Thiết kế hệ thống sấy con ruốc bằng băng tải tầng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY KHÔ CON RUỐC. Tài liệu về công nghệ mới nhất Tài liệu được áp dụng thực tế

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY KHÔ CON RUỐC

Mục lục

Danh sách bảng

Bảng 3.5: Thông số bộ truyền xích động cơ băng tải 1-3 54

Bảng 3.6: Thông số cơ bản của cộ truyền xích băng tải 2-4 57

Danh sách hình

Hình 3.9: Biểu đồ moment trên trục rulo băng tải theo trục Oyz 58Hình 3.10: Biểu đồ moment trên trục rulo băng tải theo trục Oxz 59

Hình 4.1 Bộ điều khiển PLC mitsubishi 63

Hình 4.10: Mạch so sánh giá trị trung bình trên từng kênh 77

Hình 5.10: Mô phòng dòng không khí trong buồng sấy 85

Hình 5.14: Đặt các điều kiện biên cho mô hình tính toán giàn sấy 87

Hình 5.17: Biểu đồ ứng suất của một thanh chịu lực trong kết cấu 89

Hình 5.20: Tiến hành chia lưới cho các ống gia nhiệt 91Hình 5.21: Tiến hành thiết lập các Object cho các ống gia nhiệt 92Hình 5.22: Tiến hành chọn các điều kiện biên cho các ống gia nhiệt 92Hình 5.23: Tiến hành thiết lập loại lưu chất cho các ống gia nhiệt 93Hình 5.24: Tiến hành thiết lập loại lưu chất cho các ống gia nhiệt 93Hình 5.25: Tiến hành thiết lập thông số vận tốc, nhiệt độ cho các ống gia nhiệt 94Hình 5.26: Tiến hành thiết lập thông số vận tốc và nhiệt độ cho các ống gia

Hình 5.27: Tiến hành thiết lập mô hình tính toán cho các ống gia nhiệt 95Hình 5.28: Tiến hành thiết lập mô hình tính toán cho các ống gia nhiệt 96Hình 5.29: Vận tốc không khí trong các ống gia nhiệt 96

Hình 5.31: Nhiệt độ tác nhân sấy trong các ống gia nhiệt 97

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU1) Tổng quan về nguyên liệu sấy:

1.

1) Tổng quan về con Ruốc:

Hình 1.1: con Ruốc tươi

Con Ruốc còn gọi là tôm trắng nhỏ, tôm nước, da tôm Nó là một loài giáp xác,decapoda , họ tôm anh đào Cơ thể nhỏ và phẳng, dài 3 đến 4 cm Cơ thể không màu

và trong suốt ó có giá trị kinh tế lớn Phân bố rộng rãi ở Ấn Độ Dương, Thái BìnhDương và Đại Tây Dương

- Thành phần dinh dưỡng ruốc tươi

Cung cấp protein dồi dào: Ruốc chứa ít calo nhưng lại chứa nhiều chất dinh dưỡng quantrọng Trước hết phải kể đến nguồn protetin gần như tinh khiết có trong tôm Theo phântích, trong 100g nguồn dinh dưỡng trong Ruốc tươi có đến 18,4g protein Cùng với

trứng, thịt, cá thì Ruốc cũng là nguồn cung cấp đạm quan trọng trong khẩu phần ăn củangười Việt.

Bổ sung vitamin B12: Vitamin B12 (Cobalamin) là loại vitamin phức tạp nhất tham giavào quá trình sinh hóa và chuyển hóa năng lượng trong cơ thể con người Vitamin B12giữ vai trò quan trọng trong tổng hợp nucleotic, protein, biến dưỡng Carbohydrat vàchất béo Nếu cơ thể thiếu hụt loại vitamin này có thể dẫn đến mệt mỏi, chóng mặt, cơbắp trở nên yếu ớt Trường hợp nặng hơn là bị tổn hại thần kinh, dễ mắc các bệnh thiếumáu và mất trí

Ruốc được xem là một trong những thực phẩm tuyệt vời nhất khi cơ thể cần bổ sungvitamin B12 Theo phân tích, cứ trong 100g Ruốc chứa 11.5μg vitamin B12 Trong cácloại tôm Ruốc, tôm hùm đất giàu lượng vitamin B12 nhất

Bổ sung chất sắt: Sắt là thành phần dinh dưỡng thiết yếu cần có cho tất cả các cơ quan

và mô trong cơ thể Nếu thiếu sắt, cơ thể dễ gặp tình trạng thiếu máu, mệt lả và khó thở

Để giải quyết những vấn đề sức khỏe đó, hấp thu dinh dưỡng trong Ruốclà cách tốtnhất Vì Ruốc là một trong những thực phẩm cung cấp nhiều chất sắt nhất

Chứa dồi dào lượng selen – ngừa ung thư: Cứ 100g Ruốc tươi cung cấp hơn 1/3 lượngselen cần thiết hàng ngày Các bác sĩ khuyên chúng ta nên thường xuyên ăn tôm đểngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thư Bởi dưỡng chất selen có trong Ruốc đượcxem như một “anh hùng” chuyên loại bỏ và thải trừ các kim loại nặng ra khỏi cơ thể

Cung cấp canxi: Không có gì quá ngạc nhiên khi người ta thường chọn Ruốc ( tôm) trong bữa ăn hàng ngày để bổ sung lượng canxi cần thiết cho cơ thể Vì cứ trong 100g Ruốc có đến 2000 mg canxi Khoa học đã chứng minh canxi là yếu tố thiết yếu trong cấu tạo mô xương, góp phần hệ xương khỏe mạnh

Chứa nhiều omega – 3: Dinh dưỡng trong Ruốc chứa rất nhiều omega – 3, chất có tác dụng chống lại cảm giác mệt mỏi, buồn chán và trầm cảm Ngoài ra các axit béo

omega-3 còn giúp chống oxy hóa, đẩy lùi quá trình lão hóa

Hiện nay ruốc biển được sử dụng nhiều vai trò khác nhau: Cung cấp nguồn thực

phẩm dinh dưỡng, chế tạo ra nước mắm, mắm ruốc, và được sử dụng làm thức ăn cho vật nuôi thủy sản

Cung cấp nguồn thực phẩm dinh dưỡng cho con người: Ruốc được đánh bắt nhiều ở

vùng biển nông lẫn khởi, đa số chỉ có người dân ở địa phương, khu vực ven biển là sử dụng được ruốc nhiều Còn người dân thành phố khách du lịch rất ít được thưởng thức ruốc tươi mới được đánh bắt

Chế tạo nước chấm, gia vị: Ruốc là nguyên liệu làm nên nước mắm ngon nhất hiện nay,nước chấm cho mỗi bữa cơm gia đình Nước mắm ruốc đặc sản ba miền bạn thưởngthức chưa?

Nguồn thức ăn cho vật nuôi thủy sản: Nhờ hàm lượng dinh dưỡng cao kich thước nhỏruốc tươi hiện nay trở thành nguồn thức ăn cho 1 số loại giống như: ốc hương, baba,tôm hùm, tôm, cá giống… Tốc độ phát triễn vật nuôi lớn nhanh, giảm 1 số bệnh haymắc phải từ tức ăn công nghiệp…

Tóm lại: con Ruốc có số lượng lớn theo mùa đồng thời mang lại nguồn lợi kinh tế lớn

nên là công tác vận chuyển và bảo quản nguyên liệu này là cực kỳ quan trọng Vấn đềđặt ra là vừa bảo quản lâu vừa giữ lại những giá trị dinh dưỡng quan trọng cũng như cáctiêu chuẩn chất lượng để xuất khẩu và cạnh tranh

1.2) Tổng quan về quá trình Sấy

1.2.1) Khái niệm về Sấy:

_Tách nước ra khỏi vật liệu rắn hay dung dịch là một quá trình kĩ thuật phổ biến vàquan trọng đối với nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp hóa chất vàthực phẩm Như vậy, sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu nhằm tránh hư hỏng vàtăng độ bền cho sản phẩm trong quá trình bảo quản

Quá trình sấy được chia ra làm hai giai đoạn:

- Giai đoạn đẳng tốc: tốc độ bay hơi ẩm không thay đổi Trong giai đoạn này, lượng ẩmmất đi chủ yếu là ẩm tự do

- Giai đoạn giảm tốc: tốc độ bay hơi ẩm giảm dần theo thời gian Trong giai đoạn này,

ẩm mất đi chủ yếu là ẩm liên kết

Trong công nghệ sau thu hoạch và chế biến nông sản, sấy là một trong những phươngpháp có lịch sử lâu đời nhất và được sử dụng phổ biến nhất Mục đích công nghệ củaquá trình sấy trong công nghệ sau thu hoạch và chế biến nông sản là giảm hàm lượng

ẩm có trong nguyên liệu; từ đó, làm giảm hoạt độ của nước, ức chế các biến đổi do có

sự hiện diện của nước như: sự phát triển của vi sinh vật, sự xúc tác của các enzyme.Bên cạnh đó, mục đích công nghệ của quá trình sấy còn góp phần tạo những biến đổi vềmặt hóa học và cảm quan; từ đó tạo ra những thuộc tính đáp ứng nhu cầu của người tiêudùng Nói cách khác, mục đích của quá trình sấy là để kéo dài thời gian bảo quản nôngsản, góp phần chế biến nông sản thành sản phẩm có giá trị gia tăng cao

_Sự biến đổi của nguyên liệu trong quá trình sấy:

_Đối với nông sản sấy, các đặc trưng liên quan đến chất lượng sau đây thường đượcquan tâm

- Các độc tố do vi - Các phản ứng tạo Khả năng tái hút ẩm Sự tổn thất vitamin

Sự thay đổi cácthành phần tạo mùi

- Sự thay đổi thànhphần tạo màu - Sựbiến đổi về thànhphần của một chấtkhông mong muốn(độc tố…)

- Khả năng hòa tan

- Sự thay đổi cấutrúc - Sự co lại củanguyên liệu - Độxốp của nguyên liệu

- Sự thay đổi cấutrúc của các lỗ xốptrong nguyên liệu -

Sự tạo thành lớp vỏcứng trên bề mặtnguyên liệu

- Sự biến tínhprotein, làm giảmkhả năng tiêu hóa -

Sự tổn thất cácthành phần có hoạttính sinh học (khảnăng chống oxihóa)

Bảng 1.1 các đặc trung cơ bản của nông sản

1.2.

2) Động học quá trình sấy

_Động học quá trình sấy là khảo sát sự thay đổi của các thông số đặc trưng của vật sấytrong quá trình sấy Khi nghiên cứu động học quá trình sấy, các thông số này thường lấygiá trị trung bình như độ chứa ẩm U, độ ẩm W, nhiệt độ sấy, tốc độ sấy Trong quá trìnhsấy, các thông số này thay đổi theo thời gian Trong phần động học sẽ nghiên cứu quan

hệ giữa sự biến thiên của độ ẩm vật liệu với thời gian và các thông số của quá trình, ví

dụ như tính chất của cấu trúc vật liệu, kích thước vật liệu, các điều kiện thủy động lựchọc của tác nhân sấy…từ đó xác định được chế độ sấy, tốc độ sấy và thời gian sấy thíchhợp

1.2.

3) Quy luật cơ bản của quá trình sấy

_Trong kỹ thuật sấy, nếu chế độ sấy tương đối dịu, tức là nhiệt độ và tốc độ của tácnhân sấy không lớn, đồng thời vật có độ ẩm tương đối cao thì quá trình sẽ xảy ra 3 giaiđoạn: giai đoạn làm nóng vật liệu, giai đoạn tốc độ sấy không đổi, và giai đoạn tốc độsấy giảm dần Như đã biết, khi sấy lượng ẩm bốc hơi giảm dần theo thời gian và do đótốc độ sấy cũng biến đổi theo thời gian, tức là cũng biến đổi theo độ ẩm của vật liệu

w wA

wc

A B

Hình 1.2: Đường cong sấy Hình 1.3: Đường cong tốc độ sấy

1.2.4) Các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy

_Tốc độ sấy phụ thuộc vào nhiều nhân tố như: vật liệu sấy, tác nhân sấy, chế độ sấy vàthiết bị sấy Các nhân tố chủ yếu là:

_Loại vật liệu sấy: từng vật liệu có cấu trúc, thành phần hóa học, đặc tính liên kết ẩmkhác nhau nên có tốc độ sấy khác nhau

_Hình dạng vật liệu sấy: kích thước, chiều dày lớp vật liệu (chủ yếu về bề mặt F thoát

ẩm tự do của vật liệu) F tỷ lệ thuận với tốc độ ẩm thoát khỏi vật liệu, bề mặt F cànglớn, sấy càng nhanh

_Độ ẩm đầu và cuối của vật liệu sấy

_Ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm và vận tốc tác nhân sấy ảnh hưởng của nhiệt độ tácnhân: Nhiệt độ cao thì thời gian sấy càng giảm và tốc độ sấy tang, hàm ẩm lúc kết thúc

giai đoạn thứ nhất càng cao Đó là lý do chênh lệch nhiệt độ giữa tác nhân sấy và vậtliệu sấy tăng thúc đẩy quá trình bốc hơi

_Ảnh hưởng của tốc độ tác nhân sấy: Tốc độ tác nhân sấy càng lớn thì thời gian sấycàng giảm, cường độ sấy ở giai đoạn thứ nhất tăng Hàm ẩm của vật sấy lúc kết thúcgiai đoạn thứ nhất lớn hơn

_Trong giai đoạn này quá trình sấy phụ thuộc vào cấu trúc của vật sấy, sự liên kết của

ẩm với vật liệu sấy

_Ảnh hưởng của loại tác nhân sấy như gió nóng, khói lò…

_Chênh lệch nhiệt đầu và cuối của tác nhân sấy

_Loại máy sấy và phương pháp sấy

1.2.5) Thời gian sấy

_Quá trình sấy tối ưu là quá trình đảm bảo những yêu cầu về chất lượng sản phẩm nhưkhông bị nứt nẻ, không cong vênh, giữ được cả vi lượng, giữ nguyên màu sắc mùi vị,chi phí năng lượng ít nhất và thời gian sấy ngắn nhất Như vậy thời gian sấy là mộttrong những thông số công nghệ quan trọng Thông thường thời gian sấy được xác địnhtheo ba phương pháp: giải tích, thực nghiệm, và giải tích-thực nghiệm

_Do vật liệu sấy có nhiều loại khác nhau Liên kết ẩm với vật liệu khác nhau, chế độsấy khác nhau nên việc tính thời gian sấy dù bằng phương pháp nào cũng rất khó khan

_Giảm trọng lượng vật liệu sấy

_Giảm chi phí chuyên chở vật liệu sấy

_Làm tăng giá trị cảm quan cho thực phẩm, giữ được hương vị, màu sắc…

_Ngăn cản vi sinh vật như nấm mốc, nấm men, vi khuẩn phát triển

_Loại bỏ phần nước tự do trong sản phẩm, giảm hoạt độ của nước, làm chậm các quátrình sinh học giúp bảo quản thực phẩm được lâu hơn

1.2.7) Ưu nhược điểm của quá trình sấy

Ưu điểm:

_Hàm lượng nước còn lại trong sản phẩm rất thấp (2 – 4%)

_Không làm thay đổi các tính chất tự nhiên của sản phẩm

_Thời gian bảo quản thực phẩm lâu

_Yêu cầu kĩ thuật chế tạo máy, công nghệ sấy khắt khe

_Kĩ thuật đóng gói phải đảm bảo môi trường đóng gói có độ ẩm thấp (<30%) và nhiệt

độ thấp (<200C)

_Bao bì phải dùng là polyetylen, bao lớp nhôm và có chứa nitơ

_Chất lượng sản phẩm không cao, màu sắc sản phẩm dễ biến đổi

_Chi phí năng lượng cao

1.2.

8) Các vấn đề đặt ra đối với việc ứng dụng kỹ thuật sấy hiện nay trên thế giới

và Việt Nam:

_Trong điều kiện phát triển của ngành nông nghiệp và chế biến nông sản hiện

nay, những yêu cầu sau đây đang được quan tâm để có thể nâng cao hiệu quả kinh

tế của việc ứng dụng các phương pháp sấy trong công nghệ sau thu hoạch và chế

biến nông sản:

- Phát triển phương pháp sấy một số loại nguyên liệu để tạo sản phẩm có các

tính chất đặc trưng mà nó không thể được tạo ra khi thực hiện theo các theo phươngpháp sấy truyền thống

- Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong quá trình sấy

- Cải thiện chất lượng sản phẩm và quản lý chất lượng sản phẩm trong quá

trình sấy tốt hơn

- Tìm kiếm các giải pháp để thực hiện quá trình sấy an toàn hơn: giảm nguy

cơ cháy nổ, giảm các mối nguy liên quan tác nhân sấy, vận hành an toàn

- Nâng cao hiệu quả kinh tế thông qua việc giảm chi phí thực hiện quá trình

sấy

- Sử dụng năng lượng tái tạo

- Tối ưu hóa tốc độ bốc hơi ẩm dựa trên đường cong sấy, giảm hiện tượng

sấy quá mức (overdrying)

- Giảm thiểu ô nhiễm môi trường, thân thiện với môi trường

1.3) Phân loại các phương pháp sấy

_Quá trình sấy có thể tiến hành bay hơi tự nhiên bằng năng lượng mặt trời, năng lượnggió… gọi là quá trình phơi hay sấy tự nhiên Phương pháp này có ưu điểm tiết kiệm đượcnhiệt năng nhưng lại không chủ động điều chỉnh được vận tốc của quá trình theo yêu cầu

kĩ thuật và năng suất thấp Bởi vậy, trong các ngành công nghiệp, người ta thường tiếnhành sấy nhân tạo Tùy theo từng kiểu vật liệu mà ta có những cách sấy khác nhau Trong

kĩ thuật sấy chia ra làm 2 phương pháp sấy, đó là sấy nóng và sấy lạnh

1.3.1) Phương pháp sấy nóng

+ Ưu điểm: thiết bị sấy đa dạng, áp dụng cho nhiều loại vật liệu sấy, dải nhiệt độ nóng

rộng dễ điều chỉnh cho mỗi loại vật liệu Nguồn nhiệt phong phú và chi phí cho thiết bịkhông cao

+ Nhược điểm: chất lượng sản phẩm không cao, màu sắc sản phẩm dễ biến đổi và chi

phí năng lượng cao

Các loại sấy nóng:

+ Sấy đối lưu: là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với tác nhân

sấy (không khí nóng, khói lò…)

+ Sấy tiếp xúc: là phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp với

vật liệu sấy, tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua một vách ngăn

+ Sấy bằng tia hồng ngoại: là phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng

ngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy

+ Sấy bằng dòng điện cao tần: là phương pháp sấy dùng năng lượng điện trường

có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày của lớp vật liệu

_Quá trình sấy rất phức tạp và không ổn định, trong đó đồng thời xảy ra nhiều quá trìnhnhư quá trình truyền nhiệt từ tác nhân sấy cho vật sấy, dẫn nhiệt trong vật sấy, bay hơicủa ẩm, dẫn ẩm từ trong ra bề mặt của vật liệu sấy, truyền ẩm từ bề mặt vật sấy vào môitrường sấy

_Sấy thăng hoa: là phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không rất cao, nhiệt

độ rất thấp nên ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng thái rắn thành hơi

mà không qua trạng thái lỏng

1.3.3) Lựa chọn phương pháp sấy:

_Lượng hơi ẩm sẽ được thoát ra ngoài theo luồng khí nóng từng đợt, hoặc mẻ sấy.Người ta có thể sử dụng rất nhiều nguồn nhiệt để vận hành quy trình sấy theo côngnghệ sấy này mà không tốn quá nhiều chi phí Công nghệ sấy đối lưu cũng cho chấtlượng nông sản, thành phẩm sấy đạt yêu cầu, không dễ bị biến chất hoặc hư hại, có thể

để dùng dần hoặc cung cấp cho những nhà máy chế biến, hoặc đóng gói bán ra thịtrường

_Công nghệ sấy đối lưu có thể ứng dụng để sấy cho nhiều loại vật phẩm sấy khác nhau.Bên cạnh đó, dải nhiệt độ sấy nóng rộng hơn nhiều công nghệ sấy khác và dễ dàng điềuchỉnh nhiệt độ sấy khô theo ý muốn

_Do đó đây là phương án phù hợp với con Ruốc

Bảng 1.2: các phương án sấy con ruốc:

Sấy đối lưu tự

Sấy đối lưu cưỡng bức liên tục

Đặc

điểm

_Calodife sẽ được đặt phía dưới, theo

tự nhiên tác nhân sấy là không khí

nóng sẽ bay lên cao và được quạt hút

thổi ra ngoài, áp suất trong thiết bị sấy

thấp

+ Sấy theo từng mẻ: Sấy từng mẻ lấy

ra cho vào mẻ mởi từng đợt

+ Sấy liên tục: Sấy bằng băng tải cho

sản phẩm đầu vô và đầu ra liên tục

trong suốt thời gian

_Calodife sẽ được đặt phía trên, tácnhân sấy là không khí nóng sẽ cần

1 lực áp mạnh thổi xuống và đượcquạt hút thổi ra ngoài, áp suất trongthiết bị sấy cao

+ Sấy theo từng mẻ: Sấy từng mẻ

lấy ra cho vào mẻ mởi từng đợt

+ Sấy liên tục: Sấy bằng băng tải

cho sản phẩm đầu vô và đầu ra liêntục trong suốt thời gian

điểm

_Chi phí năng

lượng thấp do

luồng nhiệt theo

tự nhiên đi lên

tự nhiên đi lênkhông cần nhiềunăng lượng

_Được ứng dụngrộng rãi trongcông nghiệp chếbiến nông, lâm,thủy hải sản vàcác chế biến dượcphẩm, thức ănchăn nuôi

_Khả năng sấyliên tục năng suấtlớn phù hợp vớiquy mô côngnghiệp

_Hình dạngsản phẩm đẹpmắt, hình dạngcũng như kíchthước ổn định,

ít bị biến dạng

trong việc sấycác nguyênliệu có kíchthước nhỏ nhẹ

và số lượnglớn như bột,thủy hai sảnnhỏ, hạt mịn,nhỏ,

_Hầm sấy cócấu tạo đơngiản, dễ chếtạo, lắp đặt,vận hành, vốnđầu tư ít

_Năng suất sấylớn, có thể sấynguyên liệu vớikhối lượng lớn,phù hợp với quy

mô công nghiệp _Quá trình sấyliên tục khôngphải theo chu kỳ_Do có áp suấtcưỡng bức xuống

bề mặt nên nhữngnguyên liệu nhỏnhẹ sẽ ổn địnhtrong quá trìnhsấy, nằm cố địnhtại vị trí trong suốtquá trình dẫn đến

dễ kiểm soát nên

là dây chuyền sảnxuất liên tục

_Hình dạng sản

_Chi phí nănglượng cao doluồng nhiệtcưỡng bức đixuống cầnnhiều nănglượng cho quạtthổi

_Chế tạo phứctạp, giá thànhchế tạo cao,

_Chi phí nănglượng cao doluồng nhiệt cưỡngbức đi xuống cầnnhiều năng lượngcho quạt thổi_Chế tạo phứctạp, giá thành chếtạo cao, vật liệu

có độ bền tốt docalodife nằm bên

phẩm sau khi sấy

_Phù hợp với cácvật liệu sấy cókích thước trungbình với lớn

_Chi phí thiết kế,lắp đặt, chế tạo vàvận hành lớn, thiết

bị to lớn cồngkềnh

vật liệu có độbền tốt docalodife nằmbên trên

_Năng suấtsấy thấp chỉphù hợp vớiqui mô nhỏ

trên

_Chi phí thiết kế,lắp đặt, chế tạo vàvận hành lớn,thiết bị to lớncồng kềnh

_Phù hợp với cácvật liệu sấy cókích thước nhỏ,mịn

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lí máy sấy

1.3.5) Nguyên lí hoạt động của phương án được chọn:

_Tác nhân sấy là không khí môi trường, sau khi được gia nhiệt qua Calorife sẽ đượcquạt thổi ly tâm phía trên giàn sấy đẩy xuống

_Tác nhân sấy đi qua các tầng băng tải, do được gia nhiệt độ ẩm tuyệt đối được tăng lênđáng kể nhờ đó tách đi 1 phần nước có trong nguyên liệu sấy là con Ruốc

_Tác nhân sấy sau đó mang hơi ẩm đó ra ngoài bằng quạt hút Nguyên liệu sấy sau khi

đi qua các tầng băng tải sẽ được đẩy ra công đoạn kế tiếp

1.4) Lập kế hoạch thực hiện:

- Đặt vấn đề: 1 tuần

- Lên ý tưởng: 2 tuần

- Khảo sát nhu cầu thực tế: 1 tuần

- Xác định yêu cầu kỹ thuật: 1 tuần

- Chọn phương án thiết kế: 1 tuần

- Tính toán thuyết minh: 4 tuần

- Thiết lập bản vẽ: 4 tuần

- Chuẩn bị báo cáo: 2 tuần

Bảng 1.3: Theo dõi và quản lý dự án

Xác định yêu cầu kỹ thuật của bài toán thiết kế:

- Sau khi khảo sát nhu cầu thị trường

- Năng suất : 2000 kg/h

- Sản phẩm:

+ Độ ẩm: 10%

+ Vệ sinh an toàn thực phẩm: dây chuyền làm bằng inox và khép kín

+ Màu sắc: Giữa được màu sắc tự nhiên của con Ruốc

+ Bao bìa: Đẹp mắt có kiểm định

- Tối ưu hóa trang thiết bị

- Tối ưu hóa chi phí

- Bảo vệ môi trường

CHƯƠNG II: PHẦN NHIỆT

Công thức tính toán được lấy trong tai liệu Kỹ thuật sấy của Tác Giả: Trần Văn Phú

(2011) NXB Giáo Dục Việt Nam

2.1) Tính toán các thông số cơ bản

2.1.1 Thông số đầu vào:

_Vật liệu: (chọn vật liệu sấy là con ruốc) có các thông số sau theo [TL1/t260]:

+ Năng suất máy sấy: G2= 2000 kg/h

+ Đường kính vật liệu: d = 20 mm

+ Khối lượng riêng: ρ

= 670 kg/m3+ Nhiệt dung riêng: c = 3,53 kJ/kg độ

+ Hệ số dẫn nhiệt: λ

= 0,59 W/m.K+ Độ ẩm ban đầu của vật liệu: ωd

= 80 %+ Độ ẩm cuối của vật liệu: ωC

= 15 %_Tác nhân: Không khí khô, được gia nhiệt bởi calorife lò hơi

+ Trước khi vào calorife: t0 = °32 ,C ϕ0 =80%

+ Sau khi ra khỏi calorife: t1= °90 C

+ Nhiên liệu sấy là hơi bão hòa ẩm p = 5 bar

2.1.3) Quá trình sấy lý thuyết:

* Thông số tác nhân trước khi đưa vào calorife (khí ngoài trời)

Tra bảng nước và hơi nước bão hòa theo nhiệt độ

_Ta được: p bh =0,04793 (bar)

Độ chứa hơi

0 0

0

0,621 0, 621 0, 621

0,621.0,8.0, 04793

0, 02528 ( / )0,98 0,8.0, 04793

Thông số tác nhân sau khi khỏi calorife (trước khi vào ra máy sấy)

_Nhiệt độ tác nhân sấy khi sấy con ruốc bằng sấy thường từ 85 –95°C

_Ở đây chọn nhiệt độ tác nhân: t1 = °90 C

Tra bảng nước và hơi nước bão hòa theo nhiệt độ, ta được:

* Thông số tác nhân sau khi ra khỏi máy sấy

_ Đối với quá trình sấy lý thuyết: I2 = =I1 157,75 (KJ kg/ )

_ Nhiệt độ tác nhân sau khi ra khỏi máy sấy:

2 2

( )

0 0 6500.57, 41 373165 /

_Lượng không khí ẩm cần thiết:

G I I G

và độ ẩm tương đối khi p = 745 mmHg ( theo phụ lục 5 )

+ Với (t1,ϕ =1) (90°C;5, 47%)

Nội suy tuyến tính ta được: v1 = 1,094 m3/kgKK

: Nhiệt vật lý do vật liệu sấy mang vào.

• G C t ct ct ct1 : Nhiệt vật lý do thiết bị truyền tải mang vào

• L I( 2−I0)

: Nhiệt lượng do tác nhân sấy thải vào môi trường

• G C t2 v v2 : Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang đi

• G C t ct ct ct2: Nhiệt vật lý do thiết bị truyền tải mang đi

• Q mt : Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường.

_Do đó:

( 1 0) ( 2 0) 2 v( v2 v1) mt a v1

Q L I = − I = L I − I + G C t − t + Q − WC t

_Lượng không khí khô thực tế:

Dễ dàng thấy rằng, phương trình cân bằng ẩm trong quá trình sấy thực và lý thuyếtkhông có gì khác nhau nên:

2 1

6500

373134,33 ( / )0,0427 0,02528

_Tổn thất do vật liệu sấy mang đi:

Nhiệt dung riêng tuyệt đối của con ruốc có thể lấy bằng:

v vl vl v

là hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của tác nhân sấy và phía không khí ngoài trời

Với đối lưu cưỡng bức vận tốc tác nhân sấy

Thép dùng làm vách trong là inox 304, có chiều dày 1,5 mm Có hệ số dẫn nhiệt

Diện tích bao quanh hệ thống sấy:

Như vậy giả thiết ban đầu chấp nhận được.

_Nhiệt lượng tiêu hao q:

1) Thông số của Calorife

_Công suất nhiệt của Calorifer

._Chiều dài ống: l=1200 mm

._Chọn nhiệt độ hơi nước bão hòa ngưng tụ trong ống là tb = 152oC

c c c xd

c

F

F d F

n d

2.343 0, 02780,078 0,55

_Tốc độ cực đại khi không khí chuyển động qua khe hẹp nhất ωmax

Giả sử tốc độ không khí vào calorifer là ω =4(m s/ )

m s h

d

S S t

ωω

δδ

Với nhiệt độ trung bình không khí t tb =0,5 32 152( + ) = °92 C

, dựa vào phụ lục 6 ta nộisuy tuyến tính được:

( )

6 2 2

104,15 / 0,0278

C

xd

Nu

W m K d

λ

_Hiệu suất cánh:

3 3

2

61,54380.0,5.10

61,54.8.10 0, 49

40

1,6724

3 4

• r: Nhiệt ẩm hóa hơi

Tra phụ lục bảng 18,19 Sách bài tập nhiệt động lực học kỹ thuật và truyền nhiệt, ởnhiệt độ 110

2 4

_Kiểm tra lại độ chênh lệch (t b−t w)

: Mật độ dòng truyền nhiệt qua calorifer q C :

Như vậy giả thiết là chính xác.

_Diện tích bề mặt bên trong các ống F1

( )

3

2 1

1 6072,7.10

5 22,5 615.87,8

22,5

271 22.10 1, 2

2.2.2) Tính toán tổn thất áp suất của dòng không khí (TNS) chuyển động cắt ngang qua Calorife:

_Trở lực của không khí bao gồm trở lực ma sát và trở lực cục bộ được tính gần đúngtheo quan hệ sau:

= Trong đó:

•Z: số dãy ống, ở đây Z = 10

•: tốc độ của dòng không khí qua khe hẹp của Calorife, ở đây = 11 m/s

•: khối lượng riêng của không khí, ở đây = 1.06kg/m3

•ξ: hệ số trở lực, với chùm ống so le được xác định gần đúng qua biểu thức sau:

ξ = 0.72

ξ = 0.72 = 0,461Thay vào đó ta có: = ξ = 0,461 1,06 Pa

+ A: tiết diện ống gia nhiệt trong calorife

+ v: vận tốc dòng hơi bão hòa trong ống

Với yêu cầu của Calorife hơi vào có nhiệt độ bão hòa 152oC (áp suất bão hòa tương ứng

là 1,0132Bar), lưu lượng hơi vào là 10 000 kg/h Ta lựa chọn nồi hơi đáp ứng được cácyêu cầu trên như sau:

Bảng 2.2: Các thông số của nồi hơi

2.3.1) Tính toán van an toàn

Mỗi nồi hơi đều phải được trang bị van an toàn, nhằm khống chế các thông số làmviệc, không cho phép vượt quá giới hạn Số lượng và kiểu loại van an toàn phụ thuộcvào năng suất bốc hơi Các van an toàn nói chunglà làm việc tự động không cho áp suấtvượt quá các chỉ tiêu quy định Số lượng và kích thước các van an toàn được xác địnhtheo công thức sau:

+ h: chiều cao nên lên của van

+ D: sản lượng của lò hơi 10 000 kg/h

+ P: áp suất tuyệt đối 11kg/cm2

Chọn số lượng van là: n = 2, loại van nâng lên không hoàn toàn

khi đó: d ≥ 20h và A = 0,0075

Do đó đường kính lổ thông van phải

20 20.10000.0,0075

8, 25( )2.11

Năng suất sinh hơi D [kg/h] 10 000

Áp suất làm việc p [Bar] 5-12

Nhiệt độ bão hòa t [ o C] 180

_Ống dẫn hơi là thiết bị dùng để vận chuyển hơi nước, đây là một thiết bị phụ rất quantrọng của nồi hơi, do đó Nhà nước đả cho ban hành qui phạm kỹ thuật an toàn cácđường ống dẫn hơi để thồng nhất việc chế tạo, lắp ráp, và sử dụng trong cả nước

và một van một chiều mắc nối tiếp nhau, hơi đi qua van một chiều trước khi đi qua vankhóa

_Chọn van khóa là loại van đĩa, có đường kính trong là 80mm

CHƯƠNG III: PHẦN CƠ KHÍ3.1) Quạt thổi ly tâm

_Quạt là bộ phận vận chuyển không khí và tạo áp suất cho dòng khí đi qua các thiết bị:Calorife, máy sấy, đường ống và cyclon Năng lượng do quạt tạo ra cung cấp cho dòngkhí một áp suất động học để di chuyển và một phần để khắc phục trở lực trên đườngống vận chuyển

_Để lựa chọn quạt đáp ứng được yêu cầu làm việc của HTS ta cần xác định được năngsuất của quạt V và cột áp

3.1.1) Lưu lượng quạt

_Quạt được bố trí trên kênh dẫn TNS sau điểm hòa trộn (M), có lưu lượng qua quạt là:

•: là trở lực cục bộ, xảy ra tại những vị trí mà dòng TNS bị chuyển hướng, đột mở hoặcđột thu… Được xác định qua biểu thức:

= (t [oC])Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện chuẩn là = 1.293kg/m3

•: là trở lực ma sát, xảy ra dọc theo kênh dẫn TNS, phụ thuộc vào độ nhám bề mặt củakênh dẫn… Được xác định qua biểu thức:

Pa (t[oC])Đường kính trong tương đương của lênh dẫn được xác định qua biểu thức:

dtd = Hệ số trở lực ma sát λms = 0,11 , độ nhám mặt trong tường lấy là K = 5mm =0.005m

•: là trở lực hình học, do trọng lượng của dòng không khí gây ra, phụ thuộc vào hướngchuyển động của dòng TNS Giá trị của lấy dấu “+” nếu dòng TNS đi từ trên xuốngdưới và lấy dấu “” trong trường hợp ngược lại Được xác định qua biểu thức:

g Pa

•: là trở lực của Calorife đã xác định được ở trên:

= 295 Pa

3.1.

3) Phân bố các trở lực trong hệ thống sấy:

_Ta xác định lần lượt các trở lực trên như sau:

• ρ= 1,293 kg/m3: khối lượng riêng của khí ở điều kiện chuẩn.

• ρk = 1,165 kg/m3: khối lượng riêng của khí ở điều kiện làm việc

_Với yêu cầu của quạt cần chọn đảm bảo lưu lượng và cột áp qua quạt là:

V = 75 000 m3/h, =1200 Pa

Chọn QUẠT LY TÂM LƯU LƯỢNG LỚN – QLL 4P40

Hình 3.1 thông số cơ bản của quạt ly tâm

3.

1 5 ) Thiết kế bộ truyền đai thang :

Thiết kế bộ truyền đai thang

Hình 3.2: Bảng tra đai thang theo tiêu chuẩn

Vận tốc vòng

< 25 m/s => thỏa điều kiện

Tính d2 :

=> chọn d theo tiêu chuẩn

Tính chiều dài L theo asb

Theo tiêu chuẩn chon L=2000mm

Tính chính xác khoảng cách trục

Góc ôm đai :

=> thỏa điều kiện

Chọn đai thang loại B