Đồ án_ Thiết kế hầm sấy khoai mì

Đồ án hầm sấy khoai mì_ Thiết kế hàm sấy khoai mì_ thiết kế hầm sấy_ Sấy khoai mì_ Tính toán thiết kế hâm sấy khoai mì_Hệ thống sấy khoai mì_Hệ thống hầm sấy_ Hầm sấy khoai mì_Thiết kế hầm sấy_ Đồ án thiết kế hâm sấy khoai mì_ đồ án sấy _ đồ án sấy khoai mì

Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương I Tổng Quan 1.1 Tổng quan về phương pháp sấy 1.1.1 Bản chất sấy 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Yếu tố ảnh hưởng đến trình sấy 1.2 Cơng nghệ sấy khoai mì 1.2.1 Giới thiệu về khoai mì 1.2.2 Sơ đồ Thuyết minh qui trình sấy: 1.2.2.1 Sơ đồ qui trình: 1.2.2.2 Qui trình sấy được thuyết minh sau: 1.2.3 Phương pháp chế độ sấy CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM I Chế độ sấy sắn II Tính tốn CHƯƠNG III: TÍNH TỐN NHIỆT HẦM SẤY 14 I.Tổn thất vật liệu sấy mang Type equation here 14 II.Tổn thất thiết bị truyền tải 15 III.Tổn thất môi trường 16 IV.Tổng tổn thất qua kết cấu rời bao che môi trường là: 20 CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN QUÁ TRÌNH SẤY THỰC 21 I.Thông số trạng thái tác nhân sấy sau trình sấy thực: 21 Lượng chứa ẩm Type equation here 21 II.Tính lượng TNS trình sấy thực 21 III.Kiểm tra lại giả thiết tốc độ tác nhân sấy 23 CHƯƠNG V: TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 25 I.Tính chọn caloriphe 25 II.Tính tốn chọn quạt 28 Kết luận 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương MỞ ĐẦU Sấy trình công nghệ sử dụng nhiều sản xuất thực phẩm Sản phẩm sau q trình sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm Ví dụ điển hình khoai mì, ứng dụng rộng rãi mà khối lượng sử dụng lớn, ngành nông nghiệp công nghiệp thực phẩm…nên việc chế biến bảo quản quan trọng Ở trạng thái sản phẩm bảo quản lâu hơn, dễ đóng gói vận chuyển xa để phục vụ cho ngành sản xuất khác Và cách bảo quản phổ biến sử dụng sấy hệ thống sấy khác Và đồ án nhóm em chọn trình bày thiết kế hầm sấy khoai mì Đầu đề đồ án Tính tốn thiết kế máy sấy để sấy khoai mì với suất tấn/giờ Đồ án trình thiết bị CHƯƠNG I GVHD: ThS Phạm Thanh Hương Tổng Quan 1.1 Tổng quan về phương pháp sấy 1.1.1 Bản chất sấy Sấy trình làm bốc nước khỏi vật liệu nhiệt Mục đích q trình sấy làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền bảo quản tốt Trong trình sấy nước cho bay nhiệt độ khuếch tán chênh lệch độ ẩm bề mặt bên vật liệu chênh lệch áp suất riêng phần nước bề mặt vật liệu môi trường chung quanh Sấy q trình khơng ổn định, độ ẩm vật liệu thay đổi theo không gian thời gian 1.1.2 Phân loại Phân loại phương pháp sấy theo phương thức cung cấp nhiệt: Phương pháp sấy đối lưu Phương pháp sấy xạ Phương pháp sấy tiếp xúc Phương pháp sấy điện trường dòng cao tần Phương pháp sấy thăng hoa 1.1.3 Yếu tố ảnh hưởng đến trình sấy Ảnh hưởng nhiệt độ khơng khí: Trong điều kiện khác không đổi độ ẩm không khí, tốc độ gió…, việc nâng cao nhiệt độ làm tăng nhanh tốc độ sấy Nhưng nhiệt độ làm khô cao làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín gây nên tạo màng cứng lớp bề cản trở tới chuyển động nước từ lớp bên bề mặt Nhưng với nhiệt độ làm khơ q thấp, giới hạn cho phép q trình làm khơ chậm lại dẫn đến thối rữa, hủy hoại nguyên liệu Khi sấy nhiệt độ khác ngun liệu có biến đổi khác Nếu nhiệt độ cao nguyên liệu bị cháy làm giá trị dinh dưỡng giá trị cảm quan sản phẩm Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương Ảnh hưởng tốc độ chuyển động khơng khí: Tốc độ chuyển động khơng khí có ảnh hưởng lớn đến q trình sấy, tốc độ gió q lớn q nhỏ đều khơng có lợi cho trình sấy Vì tốc độ chuyển động khơng khí q lớn khó giữ nhiệt lượng ngun liệu để cân q trình sấy, cịn tốc độ nhỏ làm cho trình sấy chậm lại Hướng gió ảnh hưởng rất lớn đến quá trình làm khơ, hướng gió song song với bề mặt ngun liệu tốc độ làm khơ rất nhanh Ảnh hưởng độ ẩm tương đối khơng khí Độ ẩm tương đối khơng khí nhân tố ảnh hưởng định đến q trình làm khơ, độ ẩm khơng khí lớn q trình làm khơ chậm lại Ảnh hưởng kích thước ngun liệu: Kích thước nguyên liệu ảnh hưởng đến trình sấy Nguyên liệu bé, mỏng tốc độ sấy nhanh, ngun liệu có kích thước bé mỏng làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gãy vỡ Ảnh hưởng thân nguyên liệu: Tùy vào thân nguyên liệu mà người ta chọn chế độ làm khô cho phù hợp, cần phải xét đến thành phần hóa học nguyên liệu như: nước, lipit, protein, chất khoáng, Vitamin, kết cấu tổ chức hay lỏng lẻo 1.2 Công nghệ sấy khoai mì 1.2.1 Giới thiệu về khoai mì Nguồn gốc: Khoai mì có tên khoa học Manihot Esculenta (Grantz), loại lương thực phát triển vùng có khí hậu nhiệt đới Khoai mì bắt nguồn từ lưu vực sơng Amazon phía Nam châu Mỹ Từ kỷ 16, khoai mì trồng châu Á, châu Phi Mỹ Latinh Ở Việt Nam khoai mì trồng từ Bắc vào Nam, vùng trung du vùng núi Năng suất bình quân khoai mì nước ta vào khoảng 8-10 củ/ha Thành phần chất: khoai mì giàu tinh bột, nhiều gluxit khó tiêu, nghèo chất béo, muối khống, vitamin nhất nghèo đạm - Trong thành phần dinh dưỡng tinh bột có ý nghĩa cả, hàm lượng tinh bột nhiều hay tùy thuộc nhiều vào độ già (thời gian thu hoạch) Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương - Cấu tạo: hình gậy, hai đầu vuốt nhỏ lại Tùy theo giống, điều kiện canh tác, độ màu mỡ đất mà chiều dài củ dao động khoảng 300-400mm, đường kính củ 40-60mm Củ gồm phần: -Vỏ gỗ (vỏ lụa): phần bao ngoài, mỏng, chiếm 0.5-3% khối lượng toàn củ, thành phần chủ yếu xenluloza, khơng có tinh bột, giữ cho củ khỏi bị tác động từ bên - Vỏ cùi: chiếm 8-15% khối lượng toàn củ, thành phần chủ yếu tinh bột, xenluloza, hemixenluloza - Thịt khoai mì: thành phần chủ yếu, chiếm 77-94% khối lượng toàn củ, thành phần chủ yếu tinh bột, xenluloza, protein số chất khác - Lõi: chiếm 0.3-0.4% khối lượng toàn củ, trung tâm, dọc suốt từ cuống đến đuôi củ, thành phần chủ yếu xenluloza - Lợi ích: Khoai mì loại trồng có nhiều cơng dụng chế biến công nghiệp, thức ăn gia súc chế biến lương thực, thực phẩm Ở nước ta , củ khoai mì dùng để chế biến tinh bột, khoai mì lát khơ, bột khoai mì dùng để ăn tươi, tạo nhiều sản phẩm công nghiệp: bột ngọt, mì ăn liền, xiro, glucose, phụ gia dược phẩm thực phẩm, kỹ nghệ chất dính, rượu cồn, mạch nha… Sản phẩm củ khoai mì được sử dụng phần nhỏ dạng củ tươi, lại được đưa vào chế biến, gồm dạng chính: dạng sơ chế thành khoai mì lát khơ, khoai mì dạng viên tinh chế thành bột Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương 1.2.2 Sơ đồ Thuyết minh qui trình sấy: 1.2.2.1 Sơ đồ qui trình: Hình 1: Sơ đồ quy trình cơng nghệ -Thiết bị: Để thực trình sấy, người ta sử dụng hệ thống gồm nhiều thiết bị thiết bị phụ Trong đồ án ta sử dụng loại thiết bị sau:  Thiết bị  Hầm sấy  Xe goòng  Thiết bị phụ  Quạt đẩy  Calorifer  Quạt hút  Tời kéo Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương 1.2.2.2 Qui trình sấy được thuyết minh sau: Nguyên liệu: Khoai mì xếp lên khay, khay xếp vào xe goòng Các xe goòng chuyển vào hầm sấy (vì có phận tời kéo nên việc vận chuyển xe goòng vào hầm thuận tiện dễ dàng hơn), đóng cửa hầm, tác nhân sấy đưa vào hầm trình sấy bắt đầu Sau 15 phút, mở cửa vào cửa hầm sấy Dùng tời kéo xe goòng khỏi hầm đồng thời đẩy xe goòng vào hầm Tiếp tục tiến hành sau 10 ta sấy xong mẻ với suất khoai mì/giờ Tác nhân sấy: Khơng khí bên ngồi đưa vào caloriphe nhờ quạt đẩy Tại caloriphe khơng khí đốt nóng lên đến nhiệt độ cần thiết (caloriphe dùng chất tải nhiệt nước) Sau khơng khí dẫn vào hầm sấy Nhiệt độ khơng khí đầu hầm sấy cho phù hợp với vật liệu đem sấy (phải nhỏ nhiệt độ cao mà vật liệu chịu được) Trong hầm sấy, khơng khí nóng xun qua lỗ lưới khay đựng vật liệu tiếp xúc với vật liệu sấy Ẩm vật liệu bốc nhờ nhiệt dịng khí nóng Quạt hút đặt cuối hầm sấy để hút tác nhân sấy khỏi hầm đưa vào cylone lắng bụi sau thảy ngồi -u cầu: Vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao Sản phẩm thu được: Màu sắc: trắng đều, khơng có đốm nâu đen bề mặt Độ ẩm: khơng q 15%, phải giịn Phải tạp chất, không lẫn với cát, đất, bụi bẩn… Tiêu tốn lượng chi phí vận hành thấp 1.2.3 Phương pháp chế độ sấy - Lựa chọn phương pháp sấy: Trong phương pháp sấy có nhiều phương thức khác Ở đồ án sấy phương pháp sấy sử dụng cấp nhiệt theo cách đối lưu (tức việc cấp nhiệt cho vật ẩm thực cách trao đổi nhiệt đối lưu (tự nhiên hay cưỡng bức), môi chất sấy làm nhiệm vụ cấp nhiệt - Chọn chế độ sấy: liên tục Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM I Chế độ sấy sắn Độ ẩm ban đầu: W1 = 40% Độ ẩm cuối: W2 = 14% Thời gian sấy: 3h Tác nhân sấy khơng khí nóng Thơng số khơng khí ngồi trời: to = 25oC độ ẩm tương đối φ0 =85% Nhiệt độ tác nhân sấy vào hầm: 𝑡1 = 90oC Nhiệt độ tác nhân sấy khỏi hầm sấy: 𝑡2 = 37oC II Tính tốn Năng śt Năng suất 700kg/h tương đương khối lượng vật liệu khỏi hầm sấy G2 = 700 (kg/h) Năng suất sấy tính theo bằng: 𝐺1 = 𝐺2 ∗ 100 − 𝑊2 100 − 14 𝑘𝑔 = 700 ∗ = 1003.33 ( ) 100 − 𝑊1 100 − 40 ℎ Lượng ẩm cần bốc Theo cơng thức ta có: 𝑊 = 𝐺1 − 𝐺2 = 1003.33 − 700 = 303.33 ( 𝑘𝑔 ) ℎ Tính tốn q trình sấy lý thuyết a) Xác định độ chứa d0 Entanpy I0 không khí ngồi trời: * Xác định độ chứa d0 Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương 𝜑0 ∗ 𝑃𝑏ℎ0 0.85 ∗ 0.032 = 0.622 ∗ 745 𝑃 − 𝜑0 ∗ 𝑃𝑏ℎ0 − 0.85 ∗ 0.032 750 𝑘𝑔 = 0.0175 ( ) 𝑘𝑔𝑘𝑘𝑘ℎô 𝑑0 = 0.622 ∗ Trong đó: P: Áp suất khơng khí ẩm = 745 750 φ0: Độ ẩm tương đối = 85% Pbh0: Áp suất bão hòa nước nhiệt độ t0 4026.42 4026.42 ) = exp (12.031 − ) 235.5 + 𝑡0 235.5 + 25 = 0.032(𝑏𝑎𝑟) 𝑃𝑏ℎ0 = exp (12.031 − * Xác định Entanpy I0 𝐼0 = 𝐶𝑝𝑘 ∗ 𝑡0 + 𝑑0(𝑟 + 𝐶𝑝ℎ ∗ 𝑡0 ) 𝐼0 = 1.004 ∗ 25 + 0.013 ∗ (2500 + 1.842 ∗ 25) = 69,66 ( 𝑘𝐽 ) 𝑘𝑔𝑘𝑘 Trong đó: Cpk = 1.004 kJ/kg.K nhiệt dung riêng kk khô Cph = 1.842 kJ/kg.K nhiệt dung riêng nước r = 2500 kJ/kg nhiệt ẩm hóa nước b) Xác định Entanpy độ chứa khơng khí (tác nhân sấy) sau calorifer hay trước thiết bị sấy (TBS): t1 = 90oC, d1 = d0 = 0.0175 (kg/kgkkkhô) *Xác định Entanpy 𝐼1 = 𝐶𝑝𝑘 ∗ 𝑡1 + 𝑑1 ∗ (2500 + 𝐶𝑝ℎ ∗ 𝑡1) 𝐼1 = 1.004 ∗ 90 + 0.0175 ∗ (2500 + 1.842 ∗ 90) = 137.65 ( 𝑘𝐽 𝑘𝑔𝑘𝑘 *Xác định độ ẩm tương đối 𝜑1 ) Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương 745 ∗ 0.0175 𝑃 ∗ 𝑑1 750 𝜑1 = = = 0.057 = 5,7% 𝑃𝑏ℎ1 ∗ (0.622 + 𝑑1) 0.481 ∗ (0.622 + 0.0175) Trong đó: Pbh1 áp suất bão hòa nước nhiệt độ t1 4026.42 ) 235.5 + 𝑡1 4026.42 = exp (12.031 − ) = 0.481(𝑏𝑎𝑟) 235.5 + 90 𝑃𝑏ℎ1 = exp (12.031 − *Khối lượng riêng khơng khí khơ: 𝜌1 = 99333 99333 = (287 + 462 𝑑1)(273 + 𝑡1) (287 + 462 ∗ 0.0175)(273 + 90) 𝜌1 = 0.954 ( 𝑘𝑔 ) 𝑚3 c) Xác định độ chứa d20 độ ẩm tương đối φ20 sau trình sấy lý thuyết Ta chọn nhiệt độ TNS khỏi TBS t2 = 37oC Do d1 = d0 nên ta có: Nhiệt dung riêng dẫn xuất ứng với độ chứa d1 Cdx(d1) 𝐶𝑑𝑥 (𝑑1) = 𝐶𝑝𝑘 + 𝐶𝑝ℎ ∗ 𝑑1 = 1.004 + 1.842 ∗ 0.0175 = 1.036 ( 𝑘𝐽 ) 𝑘𝑔𝑘𝑘 *Xác định độ chứa d20 𝑖2 = 𝑟 + 𝐶𝑝ℎ ∗ 𝑡2 = 2500 + 1.842 ∗ 37 = 2568.154 ( 𝑘𝐽 ) 𝑘𝑔 Trong đó: i2 entanpy 𝐶𝑑𝑥 (𝑑1) ∗ (𝑡1 − 𝑡2) 1.028 ∗ (90 − 37) = 0.0175 + 𝑖2 2568.154 𝑘𝑔 = 0.035 ( ) 𝑘𝑔𝑘𝑘 𝑑20 = 𝑑1 + *Xác định độ ẩm tương đối φ20 10 Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương 𝑄𝑡 = 3.6 ∗ 𝐾 ∗ 𝐹 ∗ (𝑡𝑓1 − 𝑡𝑓2) = 3.6 ∗ 1.456 ∗ 57.96 ∗ (58.5 − 25) 𝑘𝐽 = 10177.4 ( ) ℎ Trong đó, F diện tích bên tường hầm sấy là: 𝐹 = ∗ 𝐿ℎ ∗ 𝐻ℎ = ∗ 14 ∗ 2.07 = 57.96(𝑚2) Tổn thất qua trần: 𝛼1′ = 𝛼1 = 11.154 ( 𝑊 ) 𝑚2 𝐾 𝛼2′ = 1.2 ∗ 𝛼2 = 1.2 ∗ 3.67 = 4.40 ( 𝑊 ) 𝑚2𝐾 Tương tự hai tường bên, hệ số truyền nhiệt qua trần là: 𝐾𝑡𝑟 = 1 𝛿2 𝛿3 ′ +𝜆 +𝜆 + ′ 𝛼1 𝛼2 = 𝑊 = 0.262 ( ) 0.07 0.2 𝑚 𝐾 + + + 11.154 1.55 0.058 4.4 Trong 𝜆2 𝜆3 tương ứng hệ số dẫn nhiệt bê tông bơng thủy tinh cách nhiệt Ta có 𝜆2 = 1.55 𝑊/𝑚𝐾 𝜆3 = 0.058 𝑊/𝑚𝐾 (Theo phụ lục – tr347, TT&TKHTS – PGS Trần Văn Phú) Diện tích trần nhà là: 𝐹𝑡𝑟 = 𝐿ℎ ∗ 𝐵ℎ = 14 ∗ 1.6 = 22.4𝑚2 Do đó: 𝑄𝑡𝑟 = 3.6 ∗ 𝐾𝑡𝑟 ∗ 𝐹𝑡𝑟 ∗ (𝑡𝑓1 − 𝑡𝑓2 ) 𝑘𝐽 𝑄𝑡𝑟 = 3.6 ∗ 0.262 ∗ 22.4 ∗ (58.5 − 25) = 707.78 ( ) ℎ *Tổn thất qua cửa Hai đầu hầm sấy có cửa làm thép dày 𝛿𝑐 = 𝑚𝑚, 𝜆𝑐 = 0.5 (𝑊/𝑚 𝐾) Tổn thất nhiệt qua cửa hầm 𝑄𝑐 tính theo cơng thức: 𝑄𝑐 = 3.6 ∗ 𝐾𝑐 ∗ 𝐹𝑐 ∗ [(𝑡1 − 𝑡𝑓1) + (𝑡2 − 𝑡𝑓2)] Trong đó: 𝐹𝑐 = ∗ 𝐵ℎ ∗ 𝐻ℎ = ∗ 1.6 ∗ 2.07 = 6.624 (𝑚2 ) 19 Đồ án trình thiết bị 𝐾𝑐 = GVHD: ThS Phạm Thanh Hương 1 𝑊 = = 2.69 ( ) 0.005 1 𝛿𝑐 𝑚 𝐾 + + + + 0.5 3.67 𝛼1 𝜆𝑐 𝛼2 11.154 Vậy: 𝑘𝐽 𝑄𝑐 = 3.6 ∗ 2.69 ∗ 6.624 ∗ [(80 − 58.5) + (37 − 25)] = 2148.9 ( ) ℎ *Tổn thất qua Nhiệt độ trung bình TNS 58.5 giả sử tường hầm sấy cách tường bao che phân xưởng 2m ta có: 𝑞𝑛 = 37.8 𝑊/𝑚2 (Theo bảng 7.1 – tr142, TT&TKHTS – PGS Trần Văn Phú) 𝑘𝐽 𝑄𝑛 = 3.6 ∗ 𝑞𝑛 ∗ 𝐹𝑛 = 3.6 ∗ 37.8 ∗ 22.4 = 3048.2 ( ) ℎ IV.Tổng tổn thất qua kết cấu rời bao che môi trường là: 𝑄𝑚𝑡 = 𝑄𝑡 + 𝑄𝑡𝑟 + 𝑄𝑐 + 𝑄𝑛 kJ 𝑄𝑚𝑡 = 10177.4 + 707.78 + 2148.9 + 3048.2 = 16082.28 ( ) h 𝑞𝑚𝑡 = 𝑄𝑚𝑡 16082.28 𝑘𝐽 = = 86.46 ( ) 𝑊 186 𝐾𝑔 ẩ𝑚 Tổng tất tổn thất bằng: 𝑄𝑡ổ𝑛𝑔 = 𝑄𝑣 + 𝑄𝑡𝑏 + 𝑄𝑚𝑡 𝑄𝑡ổ𝑛𝑔 = 6193.8 + 5943.7 + 16082.28 = 28219.78 ( 𝑞𝑡ổ𝑛𝑔 = 𝑄𝑡ổ𝑛𝑔 28219.78 𝑘𝐽 = = 151.72 ( ) 𝑊 186 𝐾𝑔 ẩ𝑚 Tổng tổn thất Δ: 20 𝑘𝐽 ) ℎ Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN Q TRÌNH SẤY THỰC 𝛥 = 𝐶𝑎 ∗ 𝑡𝑣1 − 𝑞𝑣 − 𝑞𝑡𝑏 − 𝑞𝑚𝑡 = 𝐶𝑎 ∗ 𝑡𝑣1 − 𝑞𝑡ổ𝑛𝑔 = 4.18 ∗ 25 − 151.72 𝑘𝐽 = −47.22 ( 𝑘𝑔 ẩ𝑚 ∆ = −47.22 ( 𝑘𝐽 ) 𝐾𝑔 ẩ𝑚 ∆ < → 𝐼2 < 𝐼1 I.Thông số trạng thái tác nhân sấy sau trình sấy thực: Lượng chứa ẩm 𝒅𝟐 𝑑2 = 𝑑1 + 𝐶𝑑𝑥(𝑑1) ∗ (𝑡1 − 𝑡2) 1.036 ∗ (80 − 37) = 0.0175 + 𝑖2 − ∆ 2568.154 + 47.22 𝑘𝑔 → 𝑑2 = 0.0385 ( ) 𝑘𝑔𝑘𝑘 Entanpi 𝐼2 𝐼2 = 𝐼1 − ∆ ∗ (𝑑2 − 𝑑1) = 126.65 − 47.22 ∗ (0.0385 − 0.0175) 𝑘𝐽 → 𝐼2 = 125.85 ( ) 𝑘𝑔𝑘𝑘 Độ ẩm tương đối 𝜑2 745 ∗ 0.0345 𝑃 ∗ 𝑑2 750 𝜑2 = = = 0.8156 𝑃𝑏ℎ2 ∗ (0.622 + 𝑑2) 0.064 ∗ (0.622 + 0.0345) = 81.56% II.Tính lượng TNS q trình sấy thực Lượng khơng khí khơ thực tế: 𝑙= 1 𝑘𝑔𝑘𝑘𝑘 = = 57.14 ( ) 𝑑2 − 𝑑𝑜 0.035 − 0.0175 ℎ 21 Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương 𝐿 = 𝑊 𝑙 = 186 ∗ 57.14 = 10602.04 ( 𝑘𝑔𝑘𝑘𝑘 ) ℎ Nhiệt lượng tiêu hao 𝑞: 𝑞 = 𝑙 (𝐼1 − 𝐼0) = 57.14 ∗ (114.97 − 69.66) = 2589.01 ( 𝑘𝐽 ) 𝐾𝑔 ẩ𝑚 Nhiệt lượng có ích 𝑞1: 𝑞1 = 𝑖2 − 𝐶𝑎 𝑡𝑣1 = 2568.154 − 4.18 ∗ 25 = 2463.65 ( 𝑘𝐽 ) 𝑘𝑔 ẩ𝑚 Tổn thất nhiệt TNS mang 𝑞2 : 𝑘𝐽 𝑞2 = 𝑙 ∗ 𝐶𝑑𝑥 (𝑑1) ∗ (𝑡2 − 𝑡0) = 57.14 ∗ 1.036 ∗ (37 − 25) = 710.36 ( ) 𝑘𝑔 ẩ𝑚 Vậy tổng nhiệt lượng có ích tổn thất nhiệt 𝑞′ là: 𝑞′ = 𝑞1 + 𝑞2 + 𝑞𝑡ổ𝑛𝑔 = 2463.65 + 710.36 + 151.72 = 3325.73 ( 𝑘𝐽 ) 𝐾𝑔 ẩ𝑚 Ta thấy nhiệt lượng tiêu hao q tổng nhiệt lượng có ích tổn thất 𝑞′ phải Tuy nhiên q trình tính tốn làm tròn sai số q trình tính tốn tổn thất mà ta phạm sai số Sai số tương đối: 𝑞 − 𝑞′ 3352.15 − 3346.62 𝜀= = = 0.16% ≤ 5% (chấp nhận được) 𝑞 3352.15 Vậy ta có bảng cân nhiệt lượng: STT Đại lượng Kí hiệu kJ/Kg ẩm Nhiệt lượng có ích 𝑞1 2463.65 Nhiệt lượng tổn thất tác nhân sấy 𝑞2 731.25 22 Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương Tổn thất vật liệu sấy 𝑞𝑣𝑙𝑠 33.3 Tổn thất thiết bị truyền nhiệt 𝑞𝑡𝑏 31.96 Nhiệt tổn thất ngồi mơi trường 𝑞𝑚𝑡 86.46 Tởng nhiệt lượng tiêu hao q 3352.15 Tởng nhiệt lượng tính tốn 𝑞′ 3346.62 Hiệu suất nhiệt hầm sấy: ŋ= 𝑞1 2463.65 = = 73.5% 𝑞 3352.15 III.Kiểm tra lại giả thiết tốc độ tác nhân sấy Thể tích tác nhân sấy điểm A, B, C là: * Tại A (tức ngồi khơng khí): 𝑡𝑜 = 25°𝐶: 𝑚3 𝜑 = 85% → 𝑣𝐴 = 0.888 ( ) 𝐾𝑔𝑘𝑘 𝑚3 𝑉𝐴 = 𝐿 ∗ 𝑣𝐴 = 10940.52 ∗ 0.888 = 9715.18 ( ) ℎ * Tại B (tức sau calorife, trước vào hầm sấy): 𝑡1 = 80℃: 𝑚3 𝜑1 = 5.7% → 𝑣𝐵 = 1.045 ( ) 𝑘𝑔𝑘𝑘 𝑚3 𝑉𝐵 = 𝐿𝑜 ∗ 𝑣𝐵 = 10940.52 ∗ 1.045 = 11432.84 ( ) ℎ * Tại C: 𝑡2 = 37℃: 𝑚3 𝜑2 = 81.56% → 𝑣𝐶 = 0.946 ( ) 𝑘𝑔𝑘𝑘 𝑚3 𝑉𝐶 = 𝐿 ∗ 𝑣𝐶 = 10940.52 ∗ 0.946 = 10349.73 ( ) ℎ Thể tích trung bình tác nhân sấy trước sau hầm sấy là: 23 Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương 𝑉𝐵 + 𝑉𝐶 11432.84 + 10349.73 𝑚3 𝑉̅ = = = 10891.3 ( ) 2 ℎ 𝑚 = 3.03 ( ) 𝑠 Như vân tốc trung bình tác nhân sấy hầm bằng: 𝑉= 𝑉̅ 𝐹𝑡𝑑 Diện tích thực mà tác nhân qua là: 𝐹𝑡𝑑 = (𝐵ℎ ∗ 𝐻ℎ − 17 ∗ 𝐿𝑘 ∗ 𝐻𝑘 ) = 1.6 ∗ 2.07 − 17 ∗ ∗ 0.04 = 2.632 𝑚2 𝑉̅ 3.03 𝑚 𝑉= = = 1.15 ( ) 𝐹𝑡𝑑 2.632 𝑠 So với giả thiết 𝑣 = 1.2 𝑚/𝑠 , sai số là: 1.2 − 1.15 | | = 4.17% 1.2 Nhận thấy sai số vận tốc tác nhân 4.17%, sai số nằm phạm vi ứng dụng công thức hệ số truyền nhiệt 𝛼1 24 Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương CHƯƠNG V: TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ TRỢ I.Tính chọn caloriphe Caloriphe thiết bị dùng để đốt nóng khơng khí trước đưa khơng khí vào hầm sấy Trong kĩ thuật sấy thường dùng hai loại caloriphe caloriphe khí - caloriphe khí - khói Ở hệ thống em dùng hệ thống caloriphe khí - Caloriphe thiết bị trao đổi nhiệt có vách ngăn Trong ống bão hòa ngưng tụ ống khơng khí chuyển động Do hệ số trao đổi nhiệt khí ngưng nước 𝛼𝑛 lớn so với hệ thống trao đổi nhiệt đối lưu mặt ngồi ống so với khơng khí 𝛼𝑘 Vì caloriphe sử dụng loại ống chùm có cánh khuấy bố trí nằm ngang a) Nhiệt lượng mà caloriphe cần cung cấp cho tác nhân sấy Q là: 𝑘𝐽 𝑄 = 𝐿 ∗ (𝐼1 − 𝐼0 ) ( ) ℎ Trong đó: L: lượng khơng khí khơ cần thiết cho q trình sấy thực tế (kg/h) 25 Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương 𝐼0, 𝐼1: entanpy tác nhân sấy trước sau khỏi caloriphe (kJ/kgkk) Vậy: 𝑘𝐽 𝑄 = 10602.04 ∗ (137.65 − 69.66) = 720832.69 ( ) = 200.23(𝑘𝑊) ℎ b) Xác định kiểu caloriphe: Hiệu suất caloriphe: 𝑄𝑐𝑎𝑙 = 𝑄 200.23 = = 210.76(𝑘𝑊) ŋ𝑠 0.95 Với: ŋ𝑠 = 0.95 hiệu suất nhiệt caloriphe Tiêu hao nước caloriphe là: 𝐷= 𝑄𝑐𝑎𝑙 𝑘𝑔 ( ) 𝑖ℎ − 𝑖 ′ 𝑠 Trong đó: 𝑖ℎ entanpi nước vào caloriphe Đây bão hòa khô bar 𝑘𝐽 𝑖ℎ = 𝑖" = 2748.7 ( ) 𝑘𝑔 𝑖 ′ entanphi nước ngưng, kJ/Kg: 𝑖 ′ = 640.42 ( 𝑘𝐽 ) 𝑘𝑔 Vậy: 𝐷= 140.46 𝑘𝐽 𝑘𝐽 = 0.066 ( ) = 237.6( ) 2748.7 − 640.42 𝑠 ℎ c) Xác định bề mặt trao đổi nhiệt caloriphe: 𝑄 ∗ ŋ𝑠 𝐹= (𝑚2) 𝑘 ∗ ∆𝑡𝑡𝑏 Trong đó: F bề mặt truyền nhiệt phía có cánh k hệ số truyền nhiệt calorifer ∆𝑡𝑡𝑏 độ chênh lệch nhiệt độ trung bình khơng khí 26 Đồ án q trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương ŋ𝑠 = 0.95 hiệu suất nhiệt caloriphe Hệ số truyền nhiệt k xác định theo bảng phần phụ lục [Bảng trang 181/Thiết kế hệ thống TBS] Để xác định trị số k cần giả thiết lưu tốc không khí qua caloriphe ρ*v (kg/m2.s) sau kiểm tra lại Giả thiết lưu tốc khơng khí (𝑘𝑔/𝑚2 𝑠) Vậy hệ số truyền nhiệt 𝑘 = 24.6(𝑊/𝑚2 𝐾) Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình xác định theo công thức: ∆𝑡𝑡𝑏 = ∆𝑡1 − ∆𝑡2 (𝑡ℎ − 𝑡0 ) − (𝑡ℎ − 𝑡1 ) = 𝑡 − 𝑡0 ∆𝑡1 ln ( ℎ ) ln( ) 𝑡ℎ − 𝑡1 ∆𝑡2 ∆𝑡𝑡𝑏 = (151.87 − 25) − (151.87 − 90) = 90.55℃ 151.87 − 25 ln ( ) 151.87 − 90 Trong đó: 𝑡ℎ nhiệt độ bão hòa nước áp suất bar, 𝑡ℎ = 151.87℃ 𝑡0 nhiệt độ khí vào caloriphe, 𝑡𝑜 = 25𝑜 𝐶 𝑡1 nhiệt độ khí caloriphe, 𝑡1 = 90𝑜 𝐶 Vậy bề mặt trao đổi nhiệt là: 𝑄 ∗ ŋ𝑠 210.76 ∗ 103 ∗ 0.95 𝐹= = = 89.88(𝑚2) 𝑘 ∗ ∆𝑡𝑡𝑏 24.6 ∗ 90.55 Từ trị số diện tích bề mặt trao đổi nhiệt 𝐹 = 89.88 𝑚2 Lưu tốc khơng khí gây trở lực caloriphe lớn, cần chọn tăng thêm bề mặt truyền nhiệt khoảng 20-25% sau thời gian làm việc bám bụi bề mặt làm hệ số truyền nhiệt giảm Vì ta chọn kiểu K∅14 kiểu II có diện tích bề mặt trao đổi nhiệt 99.0 𝑚2 diện tích tiết diện khí qua 𝑓 = 0.903𝑚2 Kiểm tra lại lưu tốc khơng khí: 𝜌 𝑣 = 𝐿 10602.04 𝑘𝑔 = = 3.26 ( ) 𝑓 0.903 ∗ 3600 𝑚 𝑠 Sai số tương đối 27 Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương 𝛿= | − 3.26 | = 8.6% II.Tính tốn chọn quạt a) Tính tốn trở lực *Trở lực đường ống từ miệng quạt đến calorifer - Chọn đường ống dẫn làm tơn sơn có độ nhám 𝜀 = 10−4𝑚 - Chọn chiều dài ống 𝑙1 = 1𝑚 - Chọn đường kính ống 𝑑 = 0.44 𝑚 - Vận tốc khơng khí đường ống 𝜔1 = 𝑉1 𝐹1 Trong đó: 𝑚3 𝑉1 = 𝑉𝐴 = 9715.18 ( ) = 2.7 (𝑚3 /𝑠) ℎ 𝜋 𝑑 3.14 0.442 𝐹1 = = = 0.152 (𝑚2 ) 4 Suy ra: 𝜔1 = 2.7 = 17.76(𝑚/𝑠) 0.152 *Tại 𝑡 = 25℃ ∶ - 𝜌1 = 1.205(𝑘𝑔/𝑚3 ) 𝑣1 = 15.06 ∗ 10−6(𝑚/𝑠) - Chuẩn số Re: 𝑅𝑒 = 𝜔1 𝑑 17.76 ∗ 0.44 = = 518884.46 > 4000 𝑣1 15.06 ∗ 10−6  Khơng khí ống theo chế độ chảy xoáy - Giá trị hệ số ma sát tính theo cơng thức: 𝜆1 = 0.1(1.46 ∗ 𝜀 100 0.25 + ) 𝑑1 𝑅𝑒 0.25 10−4 100 𝜆1 = 0.1 (1.46 ∗ + ) 0.44 518884.46 28 = 0.015 Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương - Vậy trở lực ống từ miệng quạt đến calorifer là: 𝑙1 𝜔2 17.762 ∆𝑝1 = 𝜆1 𝜌1 = 0.015 ∗ ∗ 1.205 ∗ = 6.48(𝑁/𝑚2 ) 𝑑1 0.44 *Trở lực đoạn ống thẳng từ calorifer đến cút cong - Chiều dài dàn ống 𝑙2 = 0.8 𝑚 - Chọn đường kính ống 𝑑2 = 0.54 𝑚 - Vận tốc khí đường ống là: 𝜔2 = 𝑉2 𝐹2 Trong đó: 𝑉2 = 𝑉𝐵 = 11432.84 (𝑚3/ℎ) = 3.18 (𝑚3/𝑠) 𝜋 𝑑 3.14 0.542 𝐹2 = = = 0.23(𝑚2 ) 4 Suy ra: 𝜔2 = 3.18 = 13.8(𝑚/𝑠) 0.23 *Tại 𝑡 = 90℃: - 𝜌2 = 1.000 (𝑘𝑔/𝑚3 ) 𝑣2 = 21.09 ∗ 10−6(𝑚/𝑠) - Chuẩn số Re: 𝑅𝑒 = 𝜔2 𝑑 13.8 ∗ 0.44 = = 288453.2 > 4000 𝑣2 21.09 ∗ 10−6  Khơng khí ống theo chế độ chảy xoáy - Giá trị hệ số ma sát tính theo cơng thức: 𝜆2 = 0.1(1.46 ∗ 𝜀 100 0.25 + ) 𝑑2 𝑅𝑒 0.25 10−4 100 𝜆2 = 0.1 (1.46 ∗ + ) 0.54 288453.2 - Vậy trở lực ống từ miệng quạt đến calorifer là: 29 = 0.016 Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương 𝑙2 𝜔22 0.8 13.82 ∆𝑝2 = 𝜆2 𝜌 = 0.016 ∗ ∗1∗ = 2.3(𝑁/𝑚2 ) 𝑑2 0.54 *Trở lực cút cong: - Chọn đường kính ống 𝑑2 = 0.54 𝑚 - Ta có: 𝜔2 ∆𝑝′3 = 𝜉 .𝛾 𝑔 Trong đó: 𝜉 = 0.18 trở cục bộ, 𝛾 trọng lượng riêng khơng khí 𝛾 = 𝑔 𝜌 = 9.81 ∗ 1.000 = 9.81(𝑁/𝑚3 ) Với: 𝑔 = 9,81(𝑚/𝑠 2) gia tốc trọng trường 𝜌 = 1.000 (𝑘𝑔/𝑚3 ) khối lượng riêng khơng khí 80℃ 𝜔 = 13.8 𝑚/𝑠 vận tốc khơng khí ống Suy ra: 13.82 ∆𝑝′3 = 0.18 ∗ 9.81 = 17.14 (𝑁/𝑚2 ) ∗ 9.81 *Đoạn đường ống có cút cong cút thẳng:  ∆𝑝3 = ∗ ∆𝑝′3 = ∗ 17.14 = 34.28 (𝑁/𝑚2) - Trở lực theo kinh nghiệm ∆𝑝4 = 70(𝑁/𝑚2) - Trở lực đoạn ống kiểu vát vào hầm sấy: ∆𝑝5 = 20 (𝑁/𝑚2) - Trở lực hầm sấy: Hầm sấy có tầng sấy xe goòng song song nhau, tầng xe cách 90 mm Như vậy, coi khơng khí qua kênh có kích thước sau: - Chiều rộng kênh: 𝐵𝐾 = 𝐵𝐻 = 1100 mm - Chiều dài kênh: 𝐿𝐾 = 𝐿𝐻 = 14320mm - Chiều cao kênh: 𝐻𝐾 = 50mm - Vận tốc gió hầm: 𝑣 = 1.15 𝑚/𝑠 - Giả sử trở lực 1m chiều dài 0.08 𝑁/𝑚2 30 Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương  Trở lực 14 m chiều dài 14.32 ∗ 0.08 = 1.145 𝑁/𝑚2  Trở lực hầm sấy 1.145 ∗ 14 = 16.03 𝑁/𝑚2 Vậy trở lực hầm ∆𝑝6 = 16.03 𝑁/𝑚2 Tổng trở lực ∆𝑝 = ∆𝑝1 + ∆𝑝2 + ∆𝑝3 +∆𝑝4 + ∆𝑝5 + ∆𝑝6 = 149.09 𝑁/𝑚2 b) Chọn quạt - Với trở lực ∆𝑝 = 152.1 𝑁/𝑚2 𝑉0 = 10544 (𝑚3 /ℎ) ta chọn quạt li tâm No7, chế độ làm việc có hiệu suất ŋ = 0.7 - Công suất quạt: 𝑉0 ∆𝑝 10−3 10544 ∗ 149.09 ∗ 10−3 𝑁= = = 0.611 𝑘𝑊 ŋ 3600 0.7 ∗ 3600 - Công suất động chạy quạt là: 𝑁đ𝑐 = 𝑁 0.611 𝜑 = ∗ 1.3 = 0.794 𝑘𝑊 ŋ𝑡𝑑 (Ở quạt nối trực tiếp với động nên ŋ𝑡𝑑 = 1, hệ số dự phòng 𝜑 = 1.3) 31 Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương Kết luận Hệ thống sấy khoai mì hầm sấy hệ thống vận hành cánh đơn giản, không yêu cầu nhiều thiết bị phức tạp bề mặt làm việc rộng số lượng công nhân nhiều Hệ thống phù hợp với trình sấy khoai mì nói riêng nơng sản khác nói chung có suất lớn, vừa nhỏ Sản phẩm sấy có chất lượng cao sản phẩm sấy theo phương pháp thủ công, thời gian bảo quản lâu giá trị cảm quan nâng cao Hệ thống ứng dụng rộng rãi địa phương nước nhằm tăng lợi nhuận cho sản phẩm, nâng cao đời sống người Không ứng dụng việc sấy nông sản mà hệ thống sấy hầm còn ứng dụng để làm khô vật liệu khác gạch, gỗ… Khi xây dựng thực tế có nhiều nguyên nhân tác động khác mà ta lường trước được Nhưng tùy trường hợp mà ta linh động sắp xếp cho phù hợp với trình sấy Hệ thống sấy thiết kế đồ án em cịn nhiều thiếu sót hạn chế kiến thức tài liệu tham khảo Em mong nhận đóng góp lời bảo thêm thầy cô bạn Em xin chân thành cảm ơn! 32 Đồ án trình thiết bị GVHD: ThS Phạm Thanh Hương TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Văn Phú - Tính tốn thiết kế thiết bị sấy - NXBKHKT [2] Hoàng Văn Chước - Thiết kế hệ thống thiết bị sấy-NXBKHKT [3] Hồng Văn Phú - Kỹ thuật sấy nơng sản –NSBKHKT [4] Các tác giả - Sổ tay tập - NXBKHKT [5] Các tác giả - Sổ tay tập - NXBKHKT [6] Tôn Thất Minh - Các trình thiết bị chuyển khối - NXBBKHN 33 ... khác Và cách bảo quản phổ biến sử dụng sấy hệ thống sấy khác Và đồ án nhóm em chọn trình bày thiết kế hầm sấy khoai mì Đầu đề đồ án Tính tốn thiết kế máy sấy để sấy khoai mì với suất tấn/giờ Đồ án. .. goòng vào hầm thuận tiện dễ dàng hơn), đóng cửa hầm, tác nhân sấy đưa vào hầm trình sấy bắt đầu Sau 15 phút, mở cửa vào cửa hầm sấy Dùng tời kéo xe goòng khỏi hầm đồng thời đẩy xe goòng vào hầm... + ∗ 1) ∗ 1.9 = 75.7 (