Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề 1 Mục tiêu 1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 Đối tượng nghiên cứu 2 Phạm vi nghiên cứu 2 Nội dung nghiên cứu 2 Phương pháp nghiên cứu 2 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 2 Ý nghĩa khoa học 2 Ý nghĩa thực tiễn 3 Bố cục 3 Chương 1. TỔNG QUAN 4 1.1. Cơ sở khoa học 4 1.1.1. Định nghĩa quá trình sấy 4 1.1.2. Phân loại 4 1.1.3. Tĩnh học của quá trình sấy 7 1.1.4. Động học của quá trình sấy 10 1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước 18 1.3. Tình hình nghiên cứu ngoài nước 19 1.4. Vật liệu sấy 20 1.4.1. Giới thiệu về chế phẩm sinh học chitosan và chito – orligosaccharide COS 20 1.4.2. Quy trình thu nhận chitosan orligosaccharide 27 1.4.3. Sản phẩm chitosan orligosaccharide COS 29 1.5. Thiết bị sấy chân không 30 1.5.1. Hệ thống thiết bị sấy chân không 30 1.5.2. Hệ thống tự động điều khiển máy sấy chân không 38 Chương 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH TOÁN 42 2.1. Phương pháp tiếp cận 42 2.3. Sơ đồ nghiên cứu và tính toán 42 2.4. Phương pháp tính toán và thiết kế 44 2.5. Phương pháp chế tạo 44 2.5.1. Phương pháp gia công truyền thống 44 2.5.2. Phương pháp gia công tiên tiến 46 2.6. Phương pháp tự động đo lường và điều khiển 48 2.6.1. Phương pháp tự động đo lường 48 2.6.2. Phương pháp tự động điều khiển. 50 Chương 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY CHÂN KHÔNG NHIỆT ĐỘ THẤP 53 3.1. Kết quả 53 3.1.1. Các thông số ban đầu cần thiết cho tính toán thiết kế 53 3.1.2. Tính toán cân bằng vật chất 54 3.1.3. Tính toán cân bằng năng lượng 55 3.1.4. Tính toán cho hệ thống sấy 57 3.1.5. Tính toán hệ thống 59 3.1.6. Thiết kế hệ thống 67 3.2. Thảo luận 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU – TÍNH TỐN – THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY CHÂN KHÔNG NHIỆT ĐỘ THẤP CHẾ PHẨM SINH HỌC VỚI NĂNG SUẤT TẤN NGUYÊN LIỆU /NGÀY GVHD: TS NGUYỄN TẤN DŨNG TP HỒ CHÍ MINH MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Khác với sản phẩm bình thường khác Chế phẩm sinh học chitosan oligosaccarit (COS) đòi hỏi yêu cầu khắt khe phương pháp sấy, sử dụng phương pháp sấy thông thường sử dụng nhiệt độ cao sản phẩm sau thu bị biến tính gây hoạt tính sinh học quý chế phẩm sinh học Vì yêu cầu phải tìm phương pháp sấy tối ưu nhằm giữ tính chất sinh học sản phẩm đồng thời tiết kiệm tối ưu hóa việc sản xuất Một phương pháp sấy sử dụng nhiều sấy chế phẩm COS sử dụng phương pháp sấy chân không nhiệt độ thấp sấy thăng hoa Tuy trình sấy thăng hoa cho sản phẩm đạt chất lượng tốt chi phí lại cao Để khắc phục nhược điểm chi phí cao đó, người ta sử dụng phương pháp sấy chân không nhiệt độ thấp Phương pháp giúp giữ đa số đặc tính sản phẩm chi phí bỏ khơng q cao, tiết kiệm lượng (1) Sấy chân khơng nhiệt độ thấp miền áp suất nhiệt độ để thực trình sấy tiếp giáp với miền sấy thăng hoa bị giao thoa, nhiên cơng nghệ sản phẩm không cần lạnh đông, nhiệt độ môi trường sấy nằm khoảng (25 – 55) oC, áp suất môi trường thấp lân cận với 4,58 mmHg Chính thế, sấy chân khơng nhiệt độ thấp có ưu điểm sau: q trình sấy tiến hành sấy nhiệt độ thấp áp suất thấp sản phẩm sấy chân khơng giữ đầy đủ tính chất đặc trưng ban đầu vật liệu: tính chất sinh học, hương vị, màu sắc, hình dáng, cấu trúc xốp khả hoàn nguyên tốt, sản phẩm bảo quản lâu bị tác động điều kiện Chi phí lượng giảm nửa so với sấy thăng hoa (1) Chính lí đó, nhóm định thực đề tài “ thiết kế hệ thống sấy chân không nhiệt độ thấp để sấy chế phẩm sinh học COS” Mục tiêu Nghiên cứu việc tính tốn, thiết kế chế tạo hệ thống sấy chân khơng phù hợp sinh viên Ngồi phải kiểm sốt chặt chẽ q trình sấy để đạt sản phẩm có chất lượng tốt giữ đặc tính sinh học quý chế phẩm Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Sử dụng hệ thống sấy chân không nhiệt độ thấp làm việc liên tục suất tấn/ ngày với nguyên liệu chế phẩm sinh học Chitosan Oligosaccarit Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu thiết bị sấy chân không nhiệt độ thấp dùng để sấy chế phẩm sinh học Chitosan Oligosaccarit Nội dung nghiên cứu Tìm hiểu, phân tích, đánh giá ngun liệu COS: Cấu tạo hóa học, tính chất vật lý, hoạt tính sinh học thông số nguyên liệu sấy Tổng quan phân tích, tổng hợp tài liệu để xác định thơng số nhiệt vật lý cần thiết cho q trình tính tốn thiết kế Nghiên cứu cơng nghệ sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy chân không nhiệt độ thấp làm việc liên tục Tính tốn, thiết kế chế tạo hệ thống sấy chân không nhiệt độ thấp suất tấn/ ngày Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu tài liệu tra cứu Phương pháp tính tốn, thiết kế dựa vào định luật bảo toàn (bảo toàn lượng, bảo toàn vật chất) Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài Ý nghĩa khoa học Làm sở khoa học việc thực nghiệm khảo sát tính chất nhiệt - vật lý nguyên liệu sấy ảnh hưởng đến q trình truyền nhiệt Ngồi cịn nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt tới hoạt tính sinh học chế phẩm sinh học Khẳng định ý nghĩa lớn lao, đóng góp khoa học kỹ thuật vào đời sống xã hội Góp phần thúc đẩy khoa học kỹ thuật phát triển Ý nghĩa thực tiễn Tạo chế phẩm sinh học COS dạng bột có hoạt tính sinh học cao dễ bảo quản để ứng dụng nông nghiệp để kháng nấm, kháng vi khuẩn, kháng ung thư, tăng cường miễn dịch Hệ thống sấy chân không nhiệt độ thấp suất tấn/ ngày nguyên SOS sử dụng cho cơng tác nghiên cứu, giảng dạy trường đại học viện nghiên cứu Giảm chi phí lượng sản xuất từ giúp giảm giá thành sản phẩm, tăng sức tiêu thụ Bố cục Đồ án “Thiết kế hệ thống sấy chân không nhiệt độ thấp để saayscheesphaarm sinh học- Chitosan Oligosaccharit với suất tấn/1 ngày”, bao gồm phần: Chương 1: Mở đầu Chương Tổng quan Chương Phương pháp nghiên cứu tính tốn Chương Tính tốn thiết kế hệ thống sấy thảo luận Kết luận đề xuất Ngồi cịn có phần tóm tắt đồ án, mở đầu, tài liệu tham khảo, danh sách bảng biểu danh sách hình ảnh, danh mục chữ viết tắt, kết luận kiến nghị, tài liệu tham khảo phụ lục Chương T ỔNG QUAN 1.1 Cơ sở khoa học 1.1.1 Định nghĩa trình sấy Sấy trình tách phần hay phần lớn lượng ẩm có vật ẩm Q trình sấy tạp khơng định, đồng thời xảy nhiều q trình truyền nhiệt từ tác nhân sấy, dẫn nhiệt vật sấy, bay ẩm, dẫn ẩm từ bề mặt vật sấy, dẫn nhiệt vật sấy, bay ẩm, dẫn ẩm từ bề mặt sấy, truyền ẩm từ bề mặt vật sấy vào môi trường sấy (tác nhân sấy) [8] [11] [17] 1.1.2 Phân loại Dựa vào tác nhân sấy hay cách tạo động lực trình dịch chuyển ẩm mà có hai phương pháp sấy: phương pháp sấy nóng phương pháp sấy lạnh 1.1.2.1 Phương pháp sấy nóng Trong phương pháp sấy nóng, tác nhân sấy vật liệu sấy đốt nóng Do tác nhân sấy đốt nóng nên độ ẩm tương đối φ giảm dẫn đến phân áp suất nước pam tác nhân sấy giảm Mặt khác nhiệt độ vật liệu sấy tăng lên nên mật độ mao quản tăng phân áp suất nước bề mặt vật tăng theo công thức [10]: (1.1) Φ= = exp Trong đó: pr_ áp suất bề mặt cột mao dẫn, n/m2 po_ áp suất bề mặt thoáng, n/m2 δ_sức căng bề mặt thoáng,n/m2 _ mật độ cột dịch thể ống mao dẫn, kg/m3 _ mật độ dịch thể, kg/m3 Như vậy, hệ thống sấy nóng có hai cách để tạo độ chênh phân áp suất nước vật liệu sấy môi trường Cách thứ giảm phân áp suất tác nhân sấy cách đốt nóng cách thứ hai tăng phân áp suất nước vật liệu sấy [10] [11] Như vậy, nhờ đốt nóng tác nhân sấy vật liệu sấy hay đốt nóng vật liệu sấy mà hiệu phân áp nước bề mặt vật (p ab) phân áp nước tác nhân sấy (pam) tăng dần đến làm tăng trình dịch chuyển ẩm từ lòng vật liệu sấy bề mặt vào môi trường [11] Dựa vào phương thức cấp nhiệt cho vật liệu sấy người ta phân phương pháp sấy nóng loại sau: Hệ thống sấy đối lưu Trong hệ thống sấy đối lưu, vật liệu sấy nhận nhiệt đối lưu từ dịch thể nóng mà thơng thường khơng khí nóng khói lị Các tác nhân sấy đốt nóng vận chuyển đến trao đổi nhiệt với vật sấy Hệ thống sấy đối lưu có nhiều phương pháp để thực hiện: sấy buồng, sấy hầm, sấy khí động, sấy thùng quay, [10] Hệ thống sấy tiếp xúc Trong hệ thống sấy tiếp xúc, vật sấy trao đổi nhiệt với bề mặt đốt nóng Bề mặt tiếp xúc với vật sấy bề mặt vật rắn hay vật lỏng Nhờ người ta làm tăng chênh lệch áp suất nước Các phương pháp thực sấy kiểu trục cán, sấy kiểu lô quay, sấy dầu, [10] Hệ thống sấy xạ Vật sấy nhận nhiệt từ nguồn xạ để ẩm dịch chuyển từ lòng vật bề mặt từ bề mặt ẩm khuếch tán vào môi trường Nguồn xạ thường dùng đèn hồng ngoại, dây hay điện trở Sấy xạ tiến hành điều kiện tự nhiên hay buồng kín [10] Hệ thống sấy dùng điện cao tần Hệ thống sấy sử dụng lượng điện có tầng số cao để làm nóng vật sấy Vật sấy đặt từ trường điện từ vật xuất dịng điện dịng điện nung nóng vật cần nung Hệ thống thường sấy vật mềm thời gian nung ngắn [10] - Ưu điểm phương pháp sấy nhiệt độ cao: + thời gian sấy phương pháp sấy nóng ngắn so với phương pháp sấy lạnh + suất cao chi phí ban đầu thấp + nguồn lượng sử dụng cho phương pháp sấy nóng khói thải, nước nóng, hay nguồn nhiệt từ dầu mỏ, than đá, rác thải, điện + thời gian làm việc hệ thống cao - Nhược điểm hệ thống sấy nhiệt độ cao: + vật sấy khơng cần có u cầu đặc biệt nhiệt độ + sản phẩm sấy thường hay bị biến màu chất lượng không cao Hình 1.1: Hệ thống sấy nóng - Sấy đối lưu DSDL - 1.1.2.2 Phương pháp sấy lạnh Khác với phương pháp sấy nóng, để tạo chênh lệch áp suất nước vật liệu sấy tác nhân sấy, người ta giảm phân áp suất nước tác nhân sấy cách giảm dung ẩm tác nhân sấy độ ẩm tương đối (φ) theo cơng thức : [11] (1.2) pa = Trong đó: pa_ phân áp suất nước, kn/m2 b_ áp suất khí trời, kn/m2 d_ dung ẩm khơng khí 10 Lượng nhiệt cần tính tốn gồm phần: nhiệt làm nóng vật liệu sấy, nhiệt làm nóng khơng khí buồng sấy, nhiệt tổn thất qua vách, nhiệt làm nóng vỏ máy, khung sấy, khay sấy… 3.1.4.2 Tính tốn chọn bơm chân khơng Để tính tốn chọn bơm chân khơng cho phù hợp với suất buồng chân không thể tích buồng chân khơng, áp dụng phương trình tính tốn sau [1]: (3.7) Trong đó: + Qb: suất hút bơm chân không + V(: thể tích buồng chân khơng Theo tính tốn thiết kế thể tích buồng chân không xác định: + (h): thời gian đuổi hết khí buồng chân khơng Thực tế thời gian đuổi hết khí buồng chân khơng phút, chọn + B = 760 mmHg: áp suất khí + Pgh= 0,001 mmHg: áp suất giới hạn mà máy hút chân khơng tạo + Pbck= mmHg: áp suất làm việc buồng chân không + : hệ số rị rỉ buồng chân khơng hay hệ số đặc trưng cho độ kín buồng chân khơng + : hệ số an tồn bơm chân khơng Như tốc độ đuổi khí bơm chân khơng xác định: Công suất bơm chân không xác định (3.8) Với áp suất máy hút chân không tạo hiệu suất thủy lực hiệu suất thể tích hiệu suất khí máy hút chân khơng hệ số an tồn máy hút chân khơng 66 Như vậy, sở tính tốn ta chọn bơm chân khơng phù hợp với hệ thống 3.1.5 Tính tốn hệ thống 3.1.5.1 Tính tốn hệ thống ngưng tụ ẩm Hệ thống ngưng tụ ẩm máy sấy chân không nhằm hạ nhiệt độ ẩm hút từ buồng sấy trước vào bơm chân không xuống đến nhiệt độ đọng sương ẩm ngưng tụ thành nước nhằm làm tăng tuổi thọ bơm hút chân không Phương pháp làm lạnh hệ thống ngưng tụ: dàn lạnh máy lạnh [6], [8, [16] Trong buồng sấy không khí ẩm có áp suất chân khơng: mmHg (0,0027 bar), nhiệt độ buồng sấy 50 oC, thể tích buồng sấy V = 0,45 m Từ đấy, khối lượng khơng khí ẩm buồng sấy là: Pck x V = G2 x R x T (3.14) -3 ⇒ G2 = = = 1.312×10 kg Trong q trình tiến hành thử nghiệm hút khơng khí buồng sấy ngồi ứng với áp suất chân khơng mmHg (0,0027 bar), độ ẩm buồng % Trong tốn này, chúng tơi chọn % Nhiệt độ bề mặt thiết bị bay có giá trị -15 oC o o = 5%, t3 = 50 C, t1’ = -15 C Dựa vào đồ thị I – d xác định thơng số Từ ta tìm được: Δd = d3 – d1’ = kg/kg Vậy lượng ẩm lấy từ khơng khí buồng sấy với nhiệt độ 50 oC, áp suất chân không mmHg (0,0027 bar) là: m2 = G2 x Δd = = 5,104.10-6 kg Tổng lưu lượng ẩm lấy ra: m = m1 + m2 = 239,474 + 5,104.10-6239,5475 kg Lượng ẩm vào dàn ngưng tụ ẩm ngưng tụ ẩm: G = m/6 h = 239,545/6 h 39,924 kg/h Chọn ống đồng có đường kính d = 50 mm Nhiệt độ trung bình: t1 = 0,5 x (tw + tf) = 0,5 x (50 – 15) = 17,5 oC Từ bảng thông số vật lý nước, ứng với t1 = 17,5 oC, ta có: λ1 = 59,25.10-2 W/mK β1 = 1,56.10-4 1/độ v1 = 1,646.10-6 m2/s Pr1 = 7,66 Gr1 = = =63444,07 Ra1 = (Gr.Pr)1 = (63444,07x 7,66) = 485981,58 500 < Ra1< 2.107 67 Tra bảng tìm được: C = 0,54 n = 0,25 Nu1 = C x Ra1n = 0,54 x (485981,58)0,25 = 23,73 Hệ số tỏa nhiệt ống đồng: α1 = Nu1 x = 23,73 x = 281,2 W/m2.K Tổn thất nhiệt đoạn ống: Q0 = Q= G x Δi = G (i3 – i1’) (3.15) Hơi nước buồng sấy ứng với nhiệt độ 50 oC áp suất chân không 0,0027 bar, tra bảng chúng tơi có i’ = 2764,5 kJ/kg Khơng khí khỏi thiết bị -15 oC, lượng nước ngưng thoát khỏi thiết bị -15 oC, tra bảng tương ứng -15 oC với áp suất 0,0027 bar i1’ = - 485,5 kJ/kg Suy Q0 = 39,924 x (2674,5 + 485,5) = 30062,772 W Giả sử hiệu suất trao đổi nhiệt thiết bị Suy Q0 = 30062,772 / 0,895 = 33589,7 W Lưu lượng khơng khí ẩm vào dàn ngưng: Q = 2,48.10-3 (m3/s) Nhiệt độ ẩm vào dàn ngưng: tV = 50oC Nhiệt độ khỏi dàn ngưng tụ: tR = 25 oC Nhiệt độ ẩm R22 vào, làm mát: tV’ = -15 oC, tR’ Năng suất giải nhiệt dàn ngưng (3.16) (3.17) Trong đó: + mkk: lượng khơng khí ẩm qua dàn ngưng khí hút chân khơng (3.18) mkk = + : lượng khơng khí ẩm qua dàn ngưng bơm hút chân khơng + Cpkk: nhiệt dung riêng khơng khí (Cpkk= 1,005 kJ/kg.độ) Phương trình cân nhiệt (3.19) (3.9) ⇒ + nhiệt dung riêng nước ( Lưu lượng nước làm mát: mn= 0,001 kg/s ⇒ 68 Để tính hệ số tỏa nhiệt ngưng tụ , phải biết nhiệt độ vách ống t w chiều cao ống H thiết bị thơng số chưa biết nên phải áp dụng phương pháp tính gần = 48,44 oC (3.10) Trong đó: Vì ngưng tụ có tương đối lớn, nước chảy ngồi ống có lớn nhiệt điện trở tỏa nhiệt hai phía xấp xỉ nhau, ống sử dụng ống đồng tương đối mỏng nên bỏ qua nhiệt trở dẫn nhiệt, sơ giả thiết sau: Sơ ta chọn chiều cao vách ống 0,5 m Nhiệt độ trung bình màng nước ngưng: t2= 0,5 ( t + tw) = 0,5.(50 +25,778) = 37,889oC Từ bảng thông số vật lý nước đường bảo hòa phương pháp nội suy, ứng với = 37,889oC; ta có: kg/m3 W/m.oK m2/s Ứng với t = 50 0C, tra bảng nước nước bão hòa (theo nhiệt độ) chúng tơi tìm được: r = 209,3 kJ/kg Vậy hệ số tỏa nhiệt ngưng tụ vách đứng là: = 93,95 W/m2 Hệ số truyền nhiệt thiết bị: (3.11) Diện tích bề mặt truyền nhiệt thiết bị ngưng tụ đóng băng ẩm: F = = ≈ 9,77 m2 (3.12) Chiều dài đoạn ống đồng: l = = = 62,2 m ≈ 63 m Vậy chọn ống đồng có đường kính 50mm chiều dài 63 m 3.1.5.2 Tính chọn chu trình lạnh Chọn mơi chất lạnh: hệ thống sử dụng môi chất lạnh R22 Chúng chọn thông số chế độ làm việc hệ thống lạnh cần thiết kế sử dụng môi chất lạnh R22 [21] 69 Chọn nhiệt độ sôi môi chất lạnh thiết bị bay (t o): phụ thuộc vào nhiệt độ mơi trường lạnh to = Trong đó: to: nhiệt độ sơi : nhiệt độ cần làm lạnh (= - 15 oC) chọn độ chênh lệch nhiệt độ Như vậy: có áp suất bay Chọn nhiệt độ ngưng tụ môi chất thiết bị ngưng tụ (: phụ thuộc vào môi trường làm mát cho thiết bị ngưng tụ Môi trường làm mát cho thiết bị hệ thống khơng khí: + Trong đó: : nhiệt độ trung bình mơi trường ngày trời nóng : độ chênh lệch nhiệt độ nhiệt độ ngưng tụ nhiệt độ làm mát Chọn tf cho ngày nóng mùa hè Nhiệt độ mơi trường trung bình ngày khắc nghiệt mùa hè 35 Lúc nhiệt độ ngưng tụ môi chất lạnh chọn Như vậy: Ứng với có áp suất ngưng tụ Chọn chu trình lạnh làm việc theo hệ thống lạnh Tỷ số nén: 6,24 < (3.13) Đối với máy nén piston dùng môi chất R22 có tỷ số nén nhỏ phải chọn chu trình cấp nén Chọn nhiệt độ lạnh môi chất lạnh sau khỏi thiết bị ngưng tụ Xác định nhiệt độ nhiệt môi chất lạnh khỏi thiết bị bay trước máy nén hút (tqn): Năng suất lạnh riêng qo 70 Năng suất lạnh riêng thể tích qv Công nén riêng Hệ số làm lạnh Năng suất thải nhiệt riêng 3.1.5.3 Tính chọn máy nén lạnh Lưu lượng môi chất qua máy nén: m = = = 0,136 kg/s (3.14) Lưu lượng thể tích thực tế máy nén: vtt = m.v1’ = 0,136 x 0,07769 = 0,0156 m3/s (3.15) Công nén đoạn nhiệt: Ns = m.l = 0,0156 x 16,03 kW (3.16) Công suất thị: cơng nén thực q trình nén lệch khỏi trình nén đoạn nhiệt lý thuyết: Ni = = = 0,3715 kW = 371,5 W (3.17) Trong đó: hiệu suất thị Công suất ma sát: công ma sát sinh ma sát chi tiết chuyển động máy nén, công phụ thước vào kích thước, cường độ hoạt động máy nén Nms = Vtt.Pms = 0,0156 x 650 = 10,608 kW = 10608 (3.18) W Trong Pms áp suất ma sát riêng Với máy nén Freon thì: p ms = (0,039 0,069) MPa Chọn Pms = 0,0068 MPa = 680 kPa Vtt (m3/s) lưu lượng thể tích thực tế máy nén Cơng suất hữu ích trục máy nén: Ne = Nms + Ni = 10608 + 317,5 = 10923,5 W (3.19) Công suất điện: Nel = = = 18,209 kW Trong đó: (3.20) hiệu suất truyền động, chọn = 0,75 71 hiệu suất động cơ, chọn = 0,8 Công suất động lắp đặt: Ndc = (1,12,1) Nel => Chọn Ndc = 1,8 Nel => Ndc = 1,8 18,209 = 32,78 kW = 32780 W Vậy chúng tơi chọn máy nén có cơng suất điện 32,78 kW 3.1.5.4 Tính diện tích trao đổi nhiệt dàn nóng Nhiệt thải thiết bị ngưng tụ: (3.21) Qk = m.qk = 0,136 x 165,97 22,572 kW Nhiệt độ khơng khí cần làm mát đầu ra: tw2 = 38 oC Nhiệt độ khơng khí cần làm mát đầu vào : tw1 = tw1 - = = 30 oC Nhiệt độ ngưng tụ môi chất: tk = 40 oC Diện tích trao đổi nhiệt thiết bị ngưng tụ, xác định theo công thức: F = (m2) (3.22) Trong đó: k: hệ số truyền nhiệt thiết bị ngưng tụ, k = 200 W/m2K Qk (W) phụ tải nhiệt thiết bị ngưng tụ độ chênh lệch nhiệt độ trung bình mơi chất môi trường làm mát Được xác định theo công thức: = = = 4,3 K Với: (3.23) hiệu nhiệt độ lớn nhất, = tk – tw1 = 40 – 30 = 10 K hiệu nhiệt độ nhỏ nhất, = tk – tw2 = 40 – 38 = K F = = 26,15m2 3.1.5.6 Tính chọn thiết bị phụ Chọn van tiết lưu Ở đây, môi chất lạnh sử dụng R22 có: Năng suất lạnh: Qo = 30062 W Nhiệt độ bay hơi: to = - 20 oC Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 40 oC Vậy độ giáng áp qua van tiết lưu là: Δp = pk – po – Δpdo = 15,268 – 2,455 – 0,5 = 12,313 bar 72 Trong đó: Δpdo tổn thất áp suất đường ống, khoảng 0,5 bar pk áp suất ngưng tụ po áp suất bay Bình tách lỏng Bình tách lỏng bổ trí đường hút máy nén, mục đích ngăn ngừa ngưng tụ thành lỏng qua máy nén, gây hư hỏng máy nén Nguyên lý làm việc: thu giọt chất lỏng cách giảm đột ngột tốc độ dòng xuống khoảng 0,5 đến m/s kết hợp với thay đổi hướng chuyển động dịng mơi chất Lúc này, giọt lỏng di duyển với tốc độ cao bị hạ xuống tốc độ thấp => động rơi xuống đáy bình Bên cạnh đó, dịng mơi chất đưa vào bình không theo phương thẳng đứng mà bị thay đổi theo góc định 3.1.6 Thiết kế hệ thống Trên sở tính tốn, ta tiến hành tổng hợp số liệu tính tốn hệ thống: Bảng 3.5: Tổng hợp số liệu tính tốn ST T Thiết bị kích thước thiết bị Đơn vị tính Giá trị Buồng sấy • Số khoang Khoang • Chiều dài khoang sấy cm 130 • Chiều rộng khoang sấy cm 90 • Chiều cao khoang sấy cm 150 • Số khay khoang sấy Khay 35 • Chiều dài khay là: mm 880 • Chiều rộng khay là: mm 560 • Chiều dài buồng sấy cm 200 • Chiều rộng buồng sấy cm 150 • Chiều cao buồng sấy cm 170 73 Công suất động điện cho máy nén lạnh: Máy nén lạnh: Môi chất lạnh Công suất: Điện áp: Tần số điện áp: Thiết bị bay • Tổng diện tích truyền nhiệt: • Đường kính ống đồng: • Tổng chiều dài ống là: • Số ống đồng: Thiết bị ngưng tụ • Nhiệt tải thiết bị ngưng tụ • Cơng suất thiết bị Danfoss Freon Hp pha Hz cấp R22 45 220V 50 m2 mm m 26 50 63 Ống kW HP 532 715 Trên sở số liệu tính tốn, ta tiến hành thiết kế bảng vẽ chi tiết hệ thống thiết bị Sau đó, đánh giá mức độ thực đề tài nghiên cứu 3.2 Thảo luận Do thời gian nghiên cứu ngắn, việc nghiên cứu đề tài dừng việc tìm hiểu, tính tốn thiết kế bảng vẽ hệ thống, chưa sâu chưa chế tạo, khảo nghiệm hệ thống sấy chân khơng Vì vậy, số liệu mang đến tham khảo, cần thảo luận kỹ trước tiến hành chế tạo dựa sở đề tài Bên cạnh đó, hệ thống tồn số nhược điểm, như: thời gian sấy kéo dài, công suất động lớn gây tiêu hao lượng, suất thiết bị chưa phù hợp với thực tiễn Để khắc phục nhược điểm trên, nhóm đề xuất số biện pháp sau: - Hạ suất thiết bị Giảm thời gian sấy: cách tăng diện tích trao đổi nhiệt 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt: (1) Đậu Quang Tuấn, (2006) Tự học lập trình Visual Basic 6.0 NXB Giao thơng Vận tải, 315 trang (2) Hoàng Văn Chước, (2006) Thiết kế hệ thống thiết bị sấy NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội (3) Nguyễn Tấn Dũng & Các Cộng Sự, (2008) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống sấy thăng hoa suất nhỏ có giai đoạn cấp đơng buồng thăng hoa, Tạp chí Khoa học giáo dục kỹ thuật, số 10(4) (4) Nguyễn Tấn Dũng & Các Cộng Sự, (2008) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống sấy thăng hoa suất nhỏ có giai đoạn cấp đơng buồng thăng hoa, Tạp chí Khoa học giáo dục kỹ thuật, số 10(4) (5) Nguyễn Tấn Dũng & Cộng Sự, (2007) Nghiên cứu tính tốn thiết kế, chế tạo hệ thống máy sấy thăng hoa suất nhỏ phục vụ cho việc sản xuất, chế biến sản phẩm cao cấp, Tạp chí Khoa học giáo dục kỹ thuật, số 1(3) (6) Nguyễn Tấn Dũng, (2008) Nghiên cứu tính tốn thiết kế, chế tạo hệ thống sấy thăng hoa suất nhỏ phục vụ cho chế biến loại sản phẩm cao cấp, đề tài NCKH cấp bộ, Mã số: B2006 – 22 – 08, năm 2006 – 2008 (7) Nguyễn Tấn Dũng, (2013) Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm, tập 1, Các trình thiết bị học, thuỷ lực khí nén NXB Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh (8) Nguyễn Tấn Dũng, (2016) Quá trình Thiết bị CNHH&TP, Kỹ thuật Công nghệ sấy thăng hoa NXB Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh (9) Nguyễn Tấn Dũng, Trịnh Văn Dũng (2009) Tự động hóa q trình nhiệt - lạnh CNHH&TP NXB ĐHQG TP.HCM (10)Nguyễn Văn May, (2004) Kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội (11)Phạm Xuân Vượng, (2006) Giáo trình kỹ thuật nơng sản (12)Trần Văn Phú, (2000) Tính tốn thiết kế hệ thống sấy NXB Giáo dục (13)Trần Văn Phú, (2008) Kỹ thuật sấy NXB Giáo dục 75 Tài liệu tiếng Anh: (14)Bough, W.A (1976) Chitosan-A polymer from seafood waste, for use in treatment of food processing wastes and activated sludge Proc Biochem, pp 11-13 10 (15)Chae S Y., Jang M.K and Nah J.W (2005) Influence of molecular weight on oral absorption of water soluble chitosans Journal of Controlled Release 102, pp 383-394 11 (16)Chen X., Xia, W., and Yu X (2005) Purification and characterization of two types of chitosanase from Aspergillus sp CJ22-326 Food Research International 38, pp 315-322.12 (17)Chiang M.T., Yao H.T and Chen H.C (2000) Effect of Dietary Chitosans with Different Viscosity on Plasma Lipids and Lipid Peroxidation in Rats Fed on A Diet Enriched with Cholesterol Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 64, pp 965-971.13 (18)Choi B.K., Kim K.Y., Yoo Y.J., Oh S.J., Choi J.H and Kim C.Y (2001) In vitro antimicrobial activity of a chitooligosaccharide mixture against Actinobacillus actinomycetemcomitans and Streptococcus mutans International journal of antimicrobial agents 18, pp 553-557.14 (19)ChoongSoo Yun, Daiki Amakata, Yasuhiro Matsuo, Hideyuki Matsuda, and Makoto Kawamukai (2005) New Chitosan-Degrading Strains That Produce Chitosanase Similar to ChoA of Mitsuaria chitosanitabida Applied and Enviromental microbiology, pp 5138-5144 15 (20)Fernandes J C., Tavaria F K., Soares J C., Ramos Ó S., João Monteiro M., Pintado M E and Xavier Malcata F (2008) Antimicrobial effects of chitosans and chitooligosaccharides, upon Staphylococcus aureus and Escherichia coli, in food model systems Food Microbiology 25, pp.922928 16 (21)Helander I M., Nurmiaho-Lassila E L., Ahvenainen R., Rhoades J and Roller S (2001) Chitosan disrupts the barrier properties of the outer membrane of Gram-negative bacteria International Journal of Food Microbiology 71, pp 235-244 17 76 (22)Je J.-Y., Park P.-J and Kim S.-K (2004) Radical scavenging activity of heterochitooligosaccharides European Food Research and Technology 219, pp.60-65 18 (23)Jeon Y., Park P and Kim S (2001) Antimicrobial effect of chitooligosaccharides produced by bioreactor Carbohydrate Polymers 44, pp.71-76 20 (24)Jeon Y.J., Park P.J., Byun, H G., Song, B.K., and Kim S.K (1998) Production of chitosan oligosaccharides using chitin-immobilized enzym Korean Journal Biotechnology and Bioengineering, 13, pp 147-154 19 (25)Jeon, Y.J and Kim S.K (2000) Continuous production of chitooligosaccharides using a dual reactor system Process Biochem 35, pp 623-632.21 (26)Jeon, Y.J and Kim, S.K (2002) Antitumor activity of chisan oligosaccharides produced in an ultra filtration membrane reactor system J Microbiol Biotechnol 12, pp 503 – 507 22 (27)Jone, Y.J., and Kim, S.K (2001) Effect of antimicrobial activity by chitosan oligosaccharides N- conjugated with asparagines Journal of Microbiology and biotechnology, 11, 281-286 23 (28)Knorr, D (1986) Nutritional quality, food processing, and biotechnology aspects of chitosan and Chitosan oligsaccharides A review Process Biochem 21, pp 90-92 24 (29)Lee H.-W., Park Y.-S., Jung J.-S and Shin W.-S (2002) Chitosan oligosaccharides, dp 2-8, have prebiotic effect on the Bifidobacterium bifidium and Lactobacillus sp Anaerobe 8, pp 319-324 25 (30)Li, Q., Dunn, E.T., Grandmaison, E.W and Goosen, M.F.A.(1992) Applications and properties of chitosan J Bioactive and Compatible Polym 7: pp 370-397 47 (31)Marcotte, E.M., Monzingo, A.F., Ernst, S.R., Brzezinski, R and Robertus, J.D (1996) X-ray structure of an anti-fungal chitosanase from Streptomyces N174 Nat Struct Biol 3, pp.155-162 26 (32)Molloy C., Cheah L.-H and Koolaard J P (2004) Induced resistance against Sclerotinia sclerotiorum in carrots treated with enzymatically 77 hydrolysed chitosan Postharvest Biology and Technology 33, pp 61-65 27 (33)Moon J.-S., Kim H.-K., Koo H., Joo Y.-S., Nam H.-m., Park Y and Kang M.-I (2007) The antibacterial and immunostimulative effect of chitosanoligosaccharides against infection by Staphylococcus aureus isolated from bovine mastitis Applied Microbiology and Biotechnology 75, pp 989-998 28 (34)Muzzarelli R A A (1996) Chitosan-based dietary foods Carbohydrate Polymers 29, pp 309-316 29 (35)Ngo D.-N., Kim M.-M and Kim S.-K (2008) Chitin oligosaccharides inhibit oxidative stress in live cells Carbohydrate Polymers 74, pp 228234 30 (36)Ngo D.-N., Lee S.-H., Kim M.-M and Kim S.-K (2009) Production of chitin oligosaccharides with different molecular weights and their antioxidant effect in RAW 264.7 cells Journal of Functional Foods 1, pp 188-198 31 (37)Nishimura, S., Nishi, N., Tokura, S., Nishimura, K and Azuma, I (1986) Bioactive chitin derivatives Activation of mouse-peritoneal macrophages by O-(carboxymethyl) chitins Carbohydr Res 146, pp 251– 258 32 (38)No, H.K., Hur, E.Y (1998) Control of Foam Formation by Antifoam during Demineralization of Crustacean Shell in Preparation of Chitin Journal of Agricultural and Food Chemistry 46(9) pp.3844-3846 33 (39)No, H.K., Park, N.Y., Lee, S.H., Hwang, H.J., Meyers, S P (2002) Antibacterial Activities of Chitosans and Chitosan Oligomers with Different Molecular Weights on Spoilage Bacteria Isolated from Tofu Journal of Food Science 67(4) pp.1511-1514 34 (40)Park P.J., Je J.Y and Kim S.K (2003) Free Radical Scavenging Activity of Chitooligosaccharides by Electron Spin Resonance Spectrometry journal of Agricultural and Food Chemistry 51, pp 4624-4627 48 (41)Park P.J., Je J.Y., Jung W.K., Ahn C.B and Kim S.K (2004) Anticoagulant activity of heterochitosans and their oligosaccharide sulfates European Food Research and Technology 219, pp 529-533 35 78 (42)Qiao Y., Bai X.-F and Du Y.-G (2011) Chitosan oligosaccharides protect mice from LPS challenge by attenuation of inflammation and oxidative stress International Immunopharmacology 11, pp 121-127 36 (43)Qin, C., Du, Y., Xiao, L., Li, Z and Gao, X (2002) Enzymic preparation of water- soluble chitosan and their antitumor activity Int J Biol Macromol 31, pp.111 – 117 37 (44)Rout, S K (2001), Physicochemical, Functional, and Spectroscopic analysis of crawfish chitin and chitosan as affected by process modification Dissertation 38 (45)Se-Kwon Kim, Niranjan Rajapakse (2005) Enzymatic production and biological activities of chitosanoligosaccharides (COS): A review Cacbohydrate Polymer 62, pp 357 – 368 39 (46)Shimosaka M, Nogawa M, Ohno Y, Okazaki M Chitosanase from the plant pathogenic fungus, Fusarium solani f sp phaseoli: purification and some properties Biosci Biotechnol Biochem 1993;57:231–235 40 (47)Sugano M., Fujikawa T., Hiratsuji Y., Nakashima K., Fukuda N and Hasegawa Y (1980) A novel use of chitosan as a hypocholesterolemic agent in rats The American Journal of Clinical Nutrition 33, pp 787793 41 (48)Tokoro, A., Takewaki, N., Suzuki, K., Mikami, T., Suzuki, S and Suzuki, M (1988) Growth-inhibitory effect of hexa-N-acetylchitohexaose and chitohexaose and Meth-A solid tumor Chem Pharm Bull 36, pp 784– 790 42 (49)Tsukada, K., Matsumoto, T., Aizawa, K., Tokoro, A., Naruse, R., Suzuki, S and Suzuki, M (1990) Antimetastatic and growth inhibitory effects of Nacetyl chito- hexaose in mice bearing Lewis lung carcinoma Jpn J Cancer Res 81, pp 259–265 43 (50)Vishu Kumar A B., Varadaraj M C., Gowda L R and Tharanathan R N (2005) Characterization of chito-oligosaccharides prepared by chitosanolysis with the aid of papain and Pronase, and their bactericidal action against Bacillus cereus and Escherichia coli Biochemical Journal 391, pp 167-175 44 79 (51)Xia W., Liu P., Zhang J and Chen J (2011) Biological activities of chitosan and chitooligosaccharides Food Hydrocolloids 25, pp.170-179 45 (52)Xu J., Zhao X., Han X and Du Y (2007) Antifungal activity of oligochitosan against Phytophthora capsici and other plant pathogenic fungi in vitro Pesticide Biochemistry and Physiology 87, pp 220-228 46 80 ... chân không nhiệt độ thấp để sấy chế phẩm sinh học với suất tấn/ ngày Các yêu cầu trình sấy: - Vật liệu sấy chế phẩm sinh học: Chế phẩm sinh học có độ ẩm khoảng 70% Chế phẩm sinh học sản phẩm đòi... sấy chân không 1. 5 .1 Hệ thống thiết bị sấy chân không Thông thường, hệ thống sấy chân khơng có thiết bị sau: - Buồng sấy chân không - Thiết bị ngưng tụ - đóng băng - Hệ bơm chân khơng - Hệ thống. .. trường Nhiệt độ mơi trường sấy lạnh thường thấp (có thể thấp nhiệt dộ mơi trường bên ngồi, có nhỏ 0oc) [11 ] Hệ thống sấy lạnh nhiệt độ t>0 Với hệ thống sấy mà nhiệt độ vật liệu sấy nhiệt độ tác