NGOC TRANG SAY NGOC TRANG SAY

Niên luận kỹ thuật sở GVHD: Nguyễn Văn Mười KHOA NƠNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG Bộ mơn Công nghệ thực phẩm NHIỆM VỤ NIÊN LUẬN KỸ THUẬT CƠ SỞ Họ tên sinh viên: LÊ THỊ NGỌC TRANG Lớp : Cơng nghệ thực phẩm khóa 29 Thời gian thực hiện: Từ 23/10/2006 đến 0.8/12/2006 TÊN NIÊN LUẬN Tính toán thiết kế hệ thống sấy Số liệu ban đầu - Nguyên liệu: - Năng suất nhập liệu: - Thời gian sấy: - Hàm ẩm vào - Hàm ẩm ra: - Nhiệt độ nguyên liệu vào: - Nhiệt độ sản phẩm ra: - Loại nhiên liệu: - Kiểu thiết bị: Đầu cá tấn/mẻ 20 81% 12% 150C 650C nước 230 kPa phòng sấy, đối lưu, tuần hồn khí thải KẾT QUẢ THU NHẬN - Bản thuyết minh số liệu tính tốn thiết bị chính, thiết bị phụ tính khí số chi tiết - vẽ thiết bị khổ A1 Cán hướng dẫn Ts Nguyễn Văn Mười SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 Trang Niên luận kỹ thuật sở GVHD: Nguyễn Văn Mười MỤC LỤC Trang A GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU ĐẦU CÁ B LÝ THUYẾT VỀ SẤY I MỘT SỐ KHÁI NIỆM QUÁ TÌNH SẤY VẬT ẨM ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH LÀM KHƠ VẬT LIỆU TRONG THIẾT BỊ SẤY II CÁC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SẤY SẤY TỰ NHIÊN SẤY NHÂN TẠO MỘT SỐ CÁCH PHÂN LOẠI THIẾT BỊ SẤY SƠ LƯỢT CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG SẤY ĐỐI LƯU GIỚI THIỆU THIẾT BỊ SẤY PHỊNG III THUYẾT MINH QUI TRÌNH SẤY C TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH I XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ KHỐI LƯỢNG CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ CHÍNH ĐỐI VƠI XE GOONG ĐỐI VỚI PHÒNG SẤY II LƯỢNG TÁC NHÂN SẤY TRUNG BÌNH TRONG MỘT GIỜ III CÂN BẰNG VẬT CHẤT IV TÍNH TỐN NHIỆT THIẾT BỊ SẤY NHIỆT LƯỢNG DO NƯỚC TRONG VẬT LIỆU MANG VÀO NHIỆT TỔN THẤT ĐỂ ĐUN NÓNG VẬT LIỆU SẤY NHIỆT TỔN THẤT ĐỂ ĐUN NÓNG BỘ PHẬN VẬN CHUYỂN NHIỆT TỔN THẤT RA MÔI TRƯỜNG XUNG QUANH V BIỄU DIỀN QUÁ TRÌNH SẤY TRÊN ĐỒ THỊ I-X NHIỆT TỔN THẤT CHUNG NHIỆT BỔ XUNG THỰC TẾ BIỂU DIỄN QUÁ TRÌNH SẤY TRÊN ĐỒ THỊ I-X TÍNH LƯỢNG HƠI ĐỐT CẦN THIẾT ĐỂ GIA NHIỆT KHƠNG KHÍ TRONG MỘT GIỜ D TÍNH THIẾT BỊ PHỤ I TÍNH CALORIPHE SƯỞI 1.Đồ thị đặc trương cho trình truyền nhiệt 2.Hiệu số nhiệt độ trung bình 3.Tính hệ số truyền nhiệt K 4.Tính bề mặt truyền nhiệt 5.Tính số ống truyền nhiệt SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 Trang Niên luận kỹ thuật sở GVHD: Nguyễn Văn Mười 6.Tính đường kính thiết bị truyền nhiệt II TÍNH VÀ CHỌN QUẠT 1.Tính suất quạt 2.Tính tổn thất lượng hệ thống mạng ống quạt 3.Áp suất toàn phần quạt 4.Tính cơng suất động điện 5.Công suất thiết lập đối vơi động điện E TÍNH TỐN CƠ KHÍ I ĐÁY VÀ NẮP CỦA THIẾT BỊ CALORIPHE II THÂN HÌNH TRỤ CỦA CALORIPHE III QUẠT IV MẶT BÍCH F BẢNG TỔNG KẾT G NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 Trang Niên luận kỹ thuật sở GVHD: Nguyễn Văn Mười A GIỚI THIỆU VỀ ĐẦU CÁ Ngày sản phẩm thực phẩm từ nguyên liệu cá basa cá tra trở thành mặt hàng thủy sản chủ lực nước ta, sản phẩm mạnh xuất khẩu.Ở nước ta nguồn cá chủ yếu từ tỉnh An Giang, Đồng Tháp, Kiên Giang, Trà Vinh, Vĩnh Long,… Cá nuôi bè nên nguyên liệu tập trung ổn định Tuy nhiên thị trường nước nhập cá qua chế biến phillet Vì vậy, trình chế biến cá nhà máy thừa số lượng lớn phế phẩm đầu, xương, Đối với phế phẩm nhà máy chế biến xử lí chủ yếu cách bán cho bạn hàng để tiêu thụ chợ để người dân sử dụng Tuy nhiên, số lượng đơn đặt hàng cá phillet ngày nhiều làm cho số lượng phế phẩm tăng theo tiêu thụ loại cách bán lẻ khơng tiêu thụ hết Đó lí để người ta nghĩ tới số phương pháp bảo quản loại cách sấy khô, ta ý đến phế phẩm đầu cá Sản phẩm đầu cá sấy khô dùng làm thức ăn cho gia súc, loài thủy sản, … Đầu cá mang lại số giá trị dinh dưỡng protid, lipid, glucid, kháng chất ngồi có số nguyên tố vi lượng cần thiết Thành phần đầu cá gồm: Protid 10.8% Lipid19.4% Ẩm 60% NH3 0.05% Thành phần khác9.75% (Theo luận văn tốt nghiệp ngành Công Nghệ Thực Phẩm) SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 Trang Niên luận kỹ thuật sở GVHD: Nguyễn Văn Mười B I LÝ THUYẾT VỀ SẤY MỘT SỐ KHÁI NIỆM QUÁ TRÌNH SẤY Sấy trình tách ẩm khỏi vật liệu sấy phương pháp nhiệt Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm dẫn nhiệt, đối lưu, xạ lượng điện trường có tần số cao Vật liệu cần tách ẩm để có độ khơ theo yêu cầu gọi vật liệu sấy Lưu thể cấp nhiệt cho vật liệu sấy mang ẩm từ vật liệu môi trường xung quanh gọi tác nhân sấy Phương tiện để thực q trình làm khơ vật liệu gọi thiết bị sấy Bản chất trình sấy trình khuếch tán, bao gồm trình khuếch tán ẩm từ lớp bên lớp bề mặt ngồi q trình khuếch tán ẩm từ bề mặt vật liệu môi trường xung quanh Sấy q trình khơng ổn định, độ ẩm vật liệu thay đổi theo không gian thời gian Quá trình sấy làm giảm khối lượng vật liệu, khía cạnh có ý nghĩa lớn mặt kinh tế giảm khối lượng vận chuyển giảm thể tích kho chứa Ngồi , sấy làm tăng độ bền bảo quản sản phẩm tốt làm giảm độ họat động nước, ngăn cản phát triển vi sinh vật vô hoạt số enzyme sấy tạo đa dạng sản phẩm Tuy nhiên trình sấy phải tính tốn kỹ lưỡng theo u cầu kỹ thuật để tránh hư hỏng mặt cảm quan giá trị dinh dưỡng VẬT ẨM Trong vật liệu gồm có vật rắn chất lỏng khí Vì khối lượng chất khí nhỏ bỏ qua Nên vật liệu ẩm xem gồm hai thành phần chất rắn chất lỏng thấm ướt (gọi ẩm) Những vật liệu đem sấy vật liệu ẩm có chứa khối lượng chất lỏng đáng kể thường nước Trong trình sấy, ẩm vật liệu bay độ ẩm vật liệu giảm Trạng thái vật liệu ẩm xác định độ ẩm nhiệt độ Độ ẩm vật liệu biểu thị qua độ ẩm tuyệt đối độ ẩm toàn phần, a Độ ẩm vật liệu Độ ẩm tuyệt đối Là tỉ số khối lượng ẩm chứa vật liệu với khối lượng khô tuyệt đối vật liệu Ký hiệu wo wo = Ga/Gk.100% Trong đó: Ga: khối lượng ẩm chứa vật liệu, kg Gk: khối lượng vật khô tuyệt đối, kg ♦ ♦ SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 Độ ẩm tương đối Trang Niên luận kỹ thuật sở GVHD: Nguyễn Văn Mười Độ ẩm tương đối tỉ số khối lượng ẩm chứa vật liệu với khối lượng vật ẩm Ký hiệu w w = G a/G.100% Trong đó: Ga: khối lượng ẩm chứa vật liệu, kg G: khối lượng vật ẩm, kg Độ ẩm cân Trong trạng thái cân phân tử, nhiệt độ vật nhiệt độ môi trường không khí xung quanh, áp suất nước vật liệu áp suất nước riêng phần khơng khí Hàm ẩm vật liệu đạt giá trị không đổi gọi hàm ẩm cân độ ẩm cân Độ ẩm cân vật liệu phụ thuộc vào nhiệt độ độ ẩm môi trường xung quanh, đồng thời phụ thuộc vào phương thức đạt đến trạng thái cân Trong q trình sấy vật đạt trạng thái cân hút ẩm, đạt trạng thái cân thải ẩm Nên độ ẩm cân có ý nghĩa quan trọng việc xác định giới hạn cho trình sấy xác định độ ẩm bảo quản vật liệu điều kiện môi trường khác ♦ b Phân loại vật liệu ẩm Vật liệu ẩm có khả hấp thu nước vật ẩm phải vật có cấu trúc xốp, mao dẫn Tuỳ theo cấu trúc vật ẩm người ta chia thành nhóm chính: * Nhóm Vật keo đặc trương – vật liệu nhóm tách ẩm giữ nguyên kích thước tính đàn hồi dẻo * Nhóm Vật mao dẫn xốp – Vật liệu nhóm tách ẩm trở nên dòn * Nhóm Vật keo mao dẫn xốp – vật liệu nhóm có thành mao dẫn dẻo đàn hồi, thấm nước trương nở vật keo mao dẫn xốp có tính chất tổng hợp hai nhóm Trong thực tế hầu hết vật liệu ẩm thuộc nhóm c Các dạng liên kêt ẩm vật liệu Ẩm hút vào vật liệu tạo thành mối liên kết trường lực khác Dựa vào chất lực liên kết người ta xếp thành nhóm liên kết sau: Liên kết hoá học Thể dạng liên kết ion hay phân tử Lượng ẩm liên kết hóa học chiếm tỷ lệ định Vật liệu bị tách ẩm liên kết hóa học tính chất bị thay đồi Nói chung q trình sấy (nhiệt độ 120 ÷ 150 0C) khơng tách ẩm liên kết hóa học ♦ ♦ SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 Liên kết hoá lý Trang Niên luận kỹ thuật sở GVHD: Nguyễn Văn Mười Thể dạng liên kết hấp phụ liên kết thẩm thấu Lượng ẩm liên kết hóa lý không theo tỷ lệ định Liên kết hấp phụ đặc trưng hút ẩm vật liệu kèm theo trình tỏa nhiệt Ẩm hấp phụ vật liệu có tính chất vật rắn đàn hồi Trong trình sấy, thường tách phần ẩm hấp phụ Còn lượng ẩm thẩm thấu hấp thu vật liệu gấp nhiều lần lượng ẩm hấp phụ Đặc biệt vật thu ẩm thẩm thấu không kèm theo tỏa nhiệt Tính chất nước liên kết thẩm thấu không khác nước tự Liên kết lý Ẩm liên kết lý gồm dạng: liên kết cấu trúc, liên kết mao dẫn liên kết thấm ướt Lượng ẩm liên kết lý theo tỷ lệ định Liên kết lý đặc trương sức căng bề mặt nước; thay đổi tuyến tính với nhiệt độ Lực liên kết lý không lớn nên đễ dàng tách Như q trình sấy tách tồn ẩm liên kết lý, ẩm liên kết thẩm thấu, phần ẩm liên kết hấp phụ đa phân tử Phần ẩm vật tách sấy gọi ẩm tự ♦ ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA Q TRÌNH LÀM KHƠ VẬT LIỆU TRONG THIẾT BỊ SẤY a Tốc độ sấy Tốc độ sấy xác định lượng ẩm (hơi nước, kg) bay 1m bề mặt vật liệu sấy đơn vị thời gian (1 giờ) biểu thị dạng vi phân: U = dX / Adt (kg/m2h) Trong đó: X: lượng ẩm bay thời gian sấy, kg/h F: diện tích bề mặt vật liệu sấy, m2 t: thời gian sấy, h Tốc độ sấy phụ thuộc vào yếu tố: tác nhân sấy, tính chất vật liệu kiểu thiết kế thiết bị sấy b Thời gian sấy Là khoảng thời gian mà thiết bị dùng để làm khô vật liệu sấy đến độ ẩm theo yêu cầu Việc tính thời gian sấy vật liệu sấy phức tạp dựa vào thực tế số thiết bị sấy công nghiệp hoạt động điều kiện tương tự để tính thời gian sấy cho phù hợp c Chế độ sấy Căn vào đặc điểm cấu tạo vật liệu sấy, chất lượng sản phẩm sấy mà chọn chế độ sấy cho phù hợp Chế độ sấy ảnh hưởng đến vật liệu ẩm mà ảnh hưởng đến thời gian sấy nhiệt lượng tiêu hao Chế độ sấy thông thường bao gồm thông số nhiệt độ, độ ẩm tác nhân sấy, tốc độ tác nhân sấy SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 Trang Niên luận kỹ thuật sở GVHD: Nguyễn Văn Mười II CÁC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SẤY Dựa vào phương thức cung cấp nhiệt người ta phân chia thiết bị sấy ra: sấy đối lưu , sấy tuần hoàn, sấy tiếp xúc, sấy xạ, v.v Sấy trình phức tạp, nguyên tắc phân thành hai loại: sấy tự nhiên sấy nhân tạo SẤY TỰ NHIÊN Sấy tự nhiên (phơi nắng) tiến hành ngồi trời, khơng có q trình đốt nóng nhân tạo Sấy tự nhiên thời gian sấy dài, không điều khiển trình sấy, sản phẩm sau sấy có độ ẩm cao điều kiện khí hậu nhiệt đới Nhược điểm trình sấy tự nhiên phụ thuộc nhiều vào thời tiết, độ ẩm sau sấy cao, thời gian sấy lâu Nhung có ưu điểm tiện lợi không tốn nhiên liệu, yêu cầu kỹ thuật đơn giản SẤY NHÂN TẠO Quá trình sấy cần cung cấp lượng nghĩa dùng tác nhân sấy như: khơng khí nóng, khói lò, hỗn hợp khơng khí nóng khói lò để làm khơ vật liệu sấy Đây trình phổ biến chủ động điều kiện thời tiết, sấy nhanh tiện lợi so với sấy tự nhiên Quá trình sấy nhân tạo tiếp diễn theo giai đoạn: đốt nóng ngun liệu, sấy với tốc độ khơng đổi, sấy với tốc độ sấy giảm dần MỘT SỐ CÁCH PHÂN LOẠI THIẾT BỊ SẤY Do điều kiện sấy trường hợp sấy khác nên có nhiều kiểu thiết bị sấy khác nhau, có nhiều cách phân loại thiết bị sấy Dựa vào tác nhân sấy: thiết bị sấy khơng khí thiết bị sấy khói lò, ngồi có thiết bị sấy phương pháp đặc biệt sấy thăng hoa, sấy tia hồng ngoại hay dòng điện cao tần Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân không, thiết bị sấy áp suất thường Dựa vào phương thức làm việc: sấy liên tục hay gián đoạn Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc, thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy xạ… Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy phun, sấy tầng sôi… Dựa vào chiều chuyển động tác nhân sấy vật liệu sấy: chiều, nghịch chiều giao chiều SƠ LƯỢC CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG SẤY ĐỐI LƯU Trong hệ thống sấy đối lưu có thiết bị sau đây: SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 Trang Niên luận kỹ thuật sở GVHD: Nguyễn Văn Mười a Caloriphe Nhiệm vụ caloriphe đốt nóng khơng khí đến nhiệt độ theo yêu cầu để cung cấp nhiệt lượng cho vật liệu sấy đồng thời giảm độ ẩm tương đối để tăng khả thu nhận ẩm Tuỳ vào nguồn cung cấp nhiệt lượng mà có: caloriphe điện, caloriphe nước, caloriphe khí – khói, b Buồng đốt Dùng để đốt nóng tạo nguồn nhiên liệu ( khói lò, nước ) c Thiết bị sấy Thiết bị sấy buồng sấy, hầm sấy, phòng sấy, sấy băng tải, sấy thùng quay Căn vào hình dáng vật liệu, suất sấy kinh phí đầu tư cho phép trình độ tổ chức sản suất nơi mà chọn thiết bị sấy cho phù hợp d Cyclon Dùng để thu hồi sản phẩm sấy bay theo tác nhân sấy Trong hệ thống sấy dối lưu bình thường buồng sấy, hầm sấy, phòng sấy khơng có cyclon GIỚI THIỆU THIẾT BỊ PHỊNG SẤY Phòng sấy thường làm việc theo nguyên tắc gián đoạn, áp suất khí Thiết bị thường gồm vài phòng sấy Vật liệu sấy xếp khay xe goòng đưa vào lấy cửa phòng tay tời động Phòng sấy có dạng khối hộp chữ nhật nằm ngang Thành phòng sấy làm vật liệu cách nhiệt cách ẩm, có cửa để nạp lấy sản phẩm Bộ phận gia nhiệt cho tác nhân sấy đặt ngồi phòng sấy, thiết bị truyền nhiệt loại ống chùm Tác nhân sấy đối lưu nhờ quạt Phương thức sấy phòng sấy có hay khơng có tuần hồn khí thải.Q trình sấy thực gián chu kỳ Phòng sấy ứng dụng rộng rãi cơng nghiệp chế biến nông, lâm, thuỷ hải sản chế biến thực phẩm, dược phẩm, thức ăn chăn nuôi Nó sấy vật sấy dạng có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo lắp đặt, dễ vận hành, vốn đầu tư SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 Trang Niên luận kỹ thuật sở III GVHD: Nguyễn Văn Mười THUYÊT MINH QUI TRÍNH SẤY Đầu G =117.61kg/h cá θ = 150C vào Qm Hơi t2 = 500C nước RH2=24% vào QUẠT   i2=100.73 PHÒNG SẤY  Hơi nước  Khơng khí CALORIPHE x2 =20 Khơng khí vào W1= 81% P =230KPa Phương tiện vào T3 = 70 C RH3 =10% x3 =20 i3 =121.50 Phương tiện Đầu G2=32.39kg/h cá θ2 = 650C W2= 12% T4 = 650C RH4=14% x4 =22 i4=121.50 t1 = 270C RH1 =83% x1 =17 i1 =69.33 BUỒNG HÒA TRỘN SƠ ĐỒ BIỂU DIỄN QUÁ TRÌNH SẤY Hệ thống sấy đối lưu khơng khí nóng có tuần hồn phần tác nhân sấy thể hình Chọn thiết bị phòng sấy để sấy đầu cá với suất nhập liệu tấn/ mẻ chu kỳ 20 Tác nhân (không khí nóng) tuần hồn nhờ hệ thống quạt Q trình hoạt động hệ thống sau: Khơng khí ngồi trời (trạng thái sơ đồ) có nhiệt độ t = 270C, Rh1 = 83%, x1 = 17 g/kgk3, i1 = 69.33 kj/kg Khơng khí có độ ẩm tương đối cao ta đưa trực tiếp vào phòng sấy để sấy nhiều thời gian thực xong trình sấy, hiệu suất sấy Vì ta nâng nhiệt độ khơng khí lên nhờ quạt hút vào caloriphe để gia nhiệt đến trạng thái Caloriphe sử dụng nhiên liệu nước áp suất p = 230KPa Ở trạng thái phần tác nhân sấy sau khỏi phòng sấy (trạng thái sơ đồ) hồi lưu hòa trộn với khơng khí trạng thái Lúc này, trạng thái gọi điểm phối trộn có nhiệt độ t = 500C, Rh2 = 24%, x2 = 20 g/kgk3, i2 = 100.73 kj/kg Trạng thái sau vào caloriphe khơng khí gia nhiệt đến trạng thái SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 Trang 10 Niên luận kỹ thuật sở GVHD: Nguyễn Văn Mười d : đường kính tương đương phòng sấy, d = 2.77 m ρ0k: khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ trung bình phòng sấy, (ttb = 67.50C) → ρ0k =1.037 kg/m3 Tk:nhệt độ trung bình tác nhân sấy phòng sấy, K ttb = 67.5 0C → Tk = 273 + 67.5 = 340.5 K T0 = 273 K: nhệt độ khơmg khí ứng với nhiệt độ t = 00C H m3 Vậy: L.ω 02k Tk 10.3 × 2.12 340.5 =λ ρ 0k = 0.02 × × 1.037 × ~ 0.21 N/m2 2.d T0 × 2.77 273 ΣHm = Hm1 + Hm2 + Hm3 = 61.82 + 4616.9 + 0.21 = 4678.93 N/m2 Vậy tổng tổn thất ma sát là: 4678.93 N/m2 c Tổn thất cục Tính tổn thất cục tính trở lực sau đây: * Trở lực qua ống hình rộng dần * Trở lực đột thu vào ống nhỏ ( ống truyền nhiệt ) caloriphe * Trở lực xe goong tạo * Trở lục lưới chắn bụi rác ♦ Tổn thất cục đột mở (từ ống dẫn vào caloriphe) W0 F0 W1 F1 Ta có: H c1 ω 02k T =ξ ρ 0k k T0 N/m2 (V - 225) Trong đó: ω0k : tốc độ trung bình khơng khí qua kênh ống dẫn ω0k = 17.85 m/s ρ0k: khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ t = 46 0C → ρ0k = 1.107 kg/m3 (V - 28) Tk: nhiệt độ khơng khí ống dẫn, K ttb = 46 0C → Tk = 273 + 46 = 319 K T0 = 273 K: nhiệt độ khơmg khí ứng với nhiệt độ t = 0C ζ : hệ số trở lực cục Ta có: ζ = f(Re, F0/F1) xác định theo bảng N0-13 (V - 69) Với: Re = d ì ì SVTH: Lờ Th Ngọc Trang MSSV: 2030367 Trang 55 Niên luận kỹ thuật sở GVHD: Nguyễn Văn Mười Trong đó: d0: đường kính ống dẫn, m d0 = 0.8m ω0: tốc độ chuyển động khơng khí ống dẫn ,m/s ω0 = 17.85 m/s μ,ρ: độ nhớt khối lượng riêng khơng khí tra theo nhiệt độ t=46 0C ρ = 1.107 kg/m3 μ = 19.4 x 10-6Ns/m2 Thay số liệu vào ta tính cuẩn số Re: Re = d × ω × ρ 0.8 × 17.85 × 1.107 = = 814843.299 µ 19.4 × 10 −6 Mặt khác ta có: π d 02  d0  F0 = =  F1 π d 12  d  Với: F0 , d0: tiết diện đường kính ống nhỏ (ống dẫn khơng khí) d0= 0.8 m F1 , d1: tiết diện đường kính ống lớn (caloriphe) d1 = 1.6 m 2 d  F  0.8  → =   =   = 0.25 F1  d1   1.6  Với Re > 3.5x103 ζ xác định theo bảng N0 11 → ζ = 0.57 Thay số liệu vào ta tính được: H c1 = ξ (V - 68) ω 02k T 17.85 319 ρ k k = 0.57 × × 1.107 × ~ 117.46 N/m2 T0 273 Tổn thất cục đột thu (từ caloriphe ống dẫn vào phòng) ♦ W1 F1 W0 F0 Cơng thức tính: H c2 ' = ξ ω02k T ρ k k N/m2 T0 (V - 225) Trong đó: ω0k : tốc độ trung bình khơng khí ống truyền nhiệt SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 Trang 56 Niên luận kỹ thuật sở GVHD: Nguyễn Văn Mười ω0k = 17.85m/s ρ0k: khối lượng riêng khơng khí caloriphe nhiệt độ trung bình ttb = 67.50C → ρ0k = 1.037 kg/m3 Tk:nhiệt độ khơng khí ống truyền nhiệt, K ttb = 67.5 0C → Tk = 273 + 67.5 = 340.5 K T0 = 273 K: nhệt độ khơmg khí ứng với nhiệt độ t = 0C ζ : hệ số trở lực cục phụ thuộc vào Re tỉ số tiết diện F 0/F1 Tính ζ (tính theo vận tốc dòng mặt cắt nhỏ) Ta có: ζ = f(Re, F0/F1) xác định theo bảng N0-13 ( V - 69) Trong đó: d0: đường kính ống truyền nhiệt, m d0 = 0.8m ω0: tốc độ chuyển động khơng khí ống truyền nhiệt,m/s ω0 = 17.85 m/s μ,ρ: độ nhớt khối lượng riêng khơng khí tra theo nhiệt độ trung bình ρ = 1.037 kg/m3 μ = 20.475x10-6 Ns/m2 Thay số liệu vào ta tính cuẩn số Re Re = d × ω × ρ 0.8 × 17.85 × 1.037 = ≈ 723241.03 µ 20.475 × 10 −6 Mặt khác ta có: π d 02  d0  F0 = =  F1 π d12  d1  Với: F0 , d0: tiết diện đường kính ống nhỏ (ống dẫn khơng khí) d0 = 0.8 m F1 , d1: tiết diện đường kính ống lớn (caloriphe) d1= 1.6m 2 d  F   → =   =   = 0.25 F1  d1   1.6  ζ = f(Re, F’0/F’1) Nhận thấy Re = 723241.03 >104 Nội suy từ bảng N0-13 Ta được: ζ = 0.415 Thay số liệu vào ta tính được: H c2 = ξ (V - 69) ω 02k T 17.85 340.5 ρ k k = 0.415 × × 1.037 × ~ 85.51 N/m2 T0 273 ♦ Tổn thất cục đột thu qua ống truyền nhiệt Cơng thức tính: SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 Trang 57 Niên luận kỹ thuật sở Hc2" = ξ GVHD: Nguyễn Văn Mười ω02k T ρ0 k k T0 N/m2 Trong đó: ω0k : tốc độ trung bình khơng khí ống truyền nhiệt ω0k = 6.5m/s ρ0k: khối lượng riêng khơng khí caloriphe nhiệt độ trung bình ttb = 67.50C → ρ0k = 1.037 kg/m3 Tk:nhệt độ khơng khí ống truyền nhiệt, K ttb = 67.5 0C → Tk = 273 + 67.5 = 340.5 K T0 = 273 K: nhệt độ khômg khí ứng với nhiệt độ t = 0C ζ : hệ số trở lực cục phụ thhuộc vào Re tỉ số tiết diện F 0/F1 Tính ζ : Ta có: ζ = f(Re, F0/F1) xác định theo bảng N0-13 (V- 69) Re = Với: d × ω0 × ρ µ Trong đó: d0: đường kính ống truyền nhiệt, m d0 = 0.07m ω0: tốc độ chuyển động khơng khí ống truyền nhiệt,m/s ω =6.5 m/s μ,ρ: độ nhớt khối lượng riêng khơng khí tra theo nhiệt độ trung bình ρ = 1.037 kg/m3 μ = 20.475 Thay số liệu vào ta tính cuẩn số Re Re = d × ω × ρ 0.07 × 6.5 ì 1.073 = 23844.44 20.475 ì 10 −6 Mặt khác ta có: π d 02  d0  F0 = =  F1 π d12  d1  Với: F0 , d0: tiết diện đường kính ống nhỏ (ống dẫn khơng khí) d0 = 0.07 m F1 , d1: tiết diện đường kính ống lớn (caloriphe) d1= 1.6 m 2 d  F  0.07  → =   =   ≈ 0.0019 F1  d1    Tổng số ống truyền nhiệt 169 ống nên: F0' F = 169 = 169 × 0.0019 ≈ 0.32 ' F1 F1 SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 Trang 58 Niên luận kỹ thuật sở GVHD: Nguyễn Văn Mười ζ = f(Re, F’0/F’1) Nhận thấy Re = 23844.44>104 Nội suy từ bảng N0-13 Ta được: ζ = 0.372 Thay số liệu vào ta tính được: ( V - 69) ω 02k T 6.5 340.5 H c2 "= ξ ρ k k = 0.372 × × 1.037 × ~ 10.16 N/m2 T0 273 Tổn thất cục xe goong tạo Cơng thức tính cung tương tự: ♦ H c3 ω02k T =ξ ρ k k N/m2 T0 ( V - 225) Trong đó: ω0k : tốc độ trung bình khơng khí phòng sấy ω0k = 2.1m/s ρ0k: khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ trung bình phòng sấy t = 67.50C → ρ0k = 1.037 kg/m3 Tk:nhiệt độ trung bình khơng khí phòng sấy, K ttb = 67.5 0C → Tk = 273 + 67.5= 340.5 K T0 = 273 K: nhiệt độ khơng khí ứng với nhiệt độ t = 0C ζ : hệ số trở lực cục tra theo ống đột thu Tính ζ : Ta có: π d x2  dx  Fx = =  F p π d p2  d p  Với: Fx , dx: tiết diện đường kính tương đương xe goong Fp , dp: tiết diện đường kính tương đương phòng sấy dp = B p H p Bp + H p = 2.(6 × 1,8) = 2.77 m + Vì phòng bố trí dãy xe song song nên: dx = × B x × H x × × 0.7 × 1.3 = ≈ 1.9m 5Bx + H x × 0.7 + 1.3 → Fx  d x   1.9  = =  ≈ 0.47 F p  d p   2.77  Nội suy từ bảng N0-13 Ta được: SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 ( V - 69) Trang 59 Niên luận kỹ thuật sở GVHD: Nguyễn Văn Mười ζ = 0.283 Thay số liệu vào ta tính được: H c4 = ξ ω 02k T 2 340.5 ρ k k = 0.283 × × 1.037 × ~ 0.81 N/m2 T0 273 Tổn thất cục lưới chắn bụi rác Chọn lưới chắn bụi rác làm kim loại có diện tích lỗ lưới chiếm 90% diện tích tiết diện lưới Lưới đặt ống dẫn khơng khí phía trước caloriphe Cơng thức tính trở lực: ♦ H c4 = ξ ω 02k T ρ 0k k T0 N/m2 ( V - 225) Trong đó: ω0k : tốc độ trung bình khơng khí qua kênh ống dẫn ω0k = 17.85 m/s ρ0k: khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ t = 460C → ρ0k = 1.107 kg/m3 Tk:nhiệt độ khơng khí ống dẫn, K ttb = 46 0C → Tk = 273 + 46 = 319 K T0 = 273 K: nhệt độ khơmg khí ứng với nhiệt độ t = 00C ζ : hệ số trở lực cục ζ = ζ x α Tính ζ0: Diện tích lỗ lưới chiếm 90% diện tích tiết diện lưới chắn → diện tích bề mặt lỗ lưới(F1) 90% diện tích ống dẫn khơng khí hay: F1 = 0.9F2 → F1/F2 = 0.9 → ζ 0= 0.14 ( V - 64) Tính α: Ta có α = f(Re) Re chuẩn số Reynold: Re = tb ì ì ( V - 172) Với: δtb: đường kính trung bình lỗ lưới Chọn δtb = 0.005 m ω : tốc độ chuyển động khơng khí ống dẫn ,m/s Chọn ω =17.85 m/s μ,ρ: độ nhớt khối lượng riêng khơng khí tra theo nhiệt độ t = 46 0C Ta có ρ = 1.107 kg/m3 μk = 19.4x10-6 Ns/m2 Thay số liệu vào ta tính cuẩn số Re Re = δ tb × ω × ρ 0.005 × 17.85 × 1.107 = 5092.77 19.4 ì 10 SVTH: Lờ Th Ngọc Trang MSSV: 2030367 Trang 60 Niên luận kỹ thuật sở Ta có: Re = 5092.77 > 400 theo bảng N0 - → α=1 Vậy: ζ = ζ0 x α = 0.14 x = 0.14 Thay số liệu vào ta tính được: H c4 = ξ GVHD: Nguyễn Văn Mười ( V - 65 ) ω 02k T 17.85 319 ρ k k = 0.14 × × 1.107 × ~ 28.85 N/m2 T0 273 Vậy tổng tổn thất cục là: ΣHc = Hc1 + Hc2’+ Hc2” + Hc3 + Hc4 = 117.46+85.51+10.16+0.81+28.85= 242.79 N/m2 Vậy tổng tổn thất lượng hệ thống mạng quạt là: ΣH = ΣHh + ΣHm + ΣHc = 25.22 + 4678.93 +242.79 = 4946.94 N/m2 Áp suất toàn phần quạt Áp suất tồn phần quạt tính gần dựa vào tổng tổn thất lượng mạng ống Pt = 1.1 x ΣH (V - 227) = 1.1 x 4946.94 = 5441.634 N/m ~ 554.70 mmH2O (1 mmH2O = 9.81 N/m2 ) Tính cơng suất động điện Công suất yêu cầu động điện: N= Q × Pt × ρ × g , Kw 1000 × η tr × η q Trong đó: Q: suất quạt, Q = 11.21 m 3/s Pt: áp suất toàn phần quạt, P t = 554.70 mm H2O ρ: khối lượng riêng không khí nhiệt độ 46 0C, ρ = 1.107 kg/m3 (V- 28) g: gia tốc trọng trường, g = 9.81 m/s Dựa vào suất áp suất toàn phần quạt để tra theo đồ thị đặc tuyến quạt ly tâm áp suất cao II4-70 N02 1/2 ( Sổ tay tập một- Trang 481).Ta được: Hiệu suất chung quạt: ηq = 0.788 ηTr: hiệu suất truyền động Nối trục động trục quạt khớp trục, ta chọn η tr = 0.98 Thay số liệu vào ta tính được: N= Q × P1 × ρ × g 11 21 × 554.7 × 1.107 × 9.81 = 1000 × η tr × η q 1000 × 0.98 × 0.788 N = 87.44 Kw Ta có: Cơng suất thiết lập động điện SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 Trang 61 Niên luận kỹ thuật sở Nđc = k3 N , Kw GVHD: Nguyễn Văn Mười (I - 464) Trong đó: Nđc:cơng suất động cơ, Kw K3: hệ số dự trữ quạt đảm bảo công suất động điện ổn định mở máy Chọn K3 = 1.1 (I - 464) Vậy công suất thiết lập động điện là: Nđc = 1.2 x 87.44 = 104.928 Kw Lấy Nđc = 105 Kw SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 Trang 62 Niên luận kỹ thuật sở GVHD: Nguyễn Văn Mười E TÍNH TỐN CƠ KHÍ I ĐÁY VÀ NẮP CỦA THIẾT BỊ CALORIPHE Nắp đáy hai chi tiết quan trọng với thân tạo thành thiết bị, chúng chế tạo loại vật liệu với vật liệu làm thân thiết bị Hình dáng đáy nắp thiết bị phụ thuộc vào nhiệm vụ nó, vào áp suất làm việc phươnng pháp chế tạo Đối với thiết bị làm việc áp suất thường nên ta dùng đáy nắp phẳng tròn chế tạo đơn giản rẻ tiền, bề dài đáy phép chọn cho phù hợp Các thông số nắp: + Đường kính trong: Dt = 1.6 m + Chiều dài: L = 0.4 m + Bề dài : δ = mm II THÂN HÌNH TRỤ CỦA CALORIPHE Là phận chủ yếu để tạo thành thiết bị trao đổi nhiệt Thân đặt nằm ngang chế tạo cách uốn vật liệu với kích thước định sau hàn ghép lại Vật liệu làm thân hình trụ làm thép CT3 Đối với thiết bị truyền nhiệt đặt nằm ngang quan hệ chiều dài L đường kính Dt xác định theo yêu cầu công nghệ sản xuất hố chất, thơng thường tỷ số L/Dt ≤ 10 Vì thiết bị trao đổi nhiệt làm việc áp suất thường nên chiều dày thân không cần dày Độ lớp chiều dày thiết bị cho thân thiết bị đặt vào hệ thống không bị biến dạng Chọn chiều dày thân thiết bị S = mm Chiều dài thân hình trụ: 3.8 m Đường kính thiết bị: 1600 mm III QUẠT Dựa vào áp suất toàn phần suất quạt để chọn quạt cho phù hợp + Số lượng: quạt + Năng suất quạt : Q = 40356.7/2 = 20178.35 m 3/h ~ 201781 m3/h + Áp suất toàn phần quạt: Pt = 5441.634 N/m2 ~ 5442 N/m2 Ta chọn loại quạt quạt ly tâm áp suất cao II4-70 N 02 1/2 Dựa vào đồ thị đặt tuyến quạt ly tâm ta xác định được: + Vận tốc góc ω ≈ 235 rad/s + Vận tốc vòng bánh xe guồng khỏang 30.7m/s SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 Trang 63 Niên luận kỹ thuật sở GVHD: Nguyễn Văn Mười + Hiệu suất η = 0.788 số quạt N0 1/2 A E K P Kích thước, mm B G N M L 18 D 23 D1 28 B2 16 B1 27 d 25 27 17 21 15 20 10 12 L1 L2 L3 L4 22 175 650 Thép góc 10 42 khối lượng kg 14 30 x 30 x Theo (6-481) ta xác định kích thước trọng lượng quạt sau: Các mặt bích quạt dùng để nối với đường ống có số liệu sau: IV MẶT BÍCH SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 Trang 64 Niên luận kỹ thuật sở GVHD: Nguyễn Văn Mười Mặt bích dùng để nối phần thiết bị nối phận khác với thiết bị Các số liệu chọn theo tiêu chuẩn sau: ( II - 417) Dt D Db Kích thước nối DI D0 mm 700 830 780 SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 750 711 Bu-lơng Z db M20 24 kiểu bích h hI 27 20 Trang 65 Niên luận kỹ thuật sở GVHD: Nguyễn Văn Mười F BẢNG TỔNG KẾT TT Đại lượng B Chế độ sấy + Nhiệt độ tác nhân vào + Hàm ẩm tác nhân vào + Độ ẩm tương dối + Enthalpy C Ký hiệu Giá trị t3 x3 RH3 i3 70 20 10 121.50 + Nhiệt độ tác nhân + Hàm ẩm tác nhân + Độ ẩm tương dối + Enthalpy t4 x4 RH4 i4 65 22 14 121.50 + Nhiệt độ vật vào + Nhiệt độ vật + Độ ẩm vật vào + Độ ẩm vật Chế độ khơng khí trời + Nhiệt độ + Độ ẩm + Lượng chứa ẩm + Enthalpy Năng suất nhập liệu Lượng ẩm bốc Xe goong + Chiều dài + Chiều rộng + Chiều cao Phòng sấy + Chiều dài + Chiều rộng + Chiều cao Lượng khơng khí cần thiết theo lý thuyết Tốc độ tác nhân sấy phòng θ1 θ2 w1 w2 Phần trăm khí thải tuần hồn Nhiệt lượng vật liệu mang vào SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 Đơn vị C kgẩm/kgk3 % kj/kg C kgẩm/kgk3 % kj/kg 15 65 81 12 t1 x1 RH1 i1 F W 27 17 83 69.33 3000 117.61 C % kgẩm/kgk3 kj/kg Kg/mẻ Kg/h Lxe Rxe Hxe 0.9 0.7 1.3 m m m 10.3 1.8 23522 m m m kg/h Vtns 2.1 m/s η 60% qnvl 112.78 Lphong Rphong Hphong Lkk C C % % kj/kg Trang 66 Niên luận kỹ thuật sở D Nhiệt tổn thất để đun nóng vật liệu Nhiệt tổn thất để đun nóng phận vận chuyển Nhiệt tổn thất môi trường xung quanh + Tổn thất qua tường + Tổn thất qua trần + Tổn thất qua cửa + Tổn thất qua + Tổn thất động học Nhiệt tổn thất chung Nhiệt bổ xung chung Lượng không khí thực tế Lượng đốt cần thiết Caloriphe + Thân - Chiều dài - Đường kính - Bề dày + Nắp - Chiều dài - Đường kính - Bề dày Quạt + Năng suất + Tổn thất lượng - Do cột hình học - Do ma sát - Tổn thất cục + Áp suất toàn phần SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 GVHD: Nguyễn Văn Mười q1 43.05 kj/kg q2 22.64 kj/kg qm 358.39 kj/kg qt qtr qc qn qđh Σq Δ ls D 125.49 108.66 6.11 118.13 7.27x10-6 424.08 -311.3 392.16 156.34 kj/kg kj/kg kj/kg kj/kg kj/kg kj/kg kj/kg kg/h m3/h L R δ 3.8 1.6 0.005 m m m 1.6 0.005 m m m L R δ Q ΣHh ΣHm ΣHc Pt 201781 25.22 4678.93 242.79 5442 m3/h N/m2 N/m2 N/m2 N/m2 Trang 67 Niên luận kỹ thuật sở GVHD: Nguyễn Văn Mười G NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN Sử dụng phương pháp sấy phương án tối ưu để tận dụng phế phẩm đầu cá phục vụ cho chăn nuôi gia súc, thủy sản người sử dụng Phương pháp sấy đầu cá giúp giải phần khó khăn cho nhà máy thủy sản chế biến cá basa, cá tra vấn đề sử lý phế phẩm Bên cạnh lại tiết kiệm chi phí, tăng thu nhập cho cơng ty Khơ đầu cá sản phẩm tương đối góp phần làm phong phú nguồn thức ăn cho gia súc gia cầm thủy hải sản, Thiết kế đồ án mơn học tương đối khó lại thiết thực giúp sinh viên biết chủ động thiết kế thiết bị chế biến thực phẩm Phòng sấy thiết bị sấy tương đối đơn giản sử dụng phổ biến, thích hợp sử dụng quy mơ nhỏ Nhưng thực tế tính tốn thiết kế thường gặp khó khăn kiến thức hạn hẹp, chưa kiến tập thực tế nên khó hình dung mơ hình phòng sấy Mặc dù cố gắng tìm tòi, tham khảo tài liệu thời gian kiến thức có hạn nên Đồ Án chắn có sai sót, trình thiết kế việc tính tốn chọn lựa dựa nhiều nguồn tài liệu khác Mặc khác, tài liệu tham khảo chưa phong phú nên việc tính tốn gặp nhiều khó khăn Việc sử dụng cơng thức, số liệu tính tốn khơng tránh khỏi sai số Rất mong thầy bỏ qua sai sót SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 Trang 68 Niên luận kỹ thuật sở GVHD: Nguyễn Văn Mười TÀI LIỆU THAM KHẢO Phan Văn Thơm ( 2004 ) Sổ tay Thiết Kế Thiết Bị Hoá Chất Thực phẩm Đa Dụng Đại học Cần Thơ Ký hiệu : I – trang Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên Sổ tay Q Trình Thiết Bị Cơng Nghệ Hoá Chất Tập NXB Khoa Học Kỹ Thuật Ký hiệu : II – trang Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khng, Phạm Xn Toản Sổ tay Q Trình Thiết Bị Cơng Nghệ Hố Chất Tập NXB Khoa Học Kỹ Thuật Ký hiệu : III – trang Nguyễn Bin Các Quá Trình - Thiết Bị Trong Cơng Nghệ Hố Chất Thực Phẩm Tập NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội Ký hiệu : IV – trang Phan Văn Thơm Giáo Trình Các Quá Trình Nhiệt Đại Học Cần Thơ Ký hiệu : V – trang Nguyễn Văn May Giáo Trình Kỹ Thuật Sấy Nông Sản Thực Phẩm NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội Trần Văn Phú ( 2002 ) Tính Tốn Thiết Kế Hệ Thống Sấy NXB Giáo Dục Nguyễn Văn Lụa ( 2001 ) Quá Trình Thiết Bị Cơng Nghệ Hố Học Thực Phẩm - Tập - Kỹ Thuật Sấy Vật Liệu NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM Hoàng Văn Chước ( 1999 ) Giáo Trình Kỹ Thuật Sấy NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội 10 Nguyễn Bin Các Quá Trình - Thiết Bị Trong Cơng Nghệ Hố Chất Thực Phẩm Tập 1, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội 11 www.student.kuleuven.ac.bc/~m0232264 12 www.rpaulsingh.com SVTH: Lê Thị Ngọc Trang MSSV: 2030367 Trang 69