Đồ án Thiết kế hệ thống sấy buồng để sấy gỗ với năng suất 40m3

LOI NOI DAU Sây q trình cơng nghệ sử dụng nhiều ngành công nông nghiệp Trong nông nghiệp sấy công đoạn quan công nghiệp sau thu hoạch Trong công nghiệp công nghiệp chế biến nông - hải sản, công nghiệp chế biến gỗ, công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng kỹ thuật sấy đóng góp vai trị quan trọng dây truyền sản xuất Q trình sấy khơng q trình tách nước nước khỏi vật liệu cách đơn mà q trình cơng nghệ Nó địi hỏi sau sấy vật liệu phải đảm bao chất lượng cao, tiêu tốn lượng chi phí vận hành thấp Chang hạn, chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng, sản phẩm sau sấy không nứt nẻ cong vênh Trong chế biến nông - hải sản, sản phẩm sấy phải đảm bảo trì màu sắc, hương vị, vi lượng Trong sấy thóc phải đảm bảo thóc sau sấy có tỷ lệ nứt gẫy say xát thấp Sây gỗ phận quan trọng lĩnh vực gia cơng thuỷ nhiệt gỗ Y nghĩa q trình gia công thuỷ nhiệt gỗ công nghiệp chế biến gỗ nói riêng kinh tế quốc dân to lớn Hiện nay, với yêu cầu chất lượng ngày cao thị trường gỗ cơng đoạn sấy trở lên quan trọng công nghiệp chế biến gỗ Một yêu cầu quan trọng sản phẩm gỗ phải đạt độ ẩm tiêu chuẩn đồng không cong vénh nứt nẻ Nhất đỗi với thị trường xuất gỗ vấn đề chất lượng trở lên quan trọng Nhằm đáp ứng yêu cầu đó, tác giả phạm vi đồ án tốt nghiệp giao đề tài: “ Thiết kế hệ thống sấy buông dé say gỗ với suất 40m”/mé”.Nội dung gồm phần sau: Chương I Tổng quan công nghệ thiết bi sây nông lâm hải sản Chương II Tính tốn nhiệt hệ thống sây buồng đề sấy gỗ Chương III Tính chọn calorifer nồi Chương IV Bố trí thiết bi tính trở lực chọn quạt Chương V Tính hiệu kinh tế kỹ thuật phương án LOI CAM ON Trong trình làm đồ án, với giúp đỡ thầy, cô bạn sinh viên ngành “Công nghệ nhiệt - lạnh”, với nỗ lực thân, em hoàn thành đồ án Tuy nhiên với thời gian tương đối ngắn, khối lượng công việc lại không nhỏ nên đồ án khơng thê tránh khỏi thiếu sót q trình tính tốn chọn thơng số Mặc dù cố gắng khả có hạn kinh nghiệm cịn thiếu nên em mong thầy cô bạn bảo thêm Qua cho em bày tỏ lòng biết ơn hướng dẫn tận tình GSTSKH Tran Van Phú giúp đỡ em hoàn thành bán đồ án tốt nghiệp Cuối em mong nhận đóng góp ý kiến thầy, cô môn bạn đồng nghiệp bán đồ án hoàn chỉnh Hà Nội, ngày 10 tháng I1 năm 2007 Sinh Viên Nguyễn Xuân Phương CHUONG I TONG QUAN VE CONG NGHE VA THIET BI SAY NONG LAM HAI SAN 1.1 khái niệm trình sấy 1.1.1 Khái niệm Sây trình tách âm khỏi vật liệu phương pháp bay Trong trường hợp sấy nóng nhiệt cung cấp nhằm thực nhiệm vụ nung nóng vật liệu sấy từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ thích hợp để vận chuyển âm từ lớp bên bên vận chuyên âm từ lớp bề mặt vật liệu sấy vào mơi trường khơng khí 1.1.2 Phân loại phương pháp sấy Sây có thê chia làm hai phương pháp: — Sấy tự nhiên (phơi nắng): Sử đụng lượng mặt trời để tách âm khỏi vật liệu sấy — Sấy nhân tạo: Sử dụng tác nhân sấy để thực trình tách âm, tác nhân sấy thường sử dụng là: không khí âm, khói lị, nước q nhiệt Tuy nhiên khơng khí âm tác nhân sấy sử dụng phổ biến Tác nhân say duoc str dung nhằm thực hai nhiệm vụ sau: — Vận chuyên lượng nhiệt để cung cấp cho vật liệu sấy — Vận chuyển lượng âm tách khỏi vật liệu sấy ngồi 1.1.3 Mục đích q trình sấy Sây sử dụng với mục đích sau đây: — Chế biến: Có thể dùng phương pháp sấy để sản xuất mặt hàng ăn liền — Van chuyén: Do ta tách bớt âm khỏi vật liệu khối lượng giảm nhiều nên q trình vận chuyển đơn giản giảm phí — Kéo đài thời gian bảo quản: Lượng nước tự thực phẩm môi trường cân thiết cho vi sinh vật enzyme hoạt động Do sấy làm giảm lượng am có vật liệu nên kéo dài thời gian bảo quản, làm cho chất lượng sản phẩm sấy it bị thay đổi thời gian bảo quản với điều kiện bảo quản tốt 1.1.4 Nhitng bién d6i co ban cia qua trinh say Trong qua trinh say xay hai trình bản: — Quá trình trao đổi nhiệt: Vật liệu sấy nhận nhiệt để tăng nhiệt độ để âm bay vào mơi trường — Quả trình trao đơi âm: Q trình diễn chênh lệch độ am tương đối vật âm độ âm tương đơi mơi trường khơng khí xung quanh Động lực trình chênh lệch áp suất bề mặt vật liệu sấy áp suất riêng phần nước môi trường khơng khí Q trình thai âm diễn độ âm vật 4m độ âm cân với mơi trường khơng khí xung quanh Do đó, q trình sây ta khơng thê sấy đến độ âm nhỏ độ âm cân Độ âm mơi trường khơng khí xung quanh nhỏ q trình sấy nhanh độ 4m cuối vật liệu thấp Qua có thê kết luận độ âm tương đối mơi trường khơng khí xung quanh động lực trình sấy, nguyên nhân sấy băng bơm nhiệt (sấy lạnh) thời gian sấy giảm nhiều 1.2 Cơ chế thoát âm khỏi vật liệu trình sẵy Q trình âm khỏi vật liệu trình sấy chia làm hai trình: 1.2.1 Q trình khuếch tán nội (trong lịng vật liệu sấy) Quá trình khuếch tán nội trình chuyển địch âm từ lớp bên lớp bề mặt vật ẩm Động lực trình chênh lệch nồng độ âm lớp bên lớp bề mặt Qua nghiên cứu ta thấy 4m dich chuyển từ nơi có phân áp suất cao đến nơi có phân áp suất thấp Như ta biết nhiệt độ tăng nên phân áp suất giảm Do tùy thuộc vào phương pháp sấy thiết bị sấy mà dòng âm dịch chuyển đưới tác dụng nồng độ âm dòng âm dịch chuyển tác dụng nhiệt độ chiều ngược chiều với Ta có thê biểu thị tốc độ khuếch tán nội phương trình sau: aw _ pp at Trong đó: dx W - lượng nước khuếch tán, kg; dt — thoi gian khuéch tan, gid; F — dién tich bé mat khuéch tan, m’; k- hệ số khuếch tán; de gradien độ âm dx Nếu hai đòng âm dịch chuyển chiều với làm thúc đầy q trình âm, rút ngắn thời gian sấy Nếu hai đòng âm dịch chun ngược chiều kìm hãm âm, kéo dài thời gian sấy 1.2.2 Quá trình khuếch tán ngoại Quá trình khuếch tán ngoại trình địch chuyên âm từ lớp bề mặt vật liệu sây vào mơi trường khơng khí xung quanh Động lực trình chênh phân áp suất bề mặt vật âm phân áp suất môi trường không Lượng nước bay trình khuếch tán ngoại thực điều kiện áp suất nước bề mặt (Py„) lớn áp suất riêng phần nước khơng khí (P¿,) Sự chênh lệch AP = P,„ — P„ Lượng nước bay tỷ lệ thuận với AP, với bề mặt bay thời gian làm khơ ta có: dW = B(P,, - P„).F.dr Tốc độ bay nước biểu diễn sau: aW _ BP, —P,).F dt Trong đó: W - lượng nước bay hơi, kg F - điện tích bề mặt bay hơi, mĩ dt — thời gian bay hơi, B — sé bay hoi 1.2.3 Mối quan hệ trình khuếch tán nội khuếch tán ngoại Khuếch tán nội khuếch tán ngoại có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, trình khuếch tán nội động lực trình khuếch tán ngoại ngược lại Tức khuếch tán ngoại tiễn hành khuếch tán nội tiếp tục độ âm nguyên liệu giảm dân Tuy nhiên trình sấy ta phải cho hai trình ngang với nhau, tránh trường hợp khuếch tán ngoại lớn khuếch tán nội Vì làm cho bay lớp bề mặt diễn mãnh liệt làm cho bề mặt sản phẩm bị khơ cứng, hạn chế âm Khi xảy tượng ta khắc phục cách sấy gián đoạn (quá trình sấy - ủ liên tiếp) mục đích để thúc q trình khuếch tán nội 1.3 Các giai đoạn qua trinh say Quá trình làm khô vật liệu 4m duoc chia lam ba giai doan: 1.3.1 Giai đoạn nung nóng vật liệu sấy Giai đoạn nhiệt độ vật liệu say tăng từ nhiệt độ ban đầu nhiệt độ bầu ướt tương ứng với mơi trường khơng khí xung quanh, giai đoạn trường nhiệt độ biến đôi không tùy thuộc vào phướng án sấy Âm bay chủ yếu âm liên kết lý tốc độ sấy tăng dần Đường cong sấy đường cong tốc độ sấy giai đoạn đường cong, lượng liên kết nước liên kết lý nhỏ đường cong sấy đường cong tốc độ sấy thường đường cong lôi 1.3.2 Giai đoạn sấy đẳng tốc Giai đoạn sấy đẳng tốc giai đoạn âm bay nhiệt độ không đổi (nhiệt độ bầu ướt), chênh lệch nhiệt độ vật liệu sấy nhiệt độ tác nhân sây không đổi nên tốc độ sấy khơng đổi Do đó, đường cong sấy đường cong tốc độ sấy giai đoạn đường thắng Âm tách giai đoạn chủ yếu âm liên kết lý âm liên kết hóa lý 1.3.3 Giai đoạn sấy giảm tốc Ở giai đoạn sấy lượng nước cịn lại nguyên liệu chủ yếu nước liên kết có lượng liên kết lớn Vì vậy, việc tách am khó khăn cần lượng lớn nên đường cong sấy đường cong tốc độ sấy thường có dạng cong Tuy nhiên, hình dạng đường cong phụ thuộc vào dạng liên kết am vật liệu tùy thuộc vào dạng vật liệu say Độ âm vật liệu cuối trình sấy tùy thuộc vào độ âm mơi trường khơng khí xung quanh 1.4 Các nhân tố ảnh hướng tới tốc độ làm khô 1.4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ khơng khí Trong điều kiện khác khơng đối độ âm khơng khí, tốc độ gió nâng cao nhiệt độ khơng khí làm tăng nhanh q trình làm khơ Như nhiệt độ sấy cao tốc độ làm khô nhanh Tuy nhiên, nhiệt độ tăng cao phải giới hạn cho phép, nhiệt độ cao ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Mặt khác, cân trình khuếch tán nội khuếch tán ngoại bị phá vỡ, khuếch tán ngoại lớn cịn khuếch tán nội nhỏ dẫn đến tượng vỏ cứng ánh hưởng di chuyên nước từ Nhưng nhiệt độ làm khô thấp quá, giới hạn cho phép q trình làm khơ chậm lại dẫn đến thối rữa, hủy hoại thịt cá Nhiệt độ làm khô tùy thuộc vào loại nguyên liệu, kết cầu tổ chức thịt, phương pháp chế biến nhiều phương pháp khác 1.4.2 Ảnh hướng độ ẫm tương đối khơng khí Độ âm tương đối khơng khí nhân tố ảnh hưởng định đến q trình làm khơ Độ âm tương đối khơng khí lớn q trình làm khơ chậm Khi khơng khí khơ tức độ âm thấp q trình khuếch tán tăng, âm dễ Tuy nhiên, cần ý đến tượng mắt cân trình khuếch tán nội khuếch tán ngoại, gây nên tượng tạo màng cứng Để tránh tượng người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn, tức vừa sấy vừa ủ âm 1.4.3 Ảnh hướng tốc độ chuyền động không khí Tốc độ chun động khơng khí có ảnh hưởng lớn đến q trình làm khơ Tốc độ khơng khí q lớn q nhỏ khơng có lợi cho trình sấy Nếu tốc độ lớn làm bay sản phẩm hay khó giữ nhiệt lượng ngun liệu để cân q trình sấy, cịn tốc độ nhỏ làm cho trình sấy lâu, dẫn đến hư hỏng sản phẩm Khi ngồi sản phẩm lên mốc gây thối rữa tạo thành lớp dịch nhầy có màu sắc mùi vị khó chịu Vì cần phải có tốc độ gió thích hợp, giai doan đầu q trình làm khô 1.4.4 Ảnh hướng áp suất tác nhân sấy Tốc độ say quyền nhiệt độ định biểu thị: dw — ~Đự,=P,) Trong đó: P¡ — Phân áp suất nước bề mặt nguyên liệu (zưnHp) P, — Phân áp suat riéng phan hoi nuéc khong (mmHg) B- Hệ số bay nước khí quyên B phụ thuộc vào tốc độ gió, hướng gió cấu tạo nguyên liệu Khi sấy áp lực thường có tốc độ gió khơng đổi B số phụ thuộc vào truyền dẫn âm phần nguyên liệu trao đơi chất máy sấy, lúc hệ số bay B đặc trưng hệ số K, tức là: S =K(fi~B) Như sây chân khơng có nhiệt độ khơng đơi, tốc độ say tỉ lệ với hiệu số áp suất bề mặt nguyên liệu hệ thống sấy Áp suất P; máy sấy giảm tốc độ sẫy tăng, quan hệ khơng phải quan hệ bậc 1.4.5 Ảnh hưởng kích thước nguyên liệu Nói chung ngun liệu nhỏ, mỏng tốc độ sấy nhanh Như nói hai trình khuếch tán nội khuếch tán ngoại tỉ lệ thuận với điện tích bề mặt nguyên liệu Khi vật có bề mặt nước lớn nước nguyên liệu để bay hơi, vật liệu nhanh khô Trong điều kiện khác tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S, tỷ lệ nghịch với chiều dày nguyên liệu ø aw _ 3S dt o Trong đó: S — diện tích bề mặt bay nguyên liệu o — chiều dày nguyên liệu B— hệ số bay đặc trưng cho bề mặt nguyên liệu Chang hạn làm khô cá to, muốn cho nhanh chóng phải cắt, mỗ phân chia nhỏ Dựa vào thời hạn bảo quản sản phẩm để chọn phương pháp cắt mô cho phù hợp Muốn bảo quán cá khô lâu mô phải giữ lai da va vay dé lam chậm xâm nhập nâm môc giữ cho thịt cá khô khó hút âm 1.4.6 Ảnh hướng việc ủ âm - U 4m công đoạn bán thành phẩm, sau sây khô thời gian Vì ủ âm mục đích q trình sấy khơ gián đoạn để đảm bảo di chuyên nước sản phẩm bề mặt hơn, rút ngắn thời gian sấy khô Nhưng trình ủ âm phải thời gian định thời gian sẵy khô ban đầu không ngắn dài Nếu thời gian sấy q ngắn bề mặt ngồi ngun liệu chưa khô nên ủ âm làm cho bề mặt bán thành phẩm xảy tượng sinh chất nhớt Ngược lại thời gian sấy lâu bề mặt ngun liệu q khơ ảnh hưởng tới thời gian ủ âm, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Vì phải ý đến chế độ sấy khơ gián đoạn cho thích hợp với loại nguyên liệu 1.4.7 Ảnh hưởng thân nguyên liệu Nguyên liệu đưa vào làm khô cần phải xét đến thành phần hóa học như: nước, mỡ, protit, chất khống, kết cấu tơ chức rắn hay lỏng lẻo Ví dụ: Cá tươi hay ươn, mặn hay nhạt vào yếu tố ta chọn chế độ khơ cho thích hợp Cá cắt mơ, loại cá nhỏ làm khô nhanh quan trọng tỉ lệ = lớn trình làm khơ nhanh, bề mặt ngun liệu nhãn sáng tốc độ khơ chậm 1.5 Các phương pháp sấy thiết bị sấy Căn theo phương pháp sấy mà người ta phân loại thiết bị say * Phương pháp sấy nóng: Trong phương pháp sấy vật liệu đốt nóng Hệ thống sấy nóng thường phân loại theo phương pháp cung cấp nhiệt, bao gồm thiết bị sau đây: Hệ thống sấy đối lưu: Trong hệ thống sấy vật liệu sấy nhận nhiệt đối lưu từ tác nhân sấy khơng khí nóng khói lị Đây loại hệ thông sấy phổ biến hệ thống sấy đối lưu người ta phân ra: Hệ thống sấy buông, hệ thống sấy hầm, hệ thống sấy thùng quay, hệ thống sấy tháp, hệ thống sấy khí động Hệ thống sấy tiếp xúc: 10 Vat liéu say nhận nhiệt từ bề mặt nóng Như vậy, hệ thống say tiép xúc người ta tạo độ chênh lệch phân áp suất nhờ tăng phân áp suất bề mặt vật liệu say: thống say 16 va thống sây tang Hệ thống sấy bực xạ: Vật liệu sây nhận nhiệt từ nguồn xạ để 4m dịch chuyển từ bên vật liệu sấy bề mặt khuếch tán vào môi trường Hệ thống sây xạ người ta tạo chênh lệch phân áp suất nước vật liệu sây mơi trường xung quanh băng cách đốt nóng vật liệu sấy Các hệ thống sấy khác: hệ thông sây băng đòng điện cao tần hệ thống sấy dùng lượng điện từ trường Ưu nhược điểm phương pháp sấy nóng: Ưw điểm: Phương pháp sấy nóng phơ biến thiết bị sấy đa đạng, áp dụng cho nhiều loại vật liệu sấy, đải nhiệt độ nóng rộng đễ điều chỉnh cho loại vật liệu sấy, nguần nhiệt cung cấp phong phú phí đầu tư thiết bị khơng cao Nhược điểm: khơng thích hợp cho số loại vật liệu, chất lượng sản phẩm không cao, màu sắc sản phẩm để biến đổi phí lượng cao * Trong phương pháp sấy lạnh người ta tạo độ chênh lệch phân áp suất Phương pháp sây lạnh: VLS TNS cách làm giảm phân áp suất nước TNS Thực băng cách làm giám độ chứa âm khơng khí nhờ tách âm đàn lạnh Khi âm dịch chun từ bề mặt vào mơi trường xung quanh có thê xảy nhiệt độ lớn nhỏ hon 0°C Phương pháp sấy lạnh bao gồm hệ thống sấy sau: hệ thống say lạnh nhiệt độ t > 0°C, hệ thống sây chân không thăng hoa, hệ thống say chan khong 1.6 Một số thiết bị sấy ứng dụng để sấy Nông lâm Hải sản qua khảo sát thực tế 1.6.1 Sử dụng thiết bị sấy buồng để sấy thóc, ngơ, đậu tương Cơng ty Cé phần Giống trồng Thái Bình 1.6.1.1 Nguyên liệu sấy ... phân ra: Hệ thống sấy buông, hệ thống sấy hầm, hệ thống sấy thùng quay, hệ thống sấy tháp, hệ thống sấy khí động Hệ thống sấy tiếp xúc: 10 Vat liéu say nhận nhiệt từ bề mặt nóng Như vậy, hệ thống. .. lượng cao 1.6.1.2 Thiết bị sấy Nhà máy dùng thiết bị sấy buông để sấy, hệ thống sấy Công Ty nhập từ Dan Mach va đánh giá hệ thống sắy lớn Hệ thống sấy buồng sấy theo mẻ, với suất cao mẻ có thê... Phương pháp sấy lạnh bao gồm hệ thống sấy sau: hệ thống say lạnh nhiệt độ t > 0°C, hệ thống sây chân không thăng hoa, hệ thống say chan khong 1.6 Một số thiết bị sấy ứng dụng để sấy Nông lâm