Đồ án sấy cà phê nhân bằng thiết bị sấy thùng quay năng suất 2000 kg khô h

Đồ án môn học Kỹ thuật Sấy GVHD: GVC.TS Trần Văn Vang ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT Nhiệm vụ: Sấy cà phê nhân 2000 kg khô/h Thiết bị sấy thùng quay CHƯƠNG 1: NGHIÊN CƯÚ TÍNH CHẤT CỦA CÀ PHÊ NHÂN 1.1 Đặc tính chung cà phê: 1.1.1 Cấu tạo giải phẫu cà phê 1.1.2 Cấu tạo nhân cà phê 1.1.3 Thành phần hóa học nhân cà phê 1.1.4 Tính chất vật lý cà phê nhân 1.2 Quy trình sản xuất cà phê: 1.2.1 Giới thiệu phương pháp sản xuất cà phê 1.2.2 Dây chuyền sản suất cà phê nhân (phương pháp khô) CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT BỊ SẤY 2.1 Chọn phương pháp sấy 2.1.1 Chọn thiết bị sấy 2.1.2 Giới thiệu phương pháp sấy đối lưu 2.1.3 Chọn tác nhân sấy chế độ sấy 2.1.4 Chọn thời gian sấy τ 2.2 Tính tốn q trình sấy lý thuyết: 2.2.1 Tính tốn trạng thái khơng khí bên ngồi 2.2.2 Tính tốn trạng thái khơng khí vào thùng sấy 2.2.3 Xác định nhiệt độ TNS khỏi thùng sấy t2 2.2.4 Tính tốn lượng tiêu hao TNS 2.2.5 Tính tốn lượng nhiệt cung cấp cho q trình sấy lý thuyết 2.3 Xác định kích thước thùng sấy 2.3.1 Lượng ẩm bốc trình sấy 2.3.2 Tính kích thước thùng sấy (V, D, L) CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN NHIỆT Q TRÌNH SẤY 3.1 Mục đích tính tốn nhiệt 3.2 Tính tổn thất nhiệt: 3.2.1 Tổn thất vật liệu sấy mang 3.2.2 Tổn thất mơi trường 3.3 Tính tốn q trình sấy thực tế: 3.3.1 Tính giá trị tổng tổn thất ∆ 3.3.2 Xác định thông số TNS sau trình sấy thực 3.3.3 Lượng TNS thực tế 3.3.4 Lưu lượng thể tích trung bình q trình sấy thực 3.3.5 Kiểm tra lại giả thiết tốc độ sấy 3.3.6 Lập bảng cân nhiệt Trang Đồ án môn học Kỹ thuật Sấy GVHD: GVC.TS Trần Văn Vang CHƯƠNG 4: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 4.1 Tính chọn calorife lị 4.2 Tính trở lực chọn quạt gió 4.2.1 Tính trở lực 4.2.2 Chọn quạt cho hệ thống sấy thùng quay 4.3 Chọn xyclon lọc sản phẩm Trang Đồ án môn học Kỹ thuật Sấy GVHD: GVC.TS Trần Văn Vang LỜI NÓI ĐẦU Kỹ thuật sấy ngành khoa học phát triển từ năm 50 đến 60 Viện trường đại học giới chủ yếu giải vấn đề kỹ thuật sấy vật liệu cho công nghiệp nông nghiệp Trong năm 70 trở lại người ta đưa kỹ nghệ sấy nông sản thành sản phẩm khô, kéo dài thời gian bảo quản mà làm phong phú thêm mặt hàng sản phẩm như: trái cây, cà phê, sữa, bột, cá khô, thịt khô Đối với nước ta nước nhiệt đới ẩm, việc nghiên cứu công nghệ sấy để sấy nguyên vật liệu có ý nghĩa đặc biệt: kết hợp phơi sấy để tiết kiệm lượng, nghiên cứu công nghệ sấy thiết bị sấy phù hợp với loại nguyên vật liệu để đạt chất lượng cao Đặc biệt sấy cà phê nhân, thành phẩm để chế biến cà phê bột, cà phê sữa, loại bánh cao cấp.v…v Do đặc thù cà phê nhân sấy phải giữ mùi thơm màu sắc đặc trưng nên ta dùng thiết bị sấy như: sấy tháp, thùng quay, sấy hầm.v.v… Trong đồ án em có nhiệm vụ sấy cà phê nhân thiết bị sấy thùng quay với suất 2000 kg khô/h Đây lần tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy mang tính chất đào sâu chuyên ngành, kiến thức tài liệu tham khảo cịn hạn chế nên em khơng thể tránh khỏi sai sót q trình thiết kế Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ bảo tận tình GVC.TS Trần Văn Vang để em hồn thành tốt đồ án Trang Đồ án môn học Kỹ thuật Sấy GVHD: GVC.TS Trần Văn Vang Chương 1: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU SẤY 1.1 ĐẶC TÍNH CHUNG CỦA QUẢ CÀ PHÊ 1.1.1 Cấu tạo giải phẫu cà phê: Quả cà phê gồm có phần sau : lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa, nhân + Lớp vỏ : lớp vỏ ngoài, mềm, ngồi bì có màu đỏ, vỏ cà phê chè (arabica) mềm cà phê vối (canephora) cà phê mít (excelsa) + Dưới lớp vỏ mỏng lớp vỏ thịt, gọi trung bì, vỏ thịt cà phê chè mềm, chứa nhiều chất ngọt, dễ xay xát Vỏ cà phê mít cứng dày + Hạt cà phê sau loại chất nhờn phôi khơ gọi cà phê thóc, bao bọc nhân lớp vỏ cứng nhiều chất xơ gọi vỏ “trấu” tức nội bì Vỏ trấu cà phê chè mỏng dễ dập vỡ cà phê vối cà phê mít + Xát cà phê thóc cịn lớp vỏ mỏng, mềm gọi vỏ lụa, chúng có màu sắc đặc tính khác tùy theo loại cà phê Vỏ lụa cà phê chè có màu trắng bạc mỏng dễ bong khỏi hạt trình chế biến Vỏ cà phê vối có màu nâu nhạt Vỏ lụa cà phê mít màu vàng nhạt bám sát vào nhân cà phê + Trong nhân cà phê Lớp tế bào phần ngồi nhân cứng có tế bào nhỏ, có chứa chất dầu Phía có tế bào lớn mềm Một cà phê thường có 1, nhân Thơng thường có nhân Bảng tỷ lệ phần cấu tạo cà phê (tính theo % tươi): Các loại vỏ nhân Cà phê chè (%) Cà phê vối (%) - Vỏ 43 - 45 41 - 42 - Lớp nhớt 20 - 23 21 - 42 - Vỏ trấu - 7,5 6-8 - Nhân vỏ lụa 26 - 30 26 - 29 1.1.2 Cấu tạo nhân cà phê: Trang Đồ án môn học Kỹ thuật Sấy GVHD: GVC.TS Trần Văn Vang Bao gồm: + Phôi + Mô dinh dưỡng 1.1.3 Thành phần hóa học nhân cà phê: Bảng thành phần hóa học nhân cà phê: Thành phần hóa học Tính g/100g - Nước - 12 - Chất dầu - 18 - Đạm 1,8 - 2,5 - Protein - 16 - Cafein (Arabica), (Robusta) - Clorogenic axit - Trigonelline - Tanin - Cafetanic axit 8-9 - Cafeic axit - Pentozan - Tinh bột - 23 - Saccaro - 10 - Xenlulo 10 - 20 - Hemixenlulo 20 - Linhin - Canxi - Photphat - Sắt - Natri - Mangan Tính mg/100g 85 - 100 130 - 165 - 10 - 45 1.1.4 Tính chất vật lý cà phê nhân: Cà phê nhân bóc từ cà phê thóc Cà phê nhân có hinh dáng bầu dục,có chiều dài khoảng 1cm, chiều rộng khoảng 0,5cm Trang Đồ án môn học Kỹ thuật Sấy GVHD: GVC.TS Trần Văn Vang - Khối lượng riêng: ρ= 650 kg/m3 - Nhiệt dung riêng: c= 0,37 kcal/kg 0C - ω1 = 20 %, ω2 = 12 % - Nhiệt độ đốt nóng hạt cho phép cà phê nhân: t h = 2,218 − 4,343 ln τ + 23,5 0,37 + 0,63.ωtb Trong đó: th nhiệt độ cho phép đốt nóng hạt τ thời gian sấy ωtb độ ẩm trung bình: ωtb = 0,5.(ω1 + ω ) = 0,5.(20 + 12) = 16 % Vậy: t h = 2,218 − 4,343 ln 23,5 + = 56,9 o C ≈ 60 o C 0,37 + 0,63.0,16 1.2 QUY TRÌNH SẢN SUẤT CÀ PHÊ NHÂN: 1.2.1 Giới thiệu phương pháp sản xuất cà phê nhân: Sản xuất cà phê nhân nhằm mục đích loại bỏ lớp bao vỏ bọc quanh hạt nhân cà phê để thu cà phê nhân Để cà phê nhân sống có giá trị thương phẩm cao phải sấy khô đến mức độ định (độ ẩm mà nhà chế biến yêu cầu) Rồi sau tiếp tục q trình chế biến tinh khiết chế biến cà phê rang, cà phê bột thơ, cà phê hịa tan Hoặc sản phẩm khác có phối chế như: cà phê sữa, loại bánh kẹo cà phê Trong kỹ thuật sản xuất cà phê nhân có phương pháp : Phương pháp sản xuất ướt Phương pháp sản xuất khô + Phương pháp sản xuất ướt : gồm giai đoạn chính: - Giai đoạn xát tươi phơi sấy loại bỏ lớp vỏ, thịt chất nhờn bên ngồi phơi sấy khơ đến mức độ định - Giai đoạn xay xát, loại bỏ lớp vỏ trấu phần vỏ lụa, tạo thành cà phê nhân + Phương pháp sản xuất khơ: có giai đoạn sau phơi cà phê đến mức độ định dùng máy xát khô loại bỏ lớp vỏ bao bọc nhân, không cần qua giai đoạn sản xuất cà phê thóc So sánh phương pháp ta thấy: Trang Đồ án môn học Kỹ thuật Sấy GVHD: GVC.TS Trần Văn Vang Phương pháp chế biến khơ đơn giản, tốn lượng, nhân cơng phương pháp có nhiều hạn chế phụ thuộc vào điều kiện thời tiết Nó phù hợp với nơi có điều kiện khí hậu nắng nhiều mưa ít, khơng đáp ứng u cầu mặt chất lượng Phương pháp chế biến ướt phức tạp hơn, tốn nhiều thiết bị lượng hơn, đồng thời địi hỏi dây chuyền cơng nghệ thao tác kỹ thuật cao Nhưng phương pháp thích hợp với hồn cảnh, điều kiện khí hậu thời tiết Đồng thời rút ngắn thời gian sản xuất, tăng suất nhà máy nâng cao chất lượng sản phẩm cà phê nhân Hiện nước ta, nhà máy, xí nghiệp sản xuất cà phê nhân chủ yếu sử dụng phương pháp khô (phương pháp cổ điển) 1.2.1 Dây chuyền sản suất cà phê nhân (phương pháp khô) Thu nhận bảo quản cà phê Sàng phân loại làm Xát tươi Rửa Làm Xát khô Thu cà phê nhân Sấy Đóng bao đưa vào bảo quản Trang Đồ án môn học Kỹ thuật Sấy GVHD: GVC.TS Trần Văn Vang Chương 2: TÍNH TỐN THIẾT BỊ SẤY Năng suất thiết bị sấy: G2 = 2000 kg khô/h 2.1 Chọn phương pháp sấy: 2.1.1 Chọn thiết bị sấy: Thiết bị sấy thùng quay thiết bị chuyên dùng để sấy hạt Loại thiết bị dùng rộng rãi công nghệ sau thu hoạch để sấy vật ẩm dạng hạt có kích thước nhỏ Trong hệ thống này, vật liệu sấy đảo trộn mạnh, tiếp xúc nhiều với tác nhân sấy, trao đổi nhiệt mạnh, tốc độ sấy nhanh, độ đồng sản phẩm cao Ngồi ra, thiết bị cịn làm việc với suất lớn 2.1.2 Giới thiệu phương pháp sấy nóng: Để sấy cà phê nhân, dùng phương pháp sấy nóng, tác nhân sấy nóng nên độ ẩm tương đối φ giảm dẫn đến phân áp suất tác nhân sấy giảm Mặt khác nhiệt độ vật liệu sấy tăng nên mật độ mao dẫn tăng lên phân áp suất nước bề mặt vật sấy tăng theo Nghĩa có chênh lệch phân áp suất bề mặt vật liệu sấy mơi trường nhờ mà có dịch chuyển ẩm từ lịng vật liệu sấy bề mặt vào mơi trường Có cách để tạo độ chênh lệch phân áp suất nước vật liệu sấy môi trường + Giảm phân áp suất tác nhân sấy cách đốt nóng + Tăng phân áp suất nước vất liệu sấy Ở thiết bị sấy thùng quay giai đoạn trình sấy phân bố ổn định theo chiều dài thùng Trong thùng sấy, hạt cà phê nhân nâng lên đến độ cao định, sau rơi xuống Trong q trình đó, vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy, thực trình truyền nhiệt truyền khối làm bay ẩm Nhờ độ nghiêng thùng mà vật liệu vận chuyển dọc theo chiều dài thùng Khi hết chiều dài thùng sấy, vật liệu sấy đạt độ ẩm cần thiết cho trình bảo quản 12% Trang Đồ án môn học Kỹ thuật Sấy GVHD: GVC.TS Trần Văn Vang Sơ đồ nguyên lý thiết bị: Calorifer (23,3 C,82%) Quạt t1 Thùng sấy t Thải 2 Lò 2.1.3 Chọn tác nhân sấy sấy chế độ sấy: + Chọn tác nhân sấy: Đối với cà phê nhân (chỉ cịn có lớp lụa bên ngồi) nên q trình sấy yêu cầu không bị ô nhiễm, bám bụi yêu cầu nhiệt độ sấy không cao nên ta chọn tác nhân sấy khơng khí nóng + Chọn chế độ sấy: Thông thường, chế độ sấy hệ thống sấy thùng quay hiểu bao gồm ba yếu tố: nhiệt độ tác nhân sấy vào thùng sấy t nhiệt độ khỏi thùng sấy t2, khơng có hồi lưu, hạt cà phê nhân nâng lên đến độ cao định, sau rơi xuống Trong q trình đó, vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy, thực trình truyền nhiệt truyền khối làm bay ẩm Nhiệt độ tác nhân sấy khỏi thùng t2 chọn cho tổn thất tác nhân sấy mang nhỏ Tốc độ tác nhân sấy thùng định sơ sau tính tốn lưu lượng tác nhân sấy trình sấy lý thuyết, chọn tiết diện thùng sấy Tốc độ chọn sơ kiểm tra lại sau tính tốn xong trình sấy thực Chọn chế độ sấy vào tiêu chí, làm việc thiết bị hai vào vật liệu sấy Đối với vật liệu sấy cà phê nhân cần có chế độ sấy thích hợp để đảm bảo giữ tính chất hương vị, màu sắc, thành phần có hạt nên ta chọn thông số tác nhân sấy sau: Thông số tác nhân sấy: + Nhiệt độ vào: t1 = 80 0C + Nhiệt độ ra: t2= th+(5÷10) 0C, với th nhiệt độ đốt nóng cho phép cà phê nhân Thông số vật liệu sấy: + Nhiệt độ vật liệu vào: tv1=t0= 23,30C, độ ẩm khơng khí ϕ0 =82 % (t0 =23,3 0C ϕ0 = 82%, áp suất khí p= 757 mmHg khí hậu Đak Lak) + Độ ẩm ban đầu vật liệu: W1 = 20 % + Độ ẩm vật liệu sau sấy: W2 = 12 % Trang Đồ án môn học Kỹ thuật Sấy GVHD: GVC.TS Trần Văn Vang Gầu tải đưa vật liệu lên phễu chứa Thông qua đĩa phân phối, vật liệu sấy đưa vào thùng sấy có khối lượng mẻ sấy 2.1.4 Chọn thời gian sấy: Việc xác định thời gan sấy đóng vai trị quan trọng tính tốn thiết kế vận hành thiết bị sấy Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian sấy phụ thuộc vào nhiều yếu tố: loại vật liệu sấy, hình dáng, kích thước hình học vật liệu, độ ẩm đầu cuối vật liệu, loại thiết bị sấy, phương pháp cung cấp nhiệt, chế độ sấy (nhiệt độ, độ ẩm tương đối tốc độ tác nhân sấy) Phương pháp xác đinh thời gian sấy giải tích khó thực có độ xác thấp - Thực tế thường chọn theo thực nghiệm cà phê nhân với thiết bị sấy thùng quay: Ta chọn thời gian sấy : τ = 20 phút 2.2 Tính tốn trình sấy lý thuyết: Quá trình sấy lý thuyết khơng có hồi lưu biểu diễn đồ thị I-d (hình vẽ) I (kJ/kgkkk) ϕ1 t1 0 d0 = d1 t0 ϕ2 t2 ϕ = 100% I2 = I d2 d (g/kgkkk) + Điểm O(t0, ϕ0 ) trạng thái khơng khí bên ngồi + Điểm 1(t1, ϕ1 ) trạng thái khơng khí vào buồng sấy + Điểm 2(t2, ϕ2 ) trạng thái không khí sau q trình sấy lý thuyết 2.2.1 Tính tốn trạng thái khơng khí bên ngồi: Vì khơng khí bên ngồi lấy vào thiết bị sấy khơng khí phân xưởng nên thường cao ổn định so với trạng thái khơng khí bên ngồi Ở Việt Nam chưa có nghiên cứu sâu vấn đề chọn t =23,3 C ϕ0 = 82%, áp suất khí p= 757 mmHg khí hậu Đak Lak Trang 10 Đồ án môn học Kỹ thuật Sấy GVHD: GVC.TS Trần Văn Vang ϕ pbh p − ϕ pbh , t =23,30C Từ ta có: theo 4026,42 4026,42 pbh = exp(12 − ) = (12 − ) = 0,02850bar 235,5 + t 235,5 + 23,3 d = 622 công thức 0,82.0,0285 757 − 0,82.0,0285 750 =14,95 g/kgkkk =0,01495 kg/kgkkk I0 = t0+ d0.( 2500+1,97.t0)=23,3+0,01495.(2500+1,97.23,3) = 61,3612 kJ/kgkkk d = 622 ρK = p − ϕ0 pbh 0,996 − 0,82.0,02850 = 10 RK (273 + t ) 287(273 + 23,3) =1,144 kg/m3 Rk số chất khí, Rk= 287 J/kgkkk 2.2.2 Tính tốn trạng thái khơng khí vào buồng sấy: - Lượng ẩm cần bốc giờ: ω − ω2 0,2 − 0,12 W = G1 = 2000 = 200 − ω1 − 0,2 kg ẩm/h - Nhiệt độ đốt nóng cho phép th: t h = 2,218 − 4,343 ln τ + 23,5 0,37 + 0,63.ωtb Trong đó: th nhiệt độ cho phép đốt nóng hạt τ thời gian sấy ωtb độ ẩm trung bình: ωtb = 0,5.(ω1 + ω ) = 0,5.( 20 + 12) = 16 % Vậy: t h = 2,218 − 4,343 ln 23,5 + = 56,9 o C ≈ 60 o C 0,37 + 0,63.0,16 2.2.3 Xác định nhiệt độ TNS khỏi thùng sấy t2: Khi tính toán nhiệt độ t1 chọn trước ∆t"= 10 C Như vậy, chúng t ≤ t h + 10 hay t ≤ 70 C Để đảm bảo ta chọn nhiệt độ t2 với điều kiện tính kinh tế chọn t2 cho độ ẩm tương đối không bé khơng q gần trạng thái bão hịa, chẳng hạn chọn ϕ = (70 ± 5)% Tuy ϕ= nhiên, theo cơng thức ρa p B.d = a pa = ρb pb 0,621 + d , phân Trang 11 Đồ án môn học Kỹ thuật Sấy GVHD: GVC.TS Trần Văn Vang áp suất nước pa TNS tăng, cường độ sấy giảm Nếu chọn t2 nhiệt độ cho phép, nghĩa là: t2= tv2+ 10= th+ 10= 60+10= 70 oC Khi ta có: - Lượng chứa ẩm tác nhân sau trình sấy lý thuyết d20: Từ đặc điểm trình sấy lý thuyết I= const ta tính d 20 theo cơng thức: Ở ta có: t1= 800C ⇒ pbh1=0,4667 bar Do sấy lý thuyết nên d1=d0=0,01495 kg/kgkkk 757 0,01495 B.d1 750 ϕ1 = = = 5,00% (0,621 + d1 ) pbh1 (0,621 + 0,01495).0,4667 I1=t1+d1.(2500+1,97t1) =80+ 0,01495.(2500+1,97.80) =119,73 kJ/kgkkk d 20 = I1 − C pk t i2 = 119,73 − 1,004.70 = 0,018746 2500 + 1,97.70 kg ẩm/kg kk - Phân áp suất nước bão hòa nhiệt độ t2= 70 0C Ta có:  4026,42  4026,42   pb = exp 12 −  = exp 12 −  = 0,30735bar 235 , + t 235 , + 70     - Độ ẩm tương đối ϕ 20 ϕ 20 : 757 0,018746 B.d 20 750 = = = 9,62% pb (0,621 + d 20 ) 0,30735.(0,621 + 0,018746) ϕ Như vậy, với nhiệt độ t2= 70 0C độ ẩm tương đối TNS 20 khỏi thùng sấy bé so với điều kiện kinh tế Ta chọn lại t 2= 39 0C Với nhiệt độ chọn lại tính được: - Lượng chứa ẩm: d20= 0,03127 kg ẩm/kg kk - Phân áp suất bão hòa nước nhiệt độ t 2= 39 0C là: pb2= 0,06938 bar ϕ - Độ ẩm tương đối 20 = 69,74 % ≈ 70 % Như vậy, nhiệt độ t2 chọn lại 39 0C hợp lý mặt tiết kiệm nhiệt lượng Để kiểm tra, nhiệt độ t có hợp lý hay khơng mặt trao đổi ẩm phải biết quan hệ phân áp suất nước bề mặt dạng hạt ph= f(t, ω ) Chính độ chênh (ph- pa) định cường độ sấy phần cuối thùng sấy Do nhiệt độ t2 khơng phải đảm bảo tính kinh tế mặt tiết kiệm nhiệt lượng mà phải đảm bảo độ chênh (ph- pa) đủ lớn 2.2.4 Lượng TNS lý thuyết cần thiết: Trang 12 Đồ án môn học Kỹ thuật Sấy GVHD: GVC.TS Trần Văn Vang 1 = = 61,275 d 20 − d1 0,03127 − 0,01495 kgkk/kgẩm L0=l0.W=61,275.200= 12255 kgkk/h l0 = Dựa phụ lục 5(Tr.349_Tính tốn thiết kế hệ thống sấy), dùng phương pháp nội suy hai chiều ta tính thể tích khói ẩm chứa kg khói khơ ( t ,ϕ ) trước sau trình sấy lý thuyết tương ứng, từ 1 =(80oC;5%) ta có v = 1,045 m3/kgkk, từ ( t , ϕ ) = (39oC;70%) ta có v = 1,126 m3/kgkk Do đó: - Lưu lượng thể tích TNS trước q trình sấy V1 bằng: V10= v1.Lo= 1,045 12255 = 12806,475 m3/h - Lưu lượng TNS sau trình sấy lý thuyết V20 bằng: V2o= v2.Lo= 1,126 12255 = 13799,13 m3/h - Lưu lượng thể tích trung bình Vtbo bằng: Vtbo= 0,5.(V10+ V20)= 0,5.( 12806,475 + 13799,13)= 13302,8 m3/h Hay: Vtbo= 13302,8/3600= 3,69 m3/s 2.2.5 Lượng nhiệt cung cấp cho trình sấy lý thuyết: + Lượng nhiệt tiêu tốn để làm bay kg ẩm bão hoà q=l0(I1-I0)=61,275.(119,73- 61,3612)=3576,55 kJ/kgẩm + Lượng nhiệt tiêu tốn cho trình sấy: Q=q.W=3576,55.200=715310 (kJ/h) =198,7 kW 2.3 Xác định kích thước thiết bị sấy thùng quay: Các liệu ban đầu + Năng suất thiết bị G2=2000 kgkhô/h + Độ ẩm ban đầu vật sấy W1=20% + Độ ẩm cuối vật sấy W2=12% 2.3.1 Lượng ẩm bốc trình sấy: ω1 − ω2 20 − 12 W=G2 =2000 = 200 kgẩm/h 100 − ω1 100 − 20 +Khối lượng vật liệu vào thùng sấy: G1=W+G2=200+ 2000= 2200 kg/h 2.3.2 Xác định kích thước thùng sấy : + Xác định thể tích thùng sấy: Thể tích thùng quay tính theo cơng thức: V = G1 τ ρ β Trong đó: V: Thể tích thùng quay Trang 13 Đồ án mơn học Kỹ thuật Sấy GVHD: GVC.TS Trần Văn Vang G1: Khối lượng vật liệu vào thùng quay, [kg/h] G1 = 2200 kg/h τ : Thời gian sấy cho mẻ sấy, [phút] τ= 20 phút β = (0,2÷0,3) : hệ số điền đầy, chọn β = 0,25 ρ : Khối lượng riêng vật liệu sấy, [kg/m3] 2200.20 = 4,513 m3 650.0,25.60 + Xác định đường kính chiều dài thùng sấy: Chúng ta chọn tỷ số: L/D = 3,5 hay L= 3,5D Khi đường kính thùng sấy xác định đẳng thức: Vậy : V = πD L 3,5.π D 3,5.3,14.D V= = = 4 4.V 4.4,513 =3 = 1,18 m 3,5.π 3,5.3,14 Chọn D = 1,2 m Do chiều dài thùng sấy L là: L = 3,5.D= 3,5.1,2 = 4,2 m ⇒ D=3 Tải FULL (file word 27 trang): bit.ly/2K25gEy Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net Trang 14 Đồ án mơn học Kỹ thuật Sấy GVHD: GVC.TS Trần Văn Vang Chương 3: TÍNH TỐN NHIỆT Q TRÌNH SẤY 3.1 Mục đích tính tốn nhiệt: Mục đích tính tốn nhiệt xác định tiêu hao khơng khí dùng cho q trình sấy L, kg/h tiêu hao nhiệt Q, kJ/h Trên sở tính tốn nhiệt xác định kích thước thiết bị Đồng thời qua việc thiết lập cân nhiệt cân lượng hệ thống xác định hiệu suất sử dụng nhiệt hiệu xuất sử dụng lượng hệ thống tiêu hao riêng nhiệt thùng sấy hệ thống 3.2 Tính tổn thất nhiệt: 3.2.1 Tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang ngoài: Nhiệt dung riêng cà phê khỏi thùng sấy: Cv2 = Cvk.(1- ω 2) + Ca ω , [kJ/kg.K] Trong đó: Cv2- Là nhiệt dung riêng cà phê khỏi thùng sấy Ca- Là nhiệt dung riêng nước Cvk- Là nhiệt dung riêng cà phê khô Ca = 4,18 (kJ/kgK) Cvk = 0,37 (kcal/kg.K)= 1,54912 kJ/kg.K ⇒ Cv = 1,54912.(1- 0,12) +4,18.0,12 = 1,8648 kJ/kg.K ⇒ Khi tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang bằng: Qv = G2.CV2.(t2 - t0) = 2000.1,8648.(39- 23,3) = 58554,72 kJ/h qv = Qv 58554,72 = = 292,774 kJ/kg ẩm 200 W 3.2.2.Tổn thất nhiệt môi trường: Giả thiết tốc độ tác nhân sấy (TNS) thùng sấy.Cũng hệ thống sấy hầm, để tính tổn thất môi trường phải giả thiết tốc độ TNS w(m/s) Sau tính tốn xong lượng TNS thực kiểm tra lại giả thiết Cơ sở để giả thiết tốc độ TNS thiết bị sấy thực tế tốc độ lý thuyết wo, [m/s] Tốc độ tỉ số lưu lượng thể tích trung bình Vtbo tiết diện tự thùng sấy Chúng ta chọn hệ số điền đầy β = 0,25, tiết diện tự thùng sấy tính gần bằng: (1 − 0,25).π D 0,75.3,14.(1,2) Ftd=(1- β ).Fts= = = 0,8478 m2 4 Khi tốc độ TNS lý thuyết wo bằng: Vtbo 3,69 = = 4,35 m/s Tải FULL (file word 27 trang): bit.ly/2K25gEy wo= Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net Ftd 0,8478 Trang 15 Đồ án mơn học Kỹ thuật Sấy GVHD: GVC.TS Trần Văn Vang Chúng ta giả thiết tốc độ TNS trình sấy thực w= 4,5 m/s Như liệu để tính mật độ dòng nhiệt gồm: - Nhiệt độ dịch thể nóng trường hợp nhiệt độ trung bình TNS vào khỏi thùng sấy: tf1= 0,5.(t1+ t2)= 0,5.(80+ 39)= 59,5 oC - Nhiệt độ dịch thể lạnh Nhiệt độ nhiệt độ mơi trường: tf2= to= 23,3 oC - Thùng sấy làm thép có chiều dày δ = mm ta có hệ số dẫn nhiệt λ = 71,58 W/mK Như thùng sấy có đường kính D 2/D1= 1,203/1,2 Do đó, kết cấu thùng sấy thõa mãn quan hệ D2/D1< nên xem trao đổi nhiệt đối lưu TNS với mơi trường qua vách phẳng - Phía thùng sấy trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng với tốc độ tác nhân giả thiết w= 4,5 m/s Khi hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng TNS với bề mặt thùng sấy tính theo cơng thức (7.46) (Tr.144TTTKHTS): α = 6,15+4,17.w= 6,15+4,17.4,5= 24,915 W/m2h.K - Trao đổi nhiệt đối lưu phía ngồi mặt thùng sấy với khơng khí xung quanh theo kinh nghiệm trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên chảy rối Do đó, hệ số trao đổi nhiệt đối lưu α tính theo cơng thức (7.50) (Tr.145TTTKHTS): α = 1,715.(tw2- tf2)0,333 Trong đó: tw2 nhiệt độ mặt thùng sấy, nhiệt độ chưa biết - Như mật độ dòng nhiệt phải thõa mãn đẵng thức q1= q2= q3 Trong đó: q1= α (tf1- tw1) q2= λ (t w1 − t w ) δ q3= α (tw2- tf2) Ở tw1 nhiệt độ mặt thùng sấy chưa biết Đương nhiên mật độ dòng nhiệt thõa mãn đẵng thức phải thõa mãn phương trình truyền nhiệt: q = k (t f − t f ) Trong đó: k hệ số truyền nhiệt bằng: k= 1 + + α1 λ δ α2 Từ q3= α (tw2- tf2), ta có q3= 1,715.( tw2- 23,3)1,333 ta có: 3457741 Trang 16 ... Năng suất thiết bị sấy: G2 = 2000 kg khô/ h 2.1 Chọn phương pháp sấy: 2.1.1 Chọn thiết bị sấy: Thiết bị sấy thùng quay thiết bị chuyên dùng để sấy h? ??t Loại thiết bị dùng rộng rãi công nghệ sau thu... khiết chế biến cà phê rang, cà phê bột thơ, cà phê h? ??a tan Hoặc sản phẩm khác có phối chế như: cà phê sữa, loại bánh kẹo cà phê Trong kỹ thuật sản xuất cà phê nhân có phương pháp : Phương pháp sản... cà phê: Trang Đồ án môn h? ??c Kỹ thuật Sấy GVHD: GVC.TS Trần Văn Vang Bao gồm: + Phơi + Mơ dinh dưỡng 1.1.3 Thành phần h? ?a h? ??c nhân cà phê: Bảng thành phần h? ?a h? ??c nhân cà phê: Thành phần h? ?a h? ??c