) 2 d  0,7 0,25 0,25 c Trở lực calorifer Căn vào lưu tốc khơng khí 3,32 (kg.m-2.s-1) ta tra bảng phụ lục trang 181 [3] Ta có trở lực calorifer P2  (mmH 2O)  29, 42 (N/m2) d Trở lực kênh thơng gió Vận tốc khí kênh thơng gió: w3  L 5346,92   1, 671 (m/s) 3600    F 3600  0,889 1 Trong đó: ρ khối lượng khơng khí 85 oC, ρ = 0,889 (kg/m3) F tiết diện F  0, 1, 434  (m ) Ta có d đường kính tương đương ống thơng số cần cho q trình tính tốn cần phải chọn, ta chọn d = 0,7 (m) SVTH: Đinh Hoàng Anh 38 Đồ án trình thiết bị CNHH Chuẩn số Reynold là: (Công thức II.4 trang 359 [6]) Re  w  d 1,39  0,7   4,8 104  104 6 v 20,35.10 Trong đó: v độ nhớt động học, v  20,35 106 (m2/s) Vậy khơng khí ống chảy theo chế độ chảy xốy (rối) (Trang 360 [6]) Chuyển động chảy xoáy chia làm khu vực: - Vùng 1: Nhẵn thủy lực học, khu vực độ nhám không ảnh hưởng đến hệ số ma sát (công thức II.60 trang 378 [6]) 8  d 7  0,  Re gh         4849 3     10  Trong đó:   103 (m): độ nhám tuyệt đối (tra bảng II.15 trang 381 [6]) - Vùng 2: Khu vực nhám, khu vực hệ số ma sát phụ thuộc vào độ nhám mà không phụ thuộc vào chuẩn số Reynold 9  d 8  0,  Ren  220     220    1, 105    10     Vậy: Regh < Re < Ren - Vùng 3: Khu vực độ, nằm khu vực nhẵn khu vực nhám ứng với Rgh < Re < Ren  d Vậy d   103  2, 68 103 0, phụ thuộc khoảng 105 1250 105 Vậy hệ số ma sát xác định: (công thức II.64 trang 380 [6])  100     0,1 1, 46    d Re   SVTH: Đinh Hoàng Anh 0,25  103 100   0,1 1, 46    0, 4,8 104   0,25  0, 0281 39 Đồ án trình thiết bị CNHH Vậy ta tính trở lực kênh thơng gió là: P3    l    w2 2 d  0,0281 4,34  0,889 1,392  0,15 (N/m2)  0,7 e Ngoặc 90o Tính chuẩn số Reynold giống phần trước sau tra bảng II.16 trang 382 [3] Ta có được:   1,1 Vận tốc khí ngoặc 90o là: w4  L 5346,92   1,17 (m/s) 3600    F 3600  0,889 1, 434 Trong đó: F  Bh  L  1, 434 1  1, 434 (m) L chiều dài đường dẫn khí vào hầm Vậy trở lực ngoặc 90º là: (công thức II.56 trang 377 [6]) w2   1,17  0,889 P4     1,1  0,67 (N/m2) 2 f Vào xe goòng Tiết diện vào xe gòong là: F  0,82  0, 05 14  0,574 (m ) Tại điểm vào xe goòng, xe goòng khỏi xe goòng ta lấy tTB = 67,5 oC để tính tốn nhiệt độ có phần thay đổi khó xác định nên ta chọn nhiệt độ trung bình đầu vào cuối để tính Ta có :   1, 037 (kg/m3) Vận tốc khí vào xe gng là: w5  L 5346,92   2,5 (m/s) 3600    F 3600 1,037  0,574 Hệ số trở lực cục vào xe goòng là:   0,18 SVTH: Đinh Hoàng Anh 40 Đồ án trình thiết bị CNHH Vậy trở lực vào xe goòng là: P5    w 52   2,52 1,037  0,18   0,58 (N/m2) 2 g Trong xe gng Vận tốc khí kênh thơng gió: w6  L 5346,92   1,88 (m/s) 3600    F 3600 1, 037  0, 7623 Trong đó: F  0,95  0, 09114  0, 04  0,1 14  0, 7623 (m ) Ta có d đường kính tương đương ống thơng số cần cho q trình tính tốn cần phải chọn , ta chọn d = 0,09 (m) Chuẩn số Reynold là: (Công thức II.4 trang 359 [6]) Re  w  d 1,88  0, 09   8619  104 6 v 19, 63 10 Trong đó: v độ nhớt động học, v = 19,63 × 10-6 (m2/s) Vậy khơng khí ống chảy theo chế độ chảy xoáy (rối) (Trang 360 [6]) Chuyển động chảy xoáy chia làm khu vực: - Vùng 1: Nhẵn thủy lực học, khu vực độ nhám không ảnh hưởng đến hệ số ma sát (công thức II.60 trang 378 [6]) 8  d 7  0, 09  Re gh         89794 5     10  Trong đó:   105 (m): độ nhám tuyệt đối (tra bảng II.15 trang 381 [6]) - Vùng 2: Khu vực nhám, khu vực hệ số ma sát phụ thuộc vào độ nhám mà không phụ thuộc vào chuẩn số Reynold SVTH: Đinh Hồng Anh 41 Đồ án q trình thiết bị CNHH 9  d 8  0, 09  Ren  220     220    2,85 107 5     10  Vậy: 4000 < Re < Regh - Vùng 3: Khu vực độ, nằm khu vực nhẵn khu vực nhám ứng với 4000 < Re < Regh Vậy hệ số ma sát xác định: (tra bảng II.12 trang 379 [6])   0,032 (W.m-2/K-1) Vậy ta tính trở lực kênh thơng gió là: P6    l    w2 2 d  0,032  4,34  1,037  4,32  1,5 (N/m2)  0,09 h Ra khỏi xe Ta có ρ = 1,037 (kg/m3), w = 3,16 (m/s) hệ số trở lực cục   0, 25 Vậy trở lực vào xe goòng là: w2   4,32  1,037 P7     0, 25   2, (N/m2) 2 i Kênh dẫn gió vào quạt Vận tốc khí kênh thơng gió: w8  L 5346,92   1, 432 (m/s) 3600    F 3600 1,037 1 Trong đó: ρ khối lượng riêng khơng khí 38,74 C, ρ = 1,058 (kg/m3) F tiết diện F  0, 1, 434  (m ) Ta có d đường kính tương đương ống thơng số cần cho q trình tính tốn cần phải chọn , ta chọn d = 0,7 (m) Chuẩn số Reynold là: (Công thức II.4 trang 359 [6]) SVTH: Đinh Hồng Anh 42 Đồ án q trình thiết bị CNHH Re  w  d 1, 432  0,7   5,6 104  104 6 v 17,89 10 Trong đó: v độ nhớt động học, v = 17,89 × 10-6 (m2/s) Vậy khơng khí ống chảy theo chế độ chảy xoáy (rối) (Trang 360 [6]) Chuyển động chảy xoáy chia làm khu vực: - Vùng 1: Nhẵn thủy lực học, khu vực độ nhám không ảnh hưởng đến hệ số ma sát (công thức II.60 trang 378 [6]) 8  d 7  0,  Re gh         4849 3     10  Trong đó:   103 (m): độ nhám tuyệt đối (tra bảng II.15 trang 381 [6]) - Vùng 2: Khu vực nhám, khu vực hệ số ma sát phụ thuộc vào độ nhám mà không phụ thuộc vào chuẩn số Reynold 9  d 8  0,  Ren  220     220    1, 105 3     10  Vậy: Regh < Re < Ren - Vùng 3: Khu vực độ, nằm khu vực nhẵn khu vực nhám ứng với Regh < Re < Ren  d Vậy  103  2, 68 103 0,  thuộc khoảng 8.10-5 ÷ 1250.10-5 d Vậy hệ số ma sát xác định: (công thức II.64 trang 380 [6])  100     0,1 1, 46    d Re   0,25  103 100   0,1 1, 46    0, 5, 104   0,25  0, 0278 Vậy trở lực xe gng là: SVTH: Đinh Hồng Anh 43 Đồ án q trình thiết bị CNHH   l    w2 P8  2 d 0,0278   1,058  1, 4322   0,086 (N/m2)  0,7 j Tổng trở lực Vậy tổng trở lực hệ thống là: P  97, 205 (N/m2) Vậy chuyển trở lực hệ thống trở lực tiêu chuẩn kĩ thuật: Ptc  P  tc   97, 205  1,  112, 48 (N/m2)  11, 47 (mmH2O) 1,037 Bảng 5-2 Kết tính tốn trở lực ρ (kg/m3) v (m/s) Quạt-calorifer 1,067 1,39 Calorifer Kênh dẫn khí 0,889 1,671 Ngoặc 90 0,889 1,17 1,1 0,67 Ngoặc 90 0,889 1,17 1,1 0,67 Vào xe 13 lần 1,037 2,5 0,18 7,54 Trong xe 1,037 1,88 Ra xe 13 lần 1,037 3,16 0,25 31,2 39 Ngoặc 90 1,037 1,17 1,1 0,67 40 Ngoặc 90 1,037 1,17 1,1 0,67 41 Dẫn vào quạt 1,058 1,432 Tổng cộng SVTH: Đinh Hoàng Anh Chiều dài Đktd (m) (m) p (N/m2) Vị trí STT 0,7 λ ξ 0,0278 0,082 29,42 4,34 4,34 0,7 0,09 0,7 0,0281 0,15 0,032 0,0278 19,5 0,086 90,66 44 Đồ án trình thiết bị CNHH 5.4.2 Chọn quạt Căn vào lưu lượng khơng khí cần cung cấp trở lực tiêu chuẩn ta chọn quạt từ bảng II.54 trang 503 [6]: Chọn quạt hướng trục bốn cánh ЦAӶ loại MЦ có lưu lượng lớn 3200 (m3/h) tạo áp suất lớn 20 (N/m2) Một số thông số quạt: - Kí hiệu Nº6 Lưu lượng 6000 (m3/h) H  21 (mmH2O) Hiệu suất ƞ = 0,5 Số vòng quay 1450 (vòng/phút) Cơng suất động điện (kW) Động điện loại AД – 21/6 Tính công suất quạt dùng hầm sấy (công thức 17.38 trang 334 [2]) V  tc  P 2000  1,  97, 205 N k  1,   1, 23 (kW) 3600  102    q 3600  102  1,037  0,5 Phía chọn quạt để dùng hầm sấy ta cần phải chọn thêm loại quạt phụ khác quạt hút TNS khỏi hệ thống sấy quạt thổi khơng khí từ mơi trường qua xyclon trước vào hệ thống sấy Căn vào hệ số hồi lưu n = tức hồi lưu 66,67% lượng TNS tức ta cần phải loại khỏi hệ thống sấy 33,33% lượng TNS Tức lưu lượng tương đương khoảng 2000 (m3/h) Vậy ta chọn quạt hướng trục bốn cánh ЦAӶ loại MЦ kí hiệu Nº5 lưu lượng 4500 (m3/h), 960 (vòng/phút) Tính cơng suất quạt dùng hút TNS khỏi hầm: N k V  tc  P 2000  1,  97, 205  1,   0,92 (kW) 3600  102    q 3600  102 1,058  0,65 Căn vào số hồi lưu ta thấy lưu khơng khí ngồi trời cần cung cấp khoảng 2000 (m3/h) Dựa vào đồ thị đặc tuyến quạt ly tâm Ц9-57 Nº4 (hình II.57 trang 488 [6]) ta chọn loại quạt với tốc độ quạt 60 (rad/s), tốc độ vòng bánh guồng 12,6 (m/s) hiệu suất 0,5 Tính cơng suất quạt dùng thổi khơng khí ngồi trời vào cyclone: SVTH: Đinh Hồng Anh 45 Đồ án q trình thiết bị CNHH N k V  tc  P 2000  1,  97, 205  1,   1,63 (kW) 3600  102    q 3600  102  0,935  0,5 Vậy ta chọn động có cơng suất N = 1,63 (kW) 5.5 Hệ thống truyền động Vận tốc xe goòng di chuyển hầm là: vxe  12,99  2,58  104 (m/s) 14  3600 Do xe goòng di chuyển chậm nên ta chọn động có cơng suất tương đối thấp, chọn động 500 (W) Ta có chiều cao bánh xe goòng 161 (mm) Vậy ta chọn đường kính lăn cho hợp lí vừa đủ tầm để giúp cho móc kéo xe gng Ở ta chọn lăn có đường kính 0,24 (m) Vận tốc lăn băng tải là: vxe 2, 45 104  60 vtai    0,01 (vòng/phút) Cconlan   0, 24  Vận tốc bánh đai lớn = vận tốc lăn băng tải = 0,01 (vòng/phút) Chọn đường kính bánh đai lớn 0,24 (m) Chọn đường kính bánh đai nhỏ 0,06 (m) vtai  0,01 0, 24  0,04 (vòng/phút) 0,06 Vận tốc quay động = vận tốc quay bánh đai nhỏ = 0,04 (vòng/phút) Chọn vật liệu làm băng tải Inox 304, với bề dày (mm) Chọn chiều rộng băng tải phải nhỏ khoảng cách đường rây Ở ta chọn 300 (mm) chữ L vuông cao 30 (mm), dày (mm) liên kết với băng tải nhờ boulon M6 với khoảng cách tâm boulon ta chọn 400 (mm) Chọn thiết kế rây SVTH: Đinh Hồng Anh 46 Đồ án q trình thiết bị CNHH Dựa vào bề dày bánh xe goòng mà ta chọn 38 (mm), ta chọn độ rộng đường rây 42 (mm) Như vẽ xe gng khoảng cách rây 812 (mm) Thiết kế bề dày đường rây (mm) , chiều cao 30 (mm) làm từ Inox 304 - Tóm tắt thiết bị phụ: -Calorifer: Ta chọn loại khí-hơi để đốt nóng khơng khí với lưu tốc khơng khí 3.32 (kg.m-2.s-1) Kích thước calorifer ta chọn là: A = 930 (mm), 662 (mm), 200 (mm) -Nồi hơi: Với lượng cần cung cấp Gh = 117,72 kg/h Nên ta chọn mua loại nồi LD0.3/8D với thông số kỹ thuật: Năng suất sinh 300 (kg/h), Áp suất làm việc (kg/cm2), Nhiệt độ bão hòa 175 (C) -Cyclone lọc bụi: Ta chọn mua loại cyclone sử dụng cơng nghiệp để lọc hạt bụi có kích thước > (μm) -Quạt: Sau q trình tính tốn lọai trở lực ta chọn:  Quạt hướng trục bốn cánh ЦAӶ loại MЦ có lưu lượng lớn 3200 (m3/h) tạo áp suất lớn 20 (N/m2)  Quạt ly tâm Ц9-57 Nº4 với tốc độ quạt 60 (rad/s), tốc độ vòng bánh guồng 12,6 (m/s) hiệu suất 0,5 -Hệ thống truyền động (băng truyền): Dày = (mm), cao = 30 (mm), làm từ Inox 304 SVTH: Đinh Hoàng Anh 47 Đồ án trình thiết bị CNHH CHƯƠNG TÍNH TỐN GIÁ THÀNH Sau q trình tính tốn thiết kế thiết bị sấy, tham khảo giá thành sản phẩm thị trường đưa Bảng 6-1: Bảng 6-1 Giá thành thiết bị STT Tên Số lượng Inox 304 1505 (kg) Quạt ly tâm Giá (VND) Tổng (VND) 50.000 75.250.000 (cái) 6.000.000 6.000.000 Quạt hướng trục (cái) 2.500.000 7.500.000 Gạch ống cách nhiệt 4300 (viên) 1.212 5.211.600 Bông thủy tinh 20 (tấm) 636.000 12.720.000 Bê tơng 150 (m2) 537.326 80.598.900 Bánh xe gòong 60 (cái) 135.000 8.100.000 Thép CT3 125 (kg) 63.000 7.857.000 Calorifer (cái) 9.237.500 18.475.000 10 Lò (cái) 5.251.000 5.251.000 11 Động điện (cái) 1.281.000 5.124.000 12 Dụng cụ đo 5.000.000 13 Đường ống 5.400.000 14 Tổng vật liệu 15 Chênh lệch giá vật tư (10%) Tổng cộng SVTH: Đinh Hoàng Anh 262.487.500 26.248.750 288.736.250 48 Đồ án trình thiết bị CNHH CHƯƠNG KẾT LUẬN Sau kết thúc môn học, thiết kế tính tốn hầm sấy chuối với khối lượng nhập liệu 100 (kg/h) Độ ẩm chuối sấy từ 75% xuống 18% Chiều dài hầm 12,89 (m), cao 1,581 (m) rộng 0,974 (m) Việc thiết kế, tính tốn hệ thống sấy phụ thuộc nhiều vào số liệu thực nghiệm số liệu ẩm ban đầu, đường cong giảm ẩm, đường cong tốc độ sấy,… phương pháp tính toán dựa vào nhiều nguồn tài liệu khác dẫn đến việc khơng đồng tính tốn sai số kết Mặc dù hệ thống hầm sấy phổ biến ngành công nghiệp sinh viên chưa có điều kiện tham quan thực tế nên đa phần tính tốn thiên phần lý thuyết, đôi chỗ chưa hợp lý không khoa học Chính mà đồ án có tính chất tham khảo trước tiến hành xây dựng thực tế, thực tế tính tốn lại yếu tố ngoại cảnh số liệu chọn ban đầu Ưu điểm hệ thống sấy hầm thiết bị thiết kế vận hành đơn giản, dễ vận hành chi phí thiết kế thấp Có khả ứng dụng phổ biến việc làm đa dạng sản phẩm nông nghiệp nước ta SVTH: Đinh Hoàng Anh 49 Đồ án trình thiết bị CNHH Tài Liệu Tham Khảo Xoa, T.T and T.N.T Khuông, Sổ Tay Q Trình Và Thiết Bị Cơng Nghệ Hóa Chất Tập 2006, Khoa học Kỹ thuật Trần, V.P., Tính tốn thiết kế hệ thống sấy 2008, Giáo Dục Hoàng, V.C., Thiết Kế Hệ Thống Thiết Bị Sấy 2006: Khoa Học Kỹ Thuật Koeppel, D., Banana: The fate of the fruit that changed the world 2008: Penguin Lụa, N.V., Sổ Tay Q Trình Và Thiết Bị Cơng Nghệ Hóa Chất Tập 7, Kỹ Thuật Sấy Vật Liệu 2006, Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh Xoa, T.T and T.N.T Khng, Sổ Tay Q Trình Và Thiết Bị Cơng Nghệ Hóa Chất Tập 2006, Khoa học Kỹ thuật SVTH: Đinh Hoàng Anh 50 ... hệ thống sấy phổ biến thông dụng hệ thống sấy đối lưu 2.2.1 Hệ thống sấy tiếp xúc a Hệ thống sấy lô Loại hệ thống sấy chuyên dùng để sấy vật liệu sấy dạng vải, carton, giấy… Thiết bị sấy hệ thống. .. nghệ - Hệ thống sấy xạ dùng đèn hồng ngoại - Hệ thống sấy xạ dùng bề mặt xạ 2.2.3 Hệ thống sấy đối lưu a Hệ thống sấy buồng Cấu tạo chủ yếu hệ thống sấy buồng buồng sấy Trong buồng sấy có thiết. .. liệu sấy cuộn tròn từ lô đến lô khác nhận nhiệt dẫn nhiệt từ bề mặt lô [2] b Hệ thống sấy tang Là hệ thống sấy chuyên dùng để sấy vật liệu dạng bột nhão Thiết bị sấy hệ thống tương tự hệ thống sấy