Đồ án tính toán, thiết kế hệ thống sấy băng tải để sấy chè

Trong công nghệ sản xuất chè thì sấy chè là một khâu rất quan trọng. Chè sau khi thu hoạch qua chế biến sẽ được sấy khô. Sau khi sấy chè phải đạt được độ tơi, độ khô nhất định theo yêu cầu để đảm bảo chất lượng và tăng thời gian bảo quản. Với các yêu cầu về hình thức, vệ sinh và chất lượng sản phẩm người ta sử dụng thiết bị sấy kiểu băng tải với nhiều băng tải làm việc liên tục với tác nhân sấy là không khí nóng có tuần hoàn một phần khí thải.

PHẦN : MỞ ĐẦU 1.1 Lời mỏ đầu Trong ngành cơng nghiệp chung việc bảo quản chất lượng sản phẩm quan trọng Đe chất lượng sản phẩm tốt ta phải tiến hành sấy để tách ẩm Vật liệu sau sấy có khối lượng giảm giảm cơng chun chỏ, độ bền tăng lên, chất lượng sản phẩm nâng cao,thời gian bảo quản kéo dài Quá trình làm bốc nưdc khỏi vật liệu nhiệt gọi trình sấy Người ta phân biệt sấy làm hai loại :sấy tự nhiên sấy nhân tạo Sấy tự nhiên dùng lượng mặt trời để làm bay nưdc vật liệu nên đơn giản ,ít tốn nhiên khd điều chỉnh trình sấy vât liệu sau sấy độ ẩm cao Trong cơng nghiệp hố chất thường ngưịi ta dùng sấy nhân tạo,tức phải cung cấp nhiệt cho vật liệu ẩm Phương pháp cung cấp nhiệt cd thể dẫn nhiệt ,đối lưu ,bức xạ lượng điện trường cd tần số cao Đối vdi nưdc ta nưdc nhiệt đdi nóng ẩm,do đd việc nghiên cứu cơng nghệ sấy để chế biến thực phẩm khô làm khô nông sản cd ý nghĩa đặc biệt Kết hợp phơi sấy nhằm tiết kiệm lượng,nghiên cứu công nghệ sấy thiết bị sấy phù hợp cho loại thực phẩm ,nông sản phù hợp vdi điều kiện khí hậu thực tiễn nưdc ta.Từ đd tạo hàng hda phong phú cd chất lượng cao phục vụ cho xuất tiêu dùng nưdc 1.2 BIỆN LUẬN ĐÈ TÀI Để thực trình sấy, người ta sử dụng hệ thống gồm nhiều thiết bị như: thiết bị sấy ( buồng sấy, hầm sấy, thiết bị sấy kiểu băng tải, máy sấy thùng quay, sấy phun, sấy tầng sôi, máy sấy trục ), thiết bị đốt nóng tác nhân, quạt, bom số thiết bị phụ khác, Trong đồ án em tính tốn thiết kế thiết bị sấy kiểu băng tải Thiết bị sấy loại thường dùng để sấy loại rau quả, ngũ cốc, loại nông sản khác, sấy số sảm phẩm hố học Trong đồ án em sử dụng vật liệu sấy chè với tác nhân sấy hỗn hợp khơng khí nóng Chè cơng nghiệp lâu năm, thích hợp khí hậu nhiệt đới Chè khơng đơn thứ dùng để “giải khát” mà trở thành sản phẩm có nhiều cơng dụng Chế biến chè không cung cấp phục vụ nhu cầu nước mà để xuất khẩu, yêu cầu đầu tư thiết bị tốn loại nơng sản khác Trong cơng nghệ sản xuất chè sấy chè khâu quan trọng Chè sau thu hoạch qua chế biến sấy khô Sau sấy chè phải đạt độ tơi, độ khô định theo yêu cầu để đảm bảo chất lượng tăng thời gian bảo quản Với yêu cầu hình thức, vệ sinh chất lượng sản phẩm người ta sử dụng thiết bị sấy kiểu băng tải với nhiều băng tải làm việc liên tục với tác nhân sấy khơng khí nóng có tuần hồn phần khí thải Vật liệu sấy cung cấp nhiệt phương pháp đối lưu Ưu điểm phương thức sấy thiết bị đơn giản, rẻ tiền, sản phẩm sấy đều, có tuần hồn phần khí thải nên dễ dàng điều chỉnh độ ẩm tác nhân sấy, tốc độ khơng khí qua phòng sấy lớn, suất cao, hiệu PHẦN : Sơ ĐỒ CÔNG NGHỆ & THUYẾT MINH 2.1 Sơ ĐỒ CƠNG NGHỆ CỦA Q TRÌNH Với thiết bị phương thức sấy chọn, ta có sơ đồ cơng nghệ q trình sấy chè sau : Khơng khí Vật liệu Chú thích : Khí thải Hơi nước bão hồ Hỗn hợp khí sau sấy Vật liệu vào 1 - phịng sấy - caloriícr - quạt đẩy - cyclon - quạt hút Hơi nước Khí tuân hồn 2.2 THUYẾT MINH LƯU TRÌNH Do u cầu độ khô chè nên dùng tác nhân sấy hỗn hợp khơng khí nóng Khơng khí ban đầu đuợc đua vào caloriíc, khơng khí nhận nhiệt gián tiếp từ nuớc bão hoà qua thành ống trao đổi nhiệt Hơi nuớc ống, khơng khí ống Tại calorife, sau nhận đuợc nhiệt độ sấy cần thiết khơng khí nóng vào phịng sấy tiếp xúc với vật liệu sấy (chè) cấp nhiệt cho nuớc chè bốc Trong trình sấy, khơng khí chuyển động với vận tốc lớn nên có phần chè bị kéo theo khơng khí khỏi phịng sấy Đe thu hồi khí thải chè nguời ta đặt đuờng ống khơng khí nóng cyclon Khí thải sau khỏi phòng sấy vào cyclon để tách chè theo làm Sau phần khí thải đuợc quạt hút đuờng ống dẫn khí để thải ngồi khơng khí Một phần khí cho tuần hồn trở lại trộn lẫn với khơng khí tạo thành hỗn hợp khí đuợc quạt đẩy đẩy vào calorife Hỗn hợp khí đuợc nâng nhiệt độ đến nhiệt độ cần thiết vào phòng sấy tiếp tục thực trình sấy Quá trình sấy lại đuợc tiếp tục diễn Vật liệu sấy ban đầu có độ ẩm lớn đuợc đua vào phòng sấy qua băng tải nhờ thiết bị huớng vật liệu Vật liệu sấy chuyển động băng tải nguợc chiều với ciều chuyển động khơng khí nóng nhận nhiệt trực tiếp từ hỗn hợp khơng khí nóng thực q trình tách ẩm Vật liệu khô sau sấy đuợc cho vào máng đuợc lấy PHẦN : CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1 Các ký hiệu GI,G2: Lượng vật liệu trước vào sau khỏi sấy, (Kg/h) Gk: Lượng vật liệu khô tuyệt đối qua sấy , (Kg/h) Wi, w2: Độ ẩm vật liệu trước sau sấy, tính theo % khối lượng vật liệu ướt W: Độ ẩm tách khỏi vật liệu qua máy sấy , (Kg/h) L:Lượng khơng khí khơ tuyệt đối qua sấy , (Kg/h) x0:Hàm ẩm khơng khí trước vào caloripher sưởi, (Kg/Kgkkk) Xi,x2: Hàm ẩm khơng khí trước vào sấy (sau qua caloripher sưởi) sau khỏi sấy, (Kg/Kgkkk) 3.2 Các thơng só ban đầu Thiết kế hệ thống sấy băng tải để sấy chè với suất khoảng 1400tấn/ năm Giả thiết năm nhà máy làm việc 350 ngày ,mỗi ngày làm 20 Vậy suất trung „ _1400000 Cj2 = 200 Kg/h 350*20 bình Chè sau thu hoạch sơ chế sơ trưdc đem vào phòng sấy.Độ ẩm chè lúc đạt khoảng từ (60-65)% Chọn độ ẩm chè trưdc sấy W 1=63%.Để sản phẩm chè sau sấy đạt độ khô,tơi,xốp theo yêu cầu mà không bị gãy vụn,không bị ẩm mốc ta khống chế độ ẩm chè đạt khoảng W2=5% Theo kinh nghiệm chè khô cd thể chịu nhiệt độ dưdi 100°C.Do đd ta chọn nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị sấy t 2=100°C.Để đảm bảo tính kinh tế,giảm tổn thất nhiệt tác nhân sấy mang đồng thời đảm bảo không xảy tượng đọng sương sau sấy,ta chọn t cho độ ẩm tương đối không bé không gần trạng thái bão hồ Do nhiệt độ tác nhân khỏi buồng sấy chọn sơ khoảng t2=70°c Thông số khơng khí ngồi trời xác định thành phố Đà Nang Như vậy,các thơng só ban đầu xác định là: Năng suất tính theo sản phẩm : G2 =200 kg/h Độ ẩm vật liệu vào : Wi = 63% Độ ẩm vật liệu : w2 = 5% Nhiệt độ tác nhân sấy vào : ti = 100°c Nhiệt độ tác nhân sấy : t2 = 70°c Nhiệt độ khơng khí ngồi trời : to = 26°c ,P0bh =0.0343 at Độ ẩm môi trường : cp = 81% Hàm ẩm khơng khí tính theo cơng thức sau: xo=0.622 _ ẹ *P o b h —— {sách QTTBII_ trang 156} Pkq ~ (p * p»bh thay số vào ta có 0.81*0.0343 =0.017 2(kg/kgkkk) 1.033-0.81*0.0343 -Nhiệt lượng riêng khơng khí: Io=Ckkk*t0+x0*ih , (J/kgkkk) {sách QTTBII-trang 156} Với Ckkk: nhiệt dung riêng khơng khí , J/kg độ Ckkk- 103 J/kg độ t0 nhiệt độ khơng kh í t0= 26°c ih: nhiệt lượng riêng nước nhiệt độ t0 J/kg Nhiệt lượng riêng ih dược xác định theo công thức thực nghiệm ih^o+Ch*^=(2493+1.97to)103 , J/kg {sách QTTBIIJtrang 156} xo=0.622 r0=24 93* 103 :nhiệt lượng riêng nước 0°c Ch= 1.97*103: nhiệt dung riêng nước , J/kg độ Từ ta tính Io=69.76*103 J/kgkkk hay I0=69.76 (kJ/kgkkk) -Trạng thái khơng khí sau khỏi caloripher là: ti=100°C,Pibh=l-02 at Khi qua caloripher sưỏi, khơng khí thay đổi nhiệt độ cịn hàm ẩm khơng thay đổi Do X^XQ nên ta có : Trong đó: 0172 , X;'S - *T°?3, -=0.027=2.7% ^ (0.622+ x1)piw (0.622+ 0.0172)* 1.02 -Nhiệt lượng riêng khơng khí sau khỏi caloripher là: í = t1+(2493+1.97t1)103x1, (J/Kgkkk) Ii= 100+(2493+1.97*100)*0.0172 = 146.268 ( KJ/Kgkkk) -Trạng thái khơng khí sau khỏi phòng sấy: t2=70°c , p2bh=0.3177 at -Nếu sấy lý thuyết thì:Ii=I2=l46.268 (KJ/Kgkkk) Ta có I2=Cvvv*t2+x2*ib J/Kgkkk Từ hàm ẩm khơng khí I -C *t I -C *t X2=n h = H ^kkk h (Kg/Kgkkk) r h ữ + * tữ 9r n 146.268*103 -103 *70 2493 *103 +1.97 * =0.029 (Kg/Kgkkk) 103 * 26 x2*pkq 0.1496=14.96% 0.029*1.033 ~ (0.622 + x2 ) p u h (0.622 + 0.029)0.3177 3.3 Cân vật liệu 3.3.1 Cân vật liệu cho vật liệu sấy Trong trình sấy ta xem khơng có tượng mát vật liệu,lượng khơng khí khơ tuyệt đối coi khơng bị biến đổi suốt trình sấy.Vậy lượng vật liệu khô tuyệt đối qua sấy là: _ _ 10 Õ - W „ 100- W Gk=Gi =G2 {sách QTTBIItrang 165} Trong đó: Wi=63%, w2=5%; G2=200 ( Kg/h.) Vậy Gk = 200 Q Q ~ = 190 (Kg/h) 100 Lượng ẩm tách khỏi vật liệu trình sấy tính theo cơng thức: _ w - W W=G2 100-W1 , (Kg/h) _ {sách QTTBII_ trang 165} w=200 ~ =313.5 (Kg/h) 100-63 Lượng vật liệu trước vào phòng sấy GI=G2+W=200+313.5=513.5 (Kg/h) 3.3.2 Cân vật liệu cho không khí sấy Cũng vật liệu khơ ,coi lượng khơng khí khơ tuyệt đối qua sấy khơng bị mát suốt trình sấy.Khi qua trình làm việc ổn định lượng khơng khí vào máy sấy mang theo lượng ẩm :Lxi Sau sấy xong , lượng ẩm bốc khỏi vật liệu w khơng khí có thêm lượng ẩm w Neu lượng ẩm khơng khí khỏi sấy Lx ta có phưoug trình cân bằng: Lxi+W=Lx2 {sách QTTBII_ trang 165} w L =———— (Kg/h) *2 -*1 Thay số L = -= 26567.8 ( Kg/h) 0.029-0.0172 Với L lượng khơng khí khơ cần thiết để làm bốc w kg ẩm vật liệu Ta có,tại to=26°C,ứng vdi 104 :Vậy khơng khí chuyển động theo chế độ xoáy Tỉ số ^ = 0.032 Tra bảng QTTB I trang 338 ệ = 0.95 Vậy trở lực đột thu caloripher là: Apậ=ệ*p = 58.5 (N/m2) 6.Trỏ lực đưịng óng dẫn khơng khí từ caloifer đén phòng sấy +Chọn đường ống dài (m) +Đường kính ống d =0.3 (m) -Tính tốn giống ống từ miệng quạt đến caloripher ta được: Regl^Re^en -Nên khí khu vực độ Ả = 0.0162 Vậy trở lực đường ống dẩn khí là: Ẫ*l*p*co2 0.0162*2*0.916 *11.62 APr = -5 = - = 6.66 (N/m ) *d 2*0.3 Trỏ lựcđột mổ vào phịng sấy -Diện tích mặt ngang ống F0 = 0.07065 m2 -Diện tích ngang phòng sấy Fi = h*R =1.183*1.82 = 2.153(m2) ^ = 0.0328 Fi _ Tra bảng ST QTTBI trang 387 có ệ = 0.95 Vậy trở lực đột mở vào phòng sấy là: = 58.5 (N/m2) AP6=ệ*p*— = 0.95 * 0.916 * Trổ lực đột thu khỏi phòng sấy -Nhiệt độ khỏi phòng sấy t2 = 70°c p = 0.996 (Kg/m3) y = 20.02*10 6(m2/s) X A D _0ỉ*d 11.6*0.3 _ _ „4 -Chuân sô Reynol: Re = = ~—-—=17*10 :|c1 r 20.02*10 Re>104 khơng theo chế độ chảy xốy Tra bảng st QTTB I trang 385 ta ệ = 0.48 Vậy trở lực ÁPj = ệ * p * — = 0.48 * 0.996 * 11^— = 32.17 ( N/m2) Trỏ lực phịng sấy Ta chọn APS = 1000(N/m2) 10 Trỏ lực đưịng óng dẫn khí từ phịng sấy đén xyclon Đường ống chia làm đoạn: 3600 * T * '0.3' l2J 3040.95 í 0-3 ì 3600*3.14* l2) + Đoạn l:từ phịng sấy ,chọn ống có đường kính 3(m),dài 1=1.5(m) Vận tốc khơng khí ống : = 11.9 (m/s2) Chuấn số Reynon : 11.9*0.3 Re>104 khơng khí chuyển động theo chế độ chảy xốy Ẳ*l*ệ*aì1 _ 0.0162*1.5*0.996*11.92 = 5.7 (N/m2) Ap = *d 2*0.3 + Đoạn 2:từ cuối đoạn đến xyclon,chọn ống có đường kính 3(m),dài l=8(m) x*l*ệ*ũ}2 o.ól62*8*0.996* 11.92 A^0 = -f -= P -= 30.5 (N/m2) *d 2*0.3 11 Trỏ lực đưòng óng dẫn khí tuần hồn Chọn đưịng ống có đường kính d=3m,dài 1=1.5m 0162* 1.5*0.996* 11.92 _XT/ APu = -r -= -= 5.7 (N/m2) 11 *d 2*0.3 Re=^- = 18*104 V 20.02*10 “ 11 Trỏ lực đường óng dẫn khí từ quạt hút đến xyclon Chọn đường ống có đường kính d=3m,dài l=4m 0.0162*4*0.996* 11.92 c _ n , T , 2, Ắ* * £ * APU = -—r -= 7^ -= 15.2 (N/m2) *d 2*0.3 12 Trỏ lực khuỷu Từ phòng sấy ra: a = 90°,ệ = 1.1 (Sách TT& thiết kế hệ thống sấy trang 352) APU = ệ*p* — = 1.1* 0.996*-^-= 77.6 (N/m2) 13 Trỏ lực chạc Ta có F3/F2=1&V3/V2=1 suy A=0.6&£'= 2.0(Sách St QTTB&CNHC tậpl_tr390) Do ệ = A*ệ'= 0.6*2.0 = 1.2 APU = ệ * p * — = 1.2 * 0.996 = 84.6 (N/m2) 14 Trỏ lực xyclon Chọn AP14 =590(N/m2) 15 Trỏ lực toàn hệ thông NP = NP X + + AP X AP= 2128.11 (N/m2) 5.5 Tính cơng suất quạt chọn quạt 5.4.1 Quạt đẩy hỗn hợp khí vào xyclon Lưu lượng đẩy vào: Qđ = vđ = L’ *VfM = 27588(m3/h) -Áp suất làm việc toàn phần: 273 tu H = Hp* - * p 293 760.8 p ^ {sổ tay QTTB I trang 463} Với : Hp : Trở lực tính tốn hệ thống Hp = AP =2128.11 (N/m2) t’M: Nhiệt độ làm việc hổn hợp khí t’M = 48.4°c B = 760.8 mmHg : áp suất cho đặt quạt p : Khối lượng riêng của khí đktc /7 = 1.181 Kg / m3 pk : khối lượng riêng khí đk làm việc pk = 1.08 ,Kg/m3 H = 2128.11 * 273 + 48-4 * 293 -Công suất trục động điện : Với 760.8 1.181 = 2019.8 ,N/m2 N = Q*HP*S*P KW {st QTTB I Uang 463} 1000*77 *ĩ)tr ĩỊtr = 0.95 : Truyền động qua bánh đai T)q: Hiệu suất quạt lấy 72% Q = 181.275 m3/h = 0.050359 m3/s) Q : Năng suất quạt:Q=l81.275 (m3/h)=0.05035(m3/s) ^ _ 0.05035* 2015.72* 9.81* 1.08 _ i C W 1000*0.72*0.95 ~~ ' ’ -Công suất thiết lập động điện: ’ Nđc = N*k3,(KW) Với k3 hệ số dự trữ N = 1.57 chọn k3 = 1.2 {bảng 11-48 trang 64 ST QTTB 1} Suy ( KW) 5.4.2 Quạt hút khí thải ỏ xyclon -Lưu lượng hút: Qh = L’*V70°C=30409.5 (m3/h) -Quá trình tính tốn +Áp suất làm việc tồn phần: H=1987.9,(N/m2) +Công suất động điện: N = 1,45,KW +Công suất thiết lập động điện: N đ c = 1.45*1.25=1.8125, KW 5.4.3 Chọn quạt Cả hai quạt sử dụng quạt ly tâm loại II4.70N°4 {sổ tay QTTB I trang 482}với hiệu suất rj = 0.72 N = 57* 1.2=1.884, PHẦN 6: KẾT LUẬN Sau hoàn thành xong đồ án giúp em tìm hiểu sâu kỹ thuật sấy,đặc biệt nguyên tắc hoạt động cách tính tốn thiết kế hệ thống sấy.Mục đích tầm quan trọng thiết bị sấy kiểu băng tải quy trình sản xuất Vì đồ án mơn học mà em tiếp xức,phần tài liệu tham khảo hạn chế kiến thức hạn hẹp.Hơn cơng thức tính tốn cịn mang tính tương đối,nhiều hệ số tự chọn dẫn đến sai lệch kết Tuy nhiên,cùng với giúp đỡ bạn bè,đặc biệt hướng dẫn tận tình thầy giáo giúp em hoàn thành đồ án Em chân thành cảm ơn PHẦN 7: TÀI LIỆU THAM KHAO Cơ sỏ QT&CNHC tập NXB ĐH&TH Chuyên nghiệp Kỹ thuật sấy nông sản NXB KHKT Hà Nội _1991 So tay QTTB&CNHC tập Sổ tay QTTB&CNHC tập Tính tốn thiết kế hệ thống sấy_ Trần Vân Phú NXB GD 2001 PHẦN 8: MỤC LỤC 10 21 33 34 35 Phần 1: Phần 2: Phần 3: Phần 4: Mỏ đầu Sơ đồ công nghệ sấy & thuyết minh Cân vật chất Cân nhiệt lượng &tính tốn thiết bị Trang Trang Trang Trang Phần 5: Tính toán chọn thiết bị phụ Trang Phần 6: Kết luận Trang Phần 7: Tài liệu tham khảo Trang Phần 8: Mục lục Trang ... PHẦN 6: KẾT LUẬN Sau hồn thành xong đồ án giúp em tìm hiểu sâu kỹ thuật sấy, đặc biệt nguyên tắc hoạt động cách tính tốn thiết kế hệ thống sấy. Mục đích tầm quan trọng thiết bị sấy kiểu băng tải quy... trục lăn để vào băng tải cùng.Nếu thiết bị có băng tải sấy khơng lớp vật liệu khơng xáo trộn loại thiết bị có nhiều băng tải sử dụng rộng rãi Ớ loại vật liệu từ băng di chuyển đến đầu thiết bị... đầu Thiết kế hệ thống sấy băng tải để sấy chè với suất khoảng 1400tấn/ năm Giả thiết năm nhà máy làm việc 350 ngày ,mỗi ngày làm 20 Vậy suất trung „ _1400000 Cj2 = 200 Kg/h 350*20 bình Chè sau