Tính toán thiết kế máy sấy băng tải dùng để sấy lúa, năng suất 1 tấn lúa sản phẩm h

Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Công Nghệ Hóa Học TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC -o0o - BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ Tính tốn thiết kế máy sấy băng tải dùng để sấy lúa, suất lúa sản phẩm/h GVHD: TS Đào Thanh Khê SVTH: Lê Viết LỚP: 07DHHH2 MSSV: 2004160392 TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2020 GVHD: TS Đào Thanh Khê Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm khóa luận tốt nghiệp, em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cơ, bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Đào Thanh Khê, giảng viên khoa hóa trường Đại học Cơng nghiệp thực phẩm, người tận tình hướng dẫn, bảo em suốt trình làm báo cáo Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trường Đại học công nghiệp thực phẩm nói chung, thầy khoa hóa nói riêng dạy dỗ cho em kiến thức môn đại cương môn chuyên ngành, giúp em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè, ln tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em suốt trình học tập hồn thành khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Đào Thanh Khê Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học NHẬN XÉT/ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Sinh viên thực hiện: Lê Viết MSSV: 2004160392 Nhận xét: ………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… Điểm đánh giá: Ngày………tháng………năm 2020 Giáo viên phản biện (ký tên, đóng dấu, ghi rõ họ tên) GVHD: TS Đào Thanh Khê Trường ĐH Cơng Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học NHẬN XÉT/ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Sinh viên thực hiện: Lê Viết MSSV: 2004160392 Nhận xét: ………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… …………… …………………………………………………………………… Điểm đánh giá: Ngày………tháng………năm 2020 Giáo viên hướng dẫn (ký tên, đóng dấu, ghi rõ họ tên) GVHD: TS Đào Thanh Khê Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Công Nghệ Hóa Học MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG HỢP .7 1.1 Sơ lược lúa 1.2 Tình hình sản xuất lúa Việt Nam 1.3 Sơ lược trình sấy CHƯƠNG 2: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT .13 2.1 Các thông số ban đầu 13 2.2 Cân vật liệu 13 2.3 Cân lượng 14 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH .15 3.1 Thể tích khơng khí 15 3.2 Tính kích thước bẳng tải 16 3.3 Tính lăn đỡ băng 17 3.4 Tính tốn hầm sấy 18 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 19 4.1 Calorife 19 4.2 Cyclon 22 4.3 Tính chọn quạt 23 4.4 Gầu tải nhập liệu 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 GVHD: TS Đào Thanh Khê Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Công Nghệ Hóa Học LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam đất nước nông nghiệp với truyền thống trồng lúa từ lâu đời Chúng ta tự hào xem nơi lúa Từ năm khó khăn phải nhập lương thực, vươn lên thành nước xuất gạo đứng thứ hai giới Tuy nhiên giá trị xuất gạo Việt Nam cịn chưa cao cơng nghệ sau thu hoạch cịn lạc hậu Do đó, việc tìm hiểu tính `chất hạt thóc, biện pháp hạn chế tổn thất sau thu hoạch, quy trình chế biến để nâng cao giá trị sử dụng thóc vấn đề cần quan tâm giải nhanh chóng Trước nguy gây hư hỏng điều kiện thời tiết thất thường, vi sinh vật, nấm… phương pháp nhằm giảm tối đa hư hỏng hạt lúa phương pháp sấy Khơng vậy, sấy cịn góp phần làm giảm lượng tiêu tốn trình vận chuyển thuận lợi cho q trình gia cơng làm sạch, tách vỏ… Sấy trình dùng nhiệt để làm bay nước khỏi vật liệu đến giá trị độ ẩm cần thiết để bảo quản Khi áp dụng biện pháp sấy kỹ thuật giảm độ ẩm hạt đến mức an toàn cho tồn trữ giữ phẩm chất hạt Điều cho thấy tính cần thiết việc tính tốn thiết kế hệ thống sấy thóc GVHD: TS Đào Thanh Khê Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học CHƯƠNG 1: TỔNG HỢP 1.1 Sơ lược lúa Lúa nguồn lương thực gần nửa dân số trái đất Lúa trồng nhiều khu vực Đông Nam Á Gạo ngũ cốc quan trọng giới nguồn lượng thu nhập cho phần lớn dân số người giới Ngoài lúa lương thực chủ yếu, thành phần bữa ăn, gạo sử dụng nhiều ngành cơng nghiệp Về diện tích đất canh tác lúa hàng thứ hai sau lúa mỳ xuất lúa loại cao Hình 1: Lúa Cấu tạo hạt thóc gồm: Vỏ hạt, lớp alơrơn, nội nhủ, phơi Các lớp ngồi vỏ gạo lột chiếm khoảng 4-5% khối lượng hạt, lớp tế bào alơron chiếm khoảng 2-3%, nội nhủ chiếm tỉ lệ 65-67% Thành phần hóa học hạt lúa gồm chủ yếu tinh bột, protein, xenlulose Ngoài hạt lúa chứa số chất khác với hàm lượng so với thành phần kể như: đường, tro, chất béo, sinh tố Thành phần hóa học hạt lúa phụ thuộc vào nhiều yếu tố giống, đất đai trồng trọt, khí hậu chế độ chăm sóc Cùng chung điều kiện trồng trọt sinh trưởng GVHD: TS Đào Thanh Khê Trường ĐH Cơng Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học  Thành phần hóa học hạt lúa: Thành phần hóa học Hàm lượng chất ( % ) Nhỏ Lớn Trung bình Protein 6.66 10.43 8.74 Tinh bột 47.70 68.00 56.20 Xenluloze 8.74 12.22 9.41 Tro 4.68 6.90 5.80 Đường 0.10 4.50 3.20 Chất béo 1.60 2.50 1.90 Đectrin 0.80 3.20 1.30 Khi thu hoạch lúa thường có độ ẩm cao nên số giống lúa nảy mầm, men mốc nấm dễ phát triển, làm hư phẩm chất thóc gạo Độ ẩm trung bình thóc thu hoạch 20- 27% Để lúa không bị hư hại giảm phẩm chất, vịng 48 tiếng sau thu hoạch phải làm khô lúa đạt độ ẩm 20% 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 1212,5% Độ ẩm thóc, công 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% Ngồi ra, thóc loại vật liệu u cầu sấy chế độ mềm tính bền chịu nhiệt thóc kém, khơng cho phép nâng nhiệt độ đốt nóng hạt lên cao Nguyên nhân hình thành vết nứt nội nhủ q trình sấy độ ẩm lớp ngồi hạt giảm nhanh, tạo nên trạng thái căng thể tích phần trung tâm, tăng nhiệt độ làm cho sức căng vượt độ bền hạt tạo nên vết nứt Các vết nứt xuất theo vách protein ngăn cách hạt tinh bột Do thiết kế hệ thống sấy ta cần xác định rõ thông số tác nhân sấy phù hợp cho thóc, để thóc bảo quản lâu, chất lượng tốt lượng phế phẩm xay xát thấp GVHD: TS Đào Thanh Khê Trường ĐH Cơng Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học 1.2 Tình hình sản xuất lúa Việt Nam Ở Việt Nam, lúa gạo nguồn lương thực khơng thể thiếu đời sống người Lúa nguyên liệu để sản xuất tinh bột, sử dụng nhiều ngành công nghiệp thực phẩm Lúa làm thức ăn gia súc, gia cầm Hiện nay, Việt Nam đứng thứ hai giới lượng gạo xuất giới, tiếp tục đẩy mạnh việc xuất gạo sang nước giới Đây nguồn thu ngoại tệ đất nước Diện tích trồng lúa chiếm tỷ lệ lớn tổng diện tích trồng trọt Việt Nam Và tương lai, Việt Nam không tăng diện tích trồng lúa mà tập trung tăng suất cách cải tạo giống, phương cách trồng trọt, kỹ thuật canh tác…nhằm tăng sản lượng lúa gạo Lượng lúa gạo Việt Nam chủ yếu tập trung vùng đồng sông Cửu Long đồng sông Hồng Với điều kiện thuận lợi cho lúa nước, Việt Nam trở thành nước sản xuất xuất lúa gạo hàng đầu giới Ngoài giống lúa cao sản, giống lai cho suất cao (có thể đạt tấn/ha) đáp ứng nhu cầu lúa gạo mặt số lượng, Việt Nam thực trồng trọt sản xuất giống gạo đặc sản có giá trị dinh dưỡng cảm quan Các giống lúa đặc sản không cho suất cao, với đặc tính mùi thơm, màu sắc…các giống lúa có thị trường định.Sản lượng lúa nước: Sản lượng lúa địa phương không ngừng tăng qua năm Trong đó, vùng đồng sơng Hồng chiếm 50% sản lượng lúa miền Bắc, đồng sông Cửu Long chiếm 80% sản lượng lúa miền nam Đồng sơng Hồng sơng Cửu Long coi hai nơi sản xuất lúa chủ yếu vùng với diện tích trồng, suất, sản lượng lúa đạt cao địa phương khác nước 1.3 Sơ lược trình sấy 1.3.1 Tầm quan trọng việc sấy lúa Trong mùa mưa độ ẩm hạt lúa đồng lúc thu hoạch khoảng 28-30%, không phơi sấy kịp thời (để bao đổ đống) sau 24 hạt nảy mầm Với điều kiện thời tiết bất thường vụ Hè Thu Thu Đông, phơi lúa gặp nhiều khó khăn như: khơng phơi ngày mưa dầm, phụ thuộc nhiều vào sân bãi, chi phí lao động cao, khó tìm nhân cơng, hạt dễ bị lẫn tạp chất, hạt khô không phơi dày cào đảo, chất lượng hạt bị giảm không đủ nắng, phơi không kỹ thuật cho tỉ lệ gạo xay xát thấp.Vì mùa mưa cần làm khô hạt kịp thời biện pháp sấy Khi áp dụng biện pháp sấy lúa kỹ thuật giảm độ ẩm hạt đến mức an toàn cho tồn trữ xay xát, giữ phẩm chất hạt màu sắc, mùi vị, giá trị dinh GVHD: TS Đào Thanh Khê Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Cơng Nghệ Hóa Học dưỡng, tăng tỉ lệ thu hồi gạo nguyên xay xát, giảm hao hụt hạt mùa mưa; việc sấy lúa hạn chế tình trạng phơi lúa lề đường làm ảnh hưởng đến an tồn giao thơng, mở dịch vụ thu hút lao động nông thôn Nếu áp dụng sấy lúa cách góp phần nâng cao chất lượng gạo, gia tăng giá trị hạt gạo Việt Nam thị trường giới Tuy nhiên để đạt hiệu tối ưu khâu sấy lúa cần ý vấn đề sau:  Nếu lúa bị lên mộng, mốc, ẩm vàng dù có sấy kỹ chất lượng lúa khơng cao, cần đem lúa sấy lúc, kịp thời  Lúa đem sấy không lẫn nhiều tạp chất như: rơm vụn, dây buộc bao, bùn đất  Chọn máy sấy đạt yêu cầu kỹ thuật  Chọn chủ lị sấy có uy tín, giá sấy chấp nhận 1.3.2 Sơ lược trình sấy Sấy trình tách ẩm khỏi vật liệu phương pháp nhiệt Kết trình sấy hàm lượng chất khô vật liệu tăng lên Hay q trình sấy q trình khơng khí có độ ẩm tương đối thấp khơng khí nóng tiếp xúc với hạt Trong q trình khơng khí lấy ẩm từ hạt Kết thủy phần hạt giảm Thủy phần tồn hạt nông sản hai dạng: ẩm bề mặt ẩm bên Ẩm bề mặt bay sau tiếp xúc với không khí nóng Q trình bay ẩm bên chậm phải trải qua hai giai đoạn: giai đoạn di chuyển từ bên nội nhũ bề mặt giai doạn chuyển ẩm từ bề mặt khơng khí xung quanh Vì vậy, tốc độ thoát ẩm ẩm bề mặt ẩm bên khác Kết tốc độ sấy (tốc độ giảm thủy phần hạt) trình sấy thay đổi Để thực trình sấy, người ta sử dụng hệ thống gồm nhiều thiết bị như: thiết bị sấy ( buồng sấy, hầm sấy, thiết bị sấy kiểu băng tải, máy sấy thùng quay, sấy phun, sấy tầng sôi, máy sấy trục … ), thiết bị đốt nóng tác nhân, quạt, bơm số thiết bị phụ khác, … Trong đồ án em tính toán thiết kế thiết bị sấy kiểu băng tải Máy sấy băng tải máy sấy đa sử dụng để sấy nhiều loại sản phẩm với kích cỡ, cấu tạo hình dạng khác Nhìn chung loại máy sấy thích hợp để sấy vật liệu dạng hạt có đường kính từ – 50mm, khơng thích hợp để sấy vật liệu màng huyền phù đặc Với yêu cầu chất lượng sản phẩm sử dụng thiết bị sấy kiểu băng tải với nhiều băng tải làm việc liên tục với tác nhân sấy khơng khí nóng GVHD: TS Đào Thanh Khê 10 Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Công Nghệ Hóa Học W =L1−L2=1160−1000=160 kg /h  Cân cho tác nhân sấy: Lượng khơng khí cần thổi để làm bay kh ẩm (g) g= 1 1000= 1000=71.41 kg /kg ẩm d 2−d 36−22 Tổng lượng khơng khí cần thổi để làm bay W kg ẩm vật liệu G = g.W = 71,41.160 = 11425.6 kg/h 2.3 Cân lượng Nhiệt lượng cung cấp cho hệ thống sấy q= H 2−H 40−21 4,18 1000= 4,18 1000=5672.85 kj /kgẩm d 2−d 36−22 =>QC =q W =5672 , 85.160¿ 907656 kj/h Tổng nhiệt lượng cần thiết cho trình sấy: Q s =¿ QC +10 %QC =907656+907656 0,1=998421.6 kj/h q s= Q s 998421.6 = =6240.1 kj /h W 160 Nhiệt lượng Calorifer cung cấp: QCaloriphe=Qs +10 % Qs =998421 ,6+ 0,1 998421, 6=1098263.76 kj/h GVHD: TS Đào Thanh Khê 14 Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Công Nghệ Hóa Học CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 3.1 Thể tích khơng khí: a) Thể tích riêng khơng khí vào thiết bị chính: v1 = RT1 m /kgkkk ( CT VII 8−94 [ ] ) P−φ1 P 1bh Với: R = 287 J/Kg.K T1= 90+273=363℃ P=1,033(at) P1bh=0,715(at) (1 at = 9,81.104 N/m2 ) ϕ =0,048 Thay số vào ta có: v1 = 287∗343 =1.063m3 /kgkkk ( 1.033−0.048∗0.715 ) 9.81∗10 Thể tích khơng khí vào hầm sấy: V 1=G∗v 1=11425.6∗1.063=12145.4 m3 /h b) Thể tích riêng khơng khí khỏi hầm sấy: v 2= RT2 m3 /kgkkk ( CT VII 8−94 [ ] ) P−φ2 P2 bh Ở nhiệt độ t=30 ℃ ta tra phụ lục nước bão hịa ta có: Với: R = 287 J/Kg.K T2= 30+273=303℃ P = 1.033at P2 bh=0.0422 at φ 1=0.6 Thay số vào ta có: GVHD: TS Đào Thanh Khê 15 Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM v 2= 287∗303 =0.879 m3 /kgkkk ( 1.033−0.6∗0.0422 ) 9.81∗10 Lưu lượng khơng khí khỏi hầm sấy (vào calorife) V 2=G∗v 2=11425.6∗0.879=10043.1 m /h c) Thể tích trung bình khơng khí phịng sấy: V tb = V 1+ V 11425.6+ 10043.1 = =10734.3 m /h 2 3.2 Tính kích thước bẳng tải Chọn kích thước băng tải: Gọi: Br: chiều rộng lớp băng tải (m)  h: chiều dày lớp chè (m), chọn h=0.03 m  ω: vận tốc băng tải (m/p), chọn ω=¿0.4 m/p  ρ : khối lượng riêng chè ( kg/m3), ρ =1100 kg/m3 Ta có: Năng suất q trình sấy: L1=Br hωρ Do đó: Br = L1 1000 = =1.26 m hωρ 0.03∗1100∗0.4∗60 Chiều rộng thực tế băng tải: Btt = Br η Với η: hệ số hiệu chỉnh Chọn η=0.9 Btt = 1.26 =1.4 m 0.9 Chọn Btt =1.4 m Gọi Lb: chiều dài băng tải (m) GVHD: TS Đào Thanh Khê 16 Khoa Cơng Nghệ Hóa Học Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa Công Nghệ Hóa Học  l s : chiều dài phụ thêm, chọn l s =1.2m  T: thời gian sấy, T = h Ta có: Lb = L1 T + l ( CT VII 48−121 [ ] ) Btt h p s Lb = L1 T 1000∗6 +l s= +1.2=129.87 m≈ 130 m Btt hρ 1.4∗0.03∗1100 Chọn 10 băng tải, băng tải có chiều dài 13m, đường kính băng tải: d=0.3m Băng tải làm thép khơng gỉ, có ρ=7900 kg/ m3, bề dày δ =1 mm 3.3 Tính lăn đỡ băng Khoảng cách hai lăn nhánh có tải: l t =A−0.625 B Trong đó: B: chiều rộng băng tải: B = 1.4m A phụ thuộc vào khối lượng riêng vật liệu Ta có: ρ=1100