Đồ án QT và TB TRONG CNSH và CNTP thiết kế hệ thống sấy hầm dùng để sấy khoai tây với năng suất 3 tấn/ngày

Trong những năm gần đây nền nông nghiệp nước ta đã đạt được nhiều thành tựu to lớn. Ngoài việc đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa, nước ta đã bắt đầu xuất khẩu nông sản cùng với các chế phẩm của nó. Do đó việc ứng dụng các công nghệ mới đóng một vai trò hết sức quan trọng. Trong đó, công nghệ sấy là khâu quan trong trọng trong công nghệ sau thu hoạch, chế biến và bảo quản nông sản. Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng trong rất nhiều ngành công nông nghiệp. Quá trình sấy không chi là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu một cách đơn thuần mà là một quá trình công nghệ. Nó đòi hỏi sau khi sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp. Để thực hiện quá trình sấy người ta sử dụng một hệ thống gồm nhiều thiết bị như thiết bị sấy (hầm sấy, tháp sấy, thùng sấy, v.v…), thiết bị đốt nóng tác nhân (clorifer) hoặc thiết bị làm lạnh để làm khô tác nhân, quạt, bơm và một số thiết bị phụ như hầm đốt, xyclon, v.v… Chúng ta gọi hệ thống các thiết bị thực hiện một quá trình sấy cụ thể nào đó là một hệ thống sấy. Hầm sấy là một trong những hệ thống sấy đối lưu thông dụng nhất. Nếu hệ thống sấy hầm là hệ thống sấy từng mẻ, năng suất không lớn và có thể tổ chức cho tác nhân sấy đối lưu tự nhiên hoặc cưỡng bức thì hệ thống sấy hầm có năng suất lớn hơn, có thể sấy liên tục hoặc bán liên tục và luôn luôn là hệ thống sấy đối lưu cưỡng bức. Sấy nông sản là một quy trình công nghệ phức tạp. Nó có thể thực hiện trên những thiết bị sấy khác nhau. Ứng với một loại nông sản ta cần chọn chế độ sấy thích hợp nhằm đạt năng suất cao, chất lượng sản phẩm sấy tốt và tiết kiệm năng lượng. Để có một cái nhìn trực quan và thực tế hơn, trong quá trình làm đồ án, em đã được giao đề tài cụ thể là “thiết kế hệ thống sấy hầm dùng để sấy khoai tây với năng suất 3 tấn/ngày”.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM - - ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG CNSH VÀ CNTP Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực Lớp MSSV : TS Nguyễn Ngọc Hoàng Hà Nội, 6/2019 LỜI NÓI ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan phương pháp sấy 1.1.1 Các phương pháp tách ẩm 1.1.2 Phân loại trình sấy 1.1.3 Thiết bị sấy 1.1.4 Nguyên lý trình sấy 13 1.1.5 Tác nhân sấy 14 1.2 Chọn thiết bị sấy khoai tây 15 1.2.1 Thành phần 15 1.2.2 Lựa chọn phương pháp chế độ sấy 16 Chương 2: TÍNH TỐN Q TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT 20 2.1 Thông số ban đầu 20 2.1.1 Tính suất sấy 20 2.1.2 Tính lượng ẩm bốc 20 2.1.3 Chọn chế độ sấy 20 2.2 Tính tốn q trình sấy lý thuyết 20 2.2.1 Thông số khơng khí ngồi mơi trường 21 2.2.2 Thông số tác nhân sấy điểm sau khỏi calorifer .22 2.2.3 Thơng số tác nhân sấy sau q trình sấy lý thuyết 22 Chương 3: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ SẤY 24 3.1 Các xe gòong, xe để khay đựng vật liệu 24 3.2 Kích thước hầm sấy 24 3.2.1 Chiều cao bên hầm 24 3.2.2 Chiều rộng bên hầm 24 3.2.3 Chiều dài hầm 24 3.3 Kích thước tường bao trần hầm sấy 24 3.3.1 Chiều dài toàn hầm 25 3.3.2 Chiều rộng toàn hầm 25 3.3.3 Chiều cao toàn hầm 25 Chương 4: TÍNH TỐN Q TRÌNH SẤY THỰC 26 4.1 Tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang qv 26 4.2 Tổn thất thiết bị chuyền tải mang khỏi hầm 26 4.2.2 Tổn thất xe goòng mang 26 4.2.2 Tổn thất khay sấy mang 26 4.3 Tổn thất môi trường 27 4.3.1 Phân bố nhiệt độ qua tường hầm sấy 27 4.3.2 Tổn thất nhiệt qua trần hầm sấy 29 4.3.3 Tổn thất qua cửa hầm sấy 30 4.3.4 Tổn thất qua hầm sấy 30 4.4 Tổng tổn thất nhiệt trình sấy thực 30 4.5 Tính tốn q trình sấy thực 31 Chương 5: TÍNH CHỌN CALORIFER VÀ THIẾT BỊ PHỤ 34 5.1 Tính chọn calorifer 34 5.2 Tính tốn khí động chọn quạt gió 36 5.2.1 Trở lực đường ống từ miệng quạt đến caloriphe 36 5.2.2 Trở lực đoạn ống thẳng từ caloriphe đến cút cong 37 5.2.3 Trở lực nút cong 37 5.2.4 Trở lực đoạn ống từ cút cong đến cút thẳng 37 5.2.5 Trở lực caloriphe chọn theo kinh nghiệm 38 5.2.6 Trở lực đoạn ống kiểu vát vào hầm sấy 38 5.2.7 Trở lực hầm sấy 38 5.2.8 Chọn quạt 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 LỜI NĨI ĐẦU Trong năm gần nơng nghiệp nước ta đạt nhiều thành tựu to lớn Ngoài việc đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa, nước ta bắt đầu xuất nông sản với chế phẩm Do việc ứng dụng cơng nghệ đóng vai trị quan trọng Trong đó, cơng nghệ sấy khâu quan trọng công nghệ sau thu hoạch, chế biến bảo quản nông sản Sấy trình cơng nghệ sử dụng nhiều ngành cơng nơng nghiệp Q trình sấy khơng chi q trình tách nước nước khỏi vật liệu cách đơn mà q trình cơng nghệ Nó địi hỏi sau sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn lượng chi phí vận hành thấp Để thực trình sấy người ta sử dụng hệ thống gồm nhiều thiết bị thiết bị sấy (hầm sấy, tháp sấy, thùng sấy, v.v…), thiết bị đốt nóng tác nhân (clorifer) thiết bị làm lạnh để làm khô tác nhân, quạt, bơm số thiết bị phụ hầm đốt, xyclon, v.v… Chúng ta gọi hệ thống thiết bị thực trình sấy cụ thể hệ thống sấy Hầm sấy hệ thống sấy đối lưu thông dụng Nếu hệ thống sấy hầm hệ thống sấy mẻ, suất khơng lớn tổ chức cho tác nhân sấy đối lưu tự nhiên cưỡng hệ thống sấy hầm có suất lớn hơn, sấy liên tục bán liên tục luôn hệ thống sấy đối lưu cưỡng Sấy nơng sản quy trình cơng nghệ phức tạp Nó thực thiết bị sấy khác Ứng với loại nông sản ta cần chọn chế độ sấy thích hợp nhằm đạt suất cao, chất lượng sản phẩm sấy tốt tiết kiệm lượng Để có nhìn trực quan thực tế hơn, trình làm đồ án, em giao đề tài cụ thể “thiết kế hệ thống sấy hầm dùng để sấy khoai tây với suất tấn/ngày” Đồ án thiết kế hầm sấy chuối cịn nhiều thiếu sót hạn chế kiến thức tài liệu tham khảo Em mong nhận đóng góp sửa chữa thầy cô bạn Sinh viên thực Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan phương pháp sấy Khái niệm phương pháp sấy Quá trình sấy q trình làm khơ vật thể phương pháp tách nước Đối tượng trình sấy vật chứa ẩm, vật chứa lượng chất lỏng định Chất lỏng vật ẩm thường nước, số vật ẩm khác chứa chất lỏng dung mơi hữu Mục đích q trình sấy Giảm chi chí vận chuyển (do giảm tổng khối lượng toàn khối thực phẩm) Đồng thời giảm hao hụt vận chuyển hư hỏng Vốn đầu tư thấp giữ đặc tính tốt đặc trưng sản phẩm: độ dẻo, dai, màu sắc, hương vị độ bóng sáng sản phầm, không nứt nẻ, cong vênh, Tăng khả bảo quản Sấy cịn q trình hồn thiện số loại sản phẩm đặc trưng(mít sấy khơ, hoa sấy khô, ) 1.1.1 Các phương pháp tách ẩm Tùy theo tính chất độ ẩm, tùy theo yêu cầu mức độ làm khô vật liệu mà người ta tiến hành phương pháp tách ẩm khỏi vật liệu cách khác Phương pháp học: dùng máy ép, máy lọc, máy li tâm, để tách nước Dùng không cần tách triệt tách sơ lượng nước khỏi vật liệu Phương pháp hóa lý: dùng hóa chất có tính hút nước cao để tách ẩm khỏi vật liệu CaCl2 khan, H2SO4 đậm đặc, Phương pháp đắt phức tạp nên dùng chủ yếu để hút ẩm hỗn hợp khí để bảo quản máy thiết bị Phương pháp nhiệt: dùng nhiệt làm bốc nước khỏi vật liệu, sử dụng rộng rãi công nghiệp đời sống 1.1.2 Phân loại trình sấy  Phân loại theo tác nhân sấy Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân nắng, gió, Phương pháp thời gian sấy dài, tốn diện tích sân phơi, khó điều chỉnh độ ẩm cuối vật liệu sấy lớn, phụ thuộc vào khí hậu Sấy nhân tạo: q trình cung cấp nhiệt, nghĩa phải dùng tác nhân sấy khói lị, khơng khí nóng, q nhiệt, hút khỏi thiết bị sấy xong Quá trình nhanh, dễ điều khiển triệt để sấy tự nhiên  Phân loại theo phương thức truyền nhiệt Phương pháp sấy đối lưu: hệ thống sấy này, vật liệu sấy nhận nhiệt từ dịch thể nóng mà thơng thường khơng khí nóng khói lị Đây loại hệ thống sấy phổ biến Trong hệ thống người ta lại phân loại: hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm, hệ thống sấy thùng quay, hệ thống sấy tháp, hệ thống sấy khí động, Phương pháp sấy xạ: phương pháp sấy này, vật liệu sấy nhận nhiệt từ nguồn xạ để ẩm dịch chuyển từ lòng vật liệu sấy bề mặt từ bề mặt khuếch tán vào môi trường Rõ ràng, hệ thống sấy xạ, người ta tạo độ chênh lệch phân áp suất nước vật liệu mơi trường cách đốt nóng vật Phương pháp sấy tiếp xúc: vật liệu sấy nhận nhiệt từ bề mặt nóng Trong hệ thống sấy tiếp xúc, người ta tạo độ chênh lệch phân áp nhờ tăng phân áp suất nước bề mặt vật liệu sấy Chúng ta thường gặp hệ thống sấy lô, hệ thống sấy tang, 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 Phương pháp sấy thăng hoa: sấy môi trường có độ chân khơng cao, nhiệt độ thấp Ẩm tự vật liệu đóng băng bay từ trạng thái rắn thành trạng thái không qua trạng thái lỏng Phương pháp sấy tầng sôi: nguồn nhiệt từ khơng khí nóng nhờ quạt thổi vào buồng sấy đủ mạnh làm sôi lớp hạt, sau thời gian định hạt khơ tháo ngồi Phương pháp sấy phun: dùng để sấy sản phẩm dạng lỏng 1.1.3 Thiết bị sấy  Thiết bị sấy hầm Được dùng rộng rãi công nghiệp, dùng để sấy vật liệu dạng hạt, cục, lát với suất cao, dễ dàng giới hóa Vật liệu sấy đưa vào lấy gần liên tục Hầm sấy thường dài từ 10-15m lớn hơn, chiều cao chiều ngang phụ thuộc vào xe goong khay tải vật liệu sấy, xây gạch đỏ có cách nhiệt khơng Thiết bị truyền tải thường xe goong băng tải Tác nhân sấy: chủ yếu khơng khí nóng Calorifer dùng để gia nhiệt cho khơng khí thường calorifer khí khí khói lị tùy thuộc vào nguồn ngun liệu nước hay khói lị, thường bố trí nắp hầm sấy Có hai cách đưa tác nhân sấy hầm từ xuống đưa từ bên vào Thiết bị sấy hầm  Thiết bị sấy buồng Thường dùng để sấy vật liệu dạng cục, hạt với suất không lớn Làm việc theo chu kì Buồng sấy làm thép tầm lớp, có cách nhiệt đơn giản xây gạch đỏ có cách nhiệt khơng Dung lượng: từ vài Tác nhân sấy: thường khơng khí nóng khói lị( khơng khí đốt nóng nhờ calorifer điện calorifer khí- khói Calorifer đặt thiết bị đỡ vật liệu bên sườn buồng sấy) Cấu tạo đơn giản dễ vận hành không yêu cầu mặt lớn suất không cao, khó giới hóa, vốn đầu tư khơng đáng kể, thiết bị buồng sấy thích hợp với xí nghiệp bé, lao động thủ cơng chính, chưa có điều kiện kinh phí để xây dựng thiết bị sấy khác có suất cao, dễ giới hóa Nhược điểm suất nhỏ Thiết bị sấy buồng  Thiết bị sấy tháp Hệ thống máy sấy gồm calorifer cấp nhiệt trực tiếp từ buồng đốt hịa trộn với khơng khí tươi, hệ thống quạt thiết bị phụ trợ khác Tháp sấy khơng gian hình hộp mà chiều cao lớn nhiều so với chiều rộng chiều dài Trong tháp sấy người ta bố trí hệ thống kênh dẫn thải tác nhân xen kẽ lớp vật liệu sấy Tác nhân sấy từ kênh dẫn gió nóng luồn lách qua lớp vật liệu thực trình trao đổi nhiệt sấy nhận thêm ẩm vào kênh thải Tháp sấy nhận nhiệt trao đổi nhiệt đối lưu dòng tác nhân chuyển động vừa ngược chiều, vừa cắt ngang dẫn nhiệt từ bề mặt kênh dẫn kênh thải qua lớp bề mặt vật liệu nằm bề mặt Khi sấy hạt di chuyển từ cao ( gàu tải vít tải đưa lên) xuống mặt đất theo chuyển động thẳng đứng zik zắc tháp sấy Các loại máy sấy tháp phổ biến: máy sấy tháp tam giác, máy sấy tháp tròn, máy sấy tháp hình thoi Là thiết bị chuyên dụng để sấy loại hạt cứng thóc, ngơ, đậu, có độ ẩm khơng lớn Thiết bị sấy tháp  Thiết bị sấy thùng quay Thiết bị sấy thùng quay thiết bị sấy chuyên dùng để sấy vật liệu dạng hạt bột nhão, cục có độ ẩm ban đầu lớn khó tự dịch chuyển dùng thiết bị sấy tháp Phần thiết bị sấy thùng quay trụ tròn đặt nằm nghiêng góc với mặt phẳng cố định không đổi Độ điền đầy vật liệu sấy thùng tùy theo cấu tạo vật liệu sấy Có thể đạt khoảng Tác nhân sấy chủ yếu thiết bị sấy thùng quay thường khơng khí nóng khói lị Nó chuyển động chiều ngược chiều với vật liệu sấy Thiết bị thùng quay không nên làm việc với áp suất dương Thiết bị sấy thùng quay ... bơm số thiết bị phụ hầm đốt, xyclon, v.v… Chúng ta gọi hệ thống thiết bị thực q trình sấy cụ thể hệ thống sấy Hầm sấy hệ thống sấy đối lưu thông dụng Nếu hệ thống sấy hầm hệ thống sấy mẻ, suất. .. thực tế hơn, trình làm đồ án, em giao đề tài cụ thể ? ?thiết kế hệ thống sấy hầm dùng để sấy khoai tây với suất tấn/ngày? ?? Đồ án thiết kế hầm sấy chuối cịn nhiều thiếu sót hạn chế kiến thức tài liệu...  Lựa chọn thiết bị sấy Với ưu điểm sấy hầm suất cao lấy sản phẩm sấy theo chu kì, thiết bị sấy hầm thích hợp sấy khoai tây với suất cao Để cho sản phẩm đồng người ta gắn thêm vào thiết bị phân