Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay năng suất 120kg khô mẻ

EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Cây tiêu……………………………………………………………………… Hình 2: Hạt tiêu…………………………………………………………………………8 Hình 3: Biểu đồ dự báo sản lượng hạt tiêu giới năm 2011……………………… 10 Hình 4: Máy sấy thùng quay………………………………………………………… 12 Hình 5: Sơ đồ thiết bị sấy thùng quay…………………………………………………14 Hình 6: Sơ đồ sấy nguyên liệu……………………………………………………… 18 Hình 7: Hạt tiêu sấy thành phẩm………………………………………………………20 Hình 8: Đồ thị H- d khơng khí ẩm……………………………………………… 23 Hình 9: Đồ thị biểu diễn ba điểm A, B, C trình sấy………………………… 27 Hình 10: Sơ đồ truyền nhiệt qua vách thùng………………………………………… 35 Hình 11: Hình dạng số cánh đảo thùng…………………………………….39 Hình 12: Diện tích phần chứa vật liệu thùng……………………………………40 Hình 13: Các kích thước cánh tròn……………………………………………… 43 Hình 14: Sơ đồ truyền nhiệt………………………………………………………… 44 Hình 15: Các diện tích bề mặt ống có cánh……………………………………….45 Hình 16: Xyclon đơn………………………………………………………………… 51 GVHD: Đào Thanh Khê [1] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Trạng thái tác nhân sấy trình sấy thực……………………………26 Bảng 2: Các thơng số chọn để tính cường độ sấy…………………………………… 29 Bảng 3: Bảng M theo d……………………………………………………………… 30 Bảng 4: Lưu lượng khối lượng riêng khơng khí sấy q trình sấy thực…31 Bảng 5: Các thơng số tác nhân sấy thùng sấy………………………………32 Bảng 6: L/D theo chuẩn số Reynolds………………………………………………….33 Bảng 7: Các thơng số khơng khí bên thùng sấy…………………………….34 Bảng 8: Các bề dày thùng vật liệu………………………………………………….35 Bảng 9: Các thông số tác nhân qua calorifer……………………………… 42 Bảng 10: Một số kích thước calorifer…………………………………………… 42 Bảng 11: Các thông số khơng khí di chuyển ngồi ống………………………… 44 Bảng 12: Các thơng số nước bão hòa ngưng tụ ống……………………47 Bảng 13: Kích thước xyclon đơn………………………………………….50 GVHD: Đào Thanh Khê [2] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam nước có sản xuất nơng nghiệp lâu đời giới Hiện nay, nơng nghiệp chiếm tỉ trọng cao cấu kinh tế nước ta.Mặc dù vậy, ngành nông nghiệp chưa đem lại hiệu tương xứng với vị trí kinh tế Nguyên nhân chủ yếu khâu thu hoạch, bảo quản chế biến nông sản Việt Nam thực 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, sấy phương pháp thơng dụng Sản phẩm sau q trình sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng cảm quan giá trị kinh tế Trong công nghiệp thực phẩm, sấy thùng quay phương pháp phổ biến mang lại hiệu kinh tế cao, thuận tiện vận hành tiết kiệm thời gian Do đó, người ta thường chọn thiết bị sấy thùng quay việc sấy sản phẩm lương thực, hạt, quả,… Trong phạm vi đồ án môn học này, chúng em trình bày quy trình cơng nghệ thiết bị sấy thùng quay để sấy hạt tiêu, suất 120 kg hạt tiêu khô/mẻ Mặc dù cố gắng nhiều song nhiều thiếu sót lần làm đồ án nên chưa có kinh nghiệm Bên cạnh trình độ tự nghiên cứu khả tư giới hạn nên đồ án nhóm khơng thể tránh nhiều thiếu sót Qua đồ án này, chúng em kính mong quý thầy bảo để hồn thiện tốt đồ án tập lớn mà thầy cô giáo cho chúng em vào lần sau Chúng em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn, thầy cô giáo bạn bè giúp đỡ chúng em hoàn thiện đồ án thời hạn GVHD: Đào Thanh Khê [3] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU HẠT TIÊU 1.1.1 Tên gọi phân loại khoa học • Tên khoa học: Piper nigrum • Giới: Plantae • Ngành: Angiospermae • Lớp: Magnoliidae • Phân lớp: Rosidae • Bộ: Piperales • Họ: Piperaceae • Chi: Piper • Lồi: P.nigrum Hồ tiêu gọi cổ nguyệt, hắc cổ nguyệt, bạch cổ nguyệt (danh pháp hóa học: Piper nigrum) lồi leo có hoa thuộc họ Hồ tiêu (Piperaceae), trồng chủ yếu để lấy hạt, thường dùng làm gia vị dạng khơ tươi Hình 1: Cây tiêu Hồ tiêu loại dây leo, thân dài, nhẵn không mang lông, bám vào khác rễ Thân mọc cuốn, mang mọc cách Lá trầu khơng, dài thn Có hai loại nhánh: loại nhánh mang quả, loại nhánh dinh dưỡng, hai GVHD: Đào Thanh Khê [4] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP loại nhánh xuất phát từ kẽ Đối chiếu với cụm hoa hình sóc Khi chín, rụng chùm Quả hình cầu nhỏ, chừng 20- 30 chùm, lúc đầu màu xanh lục, sau có màu vàng, chín có màu đỏ Từ thu hoạch hồ tiêu trắng, hồ tiêu đỏ, hồ tiêu xanh hồ tiêu đen Đốt dòn, vận chuyển khơng cận thận chết Quả có hạt Hồ tiêu thu hoạch năm hai lần Muốn có hồ tiêu đen, người ta hái vào lúc xuất số đỏ hay vàng chùm, nghĩa lúc xanh; non q chưa có sọ giòn, phơi dễ vỡ vụn, khác phơi vỏ săn lại, ngả màu đen Muốn có hồ tiêu trắng (hay hồ tiêu sọ), người ta hái lúc chúng thật chín, sau bỏ vỏ Loại có màu trắng ngà hay xám, nhăn nheo thơm (vì lớp vỏ chứa tinh dầu mất) cay (vì chín) Hình 2: Hạt tiêu 1.1.2 Thành phần hóa học Hồ tiêu giàu vitamin C, chí nhiều cà chua Một nửa cốc hồ tiêu xanh, vàng hay đỏ cung cấp tới 230% nhu cầu canxi ngày/1 người Trong tiêu có 1,2- 2% tinh dầu, 5- 9% piperin 2,2- 6% chanvixin Piperin chanvixin loại ankaloit có vị cay hắc làm cho tiêu có vị cay Trong tiêu có 8% chất béo, 36% tinh bột 4% tro GVHD: Đào Thanh Khê [5] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP Thường dùng hạt tiêu rang chín, thơm cay làm gia vị Tiêu thơm, cay nồng kích thích tiêu hố, có tác dụng chữa số bệnh Hạt tiêu giàu chất chống oxy hóa, chẳng hạn beta carotene, giúp tăng cường hệ miễn dịch ngăn ngừa hủy hoại tế bào, gây bệnh ung thư tim mạch 1.1.3 Phân bố Ở nước ta hồ tiêu phân bố thành vùng sản xuất Bắc Trung Bộ, Duyên hải Trung Bộ, Tây Nguyên, vùng Đông Nam Bộ đồng sông Cửu Long, Tây Ngun Đơng Nam Bộ vùng sản xuất Sản xuất hồ tiêu thường hình thành vùng tiếng như: Tân Lâm (Quảng Trị), Lộc Ninh (Bình Phước), Bà Rịa (Bà Rịa– Vũng Tàu), Phú Quốc (Kiên Giang), Dak R’Lắp (Đăk Nông), Chư Sê (Gia Lai), điều tạo điều kiện thuận lợi cho việc quy hoạch thành vùng sản xuất hàng hóa tập trung, đạt chất lượng xuất cao Việt Nam nước xuất tiêu đứng hàng đầu giới chủ yếu xuất dạng thơ Vì vấn đề bảo quản tiêu hạt để xuất quan trọng cần thiết kinh tế quốc dân Hình 3: Biểu đồ dự báo sản lượng hạt tiêu giới năm 2011 Vấn đề bảo quản tiêu nhìn chung khó, tiêu mơi trường thuận lợi thích hợp cho sâu mọt phá hoại Muốn bảo quản lâu dài hạt phải có chất lượng ban đầu tốt, có độ ẩm an tồn Vì vậy, q trình sấy hạt sau thu hoạch có vai trò quan trọng bảo quản, GVHD: Đào Thanh Khê [6] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP chế biến nâng cao chất lượng hạt Với phương pháp bảo quản hạt tiêu lâu hơn, dễ dàng trình vận chuyển, ứng dụng nhiều trình chế biến sản phẩm ăn liền 1.2 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP 1.2.1 Bản chất trình sấy Sấy bốc nước sản phẩm nhiệt nhiệt độ thích hợp, q trình khuếch tán chênh lệch ẩm bề mặt bên vật liệu, hay nói cách khác chênh lệch áp suất riêng phần bề mặt vật liệu môi trường xung quanh 1.2.2 Phân loại trình sấy - Người ta phân biệt loại: + Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân nắng, gió, Phương pháp thời gian sấy dài, tốn diện tích sân phơi, khó điều chỉnh độ ẩm cuối vật liệu lớn, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu + Sấy nhân tạo: q trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa phải dùng đến tác nhân sấy khói lò, khơng khí nóng, q nhiệt,… hút khỏi thiết bị sấy xong Quá trình sấy nhanh, dễ điều khiển triệt để sấy tự nhiên - Nếu phân loại phương pháp sấy nhân tạo, ta có: * Phân loại theo phương thức truyền nhiệt: + Phương pháp sấy đối lưu: nguồn nhiệt cung cấp cho trình sấy nhiệt truyền từ môi chất sấy đến vật liệu sấy cách truyền nhiệt đối lưu Đây phương pháp dùng rộng rãi cho sấy hoa sấy hạt + Phương pháp sấy xạ: nguồn nhiệt cung cấp cho trình sấy thực xạ từ bề mặt đến vật sấy, dùng xạ thường, xạ hồng ngoại + Phương pháp sấy tiếp xúc: nguồn cung cấp nhiệt cho vật sấy cách cho tiếp xúc trực tiếp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt + Phương pháp sấy điện trường dòng cao tầng: nguồn nhiệt cung cấp cho vật sấy nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trường cao tần vật sấy làm vật nóng lên GVHD: Đào Thanh Khê [7] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP + Phương pháp sấy thăng hoa: thực làm lạnh vật sấy đồng thời hút chân không vật sấy đạt đến trạng thái thăng hoa nước, nước thoát khỏi vật sấy nhờ trình thăng hoa + Phương pháp sấy tầng sơi: nguồn nhiệt từ khơng khí nóng nhờ quạt thổi vào buồng sấy đủ mạnh làm sôi lớp hạt, sau thời gian định, hạt khơ tháo ngồi + Phương pháp sấy phun: dùng để sấy sản phẩm dạng lỏng + Bức xạ: dẫn truyền nhiệt xạ từ vật liệu nóng đến vật liệu ẩm * Phân loại theo tính chất xử lý vật liệu ẩm qua buồng sấy: + Sấy mẻ: vật liệu đứng yên chuyển động qua buồng sấy nhiều lần, đến hoàn tất tháo + Sấy liên tục: vật liệu cung cấp liên tục chuyển động vật liệu ẩm qua buồng sấy xảy liên tục * Phân loại theo chuyển động tương đối dòng khí vật liệu ẩm: + Loại thổi qua bề mặt + Loại thổi xun vng góc với vật liệu 1.2.3 Thiết bị sấy thùng quay GVHD: Đào Thanh Khê [8] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP Hình 4: Máy sấy thùng quay Hệ thống sấy thùng quay hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng để sấy vật liệu hạt, cục nhỏ lúa, ngô (bắp), hạt đậu xanh, hạt tiêu, Máy sấy thùng quay thùng hình trụ đặt nghiêng 1– 6o, có vành đai đỡ, vành đai tỳ vào lăn đỡ thùng quay Vật liệu vào sấy qua phễu nạp vật liệu Vật liệu thùng khơng q 20- 25% thể tích thùng Sau sấy xong, thành phẩm qua phận tháo sản phẩm ngồi Bên thùng có lắp cánh đảo để xáo trộn vật liệu làm cho hiệu suất sấy đạt cao hơn, phía cuối thùng có hộp tháo sản phẩm đầu thùng cấm vào lò đốt nối với ống tạo tác nhân sấy Giữa thùng quay, hộp tháo lò có cấu bịt kín để khơng khí khói lò khơng ngồi Ngồi có xyclone để thu hồi sản phẩm bay theo khí thải khí mơi trường Khí nóng vật liệu chiều hay ngược chiều bên thùng Phía đầu chỗ nạp liệu bên thùng sấy có lắp cánh xoắn đoạn khoảng 700- 1000mm, chiều dài đoạn phụ thuộc vào đường kính thùng Tốc độ khói lò khơng khí nóng thùng khơng m/s để tránh vật liệu bị nhanh khỏi thiết thùng Vận tốc quay thùng 5– vòng/phút Các đệm ngăn thùng chứa có tác dụng phân phối vừa có tác dụng phân phối cho vật liệu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc vật GVHD: Đào Thanh Khê [9] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP liệu sấy tác nhân sấy Cấu tạo đệm ngăn (cánh trộn) phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy độ ẩm Các loại đệm ngăn dùng phổ biến là: - Đệm ngăn mái chèo nâng loại phối hợp: dùng sấy vật liệu cực to, ẩm, Loại có hệ số chất đầy vật liệu khơng q 0,1– 0,2 - Đệm ngăn hình quạt có khoảng thơng với - Đệm ngăn phân phối hình chữ nhật kiểu vạt áo xếp toàn tiết diện thùng dùng để sấy vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, thùng quay vật liệu đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc vật liệu sấy tác nhân sấy lớn - Đệm ngăn kiểu phân khu: để sấy vật liệu đạp nhỏ, bụi Loại cho phép hệ số điền đầy khoảng 0,15– 0,25 - Nếu nhiệt độ sấy cần lớn 200 0C dùng khói lò khơng dùng cho nhiệt độ > 8000C • Ưu điểm: + Quá trình sấy đặn mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt vật liệu sấy tác nhân sấy Cường độ sấy lớn, đạt 100 kg ẩm bay hơi/m3.h + Thiết bị gọn khí tự động hóa hồn tồn • Nhược điểm: vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ bị tạo bụi, vỡ vụn Do nhiều trường hợp làm giảm chất lượng sản phẩm sấy 1.2.4 Nguyên lý hoạt động máy sấy thùng quay GVHD: Đào Thanh Khê [10] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP 3.1.2 Tính hệ số cấp nhiệt phía khơng khí ngồi ống 3.1.2.1 Các thơng số khơng khí ngồi ống Tác nhân sấy khơng khí nhiệt độ mơi trường t 2đ = to = 27oC sau qua calorifer gia nhiệt lên t2c= t1 = 55oC để vào thùng sấy Bảng 11: Các thông số khơng khí di chuyển ngồi ống ST Thơng số T Kí hiệu Đơn vị Nhiệt độ trung bình tk o Độ ẩm trung bình k đơn vị Hệ số dẫn nhiệt k W/m.oK Độ nhớt k Ns/m2 Áp suất bão hòa pb Bar Khối lượng riêng k kg/m3 Độ nhớt động k m2/s C Nguồn–công thức t +t tk = o ϕ + ϕ1 ϕk = o Phụ lục 6, 258, [6] Phụ lục 6, 258, [6] Giá trị 41 0,51577 0,02767 1,915.10-5 0,077143 Phụ lục 6, 258, [6] µ νk = k ρk 1,1245 1,7030.10-5 3.1.2.2 Tính hệ số cấp nhiệt F cl F1l Fol F cl Fol F 2l l : diện tích phần cánh ống : diện tích phần khơng cánh ống : diện tích ngồi ống có cánh (phía khơng khí) δ F1l Hình 15: Các diện tích bề mặt ống cánh : diện tích củacómột ống có cánh (phía - Số cánh ống: GVHD: Đào Thanh Khê [41] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP nc = L 1,2 = = 218,182 t c + δ c 0,005 + 0,0005 (cánh)  Làm tròn nc = 219 cánh - Diện tích phần không làm cánh ống: Fol = π d t c nc = π 0,032.0,005.219 = 0,11008 [m2] 35,[8] [m2] 219,[6] [m] 219,[6] [m/s] 36,[8] - Diện tích phần cánh ống:  π d c2 π d 22   π 0,0362 π 0,0322  .nc = 2. .219 = 0,093569 Fcl = 2. − −  4    - Đường kính tương đương ống: Fol d + Fcl dE = Fol + Fcl Fcl 2nc = 0,093569 2.219 = 0,024013 0,11008 + 0,093569 0,11008 0,032 + 0,093569 Chọn vận tốc dòng khí vào calorifer = 2,5 m/s - Vận tốc khơng khí khe hẹp calorifer: ω max = ω d 2.h.δ c   −  +  s1 s1 ( t c + δ c )  = 2,5 = 4,1985  0,032 2.0,002.0,0005   −  +  0,08 0,08.( 0,005 + 0,0005)  - Chuẩn số Reynolds: Re = ω max d E 4,1985.0,024013 = = 5920,06 νk 1,7030.10 −5 - Với ống xếp so le, chuẩn số Nusselt: GVHD: Đào Thanh Khê [42] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP Nu = 0,251 Re , 67  s − d2     d2  −0 ,  s1 − d   + 1 t c    0,08 − 0,032  = 0,251.( 5920,06) 0, 67    0,032  −0 , −0 ,  0,08 − 0,032  + 1   0,005  36,[8] −0, = 48,624 - Hệ số cấp nhiệt cánh: αc = Nu.λk 48,624.0,02767 = = 56,0291 dE 0,024013 [W/m2.oK] 12,[12] - Hệ số cấp nhiệt tương đương phía ống có cánh: α2 = αc Fcl (ηc + χ ) F2l Trong đó: • F 2l : diện tích ngồi ống có cánh [m2] F2l = Fol + Fcl = 0,11008 + 0,093569 = 0,20365 χ= Fol 0,11008 = = 1,1765 l Fc 0,093569 Chọn hiệu suất cánh tròn ηc 0,95 Vậy, hệ số cấp nhiệt phía ngồi ống: α2 = αc Fcl (η c + χ ) F2l 0,093569 = 56,0291 .( 0,95 + 1,1765) = 54,7427 0,20365 [W/m2K] 37,[8] [W/m2.độ] 37,[8] - Hệ số làm cánh: ε c = 1+ nc ( d c2 − d 22 ) 219.( 0,0362 − 0,0322 ) = 1+ = 1,9695 2.d1 L 2.0,0256.1,2 3.1.2.3 Tính hệ số cấp nhiệt phía ống Sự cấp nhiệt phía ống cấp nhiệt nước bão hòa ngưng tụ ống đứng GVHD: Đào Thanh Khê [43] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP Bảng 12: Các thông số nước bão hòa ngưng tụ ống K ý Đ S G T Thông số h n iá i v trị T ệ ị Gh i ch ú u Áp suất nước P ngưng tụ Nhiệt độ nước a t o T ngưng Nhiệt độ C 2 Ch ọn Ch ọn thành ống phía tiếp t o xúc w C bình t o màng m C 11 Ch ọn nước ngưng tụ Nhiệt độ trung nước ngưng tụ GVHD: Đào Thanh Khê [44] 11 8, tm = T + tw EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP W / Hệ số dẫn nhiệt  m n o K 0, 2, N Độ nhớt  n s - / Lấ m yở k Khối lượng riêng  n g / m m Độ nhớt  động n / s GVHD: Đào Thanh Khê [45] tm 0-4 14 [12 4, ] 2, 5 0-7 4, EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP J Ẩn nhiệt R ngưng tụ / k g 2, 03 Lấ yở T 14 5, [12 ] - Hệ số cấp nhiệt ngưng tụ nước bão hòa ống đứng, màng chất ngưng tụ chảy tầng: α1 = 0,720.4 ρ n g λ3 r ν n (T − t w ).d1 944,285.9,81.0,68593.2202,8.103 = 0,720.4 = 17337,62 2,55.10 −7.(120 − 117 ).0,0256 [W/m2K] 221,[6] 3.1.2.4 Hệ số truyền nhiệt K - Tỷ số đường kính ngồi đường kính ống: d2 0,032 = = 1,25 d1 0,0256 - Với d2/d1 < 1,4 hệ số truyền nhiệt K tính với vách phẳng: K= = 1 δ + + α λ α ε c = 106,51 0,0032 + + 17337,62 57 54,7427.1,9695 [W/m2K] 38,[8] 3.1.2.5 Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt kích thước calorifer - Nhiệt lượng cần cung cấp cho calorifer: Q = L(H1 – Ho) = 7891,492.(105,839- 76,723) = 229768,68 GVHD: Đào Thanh Khê [46] [kJ/h] 116,[12] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP = 63824,63 [J/s] - Diện tích bề mặt ống: Chọn hiệu suất calorifer η = 0,75 Khi F1 bằng: F1 = Q 63824,63 = = 10,222 K ∆t tb η 106,51.78,166.0,75 [m2] 221,[6] [ống] 221,[6] - Tổng số ống calorifer: n= F1 10,222 = = 105,92 π d1 L π 0,0256.1,2  Chọn số ống n = 106 ống Số ống hàng m Chọn số hàng Z= 9, đó: m= 221,[6] n 106 = = 11,78 ≈ 12 Z  Tổng số ống calorifer là: N = m.Z = 12.9 = 108 [ống] - Kích thước calorifer bố trí ống đứng: + Chiều dài: L = m.s1 = 12.0,08 = 0,96 [m] + Chiều rộng: a = Z.s2 = 9.0,06928 = 0,62 [m] + Chiều cao: h = 1,2 [m] 3.1.2.6 Trở lực qua calorifer Hệ số trở lực: ,9 ξ = 0,72 Re −0, 245 s −d   s −d   +     tc + δ c   d2  −0 ,9 d  E  d2 ,9   s1 − d     s − d    0, = 0,72.5920,06  0,08 − 0,032   0,08 − 0,032   +     0,005 + 0,0005   0,032  −0 , 245 = 0,3792 Trở lực cục qua calorifer: GVHD: Đào Thanh Khê [47] −0 , −0,1 ,9  0,024013   0,08 − 0,032       0,032   0,06928 − 0,032  −0 ,1 EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP ω max 4,1985 ∆Pc = ξ ρ z = 0,3792 ×1,1245× × = 33,8243 2 N/m2 3.2 TÍNH VÀ CHỌN XYCLON Khi tác nhân sấy khơng khí nóng qua máy sấy thường có mang theo nhiều hạt bụi nhỏ, chúng cần thu hồi để làm mơi trường khơng khí thải Trong hệ thống sấy thùng quay thường dùng xyclon đơn Loại đảm bảo độ làm bụi lớn với hệ số sức cản thủy lực nhỏ Theo kinh nghiệm, diện tích tiết diện ống xyclon nên lấy (3÷ 4) lần tiết diện kênh dẫn Tốc độ tác nhân sấy kênh dẫn không nên vượt q (20÷ 25) m/s Thể tích xyclon tính theo lưu lượng tác nhân sấy khỏi thiết bị sấy nên vào số liệu thực nghiệm hay nhiều xyclon - Quan hệ bán kính xyclon ống trung tâm Nếu kênh dẫn có tiết diện hình chữ nhật với kích thước b/a = (1,5÷ 2) bán kính xyclon R bán kính trung tâm R nên lấy theo quan hệ: D D1 − =a 2 - Lưu lượng khí vào xyclon lưu lượng tác nhân sấy khỏi thùng sấy: Vxyclon = V2 = 7349,347 [m3/h] = 2,0415 [m3/s] - Chọn kích thước xyclon đơn dựa vào Vxyclon theo bảng 16.1 trang 237,[6] GVHD: Đào Thanh Khê [48] Bảng 13: Kích thước xyclon đơn STT Kích thước xyclon Ký hiệu Đường kính xyclon D Đường kính ống trung tâm D1 Chiều rộng tiết diện kênh dẫn Chiều dài tiết diện kênh dẫn vào xyclon Chiều dài phần ống trung tâm cắm vào xyclon Chiều cao phần hình trụ xyclon Chiều cao phần hình nón Đường kính phần bé phễu Công thức Giá trị Đơn vị 1800 900 a 0,5D D D1 − = 0,25 D 2 b 0,5D 900 h1 0,33D 600 h2 0,46D 825 h3 0,8D 1440 d 0,2D 360 Hình 16: Xyclon đơn 450 mm mm mm - Bunke chứa bụi: + Thể tích làm việc bunke nhóm xyclon: Vbunke = 1,1m3 + Góc nghiêng thành bunke: chọn 60o - Độ làm xyclon: 80- 85%, đường kính hạt bụi tách 5- 100mm - Tốc độ quy ước khí: D= ωq = 4V π ωq [m] 4V 4.2,0415 = = 0,802 πD π 1,82 [m/s] - Trở lực qua xyclon: Chọn hệ số trở lực xyclon ∆p = ξ ξ = 105 ω q2 ρ 0,802 2.1,1465 = 105 = 38,715( N / m ) = 3,947 2 [mmH2O] 47,[8] 3.3 TÍNH TRỞ LỰC VÀ CHỌN QUẠT Quạt phận vận chuyển không khí tạo áp suất cho dòng khí qua thiết bị: calorifer, thùng sấy, đường ống, xyclon,… Năng lượng quạt tạo cung cấp cho dòng khí áp suất động học để di chuyển phần để khắc phục trở lực đường ống vận chuyển Năng suất quạt đặc trưng thể tích khí vào hay khỏi thiết bị sấy Do hệ thống sấy dài, có trở lực lớn nên ta dùng quạt đặt đầu cuối hệ thống: • Quạt đặt đầu hệ thống – quạt đẩy, có nhiệm vụ cung cấp khơng khí cho caloriphe Khơng khí ngồi trời quạt đẩy đưa qua caloriphe, trao đổi nhiệt đưa vào thùng sấy, qua đoạn ống cong 90o • Quạt đặt cuối hệ thống – quạt đẩy, có nhiệm vụ hút tác nhân sấy qua thùng sấy để cấp nhiệt cho vật liệu sấy qua xyclon để thu hồi bụi Đường ống từ sau thùng sấy đến trước xyclon có tiết diện hình chữ nhật tiết diện cửa vào xyclon, có đoạn cong 90o rẽ làm nhánh để vào xyclon • Tính trở lực qua lớp hạt thùng sấy: ωd d 2,2.7.10 −3 Re = = = 834,236 ν 55 1,846.10 −5 C= Ta có: ρ dx = ξ= 1−ξ ξ2 0,25.( G1 + G2 ).β 0,25.(184 + 120).0,18 = = 1,2406 0,75.2.V 0,75.2.7,3513 ρ v − ρ dx 750 − 1,2406 = = 0,9983 ρv 750 C= − ξ − 0,9983 = = 1,7058.10 −3 ξ2 0,99832  a = 5,85 + 490 100 490 100 + = 5,85 + + = 9,90 Re 834,236 Re 834,236 [kg/m3] - Trở lực P ∆P = a.L.v ρ k C 9,90.6,5.2,2 2.1,0765.1,7058.10 −3 = = 4,16 2.g d 2.9,81.0,007 [mmH2O] Trong đó: L: chiều dài thùng sấy (m) v: tốc độ tác nhân sấy (m/s) ρk : khối lượng riêng tác nhân sấy (kg/m3) d: đường kính hạt (mm) • Trở lực qua xyclon: - Theo kinh nghiệm lấy trở lực qua xyclon Px = 20 mmH2O, trở lực cục tổn thất phụ lấy thêm 5% ∆Pt = 1,05.( ∆P + ∆Px ) = 1,05.( 4,16 + 20) = 25,368 [mmH2O] - Giáng áp động Giả sử tốc độ tác nhân sấy khỏi quạt vq = m/s, Khi đó: v q ρ k ∆Pđ = 2.g 82.1,0765 = = 3,512 2.9,81 [mmH2O] 125,[6] [mmH2O] 125,[6] - Cột áp quạt Pq: ∆Pq = ∆Pt + ∆Pđ = 25,368 + 3,512 = 28,88 • Chọn quạt: Căn vào Vtb = 0,123.3600 = 443 (m3/h), P = 28,88 mmH2O, chọn quạt N4 có hiệu suất quạt ηq = 0,45, A = 6000 Do đó, số vòng quay quạt là: ∆Pq = ∆Pt + ∆Pđ = 25,368 + 3,512 = 28,88 n= A 6000 = = 1500 No [mmH2O] [vòng/ phút] 125,[6] 125,[6] CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN Đối với hệ thống sấy thùng quay này, việc thiết kế, tính tốn dựa nhiều vào cơng thức thực nghiệm, cho nhiều tài liệu khác Mặt khác, nguyên liệu sấy tiêu hạt nhiều tài liệu tham khảo, nên q trình tính tốn sử dụng số liệu thay loại nguyên liệu khác Việc sử dụng công thức, số liệu không tránh khỏi sai số q trình thiết kế Để thiết kế xác ta cần lập hệ thống hoạt động thử để kiểm tra chọn chế độ làm việc tối ưu Đồng thời, việc thiết kế hệ thống dựa nhiều tài liệu lý thuyết khơng có thực tế kinh nghiệm, nên có nhiều điều chưa thật hợp lý, nhóm em mong hướng dẫn, góp ý thêm thầy để hệ thống hoàn thiện TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS – TSKH Trần Văn Phú, Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, NXB giáo dục, 2002 [2] PGS – TS Hoàng Văn Chước, Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, NXB KH – KT, 2006 [3] Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1, NXB KH – KT [4] Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2, NXB KH – KT [5] Bảng tra cứu trình thiết bị, truyền nhiệt truyền khối, Trường Đại học Bách khoa TP.HCM [6] GS.TSKH Trần Văn Phú, Kĩ thuật sấy, NXB giáo dục, 2008 [7] Nguyễn Văn May, Kĩ thuật sấy nông sản [8] Đặng Thị Hoàng Lan, Đồ án Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt [9] Đồ án Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy muối [10] Nguyễn Thị Tư Diệp, Đồ án Thiết kế thiết bị sấy băng tải sấy chè [11] Đồ án Thiết kế thiết bị sấy băng tải sấy cà rốt [12] Th.S Đào Thanh Khê, Bài giảng Kĩ thuật thực phẩm 2, Trường Đại học công nghiệp thực phẩm TP.HCM [13] Nguyễn Văn Lụa, Kĩ thuật sấy vật liệu [14] http://ttmindustry.vn [15] http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-tinh-toan-thiet-bi-say-muoi-bang-phuong-phap-saythung-quay-8618/ ... 1.2.3 Thiết bị sấy thùng quay GVHD: Đào Thanh Khê [8] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP Hình 4: Máy sấy thùng quay Hệ thống sấy thùng quay hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng để sấy. .. phạm vi đồ án mơn học này, chúng em trình bày quy trình cơng nghệ thiết bị sấy thùng quay để sấy hạt tiêu, suất 120 kg hạt tiêu khô/ mẻ Mặc dù cố gắng nhiều song nhiều thiếu sót lần làm đồ án... hạt tiêu, Máy sấy thùng quay thùng hình trụ đặt nghiêng 1– 6o, có vành đai đỡ, vành đai tỳ vào lăn đỡ thùng quay Vật liệu vào sấy qua phễu nạp vật liệu Vật liệu thùng khơng q 20- 25% thể tích thùng