C. Qui trình công nghệ sản xuất că phí rang xay
6.1.Cđn bằng nhiệt lượng cho quâ trình sản xuất că phí nhđn
Cơ sở của quâ trình cđn bằng nhiệt.
Chế độ sấy có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm. Chẳng hạn, chỉ tiíu sinh học, hoâ lý, cấu trúc cơ học, thănh phần hoâ học ….Phải đảm bảo trong quâ trình sấy. Do đó cần phải có một chế độ sấy thích hợp để đảm bảo hạt ít bị rạn nứt, đồng thời giữ được câc tính chất về hương vị, mău sắc vă câc phần có trong hạt. Ta sử dụng sấy thâp, tâc nhđn sấy lă không khí nóng.
Câc thông số ban đầu.
+ Nhiệt độ không khí sấy: t1 = 750C. + Nhiệt độ nguyín liệu văo: to = 23,30C.
+ Nhiệt độ nguyín liệu ra: t2 chọn theo nhiệt độ điểm sương.
+ Nhiệt độ môi trường không khí trước khi qua calorife: to= 23,30C. + Độ ẩm của nguyín liệu trước khi sấy: 45%.
+ Độ ẩm của nguyín liệu sau khi sấy: 12%.
+ φ0: lă độ ẩm ban đầu của không khí trước khi văo calorife : φ0 = 82%. + Âp suất khí quyển: P = 757 (mmHg).
6.1.1.Xâc định câc thông số của không khí.
1. Câc thông số trạng thâi của không khí:
Trạng thâi của không khí trước khi văo calorife với điều kiện khí hậu ở Daklak. to = 23,30C; φ0 = 82% . [V-100].
+ Âp suất hơi bêo hoă của không khí Pbh = 21,49 (mmHg). + Hăm ẩm của không khí được xâc định theo công thức:
x = 0,622 × ϕ0 × Pbh (kg/kgkkk) [V- 56]. 0 P − ϕ × Pbh x 0 = 0,622 × 0,82 × 21,49 757 − 0,82 × 21,49 = 0,0148 (kg/kgkkk).
+ Hăm nhiệt của không khí ẩm trước khi qua calorife: Io = to + (2493 + 1,97 × to) × xo [V-156].
Io = 23,3 + (2493 + 1,97 × 23,3) × 0,0148 = 60,876 (kJ/ kg kkk).
Hăm ẩm của không khí sau khi qua calorife không thay đổi do khi qua calorife, không khí chỉ thay đổi nhiệt độ nhưng không thay đổi hăm ẩm [V-166 ]. . x1 = xo = 0,0418 (kg/kgkkk).
+ Chọn nhiệt độ của không khí sau khi ra khỏi calorife lă: 750C Pbh1 = 0,393 (at) = 297,501 (mmHg) [IV-312].
+ Độ ẩm tương đối của không khí sau khi qua calorife: ϕ = x 1 × P (%). 1 ( 0,622+ x 1) × Pbh 1 ϕ1 = 0,0148 × 757 = (0,622 + 0,0148) × 297,501 0,059 = 5,9% .
+ Hăm nhiệt của không khí sau khi qua calorife: I1 = t1 + (2493 + 1,97 × t1) × x1 (kJ/kgkkk).
I1 = 75 + (2493 + 1,97 × 75) × 0,0148 = 114,083 (kJ/kgkkk).
3. Xâc định nhiệt độ điểm sương:
+ Mục đích:
Khi tính toân về sấy cần phải biết nhiệt độ điểm sương ts vì đó lă giới hạn lăm nguội không khí ẩm. Biết được ts khi chọn nhiệt độ cuối của của quâ trình sấy ta không lấy gần điểm ts để trânh hiện tượng ngưng tụ hơi nước trín bề mặt vật liệu.
+ Phương phâp xâc định nhiệt độ điểm sương:
Không khí ẩm có trạng thâi ban đầu lă điểm A(xo; t ), từ điểm A theo đường x = const hạ xuống đường φ = 1 tại điểm B, nhiệt độ ts sẽ qua giao điểm B [V-160].
Ta có điểm A(0,0148 ; 23,3), xâc định được nhiệt độ ts đồ thị hình [16.3].
[VI-160]. Ta được ts = 210C.
4. Thông số của không khí sau sấy:
+ Dựa văo ts = 210C ta chọn nhiệt độ không khí sau sấy lă: t2 = 330C Tra bảng [IV-317] ta được Pbh2 = 37,7 mmHg.
+ Hăm nhiệt của không khí ra khỏi thiết bị (sấy lý thuyết): I2 = I1 = 114,083 (kJ/kgkkk).
+ Hăm ẩm của không khí sau khi ra khỏi thiết bị sấy: Ta có : I2 = t2 + (2493+1,97 × t2) × x2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Suy ra: x 2 = I2 − t 2 2493+1,97 × t 2 = 114,083− 33 2493+1,97 × 33 = 0,0317(kg/kgkkk).
+ Độ ẩm tương đối của không khí sau khi ra khỏi thiết bị sấy: ϕ2 × P ϕ = x 2 × P x 2 = 0,622 ×
P − ϕ2× Pbh 2 ⇒ 2 ( 0,622+ x 2) × Pbh 2
= (0,622 37,70,0317 + 0,0317) × 757 ×
= 0,974 ⇒ φ2 = 97,4%.
5. Lượng không khí khô tiíu hao riíng để bốc hơi 1 kg ẩm:
l = 1 x2 − x1 l = 1 (kg/kg ẩm). [V-170]. = 59,172 (kg/kg ẩm). 0,0317 − 0,0148
6. Tổng lượng không khí khô cần thiết cho quâ trình sấy:
L = l×U (kgkkk/h).
Trong đó : - U : lă lượng ẩm bay hơi trong quâ trình sấy (kg/h). U = ΔG = G ×100 W 1 − − W W22 (kg/h).
- G1: Lượng nguyín liệu trước khi văo mây sấy tính theo năng suất nhă mây: G1 = 6105,683 (kg/h).
- w1: độ ẩm ban đầu của că phí lă; 45%. - w2: độ ẩm của că phí sau sấy lă; 12%.
U = ΔG = 6105,683× 45 − 12 100 − 12
= 2289,631(kg/h).
L = 59,172 × 2289,631= 135482,046 (kgkkk/h).
6.1.2. Cđn bằng nhiệt cho quâ trình sấy.
1. Lượng nhiệt cần thiết lăm bay hơi 1kg ẩm:
q = I1 − I o x 2 − x o
( kJ/kg ẩm) [V-170].
Trong đó: - Io, I1: lă hăm nhiệt của không khí trước vă sau khi qua calorife. - xo, x2: lă hăm ẩm của không khí trước vă sau khi sấy.
q = 114,083 − 60,876 = 3148,343 (kJ/kg ẩm). 0,0317 − 0,0148
Q1 = q × U = 3148,343 × 2289,631 = 7208543,731 (kJ/h).
3. Lượng nhiệt cần cung cấp để đun nóng sản phẩm:
Q2 = G1×C1×(ttb - t0) (kJ/h) [VI-43].
Trong đó: - G1: lương nguyín liệu ban đầu đưa văo sấy (kg/h). G1 = 6105,683 (kg/h).
- C1: nhiệt dung riíng của sản phẩm sấy (kJ/kg.0C). C × (100 −
u ) + C × u C = ck 1 n 1
1
100 (kJ/kg.0C). [IV-152].
Trong đó: - Cn: nhiệt dung riíng của nước, Cn= 4,18 (kJ/kg.0C). - Cck: nhiệt dung riíng chất khô của că phí. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cck= 0,37 ( kcal/ kg.0C) = 1,547 (kJ/kg.0C). 1,547 × (100 − 45) + 4,18 × 45
- C1 = 100 = 2,732 (kJ/kg.0C).
- ttb: nhiệt độ đun nóng cho phĩp nguyín liệu sấy:
t tb =t1 + t 2
2 = 33 + 75 2
= 54 0C.
- to: nhiệt độ ban đầu của nguyín liệu sấy; to = 23,30C. Q2 = 6105,683 × 2,732×(54 - 23,3) = 512098,287( kJ/h).
4. Nhiệt lượng tổn thất trong quâ trình sấy:
Nếu thiết bị sấy không có bảo ôn bín ngoăi thì có thể lấy nhiệt lượng tổn thất bằng 8-12% lượng nhiệt dùng để sấy lí thuyết (Q1).
Qtt = 0,08 × Q1 = 0,08 × 7208543,731 = 576683,499 ( kJ/h).
5. Nhiệt lượng của calorife cần cung cấp:
Qcal = Q1 + Q2 + Qtt = 7208543,731 + 512098,287 + 576683,499 = 8297325,517 ( kJ/h).
6.1.3. Cđn bằng nhiệt lượng văo vă ra khỏi thiết bị sấy.
1. Nhiệt lượng đi văo mây sấy:
+ Nhiệt lượng do không khí mang văo: Q1v = L×Io (kJ/h).
Q1v = 135482,046 × 60,876 = 8247605,032 ( kJ/h). + Nhiệt lượng do nguyín liệu sấy mang văo:
Q2v = G2×Cv1×t1 + U1×Cn×t1 (kJ/h). [V - 166].
- Cvl: nhiệt dung riíng của că phí Cvl= C1 = 2,732 (kJ/kg.0C). - U1: lượng ẩm bốc hơi trong quâ trình sấy
U1 = U = 2289,631(kJ/h). Cn = 4,18 (kJ/kg.0C). G2 = 3777,893 (kg/h).
Q2v = 3777,893×2,732×23,3 + 2289,631×23,3×4,18. = 463480,367 (kJ/h).
+ Nhiệt lượng do calorife cung cấp: Q3v = Qcal = 8297325,517 ( kJ/h). + Tổng nhiệt lượng mang văo:
Qv= Q1v + Q2v + Q3v = 8247605,032 + 463480,367 + 8297325,517 = 17008410,920 ( kJ/h).
2. Nhiệt lượng ra khỏi mây sấy:
+ Nhiệt lượng do không khí mang ra: Q1r = L×I2 (kJ/h) [V - 167].
= 135482,046×114,083 = 15456198,250 (kJ/h). + Nhiệt lượng do nguyín liệu sấy mang ra:
Q2r = G2 ×Cvl×t2 (kJ/h) [V - 167].
= 3777,893×2,732×33 = 340599,721 (kJ/h). + Nhiệt lượng tổn thất:
Q3r = Q tt = 576683,499 ( kJ/h). + Tổng nhiệt lượng ra:
Qr = Q1r + Q2r + Q3r = 15456198,250 + 340599,721 + 576683,499 = 16373441,470 ( kJ/h). 3. Sai số: ΔQ = Q v − Q r Q v = 17008410,920 − 16373441,470 17008410,920 = 0,0373 = 3,73%
Vì ΔQ = 3,73% < 5% nằm trong sai số cho phĩp nín chấp nhận kết quả trín (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
6.2. Cđn bằng nhiệt cho că phí rang xay.
Ta sử dụng nhiín liệu đốt lă dầu FO. Thănh phần có trong dầu FO như sau: [X-83].
Thănh phần C H O S A(ẩm) Tro
Đơn vị (%) 85,2 11,5 0,5 0,5 2 0,1
6.2.1.Tính nhiệt trị của nhiín liệu.
1. Tính nhiệt trị cao của nhiín liệu:
Qc= 33858C + 125400H - 10868(O - S) (kJ/kg) [VII - 29]. Qc= 33858×85,2% + 125400×11,5% - 10868×(0,5% - 0,5%). Qc = 43268,016 (kJ/kg).
2. Tính nhiệt trị thấp của nhiín liệu:
Trong nhiín liệu lỏng ngoăi thănh phần của nước A chứa trong nhiín liệu còn có nước do phản ứng chây sinh ra. Từ phản ứng chây hydro dễ dăng thấy rằng cứ 1kg H2 chây hết cho ta 9 kg nước. Do đó, nếu lấy nhiệt ẩn của nước ở âp suất khí trời r = 2500 (kJ/kg) thì nhiệt trị thấp của nhiín liệu:
Qt= Qc- 2500 × (9H + A) (kJ/kg) [VII-30]. Qt = 43268,016 - 2500 × (9×11,5% + 2%). Qt = 40630,516 ( kJ/kg).
6.2.2. Lượng không khí khô lý thuyết để đốt chây 1kg nhiín liệu:
Lo=11,5C + 34,5H + 4,3(S-O) (kgkkk/kgnl) [XII - 28]. Lo= 11,5 × 85,2% + 34,5 × 11,5% + 4,3 × (0,5%-0,5%) Lo= 13,766 (kgkkk/kgnl).
6.2.3. Lượng không khí thực tế đốt chây 1 kg nhiín liệu:
L = α× L0 (kg/kgnl) [VII -28].
Trong đó α:lă hệ số không khí thừa, α được xâc định như sau:
Q c × ηbđ + C nl × t nl - (9H + A )× I a - [1 - (9H + A + Tro)]× C k × t k L 0 × [x 0 × (I a - I 0 ) + C k × (t k -
t 0 )]
[VII-29].
Trong đó: - Qc = 43268,016 (kJ/kg).
- A, Tro- thănh phần nước vă tro trong nhiín liệu.
- ηbđ : Hiệu suất ban đầu η = 0,75÷0,9; Chọn ηbđ = 0,85 [VII-29]. - tnl: Nhiệt độ nhiín liệu; tnl = 23,30C.
- Lo= 13,766 (kgkkk/kgnl).
- x0 : hăm ẩm của không khí ứng với nhiệt độ t0 = 23,30C. α =
x0 = 0,0148 (kg/kgkkk).
- I0: Hăm nhiệt của không khí ngoăi trời; I0 = 60,876 (kJ/kgkkk). - Cnl: Nhiệt dung riíng của nhiín liệu.
- Ck, tk: Nhiệt dung riíng vă nhiệt độ của khói lò. - Ia: Nhiệt dung riíng của hơi nước ở nhiệt độ khói lò.
1. Nhiệt dung riíng của nhiín liệu:
9 1625 + 1,886 × ( × t nl + 32) C nl = 5 (d t ) 0,5 (J/kg.0C) [IV-153]. - tnl = 23,30C.
- d tt : Khối lượng riíng tương đối của nhiín liệu ở 15,6 C (so với nước ở0 cùng nhiệt độ); d t = 0,925 [IV-329]. C nl 1625 + 1,886 × ( 9 × 23,3 + 32) = 5 = 1834,589 (J/kg.0C) 0,9250,5 Cnl = 1,835 (kJ/kg.0C).
2. Tính nhiệt lượng riíng của hơi nước ở nhiệt độ khói lò: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ia = 2500 +1,842 × tk (kJ/kg) [VII-52]. tk: nhiệt độ của khói lò; chọn tk= 2400C. Ia= 2500 +1,842 × 240 = 2942,080 (kJ/kg)
3. Nhiệt dung riíng của khói lò: Ck (kJ/kg.0C). Tra bảng 1.179 (IV-204) ta có :
Ck=1,034(kJ/kg.0C).Từ đđy ta xâc định hệ số không khí thừa:α
43268,016.0,85 + 1,835.23,3 - (9.11,5% + 2%).2942,08 - [1 - (9.11,5% + 2% + 0,1%)]1,034.240
α = 13,766[0,0148(2942,08 - 60,876) + 1,034(240 - 23,3)]
α = 9,187.
+ Lượng không khí khô thực tế đốt chây 1 kg nhiín liệu: L = α× L0 = 9,187 × 13,766 = 126,468 (kgkkk/kgnl).
6.2.4.Thănh phần câc khí có trong khói:
Thănh phần của câc khí có trong khói lò khô đối với nhiín liệu dầu FO: CO2, N2, SO2, O2 vă H2O.
Khi đốt chây 1 kg nhiín liệu, khối lượng của từng phần : t
+ G CO
+ G 2 + G 2 + G = 0,77 × α × L 0 = 0,77 × 9,187 ×13,766 = 97,381 (kg/kg). = 0,23 × (α - 1) × L 0 = 0,23 × (9,187 - 1) ×13,766 = 25,922 (kg/kg). = 2S = 2 × 0,5% = 0,01 (kg/kg). SO 2 + G H O = 9H + A = 9 ×11,5% + 2% = 1,055 (kg/kg).
6.2.5. Cđn bằng nhiệt lượng cho thiết bị rang:
1. Nhiệt lượng văo.
Gọi B (kg/mẻ) lă lượng nhiín liệu dầu FO cần thiết để rang một mẻ nguyín liệu.
a. Nhiệt lượng do nhiín liệu mang văo:
qnl = Cnl × tnl × B (kJ/mẻ) [IX-268].
qnl = 1,835 × 23,3×B = 42,756×B (kJ/mẻ).
b. Nhiệt lượng do nguyín liệu mang văo:
Ta chọn lượng nguyín liệu mang văo rang lă G1v = 70 (kg/mẻ). q1v = G1v×C1×θ1 (kJ/mẻ).
Trong đó : - G1v = 70 (kg/mẻ).
- C1: Nhiệt dung riíng của că phí ở t0 = 23,30C; (kJ/kg.0C). - θ1 = t0 = 23,30C: nhiệt độ ban đầu của nguyín liệu.
Ta có: C1 = [0,12×1+(1- 0,12)×0,37]×4,18 = 1,863 (kJ/kg.0C). theo công thức C = C1 × x1 + C2 × x2 [IV-152].
x1= w1 = 12%: độ ẩm ban đầu của nguyín liệu. Từ đó ta có: q1v = 70 × 1,863 × 23,3 = 3038,553
(kJ/mẻ)..
c. Nhiệt lượng do không khí mang văo:
qkk = α× L0 × I0 × B (kJ/mẻ).[IX-268].
qkk = 9,187 × 13,766 × 60,876 × B = 7698,888×B (kJ/mẻ).
d. Nhiệt lượng toả ra khi đốt chây nhiín liệu:
qt = B × Qt (kJ/mẻ) [IX-268]. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong đó: - Qt lă nhiệt trị thấp của nhiín liệu. Qt = 40630,516 (kJ/kgnl).
qt = 40630,516×B (kJ/mẻ).
e. Tổng nhiệt lượng văo:
Qv = q1v + qnl + qkk + qt .
Qv = 3038,553 + 42,756 × B + 7698,888 × B + 40630,516 × B (kJ/mẻ). N
O
2. Nhiệt lượng ra.
a. Nhiệt lượng do sản phẩm mang ra:
qsp = Gsp×Csp×tsp (kJ/mẻ).
Trong đó : - Gsp = G1v - Δw: lượng nguyín liệu sau khi sấy (kg/mẻ). - Δw : lượng ẩm tâch ra trong quâ trình rang.
Δw = G1 W − W
× 1 2
100 − W2
[VIII-33].
Trong đó: - W1: độ ẩm ban đầu của nguyín liệu; W1 = 12%. - W2: độ ẩm của nguyín liệu sau khi rang; W2 = 1%.
Δw = 70 × 12 − 1 100 − 1
= 7,778 (kg/mẻ).
Gsp = 70 - 7,778 = 62,222 (kg/mẻ). - Csp: nhiệt dung riíng của sản phẩm:
Csp =[ 0,01×1 + (1 - 0,1)×0,37 ] × 4,18 = 1,434 (kJ/kg.0C) - tsp: nhiệt độ sản phẩm ra; tsp = 2200C.
qsp= 62,222 × 1,434 × 220 = 19629,797 (kJ/mẻ).
b. Nhiệt do ẩm mang ra:
qar= Δw×Ih (kJ/mẻ) [V-167].
Trong đó: - Δw = 7,778 (kg/mẻ).
- Ih: nhiệt lượng riíng của hơi nước ở t = 2200C. Theo bảng 1.250 [IV-313], ta có: Ih = 2803 (kJ/kg). Do đó: qar = 7,778 × 2803 = 21801,734 (kJ/mẻ).
c. Nhiệt do khói lò mang ra:
q kl= (GH 2O× C H 2O + G CO 2 × C CO 2 + G SO 2 × CSO 2+ G O 2× C O2 + G N 2 × C N 2 ) × B (kJ/mẻ).
Trong đó: G H O , G CO ...; C H O , C H O ... lă khối lượng vă nhiệt dung riíng của câc
chất 2 2 2 2 tương ứng. Tra bảng [1.143;IX-158÷161] ta có : 0 - C H O = 1,001× 4,18 = 4,184 (kJ/kg. C). - CCO 2 - CSO 2 = 0,202 × 4,18 = 0,844 (kJ/kg.0C). = 0,15 × 4,18 = 0,627 (kJ/kg.0C). 2
- C N
2 = 0,248 × 4,18 = 1,037 (kJ/kg.0C). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
qkl=(1,055 × 4,184+3,127 × 0,844+0,01×0,627+26,072 × 0,907+97,976 × 1,037) × B.
⇒ qkl = 132,308×B (kJ/mẻ).
d. Nhiệt lượng tổn thất do phản ứng chây không hoăn toăn.
Ta có : qtt1 = (0,005÷0,115)×Qt×B [IX-269].
Chọn qtt1 = 0,09 × Qt × B = 0,09 × 40630,516 × B = 3656,746 × B (kJ/mẻ).
e. Nhiệt tổn thất ra môi trường:.
+Chọn qtt2 = 0,08 × qsp.
qtt2 = 0,08 × 19629,797 = 1570,384 (kJ/mẻ). + Vậy tổng nhiệt lượng ra :
Qr = qsp + qar + qkl + qtt1 + qtt2 (kJ/mẻ).
Qr = 19629,797 + 21801,734 +132,308 × B + 3656,746 × B + 1570,384. + Theo định luật bảo toăn năng lượng thì: Qv = Qr (kJ/mẻ).
⇔ 3038,553 + 42,756 × B + 7698,888 × B + 40630,516 × B =
19629,797 + 21801,734 + 132,308 × B +3656,746 × B +1570,384.
⇒ B = 0,896 (kg/mẻ).
Khối lượng dầu FO cần dùng trong 1 giờ : 0,896 × 262,521 = 3,360 (kg/h). 70
PHẦN VII:
TÍNH VĂ CHỌN THIẾT BỊ.
A- Tính vă chọn thiết bị cho dđy chuyền sản xuất că phí nhđn. 7.1. Thiết bị sấy.
7.1.1.Thiết bị sấy thâp:
Giới thiệu chung:
Hệ thống sấy thâp (HTS) dùng để sấy câc vật liệu dạng hạt như ngũ cốc, lúa mì, đường, că phí, thóc….Hệ thống sấy thâp có năng suất lớn nín rất phù hợp dùng để sấy că phí trong nhă mây.
+ Chọn 2 mây sấy thâp.
+ Lượng nguyín liệu cần thiết văo mỗi mây sấy: Q = 6105,683 = 3052,842 (kg/h).
2
+ Chọn hệ thống sấy thâp HT-02 [XIV], lă hệ thống sấy được lấy hơi nóng sạch bằng quạt hút nhiệt thông qua hệ thống trao đổi nhiệt của lò đốt. Dòng nhiệt xuyín qua lớp hạt lăm giảm độ ẩm của hạt trong quâ trình sấy (độ ẩm ban đầu w1 = 45% đến độ ẩm cần đạt tới w2 = 12%).
+ Ngoăi chức năng sấy, thâp sấy HT còn có khả năng lăm nguội sơ bộ hạt đê được sấy.
Cấu tạo:
01. Lò đốt: dùng để cấp nhiệt cho mây sấy.
- Nhiín liệu dùng để đốt lă dầu FO. - Có dăn trao đổi nhiệt calorife.
- Ứng dụng nguyín lí đối lưu để tạo nhiệt cho buồng đốt.
Lò đốt tạo nhiệt cung cấp khí nóng cho thâp sấy, nhiệt được truyền đi qua dăn trao đổi nhiệt sau đó được quạt hút nhiệt đưa văo khoang sấy. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
02. Thâp sấy:
- Khoang chứa: lă khoang chứa hạt trín khoang sấy để cung cấp nguyín liệu cho khoang sấy.
- Khoang sấy: lă khoang để chứa hạt cần sấy, có câc vâch lâ sâch hướng nhiệt đặt so le, hạt cần sấy sẽ tạo thănh những lớp mỏng chảy theo vâch.
sấy.
03. Cơ cấu chuyển hạt: điều khiển tốc độ dòng hạt chảy đều trong khoang