THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY BĂNG TẢI để SẤY CHÈ VỚI NĂNG SUẤT 195,5KG SẢN PHẨM GIỜ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM KHOA CƠ KHÍ VÀ CƠNG NGHỆ ĐỒ ÁN THIẾT BỊ Đề tài THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY BĂNG TẢI ĐỂ SẤY CHÈ VỚI NĂNG SUẤT 195,5KG SẢN PHẨM/GIỜ Sinh viên thực hiện: Hoàng Thị Thường Lớp: CNTP51B Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Huế Huế, tháng 5/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ VÀ CÔNG NGHỆ Độc lập - Tự - Hạnh phúc -o0o - NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN THIẾT BỊ Họ tên sinh viên: Hồng Thị Thường Lớp: Cơng nghệ thực phẩm 51B Tên đề tài: “ Thiết kế hệ thống sấy băng tải để sấy chè lên men với suất 195,5 kg sản phẩm/h” Các số liệu ban đầu: - Vật liệu: Chè lên men - Độ ẩm vật liệu vào: 63% - Độ âm vật liệu ra:5 % - Nhiệt độ tác nhân sấy vào: 85oC - Nhiệt độ tác nhân sấy ra:39oC Nội dung phần thuyết trình tính tốn - Lời mở đầu - Phần 1: Tổng quan phương pháp sấy nguyên liệu - Phần 2: Quy trình cơng nghệ - Phần 3: Tính cân vật chất - Phần 4: Tính cân nhiệt lượng tính tốn thiết bị - Phần 5: Tính tốn thiết bị phụ - Kết luận - Tài liệu tham khảo Bản vẽ - Bảng vẽ hệ thống thiết bị: khổ A3, khổ A1 Ngày giao nhiệm vụ: Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Ngày bảo vệ: Thông qua mơn Huế, ngày tháng năm2020 TRƯỞNG BỘ MƠN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (ký, ghi rõ họ tên) TS Nguyễn Văn Huế DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần hóa học búp chè Bảng 1.2 Sự biến đổi tinh dầu Bảng 1.3 Sự biến đổi Nito hòa tan cafein sấy .6 Bảng 3.1 Các thông số khơng khí 18 Bảng 3.2 Tổng hợp thông số vật liệu .20 Bảng 4.1 Tổng hợp kích thước băng tải phịng sấy 23 Bảng 4.2 tổng hợp tính tốn cân nhiệt lượng 34 Bảng 5.1 Kích thước calorifer .42 Bảng 5.2 kích thước cyclon LIH – 24 44 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Búp chè nguyên liệu Hình 1.2 Sản phẩm chè đen Hình 1.3 Chè đen chè xanh Hình 1.4 Thiết bị sấy băng tải 10 Hình 2.1 Lưu trình cơng nghệ q trình sấy 14 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU PHẦN 1: TỔNG QUAN 1.1.Giới thiệu nguyên liệu chè 1.1.1.Giới thiệu sơ sản phẩm chè .2 1.1.2.Các thành phần chè nguyên liệu .2 1.1.3.Các sản phẩm chè 1.1.4.Kỹ thuật sản xuất chè đen 1.2.Cơ sở lí thuyết trình sấy 1.2.1.Khái niệm 1.2.2.Nguyên lý trình sấy 1.2.3.Tác nhân sấy, chế độ sấy, thiết bị sấy 1.3.Chọn thiết bị sấy, tác nhân sấy, chế độ sấy cho trình sấy chè 1.3.1.Chọn thiết bị sấy 1.3.2.Chọn tác nhân sấy .10 1.3.3.Chọn chế độ sấy 10 PHẦN 2: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 12 2.1.Sơ đồ công nghệ .12 2.2.Thuyết minh quy trình .12 2.3.Lưu trình cơng nghệ q trình sấy .13 PHẦN 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT .16 3.1.Các ký hiệu sử dụng 16 3.2.Các số liệu ban đầu 16 3.3.Cân vật chất .17 3.3.1.Tác nhân sấy ban đầu, chưa qua calorifer: 17 3.3.2 Tác nhân sấy sau qua calorifer trước vào buồng sấy: 17 3.3.3.Trạng thái khơng khí sau khỏi phòng sấy: .18 3.4.Cân vật liệu .19 3.4.1.Cân vật liệu cho vật liệu sấy .19 3.4.2.Cân vật liệu cho tác nhân sấy 19 PHẦN 4: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG VÀ TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 21 4.1.Các thông số thiết bị .21 4.1.1.Chọn kích thước băng tải 21 4.1.2.Chọn vật liệu làm phòng sấy .21 4.1.3.Thể tích khơng khí 23 4.1.4.Vận tốc chuyển động khơng khí chế độ chuyển động khơng khí phịng sấy 24 4.2.Tổn thất nhiệt lượng 25 4.2.1.Tổn thất qua tường 25 4.2.2.Tổn thất qua trần .30 4.2.3.Tổn thất qua cửa 30 4.2.4.Tổn thất qua 31 4.2.5.Tổn thất để làm nóng vật liệu sấy 31 4.3.Các thơng số q trình sấy thực 32 4.3.1.Nhiệt lượng bổ sung thực tế 32 4.3.2.Khơng khí sau khỏi phòng sấy 32 4.3.3.Khơng khí trước vào calorifer sau khỏi calorifer 32 4.4 Phương trình cân nhiệt lượng 33 4.4.1.Nhiệt lượng vào 33 4.4.2.Nhiệt lượng 34 PHẦN 5: TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 36 5.1.Calorifer 36 5.1.1.Chọn kích thước ống truyền nhiệt .36 5.1.2.Tính tốn 37 5.2.Cyclon 42 5.2.1.Giới thiệu cyclon 42 5.2.2.Tính tốn 43 5.3.Quạt 44 5.3.1.Giới thiệu quạt 44 5.3.2.Tính trở lực tồn q trình 45 5.3.3.Tính cơng suất quạt chọn quạt .55 KẾT LUẬN 58 LỜI MỞ ĐẦU Thực phẩm người vô quan trọng, người cần có thực phẩm để sống, tồn phát triển.Trong công nghiệp thực phẩm giới nói chung Việt Nam nói riêng phát triển để nâng cao chất lượng sản phẩm, phục vụ nhu cầu ngày người Tuy nhiên, thực trạng nước ta nóng nước quan tâm việc “xuất khẩu” thực phẩm, gây tồn đọng hư hỏng nhiều loại sản phẩm nông nghiệp, ảnh hưởng lớn đến kinh tế bà nhiều tỉnh thành Chính vậy, hết, lĩnh vực công nghệ chế biến thực phẩm cần nghiên cứu đưa giải pháp nhanh chóng để giúp người dân Và điển hình nhất, cơng nghệ Sấy – giải pháp tối ưu mặt thời gian Sấy trình tách nước, làm giảm lượng nước sản phẩm, giảm phát triển vi sinh vật, điển hình nấm mốc Những năm gần đây, nông nghiệp nước ta đạt thành tựu đáng kể, sấy khơ ứng dụng rộng rãi để phục vụ sản xuất Và loại khơng thể khơng nhắc đến, Chè – loại cơng nghiệp có giá trị lớn, nhiên sản phẩm tạo chưa đáp ứng tốt mặt kỹ thuật, việc xuất mặt hàng cịn gặp nhiều khó khăn Để đạt chất lượng tốt mặt kỹ thuật chè đen, quy trình chế biến chè thường thông qua nhiều giai đoạn làm héo, vò, lên men, sấy sấy giai đoạn vô quan trọng Đối với công đoạn này, thiết bị sấy băng tải sử dụng rộng rãi mang lại chất lượng tốt cho chè thành phẩm Vì vậy, để hiểu rõ thiết bị này, xin thực đồ án: “Tính tốn thiết kế hệ thống sấy băng tải dùng để sấy chè với suất 195,5 kg sản phẩm/h” PHẦN 1: TỔNG QUAN 1.1.Giới thiệu nguyên liệu chè 1.1.1.Giới thiệu sơ sản phẩm chè Chè (trà) từ lâu trở thành thức uống quen thuộc người dân Việt, nhiên biết đến cơng dụng giá trị Nhắc tới chè nhắc tới thức uống giải khát, sâu xa có thành phần hóa học có lợi ích tuyệt hảo với sức khỏe người Chè loại có lịch sử trồng trọt 4000 năm ngày phát triển Chè có nguồn gốc từ Trung quốc ngày có mặt nhiều nơi giới Chè thuộc họ Camellia, thường xanh nhiệt đới với xanh sáng có cưa Việt Nam xem nôi trà, trồng nhiều phía bắc nước ta Ngày nay, chè phát triển trồng nhiều vùng đất với nhiều giống Hình 1.1 Búp chè nguyên liệu loài khác giống chè Trung du (trồng nhiều trung du miền núi thấp), chè Shan (vùng thượng du, cao nguyên), chè Ấn Độ (vùng Tây Nguyên) giống chè PH Chè sản phẩm chế biến từ chè non & búp chè (đọt chè) chè Là búp chè có tơm, 2-3 non, hái đọt chè có từ 4-5 lá, vào độ trưởng thành kỹ thuật Yêu cầu chè nguyên liệu hàm lượng tanin cao, hàm lượng protein clorophin thấp 1.1.2.Các thành phần chè ngun liệu Bảng 1.1 Thành phần hóa học búp chè [10] Nước (%) 75-82 Chất khô Polyphenol Xenlulo Protein Pectin Tro (%) (% chấtkhô) (% chất (% chất khô) khô) (% chất (% khô) chất khô) 18-25 28-37 2-4 16-18 20-28 4-8 - Nước: nước chè non cao già có phân bố khác phận búp trà (tôm 76,6%, thứ 75,6%, thứ hai 75,6%, thứ 74,26%) Nước ảnh hưởng lớn đến việc định mức tiêu tiêu hao nguyên liệu đơn vị sản phẩm định đến lựa chọn chế độ công nghệ trình chế biến Trong sản xuất chè đen, giai đoạn vị thủy phần q cao làm cho nước ép bị chiết mạnh gây tổn thất chất chiết - Tanin: thành phần hóa học quan trọng trà tươi trà thành phẩm Hàm lượng tanin trà cao chất lượng trà tốt Tanin hỗn hợp phức tạp chất có đặc tính polyphenol Nó khơng tạo nên hương vị độc đáo trà mà cịn tham gia q trình biến đổi hóa học tác dụng enzyme oxy hóa để tạo hương thơm màu sắc nước pha đặc trưng cho loại trà Đặc biệt, búp chè non có hàm lượng tanin cao EGCG thấp nên có vị chát dịu, đắng - Cafein: chất alkaloit chủ yếu quan trọng trà, có vị đắng, khơng mùi Trong trà non hàm lượng cafein nhiều có khác (nõn tơm có 4-7%, thứ có 4-5%, thứ có 3-7% ) cafein tác dụng với tanin trà tạo thành váng để nguội nước trà, gọi hợp chất tanat cafein Cafein trà có khả kích thích hệ thần kinh trung ương, kích thích vỏ đại não làm cho tinh thần minh mẫn, giảm stress mệt mỏi lao động - Protein: thành phần quan trọng chúng tham gia cấu tạo nên phần lớn enzyme phản ứng enzyme lại sở sinh trưởng phát triển thực vật, đồng thời protein nguồn cung cấp axit amin tự việc hình thành chất lượng trà Hỗn hợp tanin trà giúp giải khát, gây cảm giác hưng phấn, tăng sức đề kháng thành vi huyết quản - Pectin: gồm loại pectin hòa tan protopectin Pectin hòa tan nước có vị dịu,làm cho độ nhớt dung dịch chè tăng, làm tăng chất lượng chè Ngoài pectin tham gia vào việc tạo hương vị cho chè, tạo cho chè có vị táo chín làm héo, mức độ vừa phải làm cho chè xoắn lại dễ hút ẩm gây khó khăn bảo quản làm giảm chất lượng chè - Tinh dầu: nguyên liệu chè có khoảng 0,03% tinh dầu, có mùi hăng cấu tử phần lớn andehyde Trong trình chế biến, hương thơm sản phẩm tạo phản ứng caramen tinh dầu có sẵn nguyên liệu chè bị oxy hóa bị khử tác dụng men tạo chất thơm Nguyên liệu chè chứa nhiều dầu thơm, dầu thơm có nhiệt độ sơi cao, có lợi cho chất lượng chè thành phẩm - Men: búp chè non có chứa nhóm men men thủy phân (proteaza, amylaza, pectinaza) men oxy hóa-khử (polyphenoloxydaza, peroxydaza) Men nhân tố quan trọng sống định chiều hướng phát triển phản ứng hóa học thể sinh vật chất kích thích cho tất biến đổi hóa học - Chất tro: chè tươi khoảng – 5%, chè khô khoảng – 6%, nhân tố ảnh hưởng đến thay đổi trạng thái chất keo ảnh hưởng trực tiếp đến trao đổi chất tế bào - Sắc tố: nguyên liệu chè gồm có: clorofin, caraten, xantofin, antoxianidin, ngồi cịn có sắc tố hình thành trình chế biến Tùy theo loại sản phẩm chè mà người ta tìm cách loại bỏ sắc tố sắc tố trình chế biến + Trong chè xanh clorofin sắc tố chủ yếu định màu nước pha chè thành phẩm + Xantofin sắc tố màu vàng, không tan nước nên xantofin làm cho bả chè có màu vàng, màu lộ rõ clorofin nguyên liệu bị phá hoại + Antoxianidin bị oxy hóa tan nước sắc tố chủ yếu màu nước pha chè đen (màu đồng đỏ) Ngày nay, trà thức uống phổ biến toàn giới tác dụng tốt thể Đồng thời, nước trà nguồn cung cấp chất chống oxy hóa tự nhiên, giúp bảo vệ thể chống lão hóa, giúp thể trẻ đẹp Do khơng phải ngẫu nhiên mà người ta gọi trà “phép chữa bệnh tách” 1.1.3.Các sản phẩm chè Chè sản phẩm chế biến từ búp (tôm), cuộng non thu hái từ chè Với phương pháp chế biến khác nhau, sản phẩm chè ngày đa dạng phong phú, người ta phân nhiều loại chè sau: - Chè xanh: nước pha màu vàng, vị đậm dịu, có hương thơm tự nhiên chè Chè xanh chế biến cách đem nguyên liệu chè diệt men (men có sẵn nguyên liệu chè) vị, sau đem sấy - Khu vực 1: Nhẵn thủy lực học, đặc trưng khu vực lớp màng chảy dịng phủ kín gờ nhám ống nên độ nhám không ảnh hưởng đến hệ số ma sát Trị số Reynol giới hạn xác định theo cơng thức sau: Regh = 6×( d ) 8/7 ε (CT II.60/T378, [1]) Với ε =10-4 (m) độ nhám tuyệt đối tôn Re gh = 6×( d 0,5 ) 8/7 = 6× ε 10 -4 (bảng II.15/T378, [1]) 8/7 ( ) = 101285,0953  Re > Regh - Khu vực 2: Khu vực nhám: đặc trưng khu vực chiều dày lớp màng dòng chảy nhỏ gờ nhám ống Trong khu vực hệ số ma sát phụ thuộc vào độ nhám mà không phụ thuộc vào chuẩn số Reynol Giá trị chuẩn số Re bắt đầu xuất vùng nhám là: 9/8 d Re n = 220× ( ) (CT II.62/T379, [1]) 9/8 = 220× (0,5 10 ) -4 = 3189803,54 Vậy Regh < Re < Ren - Khu vực 3: Khu vực độ: khu vực nằm khu vực nhẵn thủy lực khu vực nhám ứng với Regh < Re < Ren Hệ số ma sát khu vực phụ thuộc vào chuẩn số Re độ nhám thành ống d = 10-4 = 2×10 -4 thuộc khoảng (8×10 -5 ;1250×10 -5) 0,5 Vậy hệ số ma sát tính theo cơng thức: ε 100 = 0,1× 1,46× + d Re ( ( = 0,1× 1,46× 0,25 ) 10 -4 100 + 0,5 637281,0493 (CT II.64/T380, [1]) 0,25 ) = 0,0146(W/m.độ) Vậy trở lực ống từ miệng quạt đến calorifer là: ×l× × ω2d 0,0146×1,5×1,1848× 19,78162 P1 = = = 10,1551 (N/m ) 2×d 2×0,5 5.3.2.2 Trở lực calorifer Nhiệt độ trung bình khơng khí nóng calorifer là: t tb2 = t + t 85+25 = = 55 o C 2 Tại nhiệt độ ttb = 55oC ta tra (bảng I.255/T318, [1]) có : 45  = 2,8648×10-2 (W/m.độ)  = 1,0764 (kg/m3)  = 18,453×10-6 (m2/s) Vận tốc khơng khí calorifer là: kk1 = L' 3600×ρ×F Trong đó: F1 = Hx×Bx = 1.5×1,525 = 2,2875 (m2) kk1 = L' 16565,3925 = = 1,8688 (m/s) 3600×ρ×F 3600×1,0764×2,2875 Chuẩn số Reynol là: Re = ωkk1 ×d td γ 42,5 C Với d td = F1 4×2,2875 = = 1,5124 (m) π1 2×(1,5+1,525) 1: Là chu vi mặt cắt ngang calorifer 1 = 2×( Hx+ Bx) ω kk1 × d td 1,8688×1,5124 = = 153166,0500 γ 550 C 18,453× 10-6  Re = 153166,0500> 104: Khơng khí chuyển động theo chế độ chảy xoáy Vậy Re = Do ống xếp theo kiểu hành lang nên: = ( 6+9m) S d -0,23 () × Re-0,26 (CT II.72/T404, [1]) Trong đó: S: Khoảng cách ống theo phương cắt ngang dòng chuyển động (theo chiều rộng dòng) S = hg + d ng 0,035 + d = 0,007+ +0,007 = 0,0315 (m) 2 m: Số dãy chùm theo phương chuyển động, chọn m = 27 d: Đường kính ống: d = Dg = 0,049 (m) = ( 6+ 9m) = (6+9×27)× ( S d -0,23 () 0,0315 0,049 ) × Re-0,26 -0,23 ×150377,8486 -0,26 = 12,3649 46 Vậy trở lực calorifer là: ω2kk1 P = × 55 C× =12,3649×1,0764× (CT II.56/T377, [1]) 1,86882 = 23,2413( N/m2 ) 5.3.2.3 Trở lực đột mở vào calorifer Diện tích mặt cắt ngang ống đẩy F0 = × d2 0,52 = 3,14× = 0,1963 (m 2) 4 Diện tích cắt ngang calorifer là: F1 = Hx× Bx = 1,5×1,525= 2,2875 (m2) Chuẩn số Reynol là: Re = Tỉ s ố ω kk1 ×d 1,8688×0,5 = = 50636,7528 γ55 C 18,453× 10-6 F0 0,1963 = = 0,0858 Re >10 , khơng khí chuyển động theo chế độ xốy F1 2,2875   = 0,8346 Vậy trở lực đột mở vào calorifer là: (tra bảng N011/T387, [1]) ω2kk1 1,86882 P3 = × 55 C× = 0,8346×1,0764× =1,5687 (N/m ) 2 5.3.2.4 Trở lực đột thu từ calorifer ống dẫn khơng khí nóng Khơng khí nóng có nhiệt độ t = 85 oC, nhiệt độ t = 85oC ta tra bảng (I.255/T318, [1]) có :  = 21,5891×10-6 (m2/s)  = 0,986 (kg/m3) Diện tích cắt ngang ống dẫn khơng khí nóng F0 = × d2 0,5 = 3,14× = 0,1963 (m ) 4 Vận tốc khơng khí nóng ống: kk2 = L' 16565,3925 = = 23,7739 (m/s) 3600×ρ×F 3600×0,986×0,1963 Chuẩn số Reynol là: 47 Re = ωkk2 ×d 23,7739×0,5 = = 550594,2731 γ 85 C 21,5891× 10-6  Re = 550594,2731> 104: Khơng khí chuyển động theo chế độ xoáy Tỉ số F0 0,1963 = = 0,0858 Re > 3,5×103 F1 2,2875   = 0,8346 (tra bảng N011/T387, [1]) Vậy trở lực đột thu calorifer ống dẫn khơng khí nóng là: ω2kk2 23,77392 P = × 85 C× = 0,8346×0,986× = 232,5553 (N/m ) 2 5.3.2.5 Trở lực đường ống dẫn khơng khí từ calorifer đến phịng sấy Chọn ống nối từ calorifer đến phòng sấy là: Chọn đường kính ống d = 0,5 (m) Chọn chiều dài ống l = 1,5 (m) Chuẩn số Reynol là: ω kk2 ×d 23,7739×0,5 = = 550594,2731 γ85 C 21,5891× 10-6  Re = 550594,2731>10 : Khơng khí chuyển động theo chế độ xốy Re = Chuyển động chảy xoáy chia làm khu vực: - Khu vực 1: Nhẵn thủy lực học Trị số Reynol giới hạn xác định theo công thức sau: d Regh = 6×( ) 8/7 ε Với ε =10-4(m) độ nhám tuyệt đối tôn d 0,5 Re gh = 6×( ) 8/7 = 6× ε 10 -4 (CT II.60/T378, [1]) (tra bảng II.15/T381, [1]) 8/7 ( ) = 101285,0953  Re > Regh - Khu vực 2: Khu vực nhám Giá trị chuẩn số Re bắt đầu xuất vùng nhám là: d Re n = 220× ( )8 (CT II.62/T379, [1]) = 220× 0,5 10-4 9/8 ( ) = 3189803,54 Vậy Regh < Re < Ren - Khu vực 3: Khu vực độ 48 Là vùng nằm vùng nhẵn thủy lực vùng nhám Hệ số ma sát vùng phụ thuộc vào chuẩn số Raynon độ nhám thành ống d = 10-4 = 2×10 -4 thuộc khoảng (8×10 -5 ; 1250×10 -5) 0,5 Vậy hệ số ma sát tính theo cơng thức: ε 100 λ = 0,1 1,46× + d Re ( ( = 0,1× 1,46× 0,25 ) 10 -4 100 + 0,5 550594,2731 (CT II.64/T380, [1]) 0,25 ) = 0,0204(W/m.độ) Vậy trở lực đường ống dẫn khí từ calorifer đến phịng sấy là: ×l× × ω2kk2 0,0204×1,5×0,986×23,77392 P5 = = = 17,0531 (N/m ) 2×d 2×0,5 5.3.2.6 Trở lực đột mở vào phịng sấy Diện tích mặt cắt ngang ống: F0 = 0,1963 (m2) Diện tích cắt ngang phịng sấy: F2 = Hp×Bp = 2×2,7706 = 5,5412 (m2) Chuẩn số Reynol là: Re = ωkk2 × d 23,7739×0,5 = = 550594,2731 γ 850 C 21,5891×10-6 Tỉ số F0 0,1963 = = 0,0354 Re >3,5×103 F2 5,5412   = 0,9314 Vậy trở lực đột mở vào phòng sấy là: P6 = × × (tra bảng N011/T387, [1]) ω2kk2 23,77392 = 0,9 314×0,986× = 259,5301 (N/m2 ) 2 5.3.2.7 Trở lực phòng sấy Giả sử tổn thất áp suất 1m chiều dài phòng sấy (mmH20) hay 2×9,81 = 19,62 (N/m2) Vậy trở lực phịng sấy là: P7 = 19,62×Lph = 19,62×9,94 = 195,0228 (N/m2) 5.3.2.8 Trở lực đột thu khỏi phòng sấy Nhiệt độ khỏi phịng sấy t2 = 39oC  = 16,8615×10-6 (m2/s)  = 1,1316 (kg/m3) 49 Vận tốc khơng khí đường ống là: kk3 = L' 16565,3925 = = 20,7151 (m/s) 3600×ρ× F0 3600×1,1316×0,1963 Chuẩn số Reynol là: ωkk3 × d 20,7151×0,5 = = 614272,1585 γ39 o C 16,8615× 10-6  Re = 614272,1585> 104: Khơng khí chuyển động theo chế độ xoáy Re = Tỉ số F0 0,1963 = = 0,0354 với F = F Re > 3,5×10 F3 5,5412   = 0,4919 Vậy trở lực đột thu khỏi phòng sấy là: P8 = × × (tra bảng N013/T388, [1]) ω2kk3 20,71512 = 0,4919×1,1316× = 119,4301 (N/m 2) 2 5.3.2.9 Trở lực đường ống dẫn khí từ phịng sấy đến quạt hút Nhiệt độ khỏi phòng sấy t2 = 39oC  = 16,8615×10-6 (m/s2)  = 1,1316 (kg/m3) Đường ống chia thành giai đoạn: Đoạn 1: Từ phịng sấy chọn ống có đường kính d = 0,5 (m), chiều dài đoạn ống l = 1,2 (m) Diện tích cắt ngang ống dẫn khơng khí nóng F0 = × d2 0,52 = 3,14× = 0,1963 (m 2) 4 Vận tốc khơng khí đường ống là: kk4 = L' 16565,3925 = = 20,7151 (m/s) 3600×ρ× F0 3600×1,1316×0,1963 Chuẩn số Reynol là: Re = ωkk4 × d 20,7151×0,5 = =614272,1585 γ 39 o C 16,8615× 10-6  Re = 614272,1585> 4000: Khơng khí chuyển động theo chế độ xốy (rối) Chuyển động chảy xoáy chia làm khu vực: Khu vực 1: Nhẵn thủy lực học 50 Trị số Reynol giới hạn xác định theo công thức sau: d Regh = 6×( ) 8/7 ε (CT II.60/T378, [1]) Với ε = 10-4 (m) độ nhám tuyệt đối tôn (tra bảng I.15/T378, [1]) 8/7 d 0,5 Re gh = 6×( ) 8/7 = 6× ε 10 -4 ( ) = 101285,0953  Re > Re gh Khu vực 2: Khu vực nhám Giá trị chuẩn số Re bắt đầu xuất vùng nhám là: d 9/8 Re n = 220× ( ) (CT II.62/T379, [1]) = 220× 0,5 10 -4 9/8 ( ) = 3189803,54 Vậy Regh < Re < Ren Khu vực 3: Khu vực độ -4 10 = = 2×10 -4 thuộc khoảng (8×10 -5 ; 1250×10 -5) d 0,5 Vậy hệ số ma ε 100 = 0,1× 1,46× + d Re ( ( = 0,1× 1,46× sát tính theo cơng thức: 0,25 ) (CT II.64/T380, [1]) 10-4 100 + 0,5 614272,1585 0,25 ) = 0,0146 Vậy trở lực đường ống dẫn khí từ phịng sấy đến đoạn là: ×l× × ω2kk4 0,0146×1,2×1,1316× 20,71512 P9 = = = 8,5075 (N/m 2) 2×d 2×0,5 Giai đoạn 2: Từ cuối đoạn đến quạt hút chọn ống có đường kính d = 0,5 (m) chiều dài đoạn ống l = 1,5 (m) Chuẩn số Reynol là: Re = ωkk4 × d = 614272,1585 γ 39 o C  Re = 614272,1585> 104: khơng khí chuyển động theo chế độ xoáy (rối) Chuyển động chảy xoáy chia làm khu vực: giống giai đoạn Vậy hệ số ma sát tính theo cơng thức: ε 100 = 0,1× 1,46× + d Re ( ( = 0,1× 1,46× 0,25 ) 10 -4 100 + 0,5 614272,1585 (CT II.64/T380, [1]) 0,25 ) = 0,0146 51 Vậy trở lực đường ống dẫn khí từ cuối đoạn đến quạt hút là: ×l× × ω2kk4 0,0146×1,5×1,1316×20,71512 P10 = = = 10,6344 (N/m2 ) 2×d 2×0,5 5.3.2.10 Trở lực đường ống dẫn khí từ quạt hút đến cyclon Chọn đoạn ống dài l = (m), d = 0,5 (m), λ = 0,0146  Trở lực từ quạt hút đến cyclone là: P11 = ×l× ×ω kk4 0,0146×1×1,1316×20,71512 = = 7,0896 (N/m ) 2×d 2×0,5 5.3.2.11 Trở lực đột mở vào Cyclon Diện tích mặt cắt ngang ống là: F0 = × d2 0,52 = 3,14× = 0,1963 (m 2) 4 Diện tích cắt ngang cyclon là: Fcyclon = d×b = 0,593× 0,257 = 0,1524(m2) Chuẩn số Reynol là: Re = ωkk4 ×d 20,7150×0,5 = = 614272,1585 γ 390 C 16,8615× 10-6 Ta có tỷ số: F0 0,1963 = = 0, 988 Re > 10 F cyclone 0,1524   = 0,00058 Vậy trở lực đột mở vào cyclon là: P1 = × × (tra bảng N011/T387, [1]) ω 2kk4 20,71512 = 0,000 58× 1,1316× = 0,1408 (N/m ) 2 5.3.2.12 Trở lực cyclon P P     kk kk Tỷ số: 540…740 ,ta chọn 540 với ρkk = 1,1316: khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ t2 = 39oC P13 = kk×540 = 1,1316×540 = 611,064 (N/m2) 5.3.2.13 Trở lực đột thu từ cyclon Diện tích mặt cắt ngang ống là: d2 0,52 F0 = × = 3,14× = 0,1963 (m2) 4 52 Diện tích cắt ngang cyclon là: Fcyclon = d×b = 0,593×0,257 = 0,1524(m2) Chuẩn số Reynol là: Re = ωkk4 ×d 20,7150×0,5 = = 614272,1585 γ 390 C 16,8615× 10-6 F0 0,1963 = = 0, 988 F cyclone 0,1524 Re >10 khơng khí theo chế độ chảy xốy Ta có tỷ số:   = 0,00562 (tra bảng No13/T388, [1]) Vậy trở lực đột thu Cyclon đường ống là: ω2kk4 20,71512 P14 = * * = 0,00562×1,1316× = 1,3645 (N/m 2) 2 5.3.2.14 Trở lực trục khuỷu (góc co 90o) Với d0 = 0,5 (m) đường kính ống dẫn R: bán kính góc co, R=0,5 (m)  = 90o Hệ số trở lực góc co: d × ξ = 0,131 + 0,16 R 3,5 () α 0,5 × 90 = 0,131 + 0,16 0,5 3,5 ( ) × 90 90 = 0,291 Diện tích mặt cắt ngang ống dẫn khí thải là: F0 = × d2 0,52 = 3,14× = 0,1963 (m ) 4 Từ nhiệt độ khơng khí khỏi phịng sấy 39oC ta có:  = 16,8615×10-6 (m/s2)  = 1,1316 (kg/m3) Vận tốc khơng khí đường ống là: kk5 = L' 16565,3925 = = 20,7151(m/s) = kk4 3600×ρ× F14 3600×1,1316×0,1963 Do trở lực góc co 90oC là: P 15 = × 39 o C × kk5 = 0,291 × 1,1316 × 20,71512 = 70,6529 (N/m ) 5.3.2.15 Tính trở lực quạt 53  Trở lực quạt đẩy ρ 25 o C × ω2d 1,185 ×19,7816 ∆P 16 = = = 231,8522 (N/m2 ) 2 Trở lực quạt hút ∆P 17 = ρ 39 o C × ω2kk3 1,1316 × 20,7151 = = 242,7935 (N/m2 ) 2 Vậy trở lực toàn trình là: 17 P = ∑ ∆ Pi = 2113,3229 (N/m2) i=1 5.3.3.Tính cơng suất quạt chọn quạt Quạt phận vận chuyển khơng khí tạo áp suất cho dịng khí qua thiết bị: calorifer, máy sấy, đường ống, cyclon Năng lượng quạt tạo cung cấp cho dịng khí áp suất động học để di chuyển phần để khắc phục trở lực đường ống vận chuyển Năng suất quạt đặc trưng thể tích khí vào hay thiết bị sấy Sử dụng hai quạt: Một quạt dùng để đẩy khơng khí vào calorifer Một quạt hút khí thải từ phịng sấy 5.3.3.1 Quạt đẩy hỗn hợp khơng khí vào calorifer Năng suất quạt đẩy: không khí vào được coi là ít bẩn nên suất quạt được lấy bằng lưu lượng thể tích không khí theo tính toán ở điều kiê ̣n làm viê ̣c Lưu lượng khơng khí đẩy vào là: Qd = Vd = L×v25o C = 16565,3925×0,8689 = 14393,6695 (m3/h) = 3,9982 (m3/s) Áp suất làm việc toàn phần là: H = Hp× 273+ t 760 k × × 293 B Trong đó: Hp: Trở lực tính tốn hệ thống: dùng quạt hút quạt đẩy Hp = P 2113,3229 = =1056,6615 2 t0: Nhiệt độ làm việc hỗn hợp khí t0 = 250C 54 B: Áp suất chỗ đặt quạt, chọn B = 760 (mmHg) : Khối lượng riêng khí điều kiện tiêu chuẩn ,  = 1,293 (kg/m3) k: Khối lượng riêng khí điều kiện làm việc k = 1,1848 (kg/m3) Vậy: H = H p × = 1056,6615× 273+ t 760 k × × 293 B 273+25 760 1,1848 × × = 984,7615 (N/m ) 293 760 1,2 93 Dựa vào lưu lượng đẩy áp suất làm việc toàn phần tra dựa vào đồ thị II.60a/T484, [1] ta chọn quạt ly tâm áp suất cao II4-70 No7 Ta có: Hiệu suất quạt : q = 0,78 = 78% Hiệu suất truyền động qua bánh đai: tr = 95% (T463, [1]) Công suất trục động điện: Nd = Q d × H P ×g× 3,9982×1056,6615×9,81×1,293 = =72,3186 (KW) 1000× q × tr 1000×0,78×0,95 Cơng suất thiết lập động điện là: Ndc = Nd×k3 Trong đó: + k3: Hệ số dự trữ, Nd = 72,3186 > chọn k3 = 1,1 (Bảng II.48/T464, [1])  Ndc= Nd× k3 = 72,3186×1,1 = 79,5505 (KW) 5.3.3.2 Quạt hút khí cyclon Lưu lượng hút: Qh = L×v390 C =16565,3925×0,9362= 15508,5205 (m3/h) = 4,3079 (m3/s) Áp suất làm việc tồn phần: Hh = Hp× 273+ t 760 k × × 293 B (CT II.238a/T463,[1]) Trong đó: P Hp: Trở lực tính tốn hệ thống, Hp=2 = 1056,6615 (N/m2) t2: Nhiệt độ làm việc hỗn hợp khí, t2 = 39oC B: Áp suất chỗ đặt quạt, B = 760 mmHg : Khối lượng riêng khí điều kiện tiêu chuẩn  = 1,293 (kg/m3) 55 k: khối lượng riêng khí điều kiện làm việc k = 1,132 (kg/m3) Vậ y: 273+ t 760 k × × 293 B 273+39 760 1,132 = 1056,6615 × × × = 985,0783 (N/m ) 293 76 1,2 93 Hh = Hp× Dựa vào lưu lượng hút áp suất làm việc toàn phần tra dựa vào đồ thị II.60a/T484, [1] ta chọn quạt ly tâm áp suất cao II4-70 No7 Ta có: Hiệu suất quạt: q = 0,78=78% Hiệu suất truyền động qua bánh đai: tr = 95% (T463, [1]) Công suất trục động điện: Qh × HP ×g× 1000× q × tr 4,3079 ×1056,6615×9,81×1,293 = =77,9203 (KW) 1000×0,78×0,95 Nh = Công suất thiết lập động điện là: Ndc = Nh×k3 Trong đó: k3: Hệ số dự trữ, Nh = 77,9203 > chọn k3 = 1,1 (Bảng II.48/T464 [1])  Ndc = Nh×k3 = 77,9203×1,1 = 85,7123 (KW) 5.3.3.3 Chọn quạt Như loại quạt ta sử dụng quạt ly tâm áp suất cao II4-70 N o7 với hiệu suất làm việc quạt đẩy quạt hút q = 0,78 có đồ thị đặc tuyến hình II.48/T484, [1] KẾT LUẬN Sau hoàn thành xong đồ án em hiểu sâu kỹ thuật sấy, nguyên tắc hoạt động, tính toán thiết kế hệ thống sấy cách tra cứu sổ tay, tài liệu Đồng thời hiểu sâu mục đích tầm quan trọng thiết bị sấy băng tải trình sản xuất chế biến thực phẩm, đặc biệt sản xuất chè với tính xác thơng số Việc thiết kế tính tốn việc làm phức tạp, tỉ mỉ lâu dài, khơng u cầu người thiết kế phải có kiến thức mà cịn phải biết 56 số lĩnh vực khác như: cấu tạo thiết bị phụ, quy định vẽ kỹ thuật, tiêu chuẩn xây dựng nhà máy Sau thực đồ án này, em hình dung cơng việc người thiết kế Ngồi cịn giúp em nắm vững phần lý thuyết học, cách tính tốn thiết bị phân tích lựa chọn thiết bị, vật liệu làm thiết bị để phù hợp với yêu cầu thực tế Em tính tốn chọn thiết bị sau: Thiết bị  Kích thước băng tải + Số băng tải: + Chiều dài băng tải: 8,5 (m) + Chiều rộng: 1,7706 (m)  Kích thước phòng sấy (kể tường) + Chiều dài: 9,94(m) + Chiều rộng: 3,2106(m) + Chiều cao: 2,35 (m) Thiết bị phụ  Chọn Calorifer + Số ống: 849 + Chiều dài: 1,805 (m) + Chiều rộng: 1,525 (m) + Chiều cao: 1,7 (m)  Chọn Cyclon LIH – 24: tổ hợp cyclon lại với nhau, với đường kính cyclon D = 989 (mm) để đảm bảo suất trở lực hệ thống  Chọn quạt ly tâm áp suất cao (quạt hút, quạt đẩy) có ký hiệu II4-70 No7 Trong q trình tính tốn chủ yếu dựa lý thuyết, chưa tiếp cận nhiều với điều kiện thực tế, nên chắn khơng tránh khỏi sai sót Kính mong thầy giáo cho em góp ý đồ án này, để em rút kinh nghiệm cho việc thực nhiệm vụ, đồ án sau tốt 57 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Bin, Sổ tay q trình thiết bị hóa chất tập 1, nhà xuất Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội, 1982 [2] Nguyễn Bin, Sổ tay trình thiết bị hóa chất tập 2, nhà xuất Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội, 1982 [3] Võ Văn Quốc Bảo, Giáo trình cơng nghệ sấy nơng sản thực phẩm, nhà xuất Đại học Huế, năm 2017 [4] Nguyễn Bin, Các q trình thiết bị hóa chất cơng nghệ hóa chất thực phẩm tập IV, nhà xuất Khoa học Kỹ Thuật Hà Nội, năm 2004 [5] Trần Văn Phú, “Tính tốn thiết kế hệ thống sấy”, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, năm 2002 [6] http://luanvan.co/luan-van/doan-mon-hoc-say-bang-tai-44543/ [7] http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-quy-trinh-cong-nghe-san-xuat-tra-den52555/? fbclid=IwAR2_jtRQJsco6_VQMTlZlUADmzTU29lGSVU_aabh3HuxP96xbs1d5zzbw [8] http://teaviet.com.vn/che-den/black-tea-opa-316.html [9] https://vietblend.vn/3-su-khac-nhau-co-ban-giua-tra-den-va-tra-xanh/ [10] http://www.luanvan.co/luan-van/cong-nghe-san-xuat-che-den-2169/? fbclid=IwAR1FTsrK8HXvk5JUSVtx3sWslVw6C2bq60mtZ_QYGGtMU7Lu6SJ57LlwFc [11] http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-quy-trinh-cong-nghe-san-xuat-tra-den52555/?fbclid=IwAR2_jtRQJsco6_VQMTlZlUADmzTU29lGSVU_aabh3HuxP96xbs-1d5zzbw [12] http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-quy-trinh-cong-nghe-san-xuat-tra-den52555/?fbclid=IwAR2_jtRQJsco6_VQMTlZlUADmzTU29lGSVU_aabh3HuxP96xbs-1d5zzbw 59