NGHIÊN cứu THIẾT kế và CHẾ tạo THIẾT bị sấy ỨNG DỤNG CHO vật LIỆU DẠNG bột NHÃO STUDY ON THE DESIGN AND MANUFACTURE OF DRYER FOR PASTE MATERIAL

Xem nhiều tài liệu miễn phí Cokhi.org Hoccokhi.vn Hội Nghị Khoa Học & Công Nghệ lần Phân ban Cơng nghệ Hóa học NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ SẤY ỨNG DỤNG CHO VẬT LIỆU DẠNG BỘT NHÃO STUDY ON THE DESIGN AND MANUFACTURE OF DRYER FOR PASTE MATERIAL Hoàng Tiến Cường *, Hoàng Minh Nam, Phan Đình Tuấn i.o TĨM TẮT rg * Phịng Q trình Thiết Bị, Viện Cơng nghệ Hố học, Viện KH&CN Việt nam Khoa Cơng nghệ Hóa học, Trường ĐH Bách khoa - ĐHQG TPHCM, Việt Nam co kh Hiện nay, cơng nghiệp hố chất, dược phẩm, chế biến nơng sản, thực phẩm…chúng ta thường gặp tốn sấy vật liệu dạng bột nhão Khác với vật liệu dạng hạt thơng thường, vật liệu bột nhão thường dính bết, khó sấy Đồng thời, khối vật liệu dính kết sau sấy yêu cầu phải nghiền nhỏ, phân loại, làm cho chi phí thực q trình tăng lên Việc kết hợp nguyên lý sấy khí động với việc nghiền phân loại thiết bị thoả mãn yêu cầu Các thực nghiệm bột nhão cacbonat canxi tinh bột khoai mỳ hợp lý thiết kế khả ứng dụng thiết bị thử nghiệm Phương pháp tính tốn đề cập sử dụng để thiết kế thiết bị loại phục vụ cho việc sản xuất quy mô công nghiệp by ABSTRACT sh ar ed Nowadays, we often meet the problem of paste paste materials drying in the industries of chemistry, pharmacy, agricultural product processing, Different to normal particles, paste materials are often agglutinate, difficult to be dried Besides, agglutinated material mass after drying, in many cases, need further crushing and classification, which makes the process high cost The integration of aerodynamic principles with the crushing and classification in one single equipment have partly satisfied the requirements Experiments with paste calcium carbonate and cassava starch have proved the reasonability of the design and applicability of the prototype equipment It is hoped that the calculation method could be applied to the design of equipment in bigger scale GIỚI THIỆU Q trình sấy khơng q trình tách nước nước khỏi vật liệu cách đơn mà q trình cơng nghệ nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm Nó địi hỏi sau sấy vật liệu phải đạt chất lượng cao, tiêu tốn lượng chi phí vận hành thấp Vấn đề quan trọng khó khăn ta sấy vật liệu dạng bột nhão Trong phạm vi cơng trình này, chúng tơi khảo sát, nghiên cứu chế tạo thiết bị sấy khí động kết hợp với phân loại, ứng dụng cho vật liệu bột nhão ngành sản xuất nơng sản, thực phẩm, hố chất,… Trang Xem nhiều tài liệu miễn phí Cokhi.org Hoccokhi.vn Hội Nghị Khoa Học & Công Nghệ lần F= π ( ρ r − ρ ).d ω r rg Sẽ xảy hai trường hợp: Nếu F > R: Hạt bị khỏi thiết bị phân loại Nếu F < R: Hạt hút vào thiết bị phân loại Khi r, đr , đ, v, d = const, ta thay đổi , ta điều chỉnh việc hút hạt khỏi thiết bị phân loại Đó sở lý thuyết cho việc phân loại hạt thiết bị phân loại ly tâm co kh 2.1 Hệ thống sấy khí động Hệ thống sấy khí động loại thiết bị sấy thích hợp cho việc sấy loại hạt nhẹ dạng paste có độ ẩm chủ yếu độ ẩm bề mặt tinh bột khoai mì, bột nhẹ (bột CaCO3)… Do kích thước hạt bé nhẹ, hạt vật liệu bị lôi theo dịng tác nhân trao đổi nhiệt ẩm tác nhân vật liệu mãnh liệt (từ 8-10 lần sấy thùng quay) Thời gian sấy ngắn, trình sấy xảy tức thời Kích thước hạt bé q trình sấy xảy nhanh sâu Do ta cần lựa chọn thiết bị sấy phù hợp với loại ngun vật liệu khác để có q trình sấy đạt hiệu cao chất lượng tính kinh tế F: Lực ly tâm thiết bị phân loại tạo nên, với đr đ khối lượng riêng hạt khí, kg/m3, r bán kính thiết bị, vận tốc góc, 1/s i.o CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA Q TRÌNH SẤY KHÍ ĐỘNG VÀ PHÂN LOẠI BẰNG LỰC LY TÂM Phân ban Công nghệ Hóa học r by 2.2 Nguyên tắc phân loại lực ly tâm: ed O ar R d sh F Hình Để xem xét nguyên tắc phân loại Nguyên tắc phân loại lực ly tâm trình bày hình Xét hạt có kích thước d nằm ranh giới thiết bị phân loại Khi hạt chịu lực tác dụng sau: - R: Lực hướng tâm, dịng khí tác dụng vào hạt R = 3ðìd.v ì: độ nhớt dịng khí, Pa.s d: kích thước hạt, m w: Vận tốc dịng khí, m/s KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1.Nguyên liệu phương pháp phân tích Nguyên liệu sử dụng để nghiên cứu trình sấy bột nhẹ (cacbonat canxi) tinh bột khoai mỳ (tinh bột sắn) Độ ẩm vật liệu sấy đo máy đo độ ẩm Kích thước hạt sản phẩm phân tích sàng Nhiệt độ sấy đo nhiệt kế bách phân thông thường 3.2 Các thông số công nghệ khảo sát: - Vận tốc quay roto vận tốc gió xác định qua tần số roto trình bày bảng Bảng Thông số kỹ thuật roto vận tốc, lưu lượng gió ứng với vận tốc roto Tần số 20 roto (Hz) Vận tốc 800 roto (v/ph) Vận tốc gió 8,3 (m/s) 30 40 45 50 1250 1720 2000 2100 8,0 7,3 7,0 6,8 Trang Xem nhiều tài liệu miễn phí Cokhi.org Hoccokhi.vn Phân ban Cơng nghệ Hóa học Lần 6,75 4,07 6,45 4,05 7,00 3,4 4,82 5,75 5,75 ws(%) 11,41 11,25 11,96 10,53 11,52 11,43 11,52 12,87 12,15 co kh τ(phút) TN w(%) t(0C) Lần Lần 40 130 5,58 5,57 30 130 2,85 3,95 40 100 5,05 6,00 30 100 3,50 3,70 40 115 7,18 6,19 30 115 2,57 3,22 35 130 4,03 5,87 35 100 4,00 5,93 35 115 4,97 5,32 liệu Z1 (%, có biến mã hoá tương ứng x1), nhiệt độ Z2 (oC, có biến mã hố tương ứng x2) có dạng: ) y = 5,020 + 1,502x1 – 0,078x1x2 – 0,215 x1′ – 0,045 x1′ Sau kiểm tra tính có nghĩa hệ số chuẩn số Student với mức ý nghĩa p=0,05, bậc tư f=2, loại bỏ hệ số khơng có nghĩa kiểm tra tính tương hợp phương trình hồi quy chuẩn số Fisher với mức ý nghĩa p=0,05, bậc tự f1=4, f2 = Đổi biến số ban đầu, phương trình hồi quy có dạng: y = - 43,6070 + 3,4300 Z1 – 0,0001Z1Z2 0,0086Z12 – 0,0001Z22 rg Vận tốc gió vào : uv = m/s ứng với lưu lượng 4,9 m3/h i.o Hội Nghị Khoa Học & Công Nghệ lần by - Vận tốc quay trục máy nghiền: 2720 (vòng/phút) - Nhiệt độ tác nhân sấy trước vào buồng sấy khảo sát giới hạn từ 100 đến 1300C - Độ ẩm nguyên liệu sấy: Tinh bột khoai mì: 30 đến 40% Bột nhẹ: 37 đến 47% - Tần số roto phân loại: 20, 30, 40, 45, 50 Hz ed 3.3 Nghiên cứu cơng nghệ sấy tinh bột khoai mì sh ar 3.3.1 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ: Trên sở nghiên cứu thăm dò, thí nghiệm tiến hành theo quy hoạch trực giao cấp Kết thí nghiệm trình bày bảng Bảng Ảnh hưởng yếu tố công nghệ đến độ ẩm tinh bột khoai mỳ Dựa vào kết thí nghiệm nêu, phương trình hồi qui mô tả hàm ẩm sau sấy ) ( y ,%) phụ thuộc vào độ ẩm ban dầu vật 3.3.2 Nghiên cứu trình phân loại : Quá trình phân loại nghiên cứu thiết bị phân loại tự động đĩa quay tự chế tạo Với thời gian sấy khác trình bày bảng 3.15 (mẫu 1,mẫu 2, mẫu 3, mẫu tương ứng với sản phẩm sau sấy tần số roto phân loại 20, 30, 40, 45 Hz), kết thí nghiệm mơ tả q trình phân loại trình bày bảng 3,4 Bảng Thời gian sấy chế độ quay roto phân loại Thời gian sấy (phút) Lần Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu 4,97 5,55 6,80 7,92 5,32 6,85 6,63 6,62 5,75 5,68 6,37 8,13 Bảng 4: Kết phân theo đơn vị khối lượng(g) Khối lượng vật iệu giữ lại Rây rây (g) (mesh) Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu 180 0,014 0,108 0 200 0,122 0,228 0 > 200 26,117 16,334 28,256 28,812 Trang Xem nhiều tài liệu miễn phí Cokhi.org Hoccokhi.vn Bảng Thời gian sấy chế độ quay roto phân loại Thời gian sấy (phút) Lần Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu 6,77 7,70 11,47 12,43 6,58 7,43 12,22 13,11 6,95 8,47 12,70 12,86 Bảng Kết phân loại rây Rây (mm) co kh Khối lượng vật liệu giữ lại rây (g) Mẫu Mẫu Mẫu 0,25 7,149 8,361 6,077 9,825 0,20 1,043 0,346 0,063 0,693 0,16 2,707 1,548 2,951 2,860 3,97 2,483 4,847 4,402 ed ar 0,16 by Mẫu < THẢO LUẬN KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN sh sấy) khác, nghiên cứu tương tự càn phải tiến hành để xác định chế độ sấy thích hợp 2) Vận tốc roto phân loại lớn thời gian sấy dài, đoạn đầu ( từ 20 đến 40 Hz) độ tăng vận tốc roto phân loại không làm ảnh hưởng nhiều đến thời gian sấy Sau đó, thời gian sấy tăng vọt tăng vận tốc roto Trong thực tế, tùy u cầu kích thước hạt sản phẩm mà chọn vận tốc roto cho phù hợp Vận tốc roto lớn hạt mịn, nhiên để giảm thời gian sấy ta nên chọn vận tốc giới hạn cho phép 3) Tinh bột khoai mì sau sấy gần 100% lọt qua rây 200 mesh, không phụ thuộc vào vận tốc roto phân loại Điều cho thấy kích thước hạt tinh bột khơng bị thay đổi mà thực tế, hạt tinh bột mịn kết dính với nhau.Như vậy, qua máy nghiền, hạt đánh tơi hoàn toàn kích thước ban đầu Do sấy tinh bột khoai mì ta chọn vận tốc roto phân loại giới hạn nhỏ 4) Với CaCO3, đoạn vận tốc roto phân loại từ 20 đến 30 Hz từ 40 đến 50Hz tăng vận tốc roto thời gian sấy tăng khơng đáng kể Cịn giai đoạn vận tốc roto từ 30 đến 40 Hz tăng vận tốc roto thời gian sấy tăng vọt Kích thước hạt từ 0.24 đến 0,26 mm chiếm tỉ lệ cao phân bố hạt theo kích thước sau sấy vận tốc roto phân loại thay đổi Cỡ hạt có giá trị thành phần phần trăm giảm dần theo thứ tự vận tốc roto sau: 30, 50, 20,40Hz Dựa vào kết ta lựa chọn vận tốc roto phân loại phù hợp với kích thước hạt vật liệu cần thiết 5) Máy sấy khí động tỏ thích hợp với dạng vật liệu bột nhão Tuy nhiên loại vật liệu khác, yếu tố tỷ trọng, kích thước, độ ẩm ban đầu , khả dính ướt, hình dạng hạt,… cần tính đến q trình thiết kế 6) Máy sấy thực đồng thời ba chức (nghiền, sấy, phân loại) Từ rg 3.4 Nghiên cứu trình sấy phân loại CaCO3 Tương tự tinh bột khoai my, kết nghiên cứu trình sấy phân loại bột CaCO3 trình bày bảng Phân ban Cơng nghệ Hóa học i.o Hội Nghị Khoa Học & Công Nghệ lần Từ kết nghiên cứu trình bày trên, dề dàng thấy rằng: 1) Các phương trình quy thực nghiệm mơ tả định lượng ảnh hưởng độ ẩm ban đầu nhiệt độ sấy đến độ ẩm sản phẩm sấy với chế độ sấy khác Các phương trình áp dụng cho loại vật liệu sấy đề cập thiết bị nghiên cứu Đối với đối tượng (vật liệu, máy Trang Xem nhiều tài liệu miễn phí Cokhi.org Hoccokhi.vn Chúng tơi xin bày bỏ lòng biết ơn ĐHQG TP.HCM Trường ĐHBK việc cung cấp kinh phí tạo điều kiện cho việc hoàn thành Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ mã số B2003-20-42 mà kết sở cho việc cơng bố cơng trình rg TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.V.V Kafarov, Metodu Kibernetiki v Khimii I Khimitrexkoi Tekhnologii, Khimia, 1975 Hồng Minh nam, Phan Đình Tuấn et all, Báo cáo tổng kết Đề tài KHCN cấp Bộ mã số B2003-20-42, Nghiên cứu công nghệ thiết bị sấy vật liệu dạng bột nhão ứng dụng công nghiệp chế biến nơng sản, thực phẩm hố chất, TPHCM, 2005 Hosokawa Micron Corporation, Hosokawa Product handbook, Osaka, Japan, July 1993 4.Hoàng Văn Chước, Kỹ Thuật Sấy, Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật, Hà Nội, 1997 Trần Văn Phú, Tính Tốn Và Thiết Kế Hệ Thống Sấy, Nhà Xuất Bản Giáo Dục co kh nguyên liệu sấy dạng paste ban đầu, sau trình sấy ta sản phẩm dạng bột mịn có kích thước hạt gần đồng nhất, chất lượng ( kích thước hạt, màu sắc, mùi vị…) tốt Máy hoạt động ổn định, hư hỏng q trình thí nghiệm 7) Loại máy sấy ứng dụng quy mô vừa nhỏ Việc ứng dụng kết tính tốn, thiết kế kết nghiên cứu quy mơ lớn hơn, có điều kiện, cần tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện để đưa quy trình tính tốn thiết kế chuẩn, áp dụng cho đối tượng vật liệu khác Ngồi ra, việc tự động hố khâu nhập liệu thu hồi sản phẩm cần nghiên cứu cải tiến tiếp tục Phân ban Công nghệ Hóa học i.o Hội Nghị Khoa Học & Cơng Nghệ lần sh ar ed by Lời cảm ơn: Các tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn đến Bộ môn Máy Thiết bị, Khoa Công nghệ Hố học Trường ĐHBK, ĐHQG TP.HCM, Viên Cơng nghệ Hố học, Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam hợp tác thảo luận khoa học bổ ích q trình nghiên cứu Trang HỆ THỐNG WEBSITE, MẠNG XÃ HỘI VÀ NHĨM HƠ TRỢ HỌC TẬP CỦA TRUNG TÂM HỌC CƠ KHÍ CLB SOLIDWORKS CLB Creo CLB PHOTOSHOP CLB SolidWorks - ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM CLB CATIA CLB ABAQUS CLB SolidWorks - ĐH SPKT TPHCM CLB PowerMill - Powershape CLB KHUÔN MẪU CLB Siemens NX CLB CIMATRON CLB SOLIDCAM CLB 3DS MAX CLB CAD CAM CNC CLB PLC CLB ĐỒ HOẠ CLB AUTOCAD CLB ANSYS CLB KEYSHOT CLB INVENTOR CLB MATLAB Chia Sẻ Tài Liệu Cơ Khí - Kỹ Thuật SOLIDWORKS TUTORIALS TRAI CƠ KHÍ CLB MASTERCAM HỘI CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY VN WEBSITE HOCCOKHI.VN FANPAGE HỌC CƠ KHÍ GRABCAD THƯ VIỆN 3D MIỄN PHÍ WEBSITE TÀI LIỆU COKHI.ORG YOUTUBE HỌC CƠ KHÍ INSTAGRAM HOCCOKHI SLIDESHARE TẢI LIỆU MIỄN PHÍ CLB HỌC CƠ KHÍ TIKTOK HỌC CƠ KHÍ LINKEDIN HỌC CƠ KHÍ TUMBLR HỌC CƠ KHÍ TWITTER HỌC CƠ KHÍ PINTEREST HỌC CƠ KHÍ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SOLIDWORKS – HỌC CƠ KHÍ CN1: 17 Tân Kỳ Tân Q, quận Tân Bình, TpHCM CN2: 58 Hữu Nghị, phường Bình Thọ, quận Thủ Đức, Tp.HCM Email: hoccokhi.info@gmail.com Fanpage: Học Cơ Khí 0336662767, 0961304638 Bấm vào ĐÂY để vào file tổng hợp tất tài liệu MIỄN PHÍ - CẬP NHẬT HÀNG NGÀY KH ... tổng kết Đề tài KHCN cấp Bộ mã số B2003-20-42, Nghiên cứu công nghệ thiết bị sấy vật liệu dạng bột nhão ứng dụng công nghiệp chế biến nơng sản, thực phẩm hố chất, TPHCM, 2005 Hosokawa Micron Corporation,... Loại máy sấy ứng dụng quy mơ vừa nhỏ Việc ứng dụng kết tính toán, thiết kế kết nghiên cứu quy mơ lớn hơn, có điều kiện, cần tiếp tục nghiên cứu, hồn thiện để đưa quy trình tính tốn thiết kế chuẩn,... động loại thiết bị sấy thích hợp cho việc sấy loại hạt nhẹ dạng paste có độ ẩm chủ yếu độ ẩm bề mặt tinh bột khoai mì, bột nhẹ (bột CaCO3)… Do kích thước hạt bé nhẹ, hạt vật liệu bị lôi theo dịng