Đồ án thiết kế sấy tủ

giới thiệu về các quá trình sấy, phân loại sấy, các thiết bị sấy đối lưu, công thức tính quá trình sấy, sấy tủ, sấy buồng, sấy hầm, thiết bị phụ quạt gió, tính toán các qua trinh sấy, thiết kế vẽ tủ sấy, quạt gió, xe goong

MỤC LỤC DANH SÁCH BẢNG DANH SÁCH HÌNH CÁC TỪ VIẾT TẮT ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 1.1.1 Nguồn gốc khoai tây 1.1.2 Tình hình khoai tây Việt Nam 1.1.3 Thành phần hóa học khoai tây 1.1.4 Tính chất vật lý khoai tây 1.1.5 Công dụng khoai tây 1.1.6 Phương pháp bảo quản khoai tây 1.2 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY 1.2.1 Bản chất trình sấy 1.2.2 Các giai đoạn trình sấy 1.2.3 Phân loại 1.2.4 Tác nhân sấy 1.2.5 Chế độ sấy 1.2.6 Hệ thống sấy đối lưu 1.3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỦ SẤY KHOAI TÂY 1.3.1 Quy trình cơng nghệ sấy khoai tây 1.3.2 Các bước thiết kế hệ thống sấy tủ 2.1 TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CỦA VẬT LIỆU 2.1.1 Giai đoạn 2.1.2 Giai đoạn 2.1.3 Giai đoạn 2.2 TÍNH TỐN Q TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT 2.2.1 Giai đoạn 2.2.2 Giai đoạn 2.2.3 Giai đoạn 2.3 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA BUỒNG SẤY VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN TẢI 2.4 TÍNH TỔN THẤT NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH SẤY THỰC TẾ 2.4.1 Giai đoạn 2.4.2 Giai đoạn 2.5 THIẾT KẾ CALORIFER 2.6 CHỌN QUẠT GIÓ CHƯƠNG KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC - DANH SÁCH BẢNG 1.1 Thành phần dinh dưỡng 100 g khoai tây 1.2 Tổn thất qua qn 2.1 Thông số trạng thái khơng khí q trình sấy lý thuyết giai đoạn 2.2 Các thơng số khơng khí trình sấy lý thuyết giai đoạn 2.3 Cân nhiệt lý thuyết giai đoạn 2.4 Tổn thất giai đoạn 2.5 Cân nhiệt ẩm cho trình sấy thực tế giai đoạn 2.6 Các thông số thiết bị calorifer KΦ1 2.7 Các thông số thiết bị quạt ly tâm Deton 11- 62 – II 2,2A 2.8 Bảng tổng kết Hệ số truyền nhiệt trợ lực thủy lực thiết bị KΦ phía khơng khí [6] Hệ số truyền nhiệt trợ lực thủy lực thiết bị KΦ phía khơng khí [6] Thơng số kỹ thuật quạt gió ly tâm Deton 11- 62 – II …… DANH SÁCH HÌN 1.1 Hình dạng khoai tây 1.2 Khoai tây mọc mầm 1.3 Các giai đoạn trình sấy 1.4 Hệ thống sấy hầm .9 1.5 Qui trình công nghệ sấy khoai tây 11 1.6 Quá trình sấy lý thuyết không hồi lưu 14 1.7 Sấy lý thuyết có hồi lưu 14 1.8 Sấy thực tế hồi lưu giai đoạn 33 1.9 Sấy thực tế hồi lưu giai đoạn 34 CÁC TỪ VIẾT TẮT HTSB: Hệ thống sấy buồng HTSH: Hệ thống sấy hầm KK: Khơng khí TBS: Thiết bị sấy TBTT: Thiết bị truyền tải TNS: Tác nhân sấy VLS: Vật liệu sấy ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam đất nước có nơng nghiệp phát triển mạnh, nơng nghiệp chiếm tỉ trọng cao cấu kinh tế, nên việc đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa, nước ta bắt đầu xuất nơng sản chế phẩm Vì vậy, việc ứng dụng cơng nghệ đóng vai trò quan trọng Tuy nhiên, ngành nơng nghiệp nước ta chưa tương xứng với vị trí kinh tế, nguyên nhân chủ yếu khâu thu hoạch, bảo quản chế biến nông sản Việt Nam chưa khoa học, điều làm giảm giá trị sản phẩm đưa thị trường tiêu thụ Để cải thiện vấn đề có nhiều phương pháp đưa ra, kỹ thuật sấy xem ngành khoa học đóng vai trò quan trọng việc chế biến bảo quản nơng sản Ngồi lương thực lúa nước, khoai tây lương thực có tầm quan trọng lớn, ăn chế biến từ khoai tây ngày trở nên đa dạng, phong phú Đặc biệt, khoai tây sấy lát sấy nhiều thiết bị với nhu cầu, mục đích khác nên tiện lợi cho người sử dụng Song song với phát triển kỹ thuật sấy đời nhiều loại thiết bị sấy khác để phục vụ cho loại nơng sản Trong đó, sấy buồng sấy hầm sử dụng rộng rãi ngành công nghệ thực phẩm với qui mơ cơng nghiệp Bên cạnh đó, sấy buồng có kích thước nhỏ với thiết bị truyền tải khay sấy gọi tủ sấy thơng dụng qui mơ phòng thí nghiệm, sản phẩm sau sấy tủ bảo quản lâu, tăng cảm quan giá trị dinh dưỡng Do đó, công nghiệp người ta thường chọn thiết bị sấy tủ cho loại rau củ suất thấp, vừa mang hiệu kinh tế, thuận tiện vận hành chi phí thấp Nhằm trang bị kiến thức kỹ thuật sấy cho kỹ sư ngành Công Nghệ Thực Phẩm, sinh viên trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Cần Thơ làm đồ án mơn học Q trình thiết bị chương trình đào tạo Để có nhìn trực quan thực tế hơn, em trình bày đồ án với đề tài cụ thể “Tính tốn, thiết kế tủ sấy khoai tây có suất 30 kg sản phẩm tươi/mẻ” Em xin chân thành cảm ơn thầy mơn Q trình thiết bị, Trần Ngọc Liên giúp em hoàn thành đồ án Tuy nhiên, hạn chế mặt kiến thức lý thuyết thực tế nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận dẫn góp ý thầy CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 1.1.1 Nguồn gốc khoai tây Hình 1.1 Hình dạng khoai tây Cây khoai tây tên khoa học Solanum tuberosum L Khoai tây lồi nơng nghiệp ngắn ngày, chứa nhiều tinh bột, loại trồng lấy củ rộng rãi giới xếp thứ tư mặt sản lượng tươi sau lúa, lúa mì ngơ Cây khoai tây có nguồn gốc từ vùng núi Andes Bolivia Peru cách 7000 năm Mãi đến 1541, người Tây Ban Nha tình cờ phát điều thú vị khoai tây, mà theo cách gọi thổ dân “cây pap-pa” Sau đó, đem trồng nhiều nơi nhanh chóng trở thành lương thực chủ đạo ( Trần Thị Mai, 2001) 1.1.2 Tình hình khoai tây Việt Nam Năm 1890, người Pháp giám đốc Vườn bách thảo Hà Nội đem hạt khoai tây trồng thử nước ta, khoai tây dễ trồng, củ ăn ngon, mau chóng đươc trồng nhiều địa phương Từ năm 1980, khoai tây quan tâm có đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước mà Viện Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam quan chủ trì Nhờ vậy, suất khoai tây nâng cao, trước thường tấn/ha, cao 1820 tấn/ha, từ năm 1981 đến nay, suất bình quân đạt gần 12 tấn/ha, cao đạt 35-40 tấn/ha, có thời điểm khoai tây xuất sang Nga (có năm tới 1.000 tấn) Khi lương thực lúa gạo ngô dồi khoai tây nghiên cứu theo hướng chất lượng hiệu Hiện nay, khoai tây trồng chủ yếu đồng sông Hồng Đà Lạt Lâm Đồng vài tỉnh thành khác ( Thái Hà – Đặng Mai, 27/08/2017) 1.1.3 Thành phần hóa học khoai tây Khoai tây mệnh danh “nhân sâm lòng đất” Khoai tây cung cấp cho thể thành phần dinh dưỡng cao chúng chế biến tốt Theo chuyên gia Dinh dưỡng Trung tâm Y tế Texas (Mỹ) dùng khoảng 203 g khoai tây/ngày cung cấp 50% số lượng vitamin C B6 cần thiết cho người lớn/ngày Về dinh dưỡng, khoai tây biết đến với carbohydrate (khoảng 26 g củ khoai tây trung bình), hình thức chủ yếu carbohydrate tinh bột phần nhỏ ý nghĩa, lợi ích chất xơ khả chống tiêu hóa enzyme dày, ruột non để đạt đến ruột già nguyên vẹn (Nguồn:Trần Thị Mai, 2001) Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng 100 g khoai tây Thành phần Hàm lượng Đơn vị Nước 80 g Năng lượng 387 kJ Protein g Lipid 0,1 g Glucid 20,9 g Celluloza 1,0 G Tro 1,0 G Kali 396 Mg Vitamin C 10 Mg Vitamin E 0,01 Mg Vitamin B6 0,203 Mg (Nguồn:Bộ y tế viện dinh dưỡng, 2007) 1.1.4 Tính chất vật lý khoai tây - Khối lượng riêng: ρkt = 1034 kg/m3 (Bảng – trang 215 [3]) - Nhiệt dung riêng: Ckt = 3,634 kJ/kg (Bảng – trang 90 [10]) - Hệ số dẫn nhiệt: λ = 0,59 W/m.K (Bảng – trang 215 [3]) - Kích thước khoai tây: đường kính – cm - Dài: – cm - Khối lượng: 100 – 150 g - Độ ẩm vật liệu sấy: Nguyên liệu khoai tây Cần Thơ có độ ẩm ban đầu W1 = 80 % 1.1.5 Công dụng khoai tây Cải thiện chức não sức khỏe thần kinh: Vitamin B6 giúp tạo amin, loại hợp chất hữu dẫn truyền thần kinh bao gồm có serotonin, melatonin epinephrine, điều có nghĩa khoai tây làm giảm nguy trầm cảm, căng thẳng Thêm vào đó, lượng lớn cacbohydrate khoai giúp trì lượng glucose máu, giúo não làm việc tốt hơn, lượng kali làm giãn mạch máu, đảm bảo não nhận đủ máu Đẩy mạnh trình tiêu hóa: lượng cacbohydrate chất xơ khiến dày tiêu hóa tốt Giảm huyết áp tốt cho tim mạch: lượng chất xơ có khoai tây giúp làm giảm cholesterol mạch máu, vitamin C B6 làm giảm thiểu gốc tự do, carotenoid trì hoạt động ổn định tim mạch Ngồi ra, vitamin B6 đóng vai trò quan trọng q trình methyl hóa, biến đổi phân tử homocysteine có khả gây nguy hại thành phân tử lành tính Quá nhiều homocysteine làm hỏng thành mạch máu, tăng nguy đau tim đột quỵ Tăng cường khả miễn dịch: Vitamin C phòng ngừa nhiều loại bệnh scorbut với triệu chứng như: chảy máu chân răng, chậm lành vết thương, dễ bị nhiễm trùng, dễ bị kích động bệnh cảm lạnh thơng thường Chống viêm, chống lão hóa: Kali vitamin B6 giúp chống viêm hệ thống tiêu hóa miệng, canxi magie hữu dụng ngăn ngừa bệnh thấp khớp Vitamin C, E chất chống oxy hóa nên tốt cho da Độc tính khoai tây Khoai tây chứa hợp chất độc hại biết đến glycoalkaloid, phổ biến solanine Solanine tìm thấy số bạch anh độc, thiên tiên tử (Hyoscyamus niger), thuốc (Nicotiana spp.), cà tím cà chua Độc tố ảnh hưởng đến hệ thần kinh, gây yếu ớt nhầm lẫn Hình 1.2 Khoai tây mọc mầm Các chất thuốc bảo vệ thực vật, tích tụ phần lá, mầm khoai tây, nấu ăn 170°C làm giảm chất độc Nồng độ glycoalkaloid khoai tây hoang dã đủ để gây hại cho thể người, gây nhức đầu, tiêu chảy, chuột rút nghiêm trọng khiến người ăn hôn mê dẫn tới tử vong Tuy ngộ độc khoai tây xảy Ánh sáng làm diệp lục tổng hợp clorophyl, nguyên nhân khiến số khu vực củ độc Một số giống khoai tây chứa nhiều chất độc glycoalkaloid giống khác, nhà lai tạo giống thông qua thử nghiệm loại bỏ có tính độc Họ cố gắng giữ mức solanin 200 mg/kg Tuy nhiên, củ giống thương mại có màu xanh, hàm lượng chất solanin lên tới 1.000 mg/kg Trong củ khoai tây bình thường có 12–20 mg/kg Bảng 2.3 Cân nhiệt lý thuyết giai đoạn Thông số Công thức Kết Đơn vị q0 - (1.74) 4765,67- 11223,15 N (1.13) 14,53 G0 (1.72) 11,8 kg/h Q0 (1.76) 8073,4 kJ Qv (1.75) 19296,5 kJ Q1 (1.83) 5786 kJ (1.84) 13238 kJ Qr (1.77) 19024 kJ ∆Q (1.80) 272,6 kJ 1,4 % ∆Q% (1.81) kJ/kgẩm – kJ 2.3 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA BUỒNG SẤY VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN TẢI - Tiết diện thơng gió tủ (1.19): Fg = = = = 0,0538 m2 + Chọn chiều dài chất vật liệu lên khay Lm = 0,4 m chiều dài phụ làm giá đỡ khay ∆L = 0,02 m Chiều dài bên tủ: L = Lm + 2∆L = 0,4 + 2.0,02 = 0,44 m - Chiều cao thơng gió (1.22): Hg = = = 0,1345 m + Chọn khoảng thơng khí khay hk = 0,05 m - Số tầng khay vật liệu tủ(1.23): m = = ≈ tầng + Chiều dày vật liệu khay hm = 0,04 m - Chiều cao chất vật liệu (1.24): Hm = m(hk + hm) = 3.(0,05 + 0,04) = 0,2535 m + Chiều dày khay sấy ∆h1k = 0,002 m chọn khoảng cách từ vật liệu khay đến trần tủ ∆Htr = 0,05 m Chiều cao bên tủ là: H = Hm + 3.∆h1k + ∆Htr = 0,27 + 3.0,002 + 0,05 = 0,326 m + Trên diện tích m2 khay, thể tích khoai tây chiếm: Vkt = hm = 0,04 m3 Khối lượng riêng khoai tây ρkt = 1034 kg/m3 - Khối lượng vật liệu m2 khay là: g1 = 0,04.ρkt = 0,04.1034 = 41,36 kg 26 - Tổng diện tích khay sấy (1.26): FK = = = 0,725 m2 - Diện tích tầng khay: F1k = = = 0,242 m2 - Chiều rộng chất vật liệu (1.28): Bm = = = 0,605 m + Chọn chiều rộng kênh dẫn khí ∆B = 0,07 m Chiều rộng bên tủ: B = Bm + 2∆B = 0,605 + 2.0,07 = 0,745 m + Chọn chiều cao bố trí thiết bị ∆HTB (calorifer quạt) = 0,3 m, chiều dày trần buồng δ = 0,03 m, chiều dày trần buồng phụ δp = 0,03 m - Chiều cao phủ bì buồng (1.30): HN = H + ∆HTB + 2δ = 0,326 + 0,3 +2.0,03 + 0,03 = 0,716 m - Chiều rộng phủ bì buồng (1.31): BN = B + 2δ =0,745 + 2.0,03 = 0,805 m - Chiều dài phủ bì buồng (1.32): LN = L + 2δ = 0,44 + 2.0,03 = 0,5 m - Diện tích xung quanh buồng (1.33): F xq = 2(BN + LN)HN = 2.(0,805 + 0,5) 0,716 = 1,79 m2 - Diện tích trần (nền) (1.34): Ftr = LN BN = 0,5 0,805 = 0,4025 m2 Kích thước khay sấy + Chiều dài: lkh = Lm = 0,4 m + Chiều rộng: bkh = Bm = 0,605 m + Chiều cao khay: Hkh = 0,04 m + Chiều dày khay : hkh = 0,002 m + Đường kính dkh = 10 mm + Diện tích khay khơng có lỗ: f = lkh bkh = 0,4 0,605 = 0,242 m2 + Xem diện tích lỗ khay gần diện tích khay = f = 0,121 m2 + Thể tích khay : vkh = f hkh = 2,42 m3 - Khối lượng khay sấy: mkh = vkh ρinox = 7930 2,42= 1,92 kg Khối lượng khay tủ: Gkh = 3.1,92 = 5,76 kg 2.4 TÍNH TỔN THẤT TRONG QUÁ TRÌNH SẤY THỰC TẾ 2.4.1 Giai đoạn  Tổn thất nhiệt vật liệu (1.40): = (– ) = = 15,87 kg Ckt Cn nhiệt dung riêng khoai tây nước 3,634 4,18 kJ/kg = Ckt( –) + Cn) = 3,634( – 0,622) + 4,18 0,622 = 3,97 kJ/kgK - Vậy ta có : = 15,87 3,97 (34 - 27) = 441,43 kJ - = = = 31,24 kJ/kg ẩm  Tổn thất qua khay (1.43) 27 - = GkhCinox(– = 5,76.0,5.(34 - 27) = 20,16 kJ - == = 1,43 kJ/kg ẩm  Tổn thất nhiệt vào môi trường (1.45) - Tổn thất nhiệt qua tường bao cửa (1.52) = Fxq(- t0) Nhiệt độ khí buồng là: = 0,5.( + ) = 0,5(65 + 40) = 52,5 oC Tường bao xung quanh làm thép góc ghép tơn tráng kẽm lớp cách nhiệt dày δ' = 0,025 m, λ= 0,1 W/mK Cửa buồng sấy vật liệu giống tường bao, ta xem mật độ dòng nhiệt qua cửa tường bao Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu khí buồng tới tường xác định sau : Theo (1.49) Khi v < m/s ta có = 6.15 + 4.17v W/m2K Vậy = 6.15 + 4.17 = 10,32 W/m2K Trao đổi nhiệt từ tường bao đến khơng khí bên ngồi đối lưu tự nhiên với hệ số trao đổi nhiệt Muốn xác định cần biết nhiệt độ bề mặt tường Trị số chưa biết nên phải giả thiết sau kiểm tra lại Giả thiết = 40 oC, = t0 = 30 oC Vậy áp dụng (1.50) ta = = 3,69 W/m2K qI = = 39,95 W/m2K Kiểm tra lại giả thiết: = – qI ( + ) = 52,5 – 39,95 = 39,5 oC Sai số so với giả thiết 0,7%,vậy giả thiết = 40oC đúng, = 3,96 W/m2K Theo công thức (1.47) + = = 1,7 W/m2K + = 1,7 1,79 (52,5 – 30) = 68,47 W - Tổn thất nhiệt qua trần (1.53) = Ftr(- t0) + = = = 1,95 W/m2K Trong đó: = 1.3 = 1,3.3,96 = 5,148 W/m2K + = 1,95 0,4025.(52,5 – 30) = 17,66 W - Tổn thất nhiệt qua Tra bảng (1.2) với = 52,5 oC, x = m + = 43,45 W/m2 + Vậy theo (1.56) = Ftr = 43,45.0,4025 = 17,5 W  Tổng tổn thất nhiệt vào môi trường: 28 - = + + = 68,47 + 17,66 + 17,5 = 103,6 W = 103,6 J/s = kJ/h = 373,07 kJ/h = 2984,5 kJ - = = = 211,2 kJ/kgẩm Từ tổn thất áp dụng (1.57): ∆ I = Cn – ( + +) = 4,18.27 – (31,24 + 1,43 + 211,2) = - 131 kJ/kg ẩm  Xác định thông số trình sấy thực tế Áp dụng (1.59) (1.60): i1 = 2500 + 1,93 65 = 2623 kJ/kg i2 = 2500 + 1,93.40= 2576 kJ/kg Theo (1.58) xác định độ chứa : = = 0,0314 kg/kgKK - Tiêu hao khơng khí thực tế (1.61): lI = = 103,09 kg/kgẩm - Năng lượng entanpi theo (1.63) = 121,97 – = 120,95 kJ/kgKK Nhận xét: Quá trình sấy thực tế giai đoạn gần giống với lý thuyết  Tính cân nhiệt ẩm: - Tiêu hao khơng khí lý thuyết: L I = lI.M1 = 103,09.14,13 = 1456,66 kg = 180 kg/h - Tiêu hao nhiệt lý thuyết: q I = lI(II – I0) = 103,09.( 121,1 – 85,5) = 3654,54 kJ/kg ẩm QI = qIM1 = 3654,54.14,13 = 50797 kJ 2.4.2 Giai đoạn Tương tự giai đoạn 1, tổn thất giai đoạn tính tốn theo (bảng 2.4) Bảng 2.4 Tổn thất giai đoạn Thông số Công thức Giai đoạn Đơn vị 29 8,805 6,45 kg 3,8 3,67 kJ/kg.K 34 – 48,4 48,4 – 66,1 o (1.40) 482,82 419 kJ (1.41) 68,34 177,91 kJ (1.43) 41,47 51 kJ (1.44) 5,87 21,65 kJ/kgẩm (1.48) 74,2 88,05 o (1.50) 48 - 4,5 53 – 4,877 o (1.47) - (1.52) 1,848 – 121,7 1,908 – 198,26 W/m2.K - W (1.54) - (1.53) 2,04 – 42,7 2,098 – 49 W/m2.K - W (1.56) 57 – 22,9 66,8 – 26,9 W/m2 – W (1.45) - (1.46) 5394 – 763,5 7895,8 – 3352,8 kJ – kJ/kg (1.57) - 695,6 - 3350 kJ/kgẩm (1.42) - ∆i C C C - W/m2.K 2.4.2.1 Cân nhiệt ẩm cho trình sấy thực giai đoạn  Xác định thông số trình sấy thực tế Áp dụng (1.59) (1.60): i1 = 2500 + 1,93 80 = 2654,4 kJ/kg i2 = 2500 + 1,93.68,4= 2632 kJ/kg Theo (1.58) xác định độ chứa : = = 0,074 kg/kgKK - Tiêu hao khơng khí thực tế (1.61): lII = = 250 kg/kgẩm - Năng lượng entanpi theo (1.63) = 265,81 – = 263,15 kJ/kgKK == 0,368 = 36,8% = = = 0,906 kg/m3 Xác định thông số trạng thái sau hỗn hợp Hệ số hồi lưu (1.13): n === = = = 12 Nhiệt độ khí sau hỗn hợp (1.14): = = = 65,45oC Từ ta có (1.4): = 0,252 bar = + (2500 + 1,93.) = 65,45 + 0,07(2500 + 1,93.65,45) = 249,29 kJ/kg KK = = = 0,3993 = 39,93 % = = = 0,924 kg/m3 = = = 241 m3/h 30 Hình 1.8 Sấy thực tế hồi lưu giai đoạn (Hình 3.6 – trang 129 [4]) Lưu lượng khí bổ sung (1.72) = = = 18,4 kg/h Tiêu hao nhiệt thực tế qII = lII (- ) = 250.( 265,81 – 249,29) = 4130 kJ/kg ẩm QII = qII.M2 =4130.7,065 = 29178,45 kJ = kJ/s = 1,013 kW  Cân nhiệt hệ thống Nhiệt đưa vào: = +QII Áp dụng (1.76) Q0 = I0 = 18,4 85,5 = 1573,06 kJ/h =12584,5 kJ Vậy : = 29178,45 + 12584,5 = 41763 kJ Nhiệt đưa khỏi hệ thống (1.77) = + Q’2 + + + nhiệt hữu ích (1.83): = M2[(2500 + 1,93) - Cn] = 7,065.[(2500 + 1,93.65,45) – 4,18.34] = 17550,9 kJ Q’2 tổn thất nhiệt khí thoát (1.84): I’2 = + d0(2500 + 1,93.) = 65,45 + 0,0217(2500 + 1,93 65,45) = 122,44 kJ/kg KK Q’2 = I’2 = 122,44 18,4 = 2252,88 kJ/h = 18023 kJ = 17550,9 +18023 + 482,82 + 41,47 + 5144,54 = 41492,2 kJ Sai lệch :QII = 41763 – 41492,2 = 270,808 kJ QII% = = 0,0065 = 0,65 % Hiệu suất sử dụng nhiệt buồng sấy: ƞs = = = 60,15 % 2.4.2.2 Cân nhiệt ẩm cho trình sấy thực giai đoạn 31 Tương tự giai đoạn 2, cân nhiệt ẩm trình sấy hồi lưu thực tế xác định theo (bảng 2.5) Hình 1.9 Sấy thực tế hồi lưu giai đoạn (Hình 3.7 – trang 134 [4]) 32 Bảng 2.5 Cân nhiệt ẩm cho trình sấy thực tế giai đoạn Thông số Công thức Kết Đơn vị (1.59) – (1.60) 2673,7 - 2666,2 kJ/kg (1.58) 0,0471 kg/kgKK (1.61) 1449,28 – 426,6 kg/kgẩm- kg/h (1.63) 212 kJ/kgKK (1.9) – (1.7) 12,26 – 0,896 % - kg/m3 (1.13) 14,53 (1.14) – (1.4) 82,49 – 0,52 o (1.15) 205,88 kJ/kgKK (1.9) – (1.7) 13,26 – 0,906 % - kg/m3 (1.73) 478 m3/h - Q0 (1.72) - (1.76) 29,36 – 20082 kg/h – kJ qi - Qi (1.11) 11855 – 27918,8 kJ/kgẩm – kJ (1.75) 48000,8 Kj (1.78) – (1.79) 5786 – 32931,2 Kj (1.77) 47083 kJ – kJ/kg ∆Qi -∆Qi% (1.80) – (1.81) 917,8 – 1,9 kJ - % Ƞs (1.82) 20,72 % N - - C – bar 2.5 THIẾT KẾ CALORIFER - Công suất nhiệt calorife (1.85): Qcal = = = 1,833 kW - Tiêu hao nước calorife (1.86): D = = = 8,3.10-4 kg/s = kg/h - Xác định bề mặt truyền nhiệt calorife (1.87): F = = m2 + Giả thuyết lưu tốc khơng khí kg/m2.s ta xác định k = 20,8 W/m2.K (Phụ lục – Bảng 1) + Độ chênh nhiệt độ trung bình xác định theo công thức (1.88): ∆ttb = = = 71,31 oC Trong đó: ∆tmax = ts – tk1.= 120,24 – 30 = 90,24 oC ∆tmin = ts – tk2 = 120,24 – 65 = 55,24 oC ts nhiệt độ bão hòa nước áp suất bar, ts = 120,24 oC 33 tk1 nhiệt độ khí vào calorife, tk1 = t0 = 30 oC tk2 nhiệt độ không khí khỏi calorife, tk2 = = 65 oC - Từ thay giá trị vào cơng thức (1.87) F = = 1,17 m2 Từ trị số diện tích bề mặt trao đổi nhiệt F = 1,17 m2, ta chọn calorifer KΦ1 (phụ lục – Bảng 2) Bảng 2.6 Các thông số thiết bị calorifer KΦ1 Thông số F fk Giá trị 1,2 0,014 Kích thước Lcal Bcal Hcal 0,22 m 0,05 m 0,26 + Kiểm tra lại lưu tốc khơng khí: ρv = = = 3,4 kg/m2.s + Lưu tốc tính tốn so với trị số chọn sai khác khoảng 15 % Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt F = 1,2 m2, trở lực calorife ∆pcal = mmH2O (phụ lục – Bảng 1) 2.6 CHỌN QUẠT GIÓ - Để đáp ứng lưu lượng thể tích lớn V max = = 193,785 m3/h HTS tủ, chọn thiết bị quạt gió ly tâm Deton 11- 62 – II 2,2A sau: (phụ lục – Bảng 1) Bảng 2.7 Các thông số thiết bị quạt ly tâm Deton 11- 62 – II 2,2A Thông số Công suất Lưu lượng Số vòng quay Kích thước dq Bq Hq Giá trị 0,25 kW 850 m3/h 1420 vòng/phút 0,10 m 0,305 34 0,22 m Bảng 2.8 Bảng tổng kết Đại lượng Ký hiệu Giá trị Đơn vị - Khối lượng nguyên liệu vào G1 30 kg/mẻ - Độ ẩm vật liệu vào W1 80 % - Độ ẩm sản phẩm W2 % + Giai đoạn M11h 1,77 kg/h + Giai đoạn M21h 0,883 kg/h + Giai đoạn M31h 0,294 kg/h + Nhiệt độ khơng khí t0 30 o + Độ ẩm tương đối khơng khí φ0 80 % + Độ chứa khơng khí d0 0,0217 kg/kgkk + Entanpi khơng khí I0 85,5 kJ/kgkk + Phân áp suất bão hòa nước t0 pbh0 0,042 Bar - Lượng ẩm cần bay Thông số khơng khí hệ thống sấy lý thuyết - Thơng số khơng khí ngồi trời C - Nhiệt độ TNS sau calorifer + Giai đoạn 65 o + Giai đoạn 80 o + Giai đoạn 90 o + Giai đoạn 40 o + Giai đoạn 68,4 o + Giai đoạn 86,09 o 64,8 o 82,49 o C C C - Nhiệt độ TNS khỏi tủ sấy C C C - Nhiệt độ không khí sau hỗn hợp + Giai đoạn + Giai đoạn C C Xác định kích thước - Tủ sấy + Chiều dài LN 500 Mm + Chiều rộng BN 805 Mm + Chiều cao HN 716 Mm + Chiều dài lkh 400 Mm + Chiều rộng bkh 605 Mm - Khay sấy 35 Đại lượng Ký hiệu Giá trị Đơn vị + Chiều cao Hkh 40 Mm + Chiều dày hkh Mm + Đường kính lỗ dkh 10 Mm + Giai đoạn ∆I -131,01 kJ/kg ẩm + Giai đoạn ∆II - 659,6 kJ/kg ẩm + Giai đoạn ∆III - 3350 kJ/kg ẩm + Giai đoạn 241 m3/h + Giai đoạn 478 m3/h Thơng số q trình sấy thực tế - Tổng tổn thất - Lưu lượng thể tích khơng khí cần dùng - Nhiệt lượng cung cấp cho TNS + Giai đoạn QII 1,013 kW + Giai đoạn QIII 0,97 kW - Chiều dài Lcal 220 mm - Đường kính R 20 Mm - Công suất Nq 0,25 kW - Lưu lượng Vq 850 m3/h Chọn calorifer Chọn quạt gió 36 CHƯƠNG KẾT LUẬN Sản phẩm khoai tây sấy ăn phổ biến nay, nhiều người yêu thích Để nâng cao chất lượng sản phẩm, cần phải thiết kế hệ thống sấy phù hợp mang lại suất, chất lượng cao Hệ thống sấy khoai tây tủ sấy vận hành đơn giản phù hợp với quy mô suất nhỏ, thủ công Sản phẩm sấy góp phần đa dạng sản phẩm nơng sản sau thu hoạch, việc thiết kế hệ thống sấy cần thiết Việc tính tốn hệ thống sấy phụ thuộc nhiều vào số liệu thực nghiệm nhiệt độ, độ ẩm, nhiệt lượng, thông số thiết bị…Tuy nhiên, điều kiện khơng cho phép để làm thí nghiệm thực tế nên số liệu tính tốn chưa hồn tồn xác Qua q trình tính tốn thiết kế hệ thống tủ sấy khoai tây có suất 30 kg sản phẩm tươi/mẻ Các thông số thiết kế tủ sấy bao gồm: - Cân vật chất: + Nguyên liệu: độ ẩm 80%, khối lượng G1 = 30 kg/mẻ + Sản phẩm: độ ẩm cuối 7%, khối lượng G2 = 6,45 kg/mẻ + Lượng nước bốc hơi: M = 23,55 kg/mẻ - Kích thước tủ sấy: + Chiều dài: 500 mm + Chiều rộng: 805 mm + Chiều cao: 716 mm - Kích thước khay sấy: + Chiều dài: 400 mm + Chiều rộng: 605 mm + Chiều cao: 40 mm + Chiều dày: mm Sau tính tốn thiết kế hệ thống sấy tủ vật liệu khoai tây suất 30 kg/mẻ, thiết bị lựa chọn tính dư để đảm bảo điều kiện làm việc, vận hành Đồ án nhóm sai sót tính tốn, thiếu hụt hạn chế kiến thức, nhóm mong nhận đóng góp ý kiến, nhận xét thầy cô bạn 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ công nghiệp trường ĐH công nghiệp TPHCM 2005 Công nghệ bảo quản chế biến lương thực [2] Bộ Y tế Viện dinh dưỡng 2007 Bảng Thành phần dinh dưỡng thực phẩm Việt Nam NXB Y học [3] Dương Thái Công 2016 Bải giảng Thiết bị trao đổi nhiệt Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Cần Thơ [4] Hoàng Văn Chước 2006 Thiết kế hệ thống thiết bị sấy NXB Khoa học Kỹ thuật [5] Hoàng Văn Chước 2004 Kỹ thuật sấy NXB Khoa học Kỹ thuật [6] Nguyễn Kim Anh 2006 Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất NXB Khoa học Kỹ thuật [7] Kollmann E F and Cote W A Streaming and seasoning of wood Tom I: Solid wood principles of wood, science and technology Berlin Heidcberg, 1968 [8] Thái Hà – Đặng Mai 2017 Chuyên đề “Bạn nhà nơng”: Kỹ thuật trồng chăm sóc khoai tây [9] Trần Thị Mai 2001 Bảo quản khoai tây thương phẩm NXB nông nghiệp TP.HCM [10] Trần Thị Thùy Linh 2017 Bài giảng Truyền nhiệt Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Cần Thơ [11] Trần Văn Phú 2001 Kỹ thuật sấy NXB Giáo dục 38 PHỤ LỤC Bảng Hệ số truyền nhiệt trợ lực thủy lực thiết bị KΦ phía khơng khí [6] Hệ số truyền nhiệt k chất tải nhiệt khác Lưu tốc [W/m K] Trợ lực thủy khơng khí, Nước chuyển động bên với tốc độ lực mmH2O kg/m2s [m/s] Hơi nước 0,01 0,1 0,3 20,8 10,4 17,5 22,4 3,0 22,9 11,1 18,6 23,8 4,4 24,6 11,7 19,6 24,6 6,0 26,2 12,4 20,7 26,5 7,8 27,9 12,8 21,5 27,4 9,8 29,1 13,3 22,3 28,6 11,7 10 30,5 13,7 23,0 29,3 14,0 Bảng Hệ số truyền nhiệt trợ lực thủy lực thiết bị KΦ phía khơng khí [6] Ký hiệu Kích thước Diện tích bề Diện tích tiết Lcal mm mặt trao đổi diện khí Hcal mm 2 nhiệt, m qua m Hcal mm Đường kính ống mơi chất vào R, mm KΦ1 1,2 0,014 260 220 50 20 KΦ2 9,3 0,084 610 412 200 50 KΦ3 12,7 0,115 760 412 200 40 KΦ4 16,9 0,154 780 532 200 50 pc1 Bảng Thông số kỹ thuật quạt gió ly tâm Deton 11- 62 - II Model 2,2A 2,5A 2,8A 0,25 0,55 0,75 Lưu lượng (m /h) 850 1160 2040 Số vòng quay (vòng/phút) 1420 1420 1420 Điện áp (V) 220 220 220 Chiều dài Lq (mm) 200 380 427 Chiều cao Hq (mm) 305 485 558 Chiều rộng Bq(mm) 220 230 245 Đường kính (mm) 100 195 195 Công suất (kW) pc2 ... khay để vật liệu sấy đồng 11 1.3.2 Các bước thiết kế hệ thống sấy tủ Theo Trần Văn Phú, 2001, bước thiết kế hệ thống sấy tủ tiến hành sau a Quyết định chế độ sấy khoai tây Chế độ sấy nói chung hiểu... hoa hạt Thiết bị sấy đối lưu bao gồm: sấy buồng, sấy hầm, sấy khí động, sấy tầng sôi, sấy tháp, sấy thùng quay, sấy phun… - Sấy tiếp xúc: Hình thức trao đổi nhiệt dẫn nhiệt, cho vật sấy tiếp... Cấu tạo chủ yếu hệ thống sấy buồng (HTSB) buồng sấy, dung lượng buồng sấy bé thiết bị truyền tải (TBTT) khay sấy gọi tủ sấy Nếu dung lượng buồng sấy lớn TBTT xe goòng với thiết bị chứa vật liệu