THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY RONG BIỂN 30KG/MẺ TẠI NHA TRANG

Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang TÓM TẮT Tên đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY RONG BIỂN 30KG/MẺ TẠI NHA TRANG Sinh viên thực hiện: PHAN THẾ KHÁNH Số thẻ SV: 104120067 Lớp: 12N1 Nghiên cứu nguồn gốc, đặc điểm cấu tạo, tính chất vật lí, hóa học, loại liên kết ẩm Rong biển từ chọn q trình sấy nóng - sấy đối lưu Trình đặc điểm q trình sấy, phân tích ưu nhược điểm loại thiết bị sấy từ chọn hệ thống sấy buồng Dựa vào thông số đầu vào ta lập phương trình cân nhiệt, ẩm, vật chất trình sấy lý thuyết thực tế, tính chọn thơng số hệ thống sấy buồng Tính chọn thiết bị phụ trợ cho hệ thống sấy khí động: quạt, calorifer, buồng đốt Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang LỜI NĨI ĐẦU Kỹ thuất sấy đóng vai trò vơ quan trọng cơng nghiệp đời sống Trong quy trình cơng nghệ sản xuất nhiều sản phẩm có cơng đoạn sấy khơ đẻ bảo quản dài ngày Công nghệ ngày phát triển công nghiệp công nghiệp chế biến hải sản, rau công nghiệp chế biến gỗ, công nghiệp sản xuất vật liệ xây dựng thực phẩm khác.Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt lúa, ngô, đậu, cà fê sau thu hoạch cần sấy khô kịp thời, không sản phẩm giảm phẩm chất chí bị hỏng dẫn đến tình trạng mùa sau thu hoạch Thực tế cho thấy trình nhiệt nói chung q trình sấy nói riêng q trình cơng nghệ phức tạp Chẳng hạn trình sấy trình tách ẩm khỏi vật liệu nhờ nhiệt sau sử dụng tác nhân để thải ẩm môi trường với điều kiện suất cao, chi phí vận hành , vốn đầu tư bé sản phẩm phải có chất lượng tốt, không nứt nẻ cong vênh , đầy đủ hương vị Để thực trình sấy người ta sử dụng hệ thống gồm nhiều thiết bị : thiết bị sấy (buồng sấy, hầm sấy, tháp sấy, thùng sấy v.v ), thiết bị đốt nóng tác nhân (calorifer) thiết bị lạnh để làm khô tác nhân, quạ, bơm số thiết bị phụ khác buồng đốt, xyclon v.v Chúng ta gọi hệ thống thiết bị thực trình sấy cụ thể hệ thống sấy Trong đò án môn học em giao thiết kế thiết bị sấy Rong Biển Với kiến thức hạn chế, tài liệu tham khảo chưa đầy đủ nên nhiều bỡ ngỡ chắn khơng tránh khỏi sai sót Mong thầy cô khoa dẫn thêm để em hoàn thành tốt đồ án sau Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS.TRẦN VĂN VANG hướng dẫn tận tình đẻ em hồn thành đồ án Sinh viên thiết kế PHAN THẾ KHÁNH Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang Mục Lục Contents TÓM TẮT LỜI NÓI ĐẦU .2 Mục Lục CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ RONG BIỂN CHƯƠNG .21 TÍNH TỐN Q TRÌNH NHIỆT 21 CHƯƠNG .31 TÍNH TỐN CÁC THIẾT BỊ PHỤ 31 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ RONG BIỂN 1.1 Giới thiệu Rong biển: + Rong biển hay gọi tảo bẹ loài thực vật sinh sống biển, thuộc nhóm tảo biển Rong biển sống hai môi trường nước mặn nước lợ Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang Chúng mọc rạn san hô vách đá, mọc tầng nước sâu với điều kiện có ánh sáng mặt trời chiếu tới để quang hợp Rong biển dần trở nên phổ biến nhiều nước giới Rong biển thức ăn giàu dưỡng chất Trong phương pháp dưỡng sinh nhiều dân tộc giới, rong biển coi thức ăn tạo dẻo dai, khỏe mạnh thể chất tinh thần cho người Hình 1.1 Minh họa Rong biển + Theo số liệu điều tra Việt Nam xác định 800 lồi rong biển Trong đó, nhiều chỗ có sản lượng có sản lượng tự nhiên lớn rong nâu (Sargassum, Hormophysa, Hydroclathrus); rong đỏ (Gracilaria, Hydropuntia, Hypnea); rong lục (Ulva, Chaetomorpha, Cladophora), rong nho (Caulerpa lentillifera) số loài khác, ni trồng ao đìa, vịnh, bãi triều ven biển Các nghiên cứu 10 đảo thuộc quần đảo Trường Sa (Trường Sa lớn, Nam Yết, Sơn Ca, Song Tử Tây, Phan Vinh, Tốc Tan, Thuyền Chài, Đá Tây, Sinh Tồn Đá Nam) xác định 255 loài rong biển thuộc ngành khuẩn lam (Cyanophyta), rong đỏ (Rhodophyta), rong nâu (Phaeophyta) rong lục (Chlorophyta) Trong đó, rong đỏ chiếm ưu (136 loài, chiếm 53,3%), rong lục (69 lồi, chiếm 27,0%), khuẩn lam rong nâu có số lượng (25 loài, chiếm 9,8%) + Vùng phân bố: Rong biển nuôi trồng tập trung vùng ven biển, Bắc Bộ gần 6.600 ha, Bắc Trung Bộ 2.000, Nam Trung Bộ 1.400 đồng sông Cửu Long 100 + Mùa vụ khai thác: Rong biển thường khai thác từ tháng đến tháng hàng năm vùng ven biển có độ sâu – 5m Ngồi Rong biển thu hoạch sớm áp dụng công nghệ nuôi trồng lý tưởng mà thời gian nuôi trồng kéo dài từ 25 – 30 ngày thu hoạch + Sản lượng khai thác: Sản lượng khai thác rong biển toàn vùng biển Việt Nam năm khoảng 101.000 tươi/năm 1.2 Tính chất Rong biển phân bố 1.2.1 Tính chất Rong biển Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng rong biển 100g Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang Calo Liqid Cholesterol Natri Kali Cabohydrat Chất xơ Đường Protein Vitamin A Vitamin B12 Vitamin C Vitamin B6 Vitamin D Sắt Magie Canxi 43 0.6 233 89 10 1.3 0.6 1.7 116 0 2.9 121 168 kcal gam gan Mg Mg Gam Gam Gam Gam IU µg Mg µg µg Mg Mg mg + Hàm lượng sinh tố A rong biển cao gấp 2-3 lần so với cà rốt, hàm lượng canxi cao gấp lần so với sữa bò, vitamin B2 cao gấp lần trứng Nghiên cứu y học đại cho thấy rong biển chứa thêm dưỡng chất sau: - Vitamin C: Chất dinh dưỡng cần thiết cho trao đổi chất tế bào, thúc đẩy hình thành collagen, giúp vết thương mau lành phòng bệnh chảy máu chân - Iốt: Khống chất cần thiết cho tuyến giáp, giúp phòng tránh bệnh bướu cổ - Vitamin B2: Chất tham gia truyền dẫn q trình ơxy hóa thể, hỗ trợ trình trao đổi chất tế bào - DHA: acid béo không no cần thiết cho hoàn thiện hệ thần kinh, đặc biệt thị giác Ở người lớn, có tác dụng giảm triglyceride máu cholesterol xấu, giúp dự phòng xơ vữa động mạnh, nhồi máu tim 1.2.2 Sự phân bố • Phân bố theo chiều ngang (theo vị trí địa lý): Nhiệt độ yếu tố định đến phân bố rong biển theo chiều ngang, ánh sáng yếu tố định đến chế độ nhiệt độ vị trí địa lý Theo Humberman, nhiệt độ nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến phân bố quần lạc thực vật Căn vào mối quan hệ nhiệt độ phân bố rong biển, Sberkof Kjeman phân khu hệ rong biển theo bậc thang sau: 00C – 50C : Khu hệ rong hàn đới 50C – 150C ( 100C ) : Khu hệ rong hàn đới 100C – 200C ( 150C ) : Khu hệ rong ôn đới 150C – 250C ( 200C ) : Khu hệ rong nhiệt đới Trên 250C: Khu hệ rong nhiệt đới *Quy luật phân bố rong biển theo vĩ độ (nhiệt độ): Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang - Thành phần lồi giảm từ xích đạo vùng cực Vùng nhiệt đới nôi sống, nhiệt độ có ảnh hưởng đến biến động thành phần loài rong biển phân bố - Trọng lượng kích thước lồi tăng từ xích đạo đến vùng cực Ở vùng lạnh, trình trao đổi chất xảy chậm, tiêu hao lượng khơng nhiều, đời sống lồi rong kéo dài hơn, thêm vào lượng thức ăn cung cấp chủ yếu tầng đáy lên tới tầng mặt, lượng dinh dưỡng nhiều nên trọng lượng kích thước chúng lớn so với loài rong phân bố vùng nhiệt đới - Chu kỳ sinh sản kéo dài từ vùng xích đạo đến vùng cực - Có lồi phân bố rộng (lồi rộng nhiệt) Cladophora, có lồi hẹp nhiệt phân bố vùng nhiệt độ định vùng nhiệt đới có Pandina, Colpomenia; vùng ơn đới có Laminaria, Undaria, Porphyratenera; vùng hàn đới Macrocystis Xác định quy luật phân bố rong biển, xác định đặc tính thách nghi lồi rong, từ có kế hoạch bảo vệ khai thác nguồn rong biển hợp lý Bên cạnh đó, đề biện pháp di giống thích hợp đảm bảo cho suất cao ni trồng thuỷ sản • Phân bố theo chiều thẳng đứng (tuyến triều) Ánh sáng yếu tố định phân bố rong biển theo chiều thẳng đứng Theo Ivanop, ánh sáng tán xạ ánh sáng có tác dụng lớn quang hợp thực vật Có từ 50 – 60% tia sáng tác dụng đến quang hợp Do tia sáng có bước sóng khác nên xuyên suốt xuống vùng triều khác nhau: vùng cao triều ánh sáng đỏ, vùng trung triều ánh sáng da cam, vàng, vùng hạ triều ánh sáng xanh, tím Rong lục có chứa chlorophil a thích hợp với cường độ ánh sáng mạnh, ngồi có chứa Santhophin, Carotere nên có khả hấp thụ ánh sáng màu đỏ Cơ thể rong lục có màu xanh phân bố vùng triều cao Rong nâu có chứa sắc tố Chlorophil a, b, ngồi có sắc tố Sucosanthin nên thích hợp hấp thụ ánh sáng vàng, da cam Rong đỏ nồi sắc tố Chlorophil a có sắc tố phụ Fucoerythrin Phicocyanin hấp thụ ánh sáng xanh, tím nên phân bố vùng hạ triều Theo Gaidukop, màu sắc tảo sắc tố tạo màu sắc khơng rong hấp thụ mà phản quang lại màu sắc rong Cũng thấy số rong phân bố ngược với quy luật, thích ứng lâu đời thể môi trường sống trình tự xếp sắc tố thể tỉ lệ sắc tố khác làm cho chúng có khả phân bố khơng theo quy luật Ví dụ Caulerpa theo quy luật phân bố vùng cao triều lại phân bố vùng trung triều có màu xanh 1.3 Đặc điểm cấu tạo hình thái Rong biển Bảng 1.2 Đặc điểm cấu tọa hình thái rong biển Đặc Điểm Chlorophyta Đơn bào, đa bào -Dạng sợi hàng tế bào Hình dáng cấu tạo -Dạng sợi chia Phaeophyta Đa bào -Dạng giả -Dạng thật -Dạng đai Rhodophyta Đơn bào, đa bào -Trụ tròn -Trụ dẹp -Đai dẹp Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang nhánh -Dạng -Dạng ống -Dạng bỏng: rỗng bên -Dạng phiến, sợi -Dạng phiến Sắc tố Chlorophil a, b Xanthophin Caroten Chlorophil a,b Fucoxanthin Cholorophil a,d Phycocyanin Phycoenrythrin Thể sắc tố Dạng sao, đai, mạng lưới, dấu chân ngựa Tinh bột tảo lục Lipid Protein Dạng sao, cầu Dạng đĩa, thấu kính Tinh bột tảo nâu Tinh bột tảo đỏ Sản phẩm đồng hóa 1.4 Đặc điểm sinh sản Bảng 1.3 Đặc điểm sinh sản rong biển Hình thức Phaeophyta Rhodophyta Sinh sản Đứt đoạn dinh dưỡng Bò lan Đứt đoạn Đứt đoạn Sinh sản vơ Bào tử động, số hình tính thành bào tử màng dày Bào tử động, bào tử Bào tử bốn, bào tử bất động, bào tử bốn đôi, bào tử đơn, bào tử kép Sinh sản hữu tính Chlorophyta Nảy chồi Đẳng giao, dị giao số Dị giao, nỗn giao, Chu yếu nỗn giao nỗn giao số đẳng giao 1.5 Phân loại Rong biển + Rong biển có nhiều loại rong mơ màu xanh bẹ màu rêu, rong câu suốt chia nhiều san hơ Rong tía màu xanh pha ánh tía với to khổng lồ, rong sụn với cành tua tủa Rong mơ già dài đến vài chục thước, màu sậm hơn, chuyển sắc nâu, thân to phát triển đến cỡ bàn tay đứa trẻ Rong nho màu xanh lục, mọc thành chùm nho tí hon, hay dề trứng cá chi chít, mọng nước… Dựa vào thành phần cấu tạo, sắc tố, đặc điểm hình thái, sinh sản mà rong biển chia thành ngành: 1- Ngành Rong Lục (Chlorophyta) 2- Ngành Rong Trần (Englenophyta) 3-Ngành Rong Giáp (Pyrophyta) 4- Ngành Rong Khuê (Bacillareonphyta) Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang 5- Ngành Rong Kim (Chrysophyta) 6- Ngành Rong Vàng (Xantophyta) 7- Ngành Rong Nâu (Phacophyta) 8- Ngành Rong Đỏ (Rhodophyta) 9- Ngành Rong Lam (Cyanophyta) - Một số lồi rong biển • Rong biển nâu Đặc điểm: Màu nâu kết sắc tố fucoxanthin hồng thể tố, màng có chất diệp lục a c (khơng có diệp lục b), beta-carotene xanthophylls khác Thực phẩm dự trữ thường polysaccharides phức tạp, đường higher alcohols Các Cacbohydrate dự trữ chủ yếu laminaran khơng có tinh bột (khác với tảo xanh) Lớp màng làm từ cellose acid alginic, heteropolysaccharide dài chuỗi Hình 1.2: Rong Biển Nâu Đa số có cấu tạo đa bào, loại đơn giản có dạng nhánh, thallus sợi Các kelps lớn (dài đến 70m) có lẽ phức tạp tảo nâu Hầu hết lồi tảo nâu có thay đổi ln phiên đơn bội lưỡng bội hệ • Rong biển đỏ Có 2500 lồi, 400 chi, chủ yếu sống biển, đặc trưng có sắc tố đỏ Rong tươi có màu hồng lục, hồng tím, hồng nâu Rong khơ: tùy theo phương pháp sơ chế chuyển sang màu nâu hay nâu vàng đến vàng Đối tượng để sản xuất chất keo rong: Agar, Carrageenane, Furcellaran Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang Hình 1.3: Rong biển đỏ Đặc điểm: Màu đỏ kết tảo từ sắc tố phycoerythrin phycocyanin, mặt nạ sắc tố khác, diệp lục (khơng có diệp lục b), beta-carotene số xanthophylls Các dự trữ thường floridean tinh bột, floridoside; giống tinh bột thực vật bậc cao loại trừ tảo lục Màng làm cellulose agars carrageenans, chuỗi polysaccharide dài sử dụng rộng rãi Có số đại diện đơn bào có nguồn gốc đa dạng, phức tạp có dạng sợi • Rong biển xanh Màu xanh từ chất diệp lục a b, beta-carotene (một sắc tố màu vàng), đặc tính xanthophylls (màu vàng màu nâu) Thực phẩm dự trữ tinh bột, số chất béo dầu thực vật bậc cao Hình 1.4 Rong biển xanh Tảo xanh đơn bào (một tế bào), đa bào (nhiều tế bào), colonial (sống tập hợp lỏng lẻo tế bào) coenocytic (bao gồm tế bào lớn nhất, tế bào uninucleate multinucleate) Chúng có lục lạp màng nhân Hầu hết màu xanh thuỷ sản tìm phổ biến nước (chủ yếu charophytes) sinh cảnh biển (chủ yếu chlorophytes) Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang Sinh sản vơ tính phân hạch (chia tách), nảy chồi, phân mảnh zoospores (di động bào tử) • Rong giấy Monostroma Hình thái: Rong có màu lục màu lục thẩm; lúc đầu có dạng hình túi, sau rách thành nhiều phiến rộng, phẳng, dẹt thành thùy hẹp Cấu tạo: Trừ phần gốc, rong có lớp tế bào Tế bào có dạng hình vng hình chữ nhật, gồm nhân, hạt tạo bột đến hai sắc tố hình • Rong mứt Porphyra Hình thái: Rong dạng phiến thùy nguyên xẻ thùy dạng hoa Phiến nhẵn, mép gấp nhăn gấp, thon nhỏ phía gốc thành cuống nhỏ bàn bám Ở vùng biển giàu dinh dưỡng, rong có màu tím đen; vùng biển nghèo dinh dưỡng, rong có màu xanh vàng Cấu tạo: Gốc, cuống bàn bám tập hợp tế bào gốc dạng lê, dạng nòng nọc có đuôi dài xoắn bện với nhau.Phiến gồm – lớp tế bào xếp chặt khít Sinh sản: + Sinh sản vơ tính bào tử đơn + Sinh sản hữu tính cách kết hợp trứng tinh tử Vòng đời: Các giao tử đực giao tử hình thành dọc theo viền mép phiến rong từ tháng 12 đến tháng năm sau Mô sinh sản khác hẳn với mô dinh dưỡng xung quanh.Túi tinh tử chín muồi phóng thích tinh tử lúc với số lượng lớn Sau thụ tinh, trứng thu tinh phân cắt để hình thành bào tử (carpospores) Các bào tử phóng thích từ bào tử nảy mầm phát triển thành dạng sợi conchocelis sống 1.6 Vai trò Rong biển 1.6.1 Đối với tự nhiên • Lợi ích Rong biển phận quan trọng cuả giới tự nhiên, tác nhân hấp thụ CO2 thải O2trong thuỷ vực Trong năm, lượng chất hữu tổng hợp từ tảo biển 13,5.1010 tấn, thực vật cạn tổng hợp 1,9.1010 Rong biển hấp thụ chất dinh dưỡng toàn bề mặt thể chúng, có khả làm mơi trường thuỷ vực nơi sinh sống Rong biển thức ăn cho động vật thuỷ sinh mà nơi cư ngụ nhiều sinh vật nhỏ khác Rong biển phân bố vùng thềm lục địa giúp thềm lục địa không bị bào mòn, tàn phá sóng gió 10 Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang CHƯƠNG TÍNH TỐN CÁC THIẾT BỊ PHỤ 4.1 THIẾT KẾ BUỒNG ĐỐT 4.1.1 Mục đích Buồng đốt hệ thống sấy sử dụng với hai mục đích • Thứ buồng đốt tạo khói lò có nhiệt độ cao dùng để cấp nhiệt cho khơng khí Calorifer • Thứ buồng đốt tạo khói lò có nhiệt độ thích hợp để làm tác nhân sấy Đối với đề tài này, nhiệt độ TNS tương đối thấp nên ta dùng nhiên liệu trấu có thành phần khối lượng là: Clv=0,3713, Hlv=0,027, Slv=0,0412, Nlv=0,0036, Olv=0,316, Alv=0,1775, Wlv=0,09 Theo tài liệu [5] 4.1.2 Xác định nhiệt độ khói lò lưu lượng khơng khí cấp  Nhiệt trị cao nhiên liệu Theo TL [5] : Qcc = 340CC +1250HC +110(SC - OC ) Qlv = [QC (100 - Alv - W lv ) /100] C C  Nhiệt trị thấp làm việc trấu Theo TL [5] : lv lv lv Qlv t = Qc - 25(9H + W ) Trong : CC , HC, SC, OC thành phần cháy theo thành phần làm việc sau : XC=Xlv 100 , X thành phần C , H ,O… Vậy ta có: 100 - Alv - W lv 31 Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang CC=Clv 100 100 = 37,13 = 50,7% lv lv 100 -17,75 - 100 - A - W HC=Hlv 100 100 = 4,12 = 5,6% 100 -17,75 -9 100 - Alv - W lv SC = SLV 100 100 = 0,04 = 0,05% 100 -17,75 - 100 - A LV - W LV OC = OLV 100 100 = 31,6 = 43,1% 100 -17,75 - 100 - A LV - W LV Từ ta có: ( Qcc = 340.Cc +1250Hc +110 Sc - Oc ) = 340.50,5 +1250.5,6 +110 ( 0,05 - 43,1) = 19502,5kJ / kg (  Qc 100 - Alv - W lv  c lv Qc =  100  )  = 19502 ( 100 -17,75 - 9)  = 14285,6kJ / kg     (  100  ) lv lv lv Qlv t = Qc - 25 9H + W = 14285,6 - 25 ( 9.4,12 + ) = 13133,6kJ / kg = 3137kcal / kg = 13131,5kj / kg Thể tích khơng khí sản phẩm cháy Thể tích khơng khí khơ lý thuyết cần thiết để đốt cháy hồn toàn nhiên liệu: ( ) Vo = 0,089 Clv + 0,375Slv + 0, 268Slv - 0,0333.Olv kk = 0,089 ( 37,13 + 0,375.0,04 ) + 0, 268.4,12 - 0,0333.31,6 = 3,38m3tc / kgnl Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết(khi hệ số khơng khí thừa α = ) lv = 0,79V0 + 0,8 N = 0,79.3,38 + 0,8 0,36 = 2,67m3tc / kgnl VN 100 100 V0 = 1,886 RO Clv + 0,375.Slv 37,13 + 0,375.0,04 = 1,886 = 0,69m3tc / kgnl 100 100 32 Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang V0 = 0,111Hlv + 0,0124W lv + 0,016V0 H = 0,111.4,12 + 0,0124.9 + 0,0161.3,38 = 0,62m3tc / kgnl • Lượng khơng khí khơ lý thuyết cho q trình Theo CT 3.11[1] : L = 11,6C + 34,8H + 4,3(S- O) L = 11,6.0,3713 + 34,8.0,0412 + 4,3(0,004 - 0,316) = 4, kgkk / kgnl • Lượng khơng khí khơ thừc tế cho q trình cháy Theo CT 3.14[1] : αbd = L L0 Trong : L lượng khơng khí khơ thực tế để đốt cháy hết 1kg nhiên liệu α bd hệ số khơng khí thừa buồng dốt Trong lò đơt lấy khói hệ thống sấy : α bd =1,2-1,3 Ta chọn α bd =1,2 L=αbd.L0 =1,2.4,4=5,28kgkk/kgnl • Khối lượng nước chứa khói lò sau buồng đốt Theo cơng thức 3.20[1] ta có G = (9H + A) +α L d a' bd 0  G = (9.0,0412 + 0,1775) +1, 2.4, 4.0,017 a' = 0,638 kg 33 Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang Trong d0 dung ẩm khơng khí • Khối lượng khói khơ sau buồng đốt Theo công thức 3.25[1] L = (α L +1) - [ W + (9H + A) ] k bd L = (1, 2.4, +1) - [ 0,09 + (9.0,0412 + 0,1775) ] k = 5,64kgkk / nl • Lượng chứa ẩm khói sau buồng đốt d' = G a' = 0,638 = 0,113 kgẩm/kgkk L 5,64 k • Entapi khơng khí sau buồng đốt Tính theo cơng thức 3.31[1] Qlv c ηbd + Cnl t nl + α bd L0I0 ' I = L k Trong : η =0,75 hiệu suất buồng đốt bd C = 0,120kJ / kg.K nhiệt dung riêng nhiên liệu nl Như vậy: I' = 14285,6.0,75 + 0,12.27, +1, 2.4, 4.69,73 = 1965,54kJ / kg 5,64 • Nhiệt độ khói sau buồng đốt Theo cơng thức 3.33[1] ta có I ' − 2500d ' t = k 1,004 + 1,842d ' 34 Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang 1965,54 - 2500.0,113 t = = 1388, 480 C k 1,004 +1,842.0,113 • Lượng nhiên liệu thực tê để bốc 1kg ẩm Theo cơng thức 5.53[2] ta có b= q Qc η bd Trong đó: q- nhiệt lượng tiêu hao trình sấy thực kJ/kgam q = 3963,325KJ / Kga Qc: nhiệt trị cao nhiên liệu kJ/kgnl b= q 3963,325 = = 0,37Kgnl / Kga 14285,6.0,75 Qlv η c bd • Lượng nhiên liệu tiêu hao giờ: B=W.b=87.0,37=32,19 (kgnl/h) 4.1.3 Xác định kích thước buồng đốt • Diện tích ghi lò Theo cơng thức 3.2[7] F= 0, 28.B.Q t (4.10) r Trong đó: F diện tích bề mặt ghi lò Qt nhiệt trị thấp trấu B lượng trấu cần đốt r cường độ nhiệt ghi Tra bảng 3.1[7] r=(465-1744).103 w/m2 35 Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang Thay vào công thức F= 0, 28.32,19.13131,5 = (0, 25 : 0,0678)m (465 :1744).10 Chọn F=0,25 m2 Theo bảng 3.2[7] quan hệ loại trấu mắt ghi Ta có: f/F = 10 ÷ 15 % Trong f- diện tích mắt ghi F diện tích mặt ghi Chọn f/F=15% f=0,25.0,15=0,0375 m2 • Xác đinh thể tích buồng đốt Theo cơng thức 3.3[7] ta có V= Q t B q m3 (4.11) Trong đó: V: thể tích buồng đốt q: mật độ thể tích buồng đốt (kcal/m2.h) Tra bảng 3.4[7] q = (250 ÷ 300).103 kcal/m2.h Thay vào cơng thức ta có V= 13131,5.32,19 4,18.(250 ÷ 300).103 = (0, 404 ữ 0,337) m3 Chn V=0,4 m3 Xỏc định chiều cao buồng đốt H= V 0, = = 1,6m F 0, 25 36 Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang • Xác định chiều dài chiều ngang buồng đốt Theo 3.5[7] ta có Chieu dai = ÷ 2,3 chieu ngang Chọn chiều dài= 1m Chiều ngang= 0,8 m Chọn kích thước cửa lò 400x400mm Tường buồng đốt có lớp Sử dụng gạch chịu lửa xốp samot có kích thước 230x115x65mm Tổng chiều dày buồng đốt 265mm 4.2 Tính chọn Calorifer: Nhiệt độ khơng khí ngồi t0=26,30C Nhiệt độ khơng khí buồng sấy t1=700C Chọn ống calorifer chùm ống trơn thép có hệ số dẫn nhiệt λ =46,5W / m.0 K , đường kính ống d2 / d1 = 53 / 50mm , ống xếp sole với s = s = 2d , vận tốc khơng khí ω = 1m / s , chiều dài ống l=1,2m 2 Nhiệt độ trung bình khơng khí t t +t 26,3 + 70 = 1= = 48,150 C tb 2 Dựa vào bảng 22[5] ta có thơng số vật lý khơng khí sau: = 1,099475kg / m3 kk Cp = 1,055kJ / kgdo λ = 2,8004.10-2 W / m.0 K ρ υ = 17,76.10-6 m / s p r = 0,6981 Nhiệt lượng Calorifer cần cung cấp : 37 Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang Q=L ( I1- I0)=6214,41.(114,97-69,73) =0,281139.106 KJ/Kg = 78,05 KW Diện tích bề mặt truyền nhiệt calorifer F= Q k.Δt (4.13) Trong đó: k hệ số truyền nhiệt ∆t nhiệt độ trung bình logarit khói Hệ số truyền nhiệt k tính theo vách phẳng k= Trong 1 δt + + α λ α (4.14) α hệ số tỏa nhiệt khói α hệ số tỏa nhiệt khơng khí δt = 1,5mm chiều dày ống thép  Xác định α Ta có tốc độ khơng khí qua tiết diện hẹp ω = 10m / s Tiêu chuẩn reynold qua tiết diện hẹp Re = ω.d = 10.0,031 = 17454,95 υ 17,76.10-6 Ở thỏa điều kiện Re = 103 ÷ 105 , theo 2.27[8] ta có Nu = 0, 41.Re0,6 Pr 0,33.A.ε l (4.15) Vì s1=s2 nên s1/ s2=1, theo 2-29[8] ε l =1 tiêu chuẩn Pr thay đổi theo nhiệt độ nên ta chọn A=1 38 Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang Nu = 0, 41.( 17454,95 ) 0,6 0,69810,33 = 127,76 Hệ số tỏa nhiệt khơng khí λ 2,8004.10-2 α = Nu = 127,76 = 115, 4W / m 2.0 K d 0,031  Xác định α1 Lượng khói khơ sau buồng đốt L kh = L B = 5,64.32,19 = 181,55kg / h k Nhiệt độ khói sau buồng đốt t =t − k2 k C Q L pkh kh (4.16) Trong C pkh nhiệt dung riêng khói Vấn đề ta chưa biết nhiệt dung riêng thép nên ta sử dụng phép tính lặp Ở lần thử ta chọn C pkh =1,32kJ/kgđộ 281139,9084 = 215,330 C Khi tk = 1388,48 − 1,32.181,55 Nhiệt độ trung bình khói t tbk = 1388,48 + 215,33 = 801,9050 C Dựa vào bảng 22[6] ta tìm C pkh =1,264kJ/kgđộ Ta thấy kết không phù hợp lần chọn ta chọn C pkh =1,264kJ/kgđộ 281139,9084 = 163,350 C Nhiệt độ lần tk = 1388,48 − 1,264.181,55 39 Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang Nhiệt độ trung bình khói t tbk = 1388,48 + 163,35 = 775,9150 C Dựa vào bảng 22[6] với nhịêt đọ 775,9150 C ta tìm C pkh =1,257 kJ/kgđộ Như kết tính phù hợp Các thơng số vật lý khói trường hợp = 0,337kg / m3 kh C = 1,257kJ / kgdo pkh λ =8,93.10−2W / m.0 K kh υ = 127,055.10−6 m2 / s kh pr = 0,602 kh ρ Chọn vận tốc khói ống ωkh = 8m / s Tiêu chuẩn Reynold: ω d 8.0,05 Re = kh = = 3,148.103 − υ 127,055.10 kh Theo cơng thức 2-18[8] ta có Nu = 0,021.Re0,8 Pr 0,43 kh = 0,021.(3,148.103 ) 0,8 0,6020,43 = 10,61 Hệ số tỏa nhiệt khói Nu.λ 10,61.8,93.10−2 kh α1 = = = 19 W / m2do d1 50.10−3 Hệ số truyền nhiệt 40 Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang k= 1 = = 10,68W / m2 K δt 1 1,5.10−3 + + + + α λ α 46,5 115, 19 Nhiệt độ trung bình ∆t = ∆t = ∆tmax − ∆t ∆t ln max ∆t ( 1388,48 − 26,3) − ( 163,35 − 70 ) ( 1388,48 − 26,3) ln ( 163,35 − 70 ) (4.17) = 473,350 C Lấy hiệu suất Calorifer η =0,75 Theo Trang 52[8] Tổng diện tích bề mặt truyền Q 78, 05.103 = = 20,58m2 nhiệt F = k.∆t.η 10,68.473,35.0,75 Theo cơng thức 2-72[8] ta có tổng số ống n= n= F π d1l 20,58 = 109,2 ống 3,14.0,05.1,2 Số ống hàng ống m chọn số hàng ống Z=10, đó: m= n 109, = = 10,92 Z 10 Ta chọn m = 11 ống Tổng số ống calorifer N=m.Z=11.10=110 ống Kích thứơc calorifer 41 Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang - Chiều dài l=1,2 m - Chiều cao a=Z.s2=10.2.0,053=1,06m - Chiều rộng h=m.s1=11.2.0,053=1,166m 42 Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang 4.3 Tính chọn quạt Lưu lượng khơng khí tính tốn lưu lượng thể tích lớn V=6328,32m3/h Năng suất quạt điều kiện tiêu chuẩn (t0 = 00 C , p0 = 760mmHg ) tính theo cơng V ρ thức V0 = ρ Trong đó: ρ0 : Khối lượng riêng khơng khí điều kiện tiêu chuẩn ρ0 = 1, 293 kg / m3 ρ : Khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ trung bình 53ºC ρ = 1, 0831 kg / m3  V0 = V ρ0 6328,32.1, 293 = = 7554, m3/h ρ 1, 0831 • Tổn thất áp suất ma sát khơng khí bề mặt vật liệu: L ω2 1, 22 ∆P1 = λ .ρ = 0.5 .1, 0831 = d 2 Trong đó: L: chiều dài xếp vật liệu L=Lm=1,2m ρ : Khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ trung bình 53ºC ρ = 1, 0831 kg / m3 ω : Tốc độ khơng khí buồng sấy ta chọn 2m/s λ : Hệ số trở lực ma sát khơng khí chuyển động bề mặt vật liệu sấy λ =0,5 d • Tổn thất áp suất cục xác định theo công thức ∆Pc = ∑ ξ ρ Trong đó: ω2 N / m2 ∑ ξ tổng hệ số trở lực cục Qua ống khuếch tán hình tròn ξ = 0,6 Qua ống khuếch tán ngược ξ =0,1 Qua ngoặt 90º ξ =1,1 43 Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang ∆pcb = (3ξ1 + ξ + ξ3 ) ρω 0,946.152 = (3.0,15 + 0,1 + 0,19) = 78,8 N / m 2 44 Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy rong biển 30kg/mẻ Nha Trang TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS-TSKH Trần Văn Phú, Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, NXB Giáo dục, 2002 PGS-TSKH Trần Văn Phú, Kỹ thuật sấy, NXB Giáo dục, 2008 Th.S Bùi Trung Thành, Giáo trình lý thuyết sấy & tính tốn thiết kế hệ thống sấy, ĐHCN Tp Hồ Chí Minh, 2007 PGS Hồng Đình Tín, Truyền nhiệt tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt, NXB Khoa học kỹ thuật, 2001 TS Nguyễn Thanh Hào, Thiết kế lò hơi, NXB ĐHQG Tp.HCM,2009 PGS Hồng Đình Tín – Bùi Hải, Bài tập Nhiệt động học kỹ thuật truyền nhiệt, NXB DHQG Tp Hồ Chí Minh, 2004 PGS TS Phạm Văn Trí – Dương Đức Hồng – Nguyễn Cơng Cẩn, Lò cơng nghiệp, NXB KHKT, 1999 TS Bùi Hải, Thiết bị trao đổi nhiệt 45 Sinh viên thực hiện: Phan Thế Khánh Hướng dẫn: PGS.TS Trần Văng Vang