Sấy hạt ngô

sấy hạt ngô

TÍNH VÀ CHỌN MÁY SẤY Bột li tâm lần cuối có độ ẩm W = 40%, kích thước nhỏ (lọt rây No 52). Là sản phẩm không bền nhiệt, ở nhiệt độ cao tinh bột dễ bị hồ hoá, dextrin hoá. Để giảm thời gian tinh bột tiếp xúc với nhiệt độ cao, người ta chia quá trình sấy làm 2 giai đoạn. + Giai đoạn 1: hạ độ ẩm từ 40%→26% + Giai đoạn 2: hạ độ ẩm từ 26%→12% (độ ẩm bảo quản) Sấy theo phương thức xuôi chiều bằng thiết bị thùng quay. Chất tải nhiệt là không khí được đốt nóng trong calorife. 1. Sấy lần 1: 1.1 Cân bằng vật liệu: 1.1.1. Phương trình cân bằng vật liệu chung: G 1 = G 2 + W ,( kg / h) [2 – tr 165] Trong đó: + G 1 ,G 2 : Khối lượng của nguyên liệu trước và sau khi sấy, ( kg / h) + W: Lượng ẩm bay hơi trong quá trình sấy, ( kg / h) 1.1.2. Lượng ẩm bay hơi trong 1 h: W = G 1 2 21 100 W WW − − × , ( kg / h) [2 – tr 165] + G 1 : Lượng nguyên liệu đưa vào máy sấy, G 1 = 2442,98 ( kg / h) + W 1 : Độ ẩm nguyên liệu trước khi sấy, W 1 = 40% + W 2 : Độ ẩm nguyên liệu sau khi sấy, W 2 = 26% ⇒ W = 2442,98 26100 2640 − − × = 462,18 ( kg / h) 1.1.3. Lượng tinh bột ra khỏi máy sấy lần 1: G 2 = G 1 - W = 2442,98 – 462,18 = 1980,8 ( kg / h) 1.1.4. Lượng không khí khô cần thiết để làm bôc hơi 1 kg ẩm (lượng không khí tiêu hao riêng): l 1 = 02 1 xx − , kg kkk/kg ẩm bay hơi [2 tr 166] Trong đó: + x 0 , x 2 : Hàm ẩm của không khí trước và sau khi sấy, kg ẩm/kg kkk Không khí ban đầu có các tham số: t 0 = 25 0 C; ϕ = 80% Qua đồ thị I-x [4 - phụ lục], ta xác định được các thông số còn lại: x 0 = 0,016 kg ẩm /kg kkk I 0 = 14,5 kcal/kg kkk Nhiệt độ tác nhân sấy 80 0 C và nhiệt độ cuối của sản phẩm là 40 0 C, ta xác định được đồ thị quá trình sấy lí thuyết với các thông số sau: t 0 ( 0 C) x(kg/kgkkk) ϕ(%) I(kcal/kgkkk) A 25 0,016 80 14,5 B 80 0,016 6 29,5 C 40 0,032 70 29,5 • Lượng không khí cần thiết để làm bốc hơi 1 kg ẩm: l 1 = 02 1 xx − = 016,0032,0 1 − = 62.50 kg/kg ẩm [2 – tr 166] • Lượng không khí cần thiết trong quá trình sấy: L 1 = l 1 .W = 62,50 x 462,18 = 28886,25 ( kg / h) [2 – tr 166] 1.2 Tính thiết bị: 1.2.1 Cường độ bay hơi ẩm: A = 20÷30 kg/m 3 .h Từ lượng ẩm bay hơi, chọn A = 30 kg/m 3 .h 1.2.2 Thể tích thiết bị: V t = A W = 30 18,462 = 15,40 m 3 [5,T2 – tr 121] + W : Lượng ẩm bay hơi, kg/h + A : Cường độ bay hơi ẩm, kg/m 3 .h • Kích thước thiết bị: + Chọn đường kính thùng: D t = 1,6 m [2 – tr 205] + Chiều dài thùng: L t = F V t = 2 . .4 t t D V π , m [5,T2 – tr 121] ⇒ L t = 2 6,1.14,3 40,154× = 7,66 m Tỉ số L t /D t = 6,1 66,7 = 4,7 Thường tỉ số giữa chiều dài và đường kính của thùng L t /D t = 3,5÷7 [5,T2 – tr 121] Vậy kích thước đã chọn là hợp lí. 1.2.3 Số vòng quay của thùng: n = ατ tgD Lkm t , vòng /phút [5,T2 – tr 122] Trong đó : + α : Góc nghiêng của thùng quay, độ. Thường góc nghiêng của thùng dài là 2,5÷3 0 , còn thùng ngắn đến 6 0 , chọn α = 3 0 ⇒ tgα = 0,0524 + m : Hệ sô phụ thuộc vào cấu tạo cánh trong thùng, m = 0,5 + k : Hệ số phụ thuộc vào chiều chuyển động của khí, k = 1,2 + τ : Thời gian lưu lại của vật liệu trong thùng quay, phút τ = [ ] )(200. ).( 120 21 21 WWA WW +− − ρβ , phút [5,T2 – tr 123] Trong đó: + ρ : Khối lượng riêng xốp trung bình của vật liệu trong thùng quay, với ρ = 1129 kg/m 3 + W 1 ,W 2 : Độ ẩm đầu và cuối của vật liệu, tính bằng % khối lượng chung + β : Hệ số chứa đầy, β = 0,1 + A : Cường độ bay hơi ẩm, A = 30 kg/m 3 .h ⇒ τ = [ ] )2640(200.30 )2640.(1129.1,0.120 +− − = 47,18 phút Do vậy : n = 0524,06,118,47 66,72,15,0 ×× ×× = 1,16 vòng /phút 1.2.4 Công suất cần thiết để quay thùng: N = 0,13.10 -2 .D t 3 .L t .a.n.ρ , kw [5,T2 – tr 123] Trong đó: + n : Số vòng quay của thùng, vòng /phút + a : Hệ số phụ thuộc vào dạng cánh, a = 0,038 + ρ : Khối lượng riêng xốp trung bình, ρ = 1129 kg/m 3 + D t ,L t : Đường kính và chiều dài của thùng, m ⇒ N = 0,13.10 -2 x 1,6 3 x 7,66 x 0,038 x 1,16 x 1129 = 2,02 kw 1.3 Cân bằng nhiệt lượng: 1.3.1 Thể tích không khí qua máy sấy: V k = v k .L 1 , m 3 /h + v k : Thể tích riêng trung bình của không khí sấy v k = p k p TR ϕ − . , m 3 /kgkkk - R k : Hằng số khí của không khí, R k = 287 j/kg - T : Nhiệt độ khí sấy, T = 273+80 = 353 0 K - P = 745 mmHg - ϕ p : Áp suất riêng phần của hơi nước, ϕ p = 27 mmHg ⇒ v k = ( ) 3,13327745 353287 ×− × =1,05 m 3 /kgkkk ⇒ V k = 1,05 x 28886,25 = 30330,56 m 3 /h 1.3.2 V ận t ốc s ấy l ý thuy ết : v lt = ( ) 3600.1. β − t k V V , m/s + V t : Thể tích thùng, với V t = 15,40 m 3 + β : Hệ số chứa đầy, β = 0,1 ⇒ v lt = ( ) 3600.1,0140,15 56,30330 −× = 0,60 m/s 1.3.3 Tính tổn thất nhiệt:1 1.3.3.1 Nhiệt cần để đốt nóng vật liệu: (theo 1 kg ẩm bay hơi) q vl = ( ) W ttCG 12 − , kj/kg [2 – tr 167] + C : Nhiệt dung riêng của tinh bột, C = 1,4 kj/kg. độ + t 1 : Nhiệt độ tinh bột trước khi sấy, t 1 = 25 0 C + t 2 : Nhiệt độ tinh bột ra khỏi máy sấy. Thường t 2 nhỏ hơn tác nhân sấy là 4 0 C, t 2 = 40-4 = 36 0 C ⇒ q vl = ( ) 18,462 25364,198,2442 −×× = 81,40 kj/kg 1.3.3.2 Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh: (tính theo 1kg ẩm bay hơi) q xq = s tb W tFk ∆ , kj/kg + k : Hệ số truyền nhiệt của thiết bị, giả thiết k = 1,25 w/m 2 . độ + F : Diện tích xung quanh của thùng sấy F = π.D.L = 3,14 x 1,6 x 7,66 = 38,48 m2 + tb t∆ : Hiệu số nhiệt độ trung bình (sấy cùng chiều) 2 1 21 lg.3,2 t t tt t tb ∆ ∆ ∆−∆ =∆ ∆t 1 = 80-25 = 55 0 C ∆t 2 = 40-25 = 15 0 C ⇒ 15 55 lg.3,2 1555 − =∆ tb t = 30,82 0 C + W s : Lượng ẩm bốc ra trong 1s, W s = 3600 18,462 = 0,12 kg/s ⇒ q xq = 12,0 82,3048,3825,1 ×× = 12353,68 j/kg ≈ 12,35 kj/kg 1.3.3.3 Nhiệt tổn thất ra 2 đầu thùng: Cho phép từ 10÷15 nhiệt tổn thất xung quanh thùng, chọn 12% ⇒ q 2đ = 0,12.q xq = 0,12 x 12,35 = 1,48 kj/kg 1.3.3.4 Nhiệt tổn thất do đun nóng thùng: (tính theo 1kg ẩm bay hơi) q t = ( ) W ttCm t 12 − , kj/kg + C t : Tỉ nhiệt vật liệu làm thùng (thép C t = 0,504) + m : Khối lượng riêng của thùng, m = V v .ρ ρ thép = 7850 kg/m 3 V v : Thể tích vỏ thùng, V v = ( ) t tn L DD . 4 . 22 − π , m ♦ Chọn bề dày thùng là: d = 0,003 m + D n : Đường kính ngoài thùng, D n = 1,606 m + D t : Đường kính trong thùng, D t = 1,6 m ⇒ V v = ( ) 66,7 4 6,1606,114,3 22 × −× = 0,115 m 3 ⇒ m = V v .ρ = 0,115 x 7850 = 902,75 kg ⇒ q t = ( ) 18,462 2580504,075,902 −×× = 54,14 kj/kg • Tổng nhiệt tổn thất: q = q vl + q xq + q 2đ + q t , kj/kg ⇒ q = 81,40 + 12,35 + 1,48 + 54,14 = 149,37 kj/kg • Tính nhiệt lượng bổ sung thực tế: ∆ = (q bs + C n .θ 1 ) - q , kj/kg [2 – tr 168] + C n : Nhiệt dung riêng của nước [6 – tr 165] + θ 1 : Nhiệt độ của nước + q bs : Nhiệt lượng bổ sung, q bs = 0 Nhiệt lượng do nước mang vào: C n .θ 1 = 4,19 x 25 = 104,75 kj/kg ⇒ ∆ = 104,75 –149,37 = - 44,62 kj/kg 1.3.4 Sấy thực tế: Xác định đường sấy thực tế trên đồ thị I-x như sau: + Xác định điểm A và B như cách vẽ đường sấy lí thuyết. + Trên đường I 1 lấy 1 điểm bất kì (e) + Từ (e) kẻ đường song song với trục hoành cắt AB tại F. Dùng thước đo độ dài đoạn eF + Từ (e) hạ đường vuông góc, trên đó xác định điểm E có độ dài m eFeE ∆ = . m: tỉ số giữa tỉ lệ xích trên 2 trục, 500== x t M M m + Vẽ đoạn eE lên đồ thị, vì ∆<0 nên điểm E nằm phía dưới đường I 1 + Nối BE, giao điểm của BE với t 2 hoặc ϕ 2 là điểm C 1 , tương ứng với trạng thái cuối của quá trình sấy thực tế. Đường sấy thực tế BC 1 nằm dưới đường sấy lí thuyết BC. t 0 ( 0 C) x(kg/kgkkk) ϕ (%) I(kcal/kgkkk) A 25 0,016 80 14,5 I x B A C C 1 I 1 t 1 t 2 t 0 F e E x 0 = x 1 x 2 x’ 2 B 80 0,016 6 29,5 C 1 40 0,0315 65 28,5 1.3.4.1 Lượng không khí thực tế cần thiết để làm bay hơi 1 kg ẩm: l 1 ’ = 02 ' 1 xx − = 016,00315,0 1 − = 64,51 kg/kg ẩm [2 – tr 170] 1.3.4.2 Lượng không khí khô thực tế cần thiết trong quá trình sấy: L 1 ’ = l 1 ’.W = 64,51 x 462,18 = 29815,23 ( kg / h) [2 – tr 166] 1.3.4.3 Thể tích không khí thực tế qua máy sấy: V k ’ = v k .L 1 ’ , m 3 /h + v k : Thể tích riêng trung bình của không khí sấy,v k = 1,06 m 3 /kgkkk ⇒ V k ’ = 1,05 x 29815,23 = 31305,99 m 3 /h 1.3.4.4 Vận tốc sấy thực tế: v tt = ( ) 3600.1. ' β − t k V V , m/s + V t : Thể tích thùng, với V t = 15,40 m 3 + β : Hệ số chứa đầy, β = 0,1 ⇒ v tt = ( ) 36001,0140,15 99,31305 ×−× = 0,62 m/s Sai số : ∆ = 100. tt lttt v vv − = 100 62,0 60,062,0 × − = 3,22%<5% Sai số có thể chấp nhận được. 1.4 Tính calorife: Để nâng nhiệt độ không khí lên trước khi đưa vào thùng sấy, ta dùng calorife dạng ống truyền nhiệt, trên bề mặt ống có gân để tăng bề mặt trao đổi nhiệt. Chất tải nhiệt đi trong ống là hơi nước bảo hoà có t 0 = 132 0 C. Tác nhân sấy là không khí nóng sau khi qua calorife có nhiệt độ là 80 0 C. 1.4.1 Tính bề mặt truyền nhiệt của calorife : Ta có: Q c = k.F. tb t ∆ , w [5 – tr 46] + k : Hệ số truyền nhiệt, w/m 2 .độ + tb t ∆ : Hiệu số nhiệt độ trung bình, độ + F : Diện tích bề mặt truyền nhiệt, m 2 ⇒ F = tb c tk Q ∆. , m 2 1.4.1.1 Tính nhiệt lượng cần thiết để làm bốc hơi W kg ẩm: Q c = q c .W , kj/h + q c : Nhiệt lượng tiêu hao riêng trong calorife q c = l 1 ’.(I 2 ’-I 0 ’).C n -|∆ | ⇒ q c = 64,51.(28,5 – 14,5).4,19 – 44,62 = 3739,53 kj/kg ⇒ Q c = 3739,53 x 462,18 = 1728339,02 kj/h 1.4.1.2 Nhiệt lượng thực tế do calorife cung cấp: Q ct = η c Q , kj/h + η : Hiệu suất cung cấp nhiệt, với η = 90% ⇒ Q ct = 90 10002,1728339 × = 1920376,68 kj/h 1.4.1.3 Tính hiệu số nhiệt độ trung bình tb t ∆ : Chọn áp suất hơi nước bão hoà p = 3 at, ta có nhiệt độ hơi nước bão hoà tương ứng t bh = 132,9 0 C. 2 1 21 lg.3,2 t t tt t tb ∆ ∆ ∆−∆ =∆ + ∆t 1 = 132,9-25 = 107,9 0 C + ∆t 2 = 132,9-80 = 52,9 0 C ⇒ 9,52 9,107 lg.3,2 9,529,107 − =∆ tb t = 77,24 0 C 1.4.1.4 Tính hệ số truyền nhiệt k: a) Chọn kích thước calorife, chọn chiều lưu thể hơi nước đi trong ống vuông góc với chiều không khí được đốt nóng trong calorife - Chọn ống truyền nhiệt có gân vuông góc với trục ống + Đường kính ngoài của ống D h = 0,057 m + Chiều cao ống H = 2 m + Chiều dày thành ống δ = 0,003 m + Chiều dày gân δ’ = 0,001 m + Đường kính gân D = 1,3.D h = 1,3 x 0,057 = 0,074 m + Bước ống thường lấy t 1 = (1,2÷1,5).D h , chọn t 1 =1,5.D h ⇒ t 1 = 1,5 x 0,057 = 0,085 m + Bước gân t 2 tính theo : 3< 2 t D h <4,8 + Chọn D h /t 2 = 4 ⇒ t 2 = D h /4 = 0,057/4 = 0,014 m + Chiều cao gân h = 2 h DD − = 2 057,0074,0 − = 0,009 m + Số gân trên 1 ống: m = 2 t H = 014,0 2 = 143 gân + Tổng chiều dài số gân trên ống: l = m.δ’ = 143 x 0,001 =0,143 m + Chiều dài phần ống không gân: L 1 = H-l = 2-0,143 = 1,857 m b) Tính toán calorife: - Diện tích xung quanh ống không kể gân: F 1 = π.D h .L 1 = 3,14 x 0,057 x 1,857 = 0,332 m 2 - Diện tích mặt đứng của tổng số gân trên một ống: F 1 ’ = π.D h .l = 3,14 x 0,057 x 0,143 = 0,025 m 2 - Diện tích mặt trên và mặt dưới của tổng số gân trên 1 ống: F 2 ’ = 2. 4 π .(D 2 -D h 2 ).m = 2. 4 14,3 .(0,074 2 -0,057 2 ).143 = 0,5 m 2 - Tổng diện tích bề mặt của tất cả các gân trên 1 ống: F 2 = F 1 ’ + F 2 ’ = 0,025 + 0,5 = 0,525 m 2 - Tổng diện tích bề mặt ngoài của 1 ống (kể cả gân) F n = F 1 +F 2 -F 1 ’ = 0,332 + 0,525 - 0,025 = 0,832 m 2 [...]... 1 Động cơ loại A072-2 có : + Công suất : N = 20kw + Vận tốc : v =2940 vòng/phút 2 Sấy lần 2 : Tính toán tương tự như sấy lần 1 2.1 Cân bằng vật liệu: • Lượng ẩm bay hơi trong 1h: ⇒ W’ = 1980,8 × 26 − 12 = 315,12 ( kg / h) 100 − 12 • G1’: Lượng nguyên liệu vào máy sấy, G1’ = 1980,8 ( kg / h) • Lượng tinh bột ra khỏi máy sấy lần 2: G2’ = G1’ - W’ = 1665,68 ( kg / h) Tính thiết bị: Thiết bị có cấu tạo... toán như quá trình sấy lần 1, ta có đồ thị sấy lý thuyết: A B C1 t0 (0C) 25 80 40 x(kg/kgkkk) 0,016 0,016 0,0315 ϕ(%) 80 6 65 I(kcal/kgkkk) 14,5 29,5 28,5 • Lượng không khí thực tế cần thiết để làm bốc hơi 1 kg ẩm l2’= 64,51 kg/kg ẩm • Lượng không khí khô thực tế cần thiết trong quá trình sấy: L2’ = l2’.W’ = 64,51.315,12 = 20328,39 ( kg / h) • Thể tích không khí thực tế qua máy sấy: Vk’ = vk.L2’ =... 17 2 = 4,83 kg/m2 2.9,81 - Trở lực riêng calorife vào thùng sấy (đột thu) ∆Pcb 2 W02 = ξ 2 ρ 2 , kg/m2 2.g + ρ2: Khối lượng riêng của không khí sấy ở 800C, ρ2= 1 kg/m3 + Ống dẫn có d1= 0,6 m , d2= 0,4 m , t2= 800C ⇒ k2= 1,1 2  0,6 2  ⇒ ξ 2 = 1,1. 2 − 1 = 1,72  0,4    ⇒ ∆Pcb 2 = 1,72.1 17 2 = 25,32 kg/m2 2.9,81 - Trở lực cuối máy sấy (đột thu) ∆Pcb3 W02 = ξ 3 ρ 3 , kg/m2 2.g + ρ3: Khối lượng... tích không khí thực tế qua máy sấy: Vk’ = vk.L2’ = 1,06.20328,39 = 21548,09 m3/h • Vận tốc sấy thực tế: vtt = Vk ' 21548,09 = = 0,43 m/s Vt (1 − β ).3600 15,40 × (1 − 0,1).3600 Sai số : ∆ = vtt − vlt 0,43 − 0,41 100 = 100 = 4,65%