đồ án sấy thùng quay

tính toán thiết đồ thiết bị sấy thùng quay để sấy chè tính toán thiết kế thiết bj sấy thùng quay đồ án sấy thùng quay sấy chè đồ án quá trình thiết bị đồ án sấy chè thùng quay đồ án sấy đồ án quá trình thiết bị

Nguyễn Thùy Linh - 20162463 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  ĐỒ ÁN I QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG HẦM SẤY KHOAI LANG NĂNG SUẤT 700KG Giáo viên hướng dẫn: TS Phạm Ngọc Hưng Sinh viên thực hiện: Họ tên: MSSV: Hà Nội, 06/2019 Nguyễn Thùy Linh - 20162463 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU……………………………………………………………………3 PHẦN I TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY VÀ VẬT LIỆU SẤY…… I.1 Tổng quan vật liệu sấy…… …………………………………………… I.1.1 Cấu tạo cơng dụng chè……………………………………………4 I.1.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ chè giới Việt Nam……….5 I.1.3 Quy trình sản xuất chè……………………………………………….7 I.2 Tổng quan phương pháp sấy………………………………………………8 I.2.1.Công nghệ sấy……………………………………………………… I.2.2 Tác nhân sấy …………………………………………………………9 I.2.3.Chất tải nhiệt…………………………………… ………………….11 I.2.4 Nguồn nhiên liệu…………………………………………………….12 I.2.5.Thiết bị sấy………………………………………………………… 13 I.3 Chọn lựa thiết bị phương pháp sấy……………………………………… 15 I.3.1 Chọn thiết bị sấy…………………………………………………… 15 I.3.2 Chọn phương pháp sấy………………………………………………17 PHẦN II TÍNH TOÁN CƠNG NGHỆ SẤY CHÈ………………………………18 II.1 Tính tốn cân bằng vật chất, lượng thông số máy sấy thùng quay 18 II.1.1 Tính toán cân bằng vật liệu…………………………………………18 II.1.2 Tính toán cân bằng lượng lý thuyết………………………… 19 II.1.3 Tính tốn cân bằng lượng cho q trình sấy lý thuyết……… 23 II.1.4 Tính kích thước thùng sấy………………………….24 II.1.5 Tính toán cân bằng lượng cho q trình sấy thực tế………….27 II.1.6 Tính tốn thơng số TNS q trình sấy thực………………… 31 II.2 Tính tốn thiết bị phụ……………………………………………………… 34 II.2.1 Tính toán calorife cấp nhiệt…………………………………………34 II.2.2 Tính toán chọn quạt…………………………………………………36 LỜI KẾT………………………………………………………………………….39 Nguyễn Thùy Linh - 20162463 LỜI MỞ ĐẦU Sấy trình cơng nghệ được sử dụng nhiều công nghệ sản xuất đời sống thực tế Đặc biệt, ngành công nghiệp thực phẩm, chế biến, hóa chất, sản xuất vật liệu xây dựng,… kỹ thuật sấy đống vai trò quan trọng dây chuyền sản xuất Sản phẩm sau sấy có độ ẩm thích hợp thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm Chè loại công nghiệp lâu năm đem lại giá trị kinh tế cao nước ta Từ lâu, chè khơng gắn bó với sống thường nhật loại thức uống song hành với tinh thần nhân dân mà sản phẩm xuất chủ lực tạo nên thương hiệu Việt Nam trường quốc tế Một công đoạn tạo nên hương vị đặc trưng hấp dẫn chè chính q trình sấy Sấy giúp cho cơng việc bảo quản vận chuyển đường được thuận lợi, đồng thời giúp chè thành phẩm bảo đảm chất lượng giá trị cảm quan Do tính chất thành phần chè sấy phải giữ được tính chất giá trị cảm quan giá trị dinh dưỡng nên sử dụng mơt số loại thiết bị sấy thùng quay, sấy băng tải… nhiên thông dụng sấy kiểu sấy thùng quay với tác nhân sấy khơng khí nóng Trên sở kiến thức được học hướng dẫn thầy giáo TS Phạm Ngọc Hưng đồ án mơn học này, em xin trình bày “ Tính tốn thiết kế sấy thùng quay sấy chè với suất 300 kg/h ” với nội dung bao gồm phần sau: Nguyễn Thùy Linh - 20162463 PHẦN I : TỔNG QUAN VỀ SẤY VÀ VẬT LIỆU SẤY I.1.Tổng quan vật liệu sấy I.1.1 Cấu tạo cơng dụng chè Cây chè có tên khoa học Camellia sinensis thuộc họ Theaceae Đây loại công nghiệp lâu năm, cho hiệu kinh tế cao, được trồng 30 quốc gia Chè có nhiều giống khác nhau, giống chè phổ biến là: Thea Jiunnanica, Thea Assamica, Thea Ainensis, có nguồn gốc từ Trung Quốc miền Bắc nước ta Thành phần chính chè nước chiếm 75-82%, có quan hệ đến q trình biến đổi sinh hóa búp chè đến hoạt động men, chất quan trọng thiếu được để trì sống Bên cạnh thành phần chính nước thành phần hàm lượng chất hòa tan chè mối quan tâm hàng đầu nhà nghiên cứu chè xanh Trong nhóm chất tanin được xem thành phần chính, chiếm khoảng 27 – 34% chất khơ chè Bảng thành phần hóa học chè Thành phần Hàm lượng(%) Polyphenol 36 Methylxanthines 3.5 Aminoacids Acid hữu 1.5 Carotennoids < 0.1 Volatiles < 0.1 Carbonhydrate 25 Protein 15 Lignin 6.5 Lipids Chlorophyll 0.5 Tro Nguyễn Thùy Linh - 20162463 Nước chè xanh có tác dụng giải nhiệt tốt Ngồi theo Đơng y chè xanh cịn có tác dụng giúp tiêu hóa tốt, lợi tiểu, định thần có tác dụng diệt khuẩn, giúp vết thương mau khơ chóng lên da non Dưới số tác dụng chính việc uống nước chè xanh hàng ngày Ngăn ngừa q trình lão hóa Trong chè xanh có chứa chất tốt cho sức khỏe, ngăn ngừa bệnh ung thư, tim mạch, đồng thời chứa chất giúp kích thích thể bổ sung cholesterol tốt, thải loại cholesterol xấu Phòng ung thư Ở Nhật Bản, nơi chè xanh thức uống phổ biến hàng ngày hầu hết người dân, tỉ lệ người bị nhiễm ung thư thấp, theo nghiên cứu trung tâm y tế thuộc đại học danh tiếng Maryland Chè xanh thức uống có chứa nhiều chất chống oxy hóa EGCG, EGC, ECG EC, chất được biết đến có tác dụng làm giảm nguy bị ung thư Những chất bảo vệ tế bảo khỏi công DNA lỗi, được biết bước bệnh ung thư hình thành phát triển Hơn nữa, chất chè xanh cịn có tác dụng bảo vệ da bạn khỏi tia tử ngoại mặt trời, giúp ngăn ngừa bệnh ung thư da Phịng chống bệnh tim Hợp chất chè có hiệu tăng cường độ đàn hồi tim, giảm lượng mỡ trung tính cholesterol máu; vitamin C P có tác dụng xúc tiến vào tiết cholesterol Caffeine, theophylline pentoxifylline có trà kích thích tim cách trực tiếp, mở rộng huyết quản, để máu truyền vào tim cách đầy đủ Giữ cân nặng mức hợp lý Theo kết nghiên cứu được phát hành tờ American Journal of Clinical Nutrition, chè xanh cịn có tác dụng làm giảm lượng chất béo thể Một tác dụng tích cực khác chè xanh làm giảm nguy bệnh béo phì bệnh liên quan đến béo phì tim mạch I.1.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ chè giới Việt Nam I.1.2.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ chè giới Trong năm 2010, lượng chè sản xuất toàn giới vượt qua số triệu để đạt mức 4.126.527 Trong Việt Nam nước có sản lượng chè sản xuất đứng thứ Qua thống kê sản phẩm chè nước Nguyễn Thùy Linh - 20162463 giới thị phần Châu Á chiếm 83% sản lượng chè giới, Châu phi chiếm 15% Nam Mỹ chiếm 2,4% Về thị trường tiêu thụ giai đoạn gần đây, nhập chè đen giới ước tính khoảng 1,15 triệu tấn, mức tăng trung bình khoảng 0,6%/năm Các nước nhập chính Anh, Nga, Pakistan, Mỹ, Nhật Bản… chiếm khoảng 60% tổng lượng nhập chè toàn giới Những thị trường tiêu thụ lớn sản phẩm chè xanh chè đen là: Thị trường Nga (đã nhập 174.000 tấn, Pakistan nhập 126.170 tấn, Hy Lạp nhập 81.700 tấn, Iran nhập 62.000 tấn, Morocco nhập 58.000 tấn) Ngồi cịn có chi nhánh bán lẻ thị trường Mỹ Canada với tổng số lượng chè nhập lên tới 144.000 tấn, Vương quốc Anh 126.000 tấn, EU với tổng số lượng chè nhập 128.000 I.1.2.2 Tình hình sản xuất xuất chè Việt Nam năm gần Việt Nam có diện tích trồng chè dao động khoảng 126.000 – 133.000 héc ta thu hút khoảng triệu lao động Trong năm 2011 nước có diện tích trồng chè 133.000 ha; sản lượng (thô) đạt 888.600 tấn; sản lượng (đã chế biến) đạt 165.000 tấn; xuất 132.600 Việt Nam nước xuất sản xuất chè lớn thứ giới, với kế hoạch sản xuất đạt 1,2 triệu chè thô xuất 200.000 chè chế biến vào năm 2015 Cả nước có khoảng 300 sở chế biến chè có cơng suất 900 nghìn búp tươi/năm, có khoảng 31 nhà máy có quy mơ sản xuất lớn 30 búp tươi/ngày chiếm 47% công suất chế biến; 103 nhà máy có quy mơ vừa cơng suất chế biến 10 đến 28 búp tươi/ ngày chiếm 43%; cịn lại sở chế biến nhỏ cơng suất từ đến búp tươi/ngày hộ chế biến nhỏ lẻ chiếm khoảng 10% tổng công suất chế biến Kết thúc năm 2012, xuất chè nước đạt 146.708 tấn, trị giá 224.589.666 USD, tăng 9,6% lượng tăng 10,1% trị giá so với kỳ năm trước với thị trường xuất mở rộng tới gần 100 quốc gia Trong Pakistan thị trường Việt Nam xuất nhiều chè nhất, với lượng 24.045 tấn, trị giá 45.304.840 USD, tăng 38% lượng tăng 39% trị giá năm 2012, chiếm 20,1% tổng trị giá xuất chè Việt Nam Tiếp đến Đài Loan, lượng chè xuất sang thị trường đạt 22.453 tấn, trị giá Nguyễn Thùy Linh - 20162463 29.589.578 USD, tăng 10,4% lượng tăng 13% trị giá; đứng thứ ba Nga Trung Quốc, Inđônêxia, Mỹ… I.1.3 Quy trình sản xuất chè  Bước Chuẩn bị nguyên liệu Nguyên liệu hái phải được chế biến ngay: búp chè non, (búp tôm - lá), không bị ôi ngốt  Bước Làm héo sơ Làm héo sơ nhà có mái che, thời gian khoảng giờ; sau đảo rũ lần để chè được tơi xốp thoát nước đồng  Bước Diệt men Diệt chế độ nhiệt 280 – 300 oC lị tơn quay, thời gian - phút; u cầu thuỷ phần lại sau diệt men khoảng 62 - 64 % (chú ý đảm bảo nhiệt lượng để nước chè sau xanh)  Bước Vò chè Chè được vò bằng máy, lượng chè vò mẻ kg; thời gian vò: 10 - 15 phút; chè non, thời gian vò ngắn Kết thúc giai đoạn vò, độ giập tế bào khoảng 30 - 35%  Bước Làm khô Chè được làm khô theo phương pháp sấy xao, đến thuỷ phần lại từ 3-12%  Bước Phân loại Phân loại chè bằng sàng tay, vào tỷ lệ bồm vụn nát có chè phân thành loại: Chè búp, chè bồm, chè dón, chè cám  Bước Đóng gói bảo quản Chè loại được đóng túi PE lớp, bên ngồi bao sợi dứa để tránh chè hút ẩm thêm I.2 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY Nguyễn Thùy Linh - 20162463 I.2.1 Công nghệ sấy I.2.1.1.Bản chất trình sấy Q trình sấy q trình làm khơ vật thể, nguyên liệu, sản phẩm,… bằng phương pháp bay Đối tượng trình sấy: vật chứa ẩm, vật có chứa lượng chất lỏng định thường nước, số ít dung môi hữu Mục đích: tăng suất, giảm chi phí vận chuyển, giảm thiểu tối đa vốn đầu tư, giữ được đặc tính tót sản phẩm: độ dẻo, giòn, dai, màu sắc, hương vị, độ bóng sáng, khơng sứt mẻ, cong vênh, tăng khả bảo quản I.2.1.2.Phân loại q trình sấy • Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân chính nắng,gió… Phương pháp thời gian sấy dài, tốn diện tích sân phơi, khó điều chỉnh độ ẩm cuối vật liệu lớn phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu • Sấy nhân tạo: q trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa phải dùng đến tác nhân sấy khói lị, khơng khí nóng, q nhiệt… được hút khỏi thiết bị sấy xong Quá trình sấy nhanh, dễ điều khiển triệt để sấy tự nhiên Phân loại phương pháp sấy nhân tạo:  Phân loại theo phương thức truyền nhiệt:  Phương pháp sấy đối lưu: nguồn nhiệt cung cấp cho q trình sấy nhiệt truyền từ mơi chất sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu Đây phương pháp được sử dụng rộng rãi cho sấy hoa sấy hạt  Phương pháp sấy xạ: nguồn nhiệt cung cấp cho trình sấy thực từ bề mặt đến vật sấy, dùng xạ thường, xạ hồng ngoại  Phương pháp sấy tiếp xúc: nguồn cung cấp nhiệt cho vật sấy bằng cách cho tiếp xúc trực tiếp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt  Phương pháp sấy điện trường dòng cao tần: nguồn nhiệt cung cấp cho vật sấy nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trường cao tần vật sấy làm vật nóng lên Nguyễn Thùy Linh - 20162463  Phương pháp sấy thăng hoa: được thực bằng cách làm lạnh vật sấy đồng thời hút chân không vật sấy đạt đến trạng thái thăng hoa nước, nước thoát khỏi vật sấy nhờ trình thăng hoa  Phương pháp sấy tầng sơi: nguồn nhiệt từ khơng khí nóng nhờ quạt thổi vào buồng sấy đủ mạnh làm sôi lớp hạt sau thời gian định hạt khô được tháo  Phương  Bức pháp sấy phun: được dùng để sấy sản phẩm dạng lỏng xạ: dẫn truyền nhiệt xạ từ vật liệu nóng đến vật liệu ẩm Phân loại theo tính chất xử lý vật liệu ẩm qua buồng sấy:   Sấy mẻ: vật liệu đứng yên chuyển động qua buồng sấy nhiều lần, đến hoàn tất được tháo  Sấy liên tục: vật liệu được cung cấp lien tục chuyển động vật liệu ẩm qua buồng sây xảy liên tục Phân loại theo chuyển động tương đối dòng khí vật liệu ẩm:   Loại thổi qua bề mặt  Loại thổi xun vng góc với vật liệụ I.2.2.Tác nhân sấy I.2.2.1 Định nghĩa Là chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách từ vật sấy Nhiệm vụ: - Gia nhiệt cho vật sấy - Tải ẩm: mang ẩm từ bề mặt vào môi trường - Bảo vệ vật sấy khỏi bị hoảng nhiệt I.2.2.2 Các loại tác nhân sấy • Khơng khí nóng Khơng khí nóng loại tác nhân sấy thơng dụng Nguyễn Thùy Linh - 20162463 Ưu điểm: - Rẻ, có sẵn tự nhiên, dùng hầu hết cho loại sản phẩm - Không độc - Không làm ô nhiễm sản phẩm Nhược điểm: - Cần trang bị thêm phận gia nhiệt không khí (calorife khí – khí- khói) - Nhiệt độ không khí để sấy không thẻ cao (thường h = 0,576.DT = 0,576.1,2 = 0,72( m) DT - Diện tích bề mặt chứa vật liệu cánh: FC = 0,122 = >FC = 0,122.1,2 = 0,176( m ) DT + Hình 2: Dạng cánh đảo trộn Chọn : - Chiều cao cánh đảo: a= 100 mm - Chiều rộng cánh: b =150 mm c= Fc 0,176 = = 0,704(m ) a + b 0,10 + 0,15 - Chiều dài cánh : - Chiều dày cánh: d = mm - Vật liệu chế tạo cánh thép không rỉ X18H10T, ρ=7900(kg/m3) - Số cánh mặt cắt: 16 cánh z = 16 - Số cánh cần lấp: => lấy 95 cánh LT 4,2 = 16 = 95,455 ≈ 95 c 0,704 (cánh) - Khối lượng cánh đảo: 27 Nguyễn Thùy Linh - 20162463 m = ρ VC = ρ FC d = 7900.0,191.4.10 −3 = 6,036( kg ) - Khối lượng cánh thùng: mcánh = z.m = 95.6,036 = 573,42(kg ) II.1.5 Tính tốn cân bằng lượng cho q trình sấy thực tế • • • • • • • • Một thiết bị sấy tổn thất tác nhân sấy mang cịn có thề có nhiệt lượng bổ sung Qbs luôn tồn tổn thất nhiệt môi trường qua kết cấu bao che Qbc, tổn thất nhiệt thiết bị sấy chuyển tải tổn thất nhiệt lượng vật liệu sấy mang QV  Nhiệt lượng đưa vào hệ thống sấy gồm: Nhiệt lượng tác nhân sấy nhận được calorifer: L(I1 - I0) Nhiệt lượng bổ sung Qbs Nhiệt vật lý thiết bị chuyển tải mang vào : Gct Cct tct1 Nhiệt vật lý vật liệu sấy mang vào: [(G1-W)CV1+WCa].tV1  Nhiệt lượng đưa khỏi thiết bị sấy gồm: Nhiệt lượng tổn thất tác nhân sấy mang L(I2 - I0) Nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che: Qbc Nhiệt vật lý thiết bị chuyển tải mang : GctCcttct2 Nhiệt vật lý vật liệu sấy mang ra: G2CV2tV2 Trong thiết bị sấy thùng quay, không sử dụng nhiệt bổ sung thiết bị thiết bị chuyển tải, dó Qbs=0, Qct=0 - Cân bằng nhiệt lượng vào thiết bị sấy, ta có: L(I1-I0) + [(G1-W)CV1+WCa].tV1= L(I2-I0) + Qbc + G2CV2tV2 28 Nguyễn Thùy Linh - 20162463 G2 = G1 − W - CV2 = CV1 = CV Trong đó: , ta xem Vậy nhiệt lượng tiêu hao trình sấy thực: Q = L(I1 - I0)= L(I2 - I0) + Qbc + G2CV2 (tV2 –tV1)-WCatV1 Xét cho kg ẩm cần bốc (Nhiệt lượng tiêu hao riêng): q = l(I1 – Io) = l(I2 – Io) + qbc + qv – Catv1 qV = Trong  Xác định : QV G CV (tV − tV ) l= = d − d1 W W ; Cv = Cvk(1-ω2) + Ca ω2,kJ/kgoK (CT 7.40/141-[2]) Với: Ca: nhiệt dung riêng ẩm (nước), Ca=Cn=4,180 (kJ/kg0K) Cvk: nhiệt dung riêng vật liệu khô Cvk= (Siebel, 1892) (kJ/kg.K)  Cv = Cvk(1-ω2) + Ca ω2= 1,229.(1 – 0,12) + 4,180.0,12=1,583 (kJ/kg.K) tV1: nhiệt độ ban đầu vật liệu sấy, thường lấy bằng nhiệt độ môi trường: tv1 = to = 25oC tV2: nhiệt độ cuối cùa vật liệu sấy sau khỏi thiết bị sấy, ta chọn nhỏ nhiệt độ đầu tác nhân sấy 3-50C: tv2 = t2 – (50C) = 40 – = 35oC Nhiệt lượng VLS mang đi: Tổn thất nhiệt cho VLS tính theo 1kg không khí ẩm: qV = QV G2 CV (tV − tV ) 4749 = = = 44,737 W W 106,154   (kJ/kgkk ẩm) Xác định Giả thiết tốc độ TNS thùng sấy Cơ sở để giả thiết tốc độ TNS TBS thực tế tốc độ lý thuyết (m/s) Tốc độ chính tỷ số lưu lượng thể tích trung bình tiết diện tự thùng sấy 29 Nguyễn Thùy Linh - 20162463 Chọn hệ số điền đầy =0,2 tiết diện tự thùng sấy tính gần bằng: ( Khí tốc độ TNS lý thuyết bằng: = = = 1,294 (m/s) Xem nhiệt truyền từ bên thùng sấy qua lớp cách nhiệt, đến môi trường bên ổn định Lượng nhiệt chính nhiệt lượng mát môi trường xung quanh bốc kg ẩm q bc Đối với máy sấy thùng quay lượng nhiệt mát mơi trường xung quanh nhiệt tổn thất qua cấu bao che qbc Theo phương trình truyền nhiệt: • Tiết diện thùng sấy: F=.D.L+2=.1,2.4,2+2.= 18,096 ( Chọn bề dày thùng: Bảng 7: Các bề dày thùng vật liệu  S T T Giá Kí trị Đại lượng hi Vật liệu chọn( ệu m) Bề dày thùng 1 0,003 CT3 Bề dày lớp Bông thủy 2 0,003 cách nhiệt tinh Bề dày lớp 3 0,001 CT3 bảo vệ Hệ số dẫn nhiệt  (W/mK) 50 0,05 50 Thùng sấy làm bằng thép CT3, thùng sấy có đường kính = 1,27/1,2 thỏa mãn quan hệ < nên xem trao đổi nhiệt đối lưu TNS môi trường qua vách phẳng Phía thùng sấy trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng với tốc độ tác nhân 30 Nguyễn Thùy Linh - 20162463 giả thiết w= 1,294 m/s Khi hệ số trao đổi nhiệt TNS với bề mặt thùng, bề mặt thùng với môi trường được tính theo công thức: = = 6,15 + 4,17w = 6,15 + 4,17 1,294= 11,546 Do đó: = = 4,286(W/.K) Nhiệt lượng tổn thất qua cấu bao che tính theo cơng thức: =k.F.t Trong t= Với : độ chênh lệch nhiệt độ TNS đầu vào đầu thùng sấy, == 90-40=50C : độ chênh lệch nhiệt độ nhiệt độ vật liệu vào ra, = =35-25=10C  ==24,853 Thay số , ta có tổn thất nhiệt vào kết cấu bao che: =3,6.k.F.=3,6.4,286.18,096.24,853=6939,307 (W) Tổn thất nhiệt vào kết cấu bao che tính cho 1kg ẩm cần bốc hơi: ===65,370 (kJ/kgkk) II.1.6 Tính tốn thơng số TNS q trình sấy thực ∆ = Ca tV − qbc − qV Đặt : nhiệt lượng riêng cần bổ sung cho trình sấy thực, đại lượng đặc trưng cho sai khác trình sấy thực tế sấy lý thuyết  Quá trình sấy thực tế: ∆ = CatV − qbc − qV => ∆≠0 =4,18.25 –65,370– 44,737= -5,607 (kJ/kg ẩm) ∆ Trạng thái tác nhân sấy sau trình sấy thực nằm đường I1( đường sấy thực tế nằm đường sấy lý thuyết) Từ ta xác định lại tính chất tác nhân sấy khỏi thùng sấy I = I1 + ∆ l 31 Nguyễn Thùy Linh - 20162463 Nhiệt dung riêng TNS trước q trình sấy: • = 1,004+1,842.0,012= 1,026 Độ chứa ẩm tác nhân sấy • == 0,032 Trong đó: i1= 2500+1,842.90=2665,78KJ/kg) i2= 2500+ 1,842.40=2573,68(KJ/kg) Áp suất bảo hịa •  4026,42  4026,42    = exp12 − pb2 = exp12 −  = 0,073(bar ) 235,5 + t  235,5 + 40    Độ ẩm tương đối • ϕ2 = d B 0,032.1,01325 = = 0,693 pb2 (0,621 + d ) 0,073.( 0,621 + 0,032) Entaphy: • I = 1,004.t2 + d 2i2 = 1,004.40 + 0,032.2573,68 = 122,518( kj / kgkkk ) Thể tích riêng • v2 = • 288.T2 288( 40 + 273) = = 0,936( m / kgkkk ) 5 B − ϕ pb2 1,01325.10 − 0,693.0,073.10 Khối lượng riêng: (kg/ => Lượng tác nhân khô cần thiết: L= W 106.154 = = 5307,7kg / h ) = 1,474( kg / s ) d − d1 0,032 − 0,012 32 Nguyễn Thùy Linh - 20162463 Lượng tác nhân tiêu hao riêng: • l= L 1 = = = 50( kg / kgâm ) W d − d1 0,032 − 0,012 • Lượng nhiệt cần cung cấp cho trình sấy thực: Q = L(I2 – Io) =5307,7(122,518-68,383) =287332,340 (KJ/h) • Lượng nhiệt cung cấp: q=   Q 287332,340 = = 2706,75 W 106,154 (KJ/kg ẩm) Lưu lượng thể tích trung bình trình sấy thực: • Lưu lượng thể tích TNS trước trình sấy =.L =1,040.5307,7=5520,008 ( /h ) • Lưu lượng thể tích TNS sau trình sấy thực =.L =0,936.5307,7=4968,007 ( /h ) • Lưu lượng thể tích trung bình trình sấy thực =5244,008( /h) =1,457 ( /s ) Tốc độ TNS thực tế w===1,484 (m/s) Bảng Trạng thái tác nhân sấy trình sấy thực tế Đại lượng Trạng thái không khí ban đầu(A) o t ( C) 25 ϕ (đơn vị) 0,85 d (kg/kgkk) 0,017 I (kJ/kgkk) 68,383 pb (bar) 0,032 v (m /kgkk) 0,870 kg/ 1,208 Trạng thái không khí vào thiết bị sấy (B) 90 0,039 0,017 135,678 0,690 1,040 0,992 Trạng thái không khí khỏi thiết bị sấy (C) 40 0,693 0,035 122,518 0,073 0,936 1,151 33 Nguyễn Thùy Linh - 20162463 Lập cân bằng nhiệt hệ thống - Sơ đồ nguyên lí hệ thống sấy không hồi lưu: G1+W; tm1 tcal, I1 L0, t0, I0 L0tt, t2, I’2, W, i2 Qcal G2, tm2 Thiết bị sấy thùng quay làm việc liên tục  Nhiệt lượng tiêu hao q:  q = l( = 50.(135,678-68,383) = 3364,75 Nhiệt lượng có ích :  = 2573,68 – 4,18.25 = 2472,18 Tổn thất nhiệt TNS mang :  q2 = l (= 50.1.026.(40-25)= 769,5 Tổng nhiệt có ích tổn thất q’: q’ = = 2472,18+769,5+22,646+54,962=3319,288 Về nguyên tắc tổng nhiệt lượng tiêu hao q tổng nhiệt lượng có ích tổn thất q’ phải bằng nhau, nhiều lý làm tròn số,… dẫn đến mắc sai số tuyệt đối =3364,75-3319,288=45,462 Hay sai số tương đối: =4,323% Với sai số tính toán nhiệt cho phép Hiệu suất trình sấy thực tế: H=.100= =73,473% II.2 Tính toán thiết bị phụ II.2.1 Tính toán calorife cấp nhiệt Trong kỹ thuật sấy thường sử dụng hai loại calorife để đốt nóng khơng khí calorife khí - calorife khí – khói 34 Nguyễn Thùy Linh - 20162463  Calorife được chọn để gia nhiệt cho tác nhân sấy calorife khí – loại thiết bị truyền nhiệt kiểu ống chùm: nước bão hòa ngưng tụ ống khơng khí chuyển động ngồi ống Vì hệ số truyền nhiệt nước ngưng lớn nhiều so với hệ số trao đổi nhiệt đối lưu mặt ống với khơng khí nên bên ngồi ống (phía không khí) được làm thêm cánh tản nhiệt để tăng cường truyền nhiệt Vậy calorife sử dụng loại ống chùm với ống có cánh đặt đứng Khơng khí: tv2 = 25oC tr2 = 95oC  Nhiệt lượng mà calorife cần cung cấp cho tác nhân sấy là: Q = L(I1 – Io) =5307,7(135,678-68,383)=357181,672 (KJ/h) Trong đó: L – lượng khơng khí khơ cần thiết cho q trình sấy (kg/h) I1, I0 – entanpy tác nhân sấy trước sau khỏi calorife Công suất nhiệt calorife là: Qcal = Q 357181,672 = = 375980,707(kJ / h ) ηc 0,95 Do nhiệt độ tác nhân sấy khơng q cao nên ta chọn lị có áp suất bão hịa bar Tra bảng nước nước bão hòa theo áp suất ẩn nhiệt hóa r = 2207 kJ/kg.độ Nhiệt độ nước bão hòa 120oC  Lưu lượng cần cung cấp là: D=  Q 357181,672 = = 170,358( kg / h ) η c r 0,95.2207 Tiêu hao cho calorife là: D = (1 − η ) D = (1 − 0,95).170,358 = 8,518( kg / h ) c  Bề mặt truyền nhiệt calorife F được tính theo công thức: F=  Q (m ) k ∆ttb η c Hiệu nhiệt độ vị trí đầu calorife: ∆t1 = t s − t v = 120 − 25 = 95 o C 35 Nguyễn Thùy Linh - 20162463  Hiệu nhiệt độ vị trí cuối calorife: ∆t2 = t s − tr = 120 − 95 = 25 ∆ttb = o C ∆t1 − ∆t2 95 − 25 = = 52,434 ∆t1 95 ln ln ∆t 25 o C k : Hệ số truyền nhiệt caloriphe (W/m ) Ta chọn k= 30,857 W/m2 K (bảng 17.5, TT TK HTS) với lưu tốc không khí 10 kg/m2.s (tra bảng - Phụ lục 1[7]) F= Suy ra: Q 357181,672.1000 = = 64,550( m ) k ∆ttb ηc 26,284.52.434.0,95.3600 Từ F= 64,550 m2 ta tra bảng - Phụ lục – [7], ta chọn caloriphe KΦ11 có: Diện tích Diện tích Diện tích Kích thước (mm) bề mặt tiết diện tiết diện ống môi truyền khí qua mơi chất chất vào (m) nhiệt (m2) qua (m2) 0,638 0,012 Dài Cao 1420 1032 Đường kính Dày (m2) 64,550 200 0.25 II.2.2 Tính tốn chọn quạt 36 Nguyễn Thùy Linh - 20162463 Trong hệ thống sấy, quạt phận vận chuyển không khí tạo áp suất cho dòng khí qua thiết bị: caloriphe, thùng sấy, đường ống, xyclon Nhiệm vụ hệ thống quạt tạo dòng chảy tác nhân sấy qua thùng sấy có lưu lượng trình sấy yêu cầu Năng suất quạt đặc trưng thể tích khí vào hay thiết bị sấy Trong thiết bị sấy thường, để vận chuyển tác nhân sấy thường dùng loại quạt ly tâm hướng trục Theo áp suất tạo chia làm loại: - Quạt áp suất thấp, tổng cột áp tạo đến 100 mmH2O - Quạt trung áp, tổng cột áp tạo 100 - 300 mmH2O - Quạt áp cao, tổng cột áp tạo đến 300 - 1500 mmH2O Để chọn loại quạt phụ thuộc vào thông số đăc trưng hệ thống sấy, trở lực mà quạt phải khắc phục Tính tiêu chuẩn Re Đường kính trung bình chè d=0,002m Ở nhiệt độ trung bình TNS t=65C, lấy v gần theo phụ lục v=19,495 Do đó: Re==152,244 • Hệ số thủy động a: a= 5,85+ • Khối lượng riêng dẫn xuất khối hạt chuyển động thùng sấy: 0,25.( G1 + G2 ) β 0,75.2.V 0,25.( 564 + 300) 0,2 = = 6,639( kg / m ) 0,75.2.4,338 ρ dx = • Hệ số ζ Khối ζ = • • lượng riêng chè =130 kg/ ρ v − ρ dx 130 − 6,639 = = 0,949 ρv 130 Hệ số Theo số C= (CT 10.23/213-[2]) ζ (CT10.22/213-[2]) bằng: − ζ − 0,949 = = 0,057 ζ2 0,9492 Trở lực qua lớp hạt 37 Nguyễn Thùy Linh - 20162463 a.L.v k ρ k C 17,173.4,2.1,4842.1,044.0,057 = = 240,885( mmH 2O ) g.d 2.9,81.0,002 ∆Phat = • Trở lực xyclon buồng đốt Theo kinh nghiệm trở lực Xyclon ∆p x = 20mmH O • • , trở lực qua Caloriphe ∆pc = 3,7 mmH O Tổng trở lực quạt phải khắc phục =1,05.( 240,885+20+3,7)=277,813 mm Giáng áp động Giả sử tốc độ TNS khỏi quạt có tốc độ w=20m/s giáng áp động bằng: = 21,284 •  Cột áp quạt =277,813+21,284= 299,097 Chọn quạt cho hệ thống sấy thùng quay ∆p = 299,097( mmH2O ) Dựa vào suất Vtb= 5244,008 m /h cột áp theo phụ lục 3, trang 194-[7], dựa vào đồ thị đặc tuyến quạt ly tâm ta chọn quạt Π − 70, N °7 có hiệu suất 0,7 LỜI KẾT Thông qua đồ án thiết kế hệ thống sấy thùng quay, em được ôn lại kiến thức lý thuyết học học phần Q trình thiết bị chuyển khối mơn học khác, học được cách tính toán thiết kế hệ thống sấy thùng quay thực tế Đồ án giúp em làm quen với việc tìm tài liệu tra cứu, học cách tính toán khí giúp em nắm được mối quan hệ lý thuyết thực tế Đối với hệ thống sấy thùng quay này, việc thiết kế, tính toán dựa nhiều vào công thức thực nghiệm, được cho nhiều tài liệu khác Mặt khác nguyên liệu sấy đường khơng có nhiều tài liệu tham khảo, nên q trình tính tốn em sử dụng số liệu thay khác Việc sử dụng công thức, số liệu không tránh khỏi sai số trình thiết kế 38 Nguyễn Thùy Linh - 20162463 Để thiết kế được chính xác, ta cần lập hệ thống hoạt động thử để kiểm tra chọn chế độ làm việc tối ưu Đồng thời, việc thiết kế hệ thống dựa nhiều tài liệu lý thuyết khơng có thực tế kinh nghiệm, nên có nhiều điều chưa thật hợp lý, em mong nhận được hướng dẫn, góp ý thêm thầy để hệ thống hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Văn Phú, Kỹ thuật sấy, NXB Giáo dục, 2008 [2] Trần Văn Phú, Tính toán thiết kế hệ thống sấy, NXB Giáo dục, 2002 [3] Trần Xoa tác giả, Sổ tay trình- thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 1, NXB Khoa Học Kĩ Thuật, 1999 [4] Nguyễn Văn Lụa, Kĩ thuật sấy vật liệu, NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM, 2001 [5] Trần Xoa tác giả, Sổ tay trình- thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 2, NXB Khoa Học Kĩ Thuật, 1999 39 Nguyễn Thùy Linh - 20162463 [6] Tôn Thất Minh tác giả, Các trình thiết bị chuyển khối, tập 1, NXB ĐHBKHN, 2016 [7] Hoàng Văn Chước, Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, NXB Khoa Học Kĩ Thuật, 2006 [8].https://www.researchgate.net/publication/271642456_Assessment_and_Optimi zation_of_Bulk_Density_and_Angle_of_Repose_of_Tea_Leaves_for_Metering_D evice_Using_Desirability_Function [9] Simulation of Trough Withering of Tea using One Dimensional Heat and Mass Transfer Finite Difference Model 40 ... thiết bị sấy thùng quay, sấy băng tải… nhiên thông dụng sấy kiểu sấy thùng quay với tác nhân sấy khơng khí nóng Trên sở kiến thức được học hướng dẫn thầy giáo TS Phạm Ngọc Hưng đồ án môn học... thống dẫn động quay cho thùng sấy: Trọng lượng thùng quay gồm trọng lượng thùng( vỏ+ cánh đảo), trọng lượng vật sấy chứa thùng Momen cản quay gồm momen trọng lượng khối vật sấy bị nâng lên,... sấy tháp - Phần chính thiết bị sấy thùng quay trụ tròn đặt nằm nghiêng góc với mặt phẳng - Độ điền đầy vật liệu sấy thùng tùy theo cấu tạo vật liệu sấy - Tác nhân sấy chủ yếu thiết bị sấy thùng