sấy thóc tầng sôi,Tính toán sơ bộ hệ thống sấy thóc, năng suất sấy

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - - BÀI TIỂU LUẬN CHUN ĐỀ: TÍNH TỐN THIẾT KẾ SƠ BỘ HỆ THỐNG SẤY THÓC, NĂNG SUẤT SÂY 100KG/H Giảng viên hướng dẫn : PHÙNG ANH XUÂN Sinh viên thực : NHÓM Chuyên ngành : ĐIỆN LẠNH Lớp : D12- DIENLANH Khóa : 2017-2021 Hà nội, ngày 15 tháng 09 năm 2020 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - - BÀI TIỂU LUẬN CHUN ĐỀ: TÍNH TỐN THIẾT KẾ SƠ BỘ HỆ THỐNG SẤY THÓC, NĂNG SUẤT SÂY 100KG/H Giảng viên hướng dẫn : PHÙNG ANH XUÂN Sinh viên thực : NHÓM Chuyên ngành : ĐIỆN LẠNH Lớp : D12- DIENLANH Khóa : 2017-2021 Hà nội, ngày 15 tháng 09 năm 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CƠNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨ VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc PHIẾU GIAO BÀI TẬP KỸ THUẬT SẤY NHÓM THỰC HIỆN: Đặng Đức Anh Lê Hồng Chiến Lê Đình Dũng LỚP : D12DIENLANH CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN LẠNH KHÓA HỌC : 2017-2021 Đề tài: Tính tốn sơ hệ thống sấy thóc, suất sấy 100kg/h Thông số ban đầu: độ ẩm VLS ban đầu độ ẩm sau sấy Yêu cầu: Giới thiệu vật liệu sấy Giới thiệu phương pháp sấy, hệ thống sấy, ưu nhược điểm Tính tốn cân nhiệt - ẩm Thiết kế sơ hệ thống sấy Ngày giao đề tài: 01/09/2020 Ngày nộp: 15/09/2020 Người hướng dẫn Mục lục Lời mở đầu Chương I Khái quát chung Giới thiệu chung đề tài Trình bày vật liệu sấy công nghệ sản xuất sản phẩm Chương II Chọn phương án sấy, TBS, TNS, thông số chế độ sấy, nhiên liệu sử dụng Chọn phương án sấy Chọn thiết bị sấy, tác nhân sấy, nhiên liệu Thông số chế độ sấy CHƯƠNG III SƠ LƯỢC VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY 1, Sơ lược 2, Ưu điểm, nhược điểm CHƯƠNG IV CÁC BƯỚC TÍNH TỐN Q TRÌNH SẤY 1,Tính tốn cân nhiệt ẩm hệ thống sấy (sấy khơng hồi lưu) 2,Tính thiết bị 3, Bề dày thiết bị 4, Bộ phận nhập liệu 5, Bộ phận tháo liệu Phần V TÍNH THIẾT BỊ PHỤ 1, CALORIFE 2, CYCLON 3, Tính quạt 4, Tính đáy, nắp thiết bị sấy Phần VI KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO 2 4 7 8 13 17 18 19 21 21 23 24 31 35 36 LỜI MỞ ĐẦU Từ đầu kỷ XIX đến nay, khoa học kỹ thuật phát triển vơ mạnh mẽ Nó giải phóng sức lao động cho người, tăng suất lên hàng chục lần Các cách mạng khoa học kỹ thuật đóng góp cho lồi người nhiều phát minh mới, phát triển loại máy móc phục vụ cho sống tiện nghi loài người Ngày nay, nước ta, suất người lao động nâng lên cao nhờ giúp sức nhiều loại máy móc đại, phương pháp nuôi trồng tiên tiến Sản lượng lương thực, thực phẩm hàng năm khơng đủ dùng mà cịn xuất nhiều nước giới Các loại lương thực, thực phẩm dễ bị hư hỏng điều kiện khí hậu bình thường Do muốn bảo quản lương thực, thực phẩm lâu dài để dễ dàng vận chuyển xa khơng cịn cách khác phải sấy khô ướp lạnh lương thực, thực phẩm sau bảo quản mơi trường thích hợp Ngồi kỹ thuật lạnh, sấy q trình cơng nghệ sử dụng nhiều ngành công nghiệp đặc biệt ngành công nghiệp chế biến nông – hải sản Trong nông nghiệp, sấy công đoạn quan trọng sau thu hoạch Quá trình sấy khơng tách nước nước khỏi vật liệu cách đơn mà q trình cơng nghệ Nó địi hỏi sau sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn lượng chi phí vận hành thấp Chẳng hạn chế biến nông – hải sản, sản phẩm sấy phải đảm bảo trì mầu sắc, hương vị, vi lượng v.v Mặc dù có nhiều cố gắng kiến thức tài liệu tham khảo nhiều hạn chế nên tập lớn nhóm bọn em chắn khơng tránh khỏi cịn nhiều thiếu sót Bọn em mong nhận ý kiến đóng góp thầy, để tập lớn bọn em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy Phùng Anh Xuân hướng dẫn tận tình để bọn em hoàn thành tập lớn CHƯƠNG I KHÁI QUÁT CHUNG Giới thiệu chung đề tài: Nước ta nước dẫn đầu giới xuất lúa gạo hàng năm xuất giới khoảng đến triệu gạo tiêu thụ nước khối lượng lớn Cụ thể 10 tháng đầu năm Tính từ đầu năm tới ngày 26-9 xuất 3,435 triệu gạo với kim ngạch 2,092 tỉ đô la Mỹ Do lượng sản phẩm lúa hàng năm ổn định, với khối lượng cao nhu cầu chế biến chất lượng tối cần thiết Những ưu điểm sấy: - Cho chất lượng sản phẩm đồng mong muốn - Làm khô nhanh tập trung: không làm cho sản phẩm bị lẫn tạp chất, rác rưởi từ mơi trường ngồi - Tiết kiệm diện tích: phơi nắng cần diện tích đủ rộng, mặt khác diện tích khơng dùng thường xun Thời điểm bình thường khơng cần thiêt, đến mùa vụ khơng đủ - Tiết kiệm nhân cơng: phơi lúa ngồi trời phải trơng chừng nắng mưa, mang phơi, cất vào - Tiết kiệm thời gian: phơi phải ngày xong mẻ, sấy làm khơ đến mẻ ngày - Chủ động thởi tiết, không phụ thuộc vào nắng, mưa Quy trình chế biến gạo hàng hóa xuất sau: - Lúa phân loại; - Đem vào sấy; - Nhập kho; - Lúa đem xay, sàng gạo; - Rồi gạo đánh bóng đóng bao; - Từ gạo đem xuất Trình bày vật liệu sấy công nghệ sản xuất sản phẩm: Thành Protein Lipd luxid phần (g) (g) (g) Xơ (%) Hàm lượng (1012) 7.9 76.2 Cacli Phospho Sắt Vitamin Vitamin (mg) (mg) (mg) B1(mg) B2(mg) 30 104 1.3 0.1 0.03 Để lúa không bị hư hại giảm phẩm chất, vịng 48 tiếng sau thu hoạch phải làm khô lúa đạt độ ẩm 20% Việc sử lý tác động xấu ta phải sấy thóc Sấy phương pháp làm khơ hạt thóc bị chịu tác động bên ngoài, người nơng dân chủ động Nhưng cần phải ý tác nhân nhiệt độ sấy không làm biến chất thành phần dinh dưỡng hạt thóc Theo thống kê, độ ẩm an tồn hạt thóc cho bảo quản phụ thuộc vào tình trạng thóc, khí hậu điều kiện bảo quản Khi thóc có độ ẩm 13- 14% bảo quản từ 2-3 tháng, muốn bảo quản tháng độ ẩm thóc tốt từ 12- 12,5% Độ ẩm thóc, cơng nghệ sấy ảnh hưởng tới hiệu suất thu hồi gạo tỷ lệ gạo trình xay xát, độ ẩm thích hợp cho q trình xay xát từ 13- 14% Vậy nên TK Hệ thống sấy (HTS) ta cần xác định rõ thông số Tác nhân sấy (TNS) phù hợp cho thóc, để thóc bảo quản lâu, chất lượng tốt lượng phế phẩm xay xát thấp Một hạt thóc có ba phận chủ yếu là: vỏ trấu, phần hạt gạo, phần phôi Để sấy tốt húng ta cần nắm vững yêu cầu việc sấy tạo gạo hay thóc giống, để chọn nhiệt độ sấy thời gian sấy thích hợp Nhất lúa giống khơng làm chết hạt mầm Thóc loại vật liệu sấy có vỏ bao ngồi kín bền vững nên thơng thường dùng trực tiếp khói qua phận lọc bụi để sấy Điều có ưu điểm sau: - Thiết bị đơn giản - Ít tổn hao nhiệt làm giảm chi phí nhiên liệu CHƯƠNG II CHỌN PHƯƠNG ÁN SẤY, THIẾT BỊ SẤY, TÁC NHÂN SẤY, THÔNG SỐ CHẾ ĐỘ SẤY, NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG Chọn phương án sấy: Hệ thống sấy đối lưu gồm dạng: HTS buồng, HTS hầm, HTS tháp, HTS thùng quay, HTS khí động, HTS tầng sơi, HTS phun Trong ta thấy: - HTS buồng: Năng suất thường nhỏ, VLS đặt cố định q trình sấy xe gng nên cố định suốt q trình sấyQTS khơng đồng Để khắc phục người ta bố trí cách đưa TNS theo đường dích dắc tạo nên đồng cho sản phẩm sấy Hệ thống phù hợp VLS mà ta khó làm cho bị xáo chộn q trình sấy, VLS: Tấm gỗ, gạch, ngói … Trong thóc dễ xáo chộnKhơng dùng thiết bị - HTS hầm: Có suất lớn HTS buồng, QTS không theo chu kỳ HTS buồng mà liên tục Nhưng HTS có nhược điểm giống HTS buồngKhơng dùng để sấy thóc - HTS phun: Chỉ dùng để sấy dung dịch huyền phù khơng dùng để sấy thóc - HTS tháp: Có thể sấy liên tục với suất cao Rất phù hợp cho sấy hạt, VLS chảy liên tục từ xuống dưới tác dụng trọng lực thânTrong trình sấy VLS xáo chộn TNS Sản phẩm sấy đồng Hơn việc phân vùng TNS nóng – lạnh dễ dàngáp dụng hiệu ứng A.V.Luikov - HTS thùng quay: Cũng HTS tháp, HTS phù hợp để sấy hạt VLS xáo chộn nhờ cánh xáo chộn thùng quay TNS vào đầu khỏi đầu thùng sấy QTS liên tục HTS có ưu điểm xáo chộn đồng nhiều so với THS tháp có cánh xáo chộn dẫn động nhờ động quay Nhưng điều mà hiệu sấy với suất trung bình cịn sấy với suất lớn việc dẫn động cho thùng quay đòi hỏi tốn phức tạp - HTS tầng sôi: Ngay tên gọi HTS ta hình dung VLS ln xáo chộn trình sấy VLS phù hợp dạng hạt, tác dụng TNS với thơng số thích hợpVLS ln bồng bềnh Q trình sấy liên tục hạt khô nhẹ phần lớp sôi lấy khỏi TBS Trong HTS tầng sôi, truyền nhiệt ẩm TNS VLS tốt nên HTS hạt có sấy tầng sơi có suất lớn, thời gian sấy nhanh VLS Chọn thiết bị sấy, tác nhân sấy, nhiên liệu: 2.1 Chọn thiết bị sấy: 2.1.1 Thiết bị sấy đối lưu Thiết bị sử dụng phương pháp sấy đối lưu Đây phương pháp sấy thông dụng Thiết bị sấy đối lưu bao gồm: thiết bị sấy buồng, thiết bị sấy hầm, thiết bị sấy khí động, thiết bị sấy tầng sôi, thiết bị sấy tháp, thiết bị sấy thùng quay, thiết bị sấy phun… 2.1.2 Thiết bị sấy tiếp xúc Thiết bị sử dụng phương pháp sấy tiếp xúc, gồm kiểu: Thiết bị sấy tiếp xúc với bề mặt nóng kiểu tang quay hay lò quay Thiết bị sấy tiếp xúc chất lỏng 2.1.3 Thiết bị sấy xạ Thiết bị sử dụng phương pháp sấy xạ Thiết bị sấy dùng thích hợp với số loại sản phẩm 2.1.4 Thiết bị sấy dùng điện trường cao tần Thiết bị sấy dùng phương pháp sấy điện trường cao tần 2.1.5 Thiết bị sấy thăng hoa Thiết bị sử dụng phương pháp hóa ẩm thăng hoa Việc thải ẩm sử dụng hút chân khơng kết hợp với bình ngưng tụ ẩm 2.1.6 Thiết bị sấy chân không thông thường Thiết bị sử dụng thải ẩm máy hút chân không Do buồng sấy có chân khơng nên khơng thể dùng cấp nhiệt đối lưu, việc cấp nhiệt cho vật ẩm xạ hay dẫn nhiệt… Các thiết bị sấy dùng rộng rãi ngành công nghiệp công nghiệp chế biến gỗ, chế biến lâm sản, lương thực thực phẩm, hải thủy sản, lượng thực, y tế, công nghiệp khai thác mỏ, chế biến khoáng sản,… Các thiết bị sấy phổ biến như: Thiết bị sấy tầng sôi Thiết bị sấy thùng quay Thiết bị sấy phun Thiết bị sấy thăng hoa Lò điện Thiết bị sấy kiểu ống khí động dùng để sấy cát Thiết bị sấy chọn thiết bị sấy tầng sôi 2.1.7 Chọn tác nhân sấy =>Tác nhân sấy chọn không khí 2.1.8 Nhiên liệu đốt =>Nhiên liệu đốt chọn dầu FO 3, Thông số chế độ sấy -Vật liệu sấy : thóc -Sản lượng 100kg/h -Độ ẩm ban đầu 20% ( thóc phơi qua nắng nhẹ) -Độ ẩm sau sấy 13% (độ ẩm phù hợp để bảo quản thóc) CHƯƠNG III SƠ LƯỢC VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY 1, Sơ lược -Sấy tầng sôi phương pháp sấy thuộc nhóm sấy đối lưu, thích hợp cho việc sấy loại nơng sản -Bộ phận thiết bị sấy tầng sơi buồng sấy,phía buồng sấy đặt ghi lò,ghi buồng sấy thép có đục nhiều lỗ thích hợp lưới thép để tác nhân sấy qua vật liệu sấy khơng lọt xuống, Tác nhân sấy có nhiệt đọ cao độ ẩm thấp thổi từ lên qua lớp vật liệu, với tôc sđọ đủ lớn tác nhân sấy làm cho vật liệu sấy bị nâng lên bị xáo trộn.Q trình sơi trình trao đổi nhiệt ẩm mãnh liệt tác nhân sấy vật liệu sấy, hạt vật liệu khô nhẹ nằm tầng bên lớp hạt sôi, đọ cao hạt khơ đưa theo đường tháo liệu 2, Ưu điểm,nhược điểm -Ưu điểm: +Năng suất sấy cao +Vật liệu sấy khô +Có thể tiến hành sấy liên tục +Hệ thống sấy tương đối đơn giản +Dễ điều chỉnh nhiệt độ vật liệu khỏi buồng sấy +Có thể điều chỉnh thời gian sấy -Nhược điểm +Trở lực lớp sôi lớn +Tiêu hao nhiều điện để thổi lớp sôi +Yêu cầu cỡ hạt nhỏ tương đối đồng  0,466 Tuy nhiên để đảm bảo cho trình hoạt động, ta chọn chiều cao buồng phân ly 2,5 lần chiều cao lớp tầng sôi hp= 2,5 x 200=500 mm Đường kính buồng phân ly: buồng phân ly phải có đường kính lớn đường kính vùng tầng sôi để đảm bảo việc phân ly tốt Khả phân ly phụ thuộc nhiều vào đường kính buồng phân ly Chọn: 1,3 x 2.3 = 2,99 m2 2m - Vậy chiều cao buồng sấy tính từ lưới phân phối là: 200 |+ 500=700 mm =0,7 m 3, Bề dày thiết bị a- Lưới: Khối lượng vật liệu thường xuyên nằm lưới: 2,3 x 0,05 x 500= 57,5 kg Áp suất lưới: 245,25 N/m2 Chiều dày lưới tính theo cơng thức: Trong đó: -: hệ số hàm yếu lưới có đục lỗ  - K =0,187 : Hệ số cấu tạo (lắp bulong) - = 140.106 N/m2 - D = 1,7 m -C: hệ số bổ sung tính tốn độ mài mòn  S = 1,7 Chọn: C=1 mm  S = 2mm Vậy bề dày lưới là: b- buồng sấy: Thân buồng sấy chịu tác dụng lực nén chiều trục Theo điều kiện bền ta có: Trong đó: P: lực nén chiều trục 13 :ứng suất cho phép nén vật liệu chế tạo = 140 N/mm2 = 140.106 N/m2 (chọn vật liệu chế tạo thép CT3) C: hệ số bổ sung Chọn: S=2 mm + Điều kiện ổn định: Ta có: Trong đó: (mơdun đàn hồi) Khi: , thơng số phụ thuộc vào trị số Vậy: Ta thấy S=2mm thoả mãn điều kiện ổn định + Điều kiện bền: nên thoả điều kiện bền Vậy chiều dày thiết bị S = mm 4, Bộ phận nhập liệu Chọn phận nhập liệu dạng vít xoắn, vít xoắn đặt nằm ngang Năng suất vít tải tính theo cơng thức: T/h Trong đó: D: đường kính ngồi cánh vít, m n: số vịng quay trục vít, v/ph Số vịng quay lớn trục vít xác định theo công thức thực nghiệm: v/ph A: hệ số thực nghiệm, chọn A=50 s: bước vít, s = (0,8 – 1)D chọn s=D, m : khối lượng riêng thóc, T/m3 1150.10-3 T/m3 : hệ số chứa đầy, thóc ta chọn 0,4 C: hệ số tính tới việc giảm suất vít tải đặt ngiêng Trong trường hợp vít tải đặt nằm ngang nên C=1 0,12 m Chọn đường kính cánh vít theo tiêu chuẩn 0,125m, bước vít 0,125 m 14 Cơng suất động truyền động cho vít tải: vít tải nằm ngang ta sử dụng cơng thức sau KW Trong đó: Q: suất vít tải, T/h C0: hệ số trở lực xác định thực nghiệm Đối với thóc ta chọn 1,2 L: chiều dài vít tải, chọn L=2m : hiệu suất truyền động động cơ, chọn 0,85 42W 5, Bộ phận tháo liệu Ở ta chọn phận tháo liệu ống hình trịn, đường kính 150mm Thóc đạt đến độ khơ cần thiết lên tự động đưa ngồi theo ống tháo liệu Sở dĩ thóc tự động ngồi tính chất đặc biệt lớp hạt trạng thái tầng sôi, lúc lớp hạt giống khối chất lỏng tự chảy ngồi 15 Phần V TÍNH THIẾT BỊ PHỤ 1, CALORIFE Nhiên liệu sử dụng dầu FO Để cho nhiệt độ khơng khí ổn định vào buồng sấy, ta tiến hành gia nhiệt khơng khí cách gián tiếp; tức ta dùng dầu để đốt lò tạo nước bão hoà 2atm (119 0C), sau đưa lượng nước bão hồ qua thiết bị trao đổi nhiệt với khơng khí Ưu điểm phương pháp khơng khí khỏi calorife khơng có bụi bẩn, bồ hóng, thóc sau sấy không bị đen, bẩn thuận lợi cho việc xuất Ngồi nhiệt độ khơng khí ổn định giúp cho trình sấy hoạt động ổn định Như calorife thiết bị trao đổi nhiệt, ta chọn thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm, tác nhân đun nóng nước bão hồ nhiệt độ 119,6 0C áp suất 2atm Hơi nước bão hồ ống, cịn khơng khí ngồi ống Sự biến đổi nhiệt độ nước khơng khí: 119,60C 119,60C 900C 270C =55,24 Nhiệt lượng cung cấp: 16 Q=L(I1 – I0) = 30172(132-72) = 1,81.106 Kj/h Chọn hiệu suất calorife 0,85 Vậy nhiệt lượng cung cấp kể đến hiệu suất calorife Q=2,13.106 Kj/h Chọn ống có đường kính 38/36 mm Chiều dài ống 3m 1.1 Hệ số cấp nhiệt phía khơng khí Các thơng số khơng khí nhiệt độ trung bình 58,50C =18,97.10-6 m2/s =2,9.10-2 W/m0K Chọn vận tốc khí thiết bị 15m/s Chuẩn số Re: =3,005.104 Chuẩn số Nu chùm ống xếp xen hàng có chắn: : hệ số tính tới ảnh hưởng góc tới, lấy 0,6 Nu=180,7 =145,6 W/m2K 1.2 Hệ số cấp nhiệt nước: Hơi ngưng tụ ống thẳng đứng tính gần theo cơng thức r: ẩn nhiệt ngưng tụ nước, r=2208 Kj/Kg t: hiệu số nhiệt độ Chọn nhiệt độ tường tw = 1170C , trị số A phụ thuộc vào nhiệt độ tra bảng A=188 W/m2độ 4900 W/m2độ 1.3 Bề mặt truyền nhiệt: Hệ số truyền nhiệt tổng quát: Nhiệt trở cáu tra theo bảng =2800 W/m2độ =2900 W/m2độ Chọn vật liệu chế tạo thép có hệ số dẫn nhiệt 46 W/m.độ K =128,3 W/m2độ Bề mặt truyền nhiệt: =83,5 m2 Số ống cần thiết: 17 =240 Xắp xếp ống theo hình sáu cạnh, tổng số ống: 241 - Số ống đường chéo xuyên tâm: 17 - Bước ống t=1,2d = 0,046 m Đường kính thiết bị: D = t(b-1)+4d = 0,046(21-1) + 4.0,038 =0,89m Chọn D=1 m 2, CYCLON Trong hệ thống sấy thường phải có thiết bị cyclon kèm để tách bụi khỏi tác nhân sấy để thu hồi sản phẩm bị lôi theo Cyclon hoạt động theo nguyên lý ly tâm Cấu tạo kích thước biểu diễn hình vẽ sau: h3 D1 p D h1 h2 b Để tìm kích thước cyclon ta dựa vào bảng quan hệ lưu lượng thể tích tác nhân (m3/h) kích thước cyclon cho dạng bảng 12-2 (Kỹ thuật sấy nông sản – Trần Văn Phú, Lê Nguyên Dương) Lưu lượng khơng khí qua cyclon: Vkk= = =584.162 m3/h Dựa vào lưu lựng khơng khí tra bảng 12-2, ta cyclon có kích thước sau: D = 1,8 m d = 0,1 m a = 0,45 m b = 0,9 m h1 = 0,6 m h2= 0,825 m h3 = 1,44 m D1=0,9 m 3, Tính quạt Các trở lực mà quạt phải khắc phục: - Tổng trở lực ma sát - Tổng trở lực cục - Trở lực qua Calorife - Trở lực qua Cyclon 18 - Trở lực qua buồng sấy - Trở lực áp lực động đầu quạt A Trở lực: Trở lực từ quạt tới calorife: Chọn ống dẫn có đường kính d = 0,5 m, chiều dài 5m Lưu lượng khơng khí: Qkk = 584.162 m3/h = 0,162 m3/s Vận tốc khơng khí: =13.4 m/s Chuẩn số Reynol: Hệ số nhớt động học khơng khí 270C: 15,5.10-6 m2/s 1,326.106 Dịng chảy chế độ rối Reynol giới hạn trên: Trong độ nhám tuyệt đối, chọn mm 1,31.105 Chuẩn số Reynol bắt đầu xuất vùng nhám: =4,79.106 Ta thấy Regh