Thiết kế hệ thống sấy lúa bằng phương pháp sấy tháp năng suất 1,5tấn/giờ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Trường Đại Học Bà Rịa - Vũng Tàu Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm ĐỒ ÁN MÔN HỌC Quá trình thi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Trường Đại Học Bà Rịa - Vũng Tàu Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

(Quá trình thiết bị trong công nghệ hóa học và thực phẩm)

Họ tên sinh viên thực hiện:

Ngành : Công nghệ kỹ thuật hóa học

Chuyên ngành hóa dầu

Đề tài: Thiết kế hệ thống sấy lúa bằng phương pháp sấy tháp năng suất

1,5tấn/giờ

Dữ kiện ban đầu: năng suất 1,5 tấn /giờ , độ ẩm cuối 14,5%

Nhận xét của giảng viên hướng dẫn

(Ký tên)

LỜI CẢM ƠN

Trong những năm học vừa qua, chúng em đã được quý Thầy, Cô trong khoa Hóa và Công nghệ Thực phẩm giảng dạy những kiến thức đại cương cũng như những kiến thức chuyên sâu ngành Công nghệ Hóa học

Có thể nói thực hiện đồ án này là một cơ hội tốt cho chúng em ôn lại kiến thức đã học về các quá trình thiết bị trong công nghệ hóa học Ngoài ra đây còn là dịp mà chúng em có thể tiếp cận với thực tế thong qua việc lựa chọn, tính toán và thiết kế các chi tiết của một thiết bị với các số liệu rất cụ thể và thực tế

Tuy nhiên vì còn là sinh viên nên kiến thức thực tế còn hạn hẹp do đó trong quá trình thực hiện đồ án khó có thể tránh được thiếu sót Chúng em rất mong được sự đóng góp của các thầy cô và bạn bè để có thêm nhiều kiến thức chuyên môn hơn nữa

Chúng em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong khoa Hóa học và Công nghệ Thực phẩm đã giảng dạy, hướng dẫn tận tình và trang bị cho chúng

em những kiến thức quý báu trong 3 năm học vừa qua Cảm ơn sự chỉ bảo tận tình của giáo viên hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Thông đã giúp đỡ, theo sát trong suốt thời gian chúng em thực hiện đồ án này

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN

1 Giảng viên hướng dẫn:

Nhận xét

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

2 Hội đồng bảo vệ:

Nhận xét

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

LỜI NÓI ĐẦU

Từ đầu thế kỷ XIX đến nay, khoa học kỹ thuật đã phát triển vô cùng mạnh

mẽ Nó đã giải phóng sức lao động cho con người, tăng năng suất lên hàng chục lần Các cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật đã đóng góp cho loài người nhiều phát minh mới, phát triển các loại máy móc phục vụ cho cuộc sống tiện nghi của loài người

Ngày nay, đối với nước ta, năng suất của người lao động được nâng lên rất cao nhờ sự giúp sức của nhiều loại máy móc hiện đại, các phương pháp nuôi trồng tiên tiến Sản lượng lương thực, thực phẩm hàng năm không những đủ dùng mà còn xuất khẩu đi nhiều nước trên thế giới Các loại lương thực, thực phẩm đều dễ bị hư hỏng ở điều kiện khí hậu bình thường Do đó muốn bảo quản lương thực, thực phẩm được lâu dài để có thể dễ dàng vận chuyển đi xa thì không còn cách nào khác là chúng ta phải sấy khô hoặc ướp lạnh lương thực, thực phẩm sau đó bảo quản ở môi trường thích hợp Ngoài kỹ thuật lạnh, sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp đặc biệt

là ngành công nghiệp chế biến nông – hải sản Trong nông nghiệp, sấy là một trong những công đoạn quan trọng sau thu hoạch Quá trình sấy không chỉ là tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu một cách đơn thuần mà là một quá trình công nghệ Nó đòi hỏi sau khi sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn

ít năng lượng và chi phí vận hành thấp Chẳng hạn trong chế biến nông – hải sản, sản phẩm sấy phải đảm bảo duy trì màu sắc, hương vị, các vi lượng v.v Hiện nay có rất nhiều phương pháp sấy khác nhau, đối với thóc người ta có thể dùng các phương pháp sấy như: phơi nắng tự nhiên, sấy thùng quay, sấy buồng, sấy tháp Đồ án môn học này nhằm thiết kế hệ thống sấy thóc với năng suất 1500 kg lúa/h bằng thiết bị sấy tháp, với tác nhân sấy là h n hợp khói và không khí

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 VẬT LIỆU SẤY VÀ QUÁ TRÌNH SẤY 1

1.1 VẬT LIỆU SẤY 1

1.1.1 Giới thệu sơ lược về vật liệu cần sấy – thóc 1

1.1.1.1 Cấu tạo của hạt thóc 1

1.1.1.2 Các thành phần hoá học của thóc 2

1.1.1.3 Tính chất vật lý 2

1.1.1.4 Các đặc tính chung của khối thóc 3

1.1.2 Đặc trưng của hạt lúa sau khi sấy 5

1.1.3 Giới thiệu quy trình công nghệ 5

1.1.4 Công nghệ sấy lúa 6

1.2 SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH SẤY, SẤY THÁP 7

1.2.1 Khái niệm sấy 7

1.2.2 Chọn phương pháp sấy, hệ thống sấy 7

1.2.2.1 Giới thiệu phương pháp sấy nóng 7

1.2.2.2 Chọn dạng hệ thống sấy 7

1.2.2.3 Chọn tác nhân sấy, nhiên liệu 9

1.3 Lựa chọn hệ thống sấy lúa, sơ đồ công nghệ và thuyết minh 11

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY 14

2.1 Chọn thông số không khí ngoài trời 14

2.2 Tính cân bằng ẩm cho từng vùng 14

2.3 Tính toán quá trình cháy và quá trình hòa trộn 15

2.4.Tính thời gian sấy 19

2.5 Xác định kích thước sơ bộ của tháp sấy 23

2.6 Bố trí kênh dẫn và kênh thải 25

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN NHIỆT THIẾT BỊ SẤY THÁP 25

3.1 Tính toán quá trình sấy lý thuyết 25

3.2 Tính các tổn thất nhiệt 26

3.3 Tính toán quá trình sấy thực tế 29

3.5 Tính nhiên liệu tiêu hao 31

3.6 Tính toán vùng làm mát 32

CHƯƠNG 4 TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ 34

4.1 Buồng đốt 35

4.1.1 Đặc điểm và mục đích của buồng đốt 35

4.1.2 Thiết kế buồng đốt 36

4.2 Buồng hoà khí 37

4.3 Tính quạt 37

4.3.1 Cho buồng sấy 37

4.3.1.1 Trở lực qua buồng hoà trộn 37

4.3.1.2 Trở lực qua ống dẫn 38

4.3.1.3.Trở lực trong kênh dẫn và kênh thải 38

4.3.1.4 Trở lực qua lớp hạt 39

4.3.1.5 Trở lực cục bộ 40

4.3.1.6 Tổng trở lực 40

4.3.2 Cho buồng làm mát 40

4.3.2.1.Trở lực qua lớp hạt 41

4.3.2.2 Tổng trở lực 41

4.4.Trọng lượng của tháp 42

4.5 Gàu tải 42

4.6 Buồng khử bụi 43

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN 44

CHƯƠNG 1 VẬT LIỆU SẤY VÀ QUÁ TRÌNH SẤY

1.1 VẬT LIỆU SẤY

1.1.1 Giới thệu sơ lược về vật liệu cần sấy – thóc

1.1.1.1 Cấu tạo của hạt thóc

Hạt thóc nhìn từ ngoài vào có các bộ phận chính: mày thóc, vỏ trấu, vỏ hạt, nội nhủ, phôi

Tegmen: vỏ Palea: mày Pericap: vỏ hạt Sterile: vỏ bao nhỏ Embryo: mầm, phôi Scutellum: vảy nhỏ Epiblast: lá mặt Coleoptile: lá bao mầm Plumule: chồi mầm Radicle: rễ mầm Coleorhize: thân mầm Rachilla: cuống hạt

 Mày thóc: trong quá trình sấy, bảo quan, mày thóc rụng ra làm tăng lượng

tạp chất trong thóc

 Vỏ trấu: có tác dụng bảo vệ hạt thóc, chống các ảnh hướng của môi trường và sự phá hoại của sinh vật, nấm mốc

 Vỏ hạt: bao bọc nội nhủ, thành phần cấu tạo chủ yếu là lipit va protit

 Nội nhũ: là thành phần chính và chủ yếu nhất của hạt thóc, 90% là gluxit

 Phôi: nằm ở góc dưới nội nhũ, làm nhiệm vụ biến các chất dinh dưỡng trong nội nhũ đẻ nuôi mộng khi hạt thóc nảy mầm

Để thóc không bị hư hỏng hoặc giảm phẩm chất thì trong vòng 48 giờ sau khi thu hoạch phải làm khô thóc để độ ẩm chỉ còn 20%, sau đó cần tiếp tục xử lý Tuỳ theo nhu cầu làm khô thóc để xay xát ngay hoặc để tồn trữ lâu dài hoặc để làm giống mà yêu cầu làm khô và công nghệ sấy khác nhau Quá trình sấy phải làm sao để độ ẩm thoát ra từ từ nhằm đạt được độ ẩm mong muốn đồng thời đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ trong hạt thóc so với bên ngoài là nhỏ nhất Độ

ẩm an toàn của thóc cho bảo quản phụ thuộc vào tình trạng thóc, khí hậu cũng như điều kiện bảo quản Khi thóc có độ ẩm từ 13-14% (cắn thử hạt thóc thấy giòn), có thể bảo quản được từ 2-3 tháng, nếu muốn bảo quản dài hơn 3 tháng thì độ ẩm của thóc tốt nhất từ 12-12,5% Độ ẩm thóc, công nghệ sấy cũng ảnh hưởng tới hiệu suất thu hồi gạo và tỷ lệ gạo gãy trong quá trình xay xát, độ ẩm thích hợp cho quá trình xay xát từ 13-14% [4]

 Thông số của vật liệu

 Khối lượng riêng: Thóc khô:  = 500 kg/m3,thóc ướt  = 750 kg/m3

 Nhiệt dung riêng: C = 1,5 kJ/kgK

 Hệ số dẫn nhiệt:  = 0,09 W/mK

 Hệ số hình dạng : hd = 1,86

 Kích thước hạt thóc: Dày 1,2  2,8 mm

1.1.1.4 Các đặc tính chung của khối thóc

 Tính tan rời: là đặc tính khi đổ thóc từ độ cao h xuống mặt phẳng

nằm ngang, thóc tự dịch chuyển để tạo thành khối có dạng chóp nón Góc tạo thành bởi đường sinh với mặt phẳng đáy nằm ngang của hình chóp gọi

là góc nghỉ hay góc nghiêng tự nhiên của khối hạt Về trị số thì góc nghỉ

tự nhiên bằng góc ma sát giữa hạt với hạt nên còn gọi là góc ma sát trong,

kí hiệu φ1 Dựa vào độ tan rời này để xác định để xác định sơ bộ chất lượng và sự thay đổi chất lượng của thóc trong quá trình sấy và bảo quản Đối với thóc, góc nghỉ khoảng từ 32 ‚ 400

- Nếu ta để hạt trên một mặt phẳng và bắt đầu nghiêng mặt phẳng này cho tới khi hạt bắt đầu trượt thì góc giới hạn giữa mặt phẳng ngang và mặt phẳng trượt gọi là góc trượt (góc ma sát ngoài), kí hiệu φ2 Trường hợp không phải là một hạt mà là một khối hạt thì góc trượt có liên quan và phụ thuộc vào góc nghiêng tự nhiên

Hình 1.2 Các góc trong khối hạt

- Góc nghỉ và góc trượt càng lớn thì độ rời càng nhỏ, ngược lại góc nhỏ thì khả năng dịch chuyển lớn, nghĩa là độ rời lớn

- Độ rời của khối hạt dao động trong khoảng khá rộng tùy thuộc vào các yếu tố như kích thước, hình dạng hạt và trạng thái bề mặt hạt, độ ẩm của hạt, số lượng và loại tạp chất trong khối hạt Đối với góc trượt còn thêm một yếu tố quan trọng nữa là loại vật liệu và trạng thái bề mặt vật liệu trượt

- Loại hạt có dạng hình cầu, bề mặt hạt nhẵn như đậu, loại hạt không có hình cầu và bề mặt hạt xù xì như thóc thì góc nghỉ và góc trượt lớn

- Độ tạp chất của khối hạt càng cao đặc biệt là nhiều tạp chất rác thì độ rời càng nhỏ

- Độ ẩm của khối hạt càng cao thì độ rời càng giảm

- Trong bảo quản, độ rời của khối hạt có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện bảo quản Nếu bảo quản quá lâu hay đã xảy ra quá trình tự bốc nóng làm cho khối hạt bị nén chặt, độ rời giảm hay thậm chí có khi mất hẳn độ rời

 Tính tự chia loại: Khối hạt có cấu tạo từ nhiều thành phần (thóc sạch,

thóc lép, tạp chất), không đồng nhất (khác nhau về hình dạng, kích thước,

tỷ trọng) do đó trong quá trình di chuyển tạo nên những vùng khác nhau

về chất lượng, gọi là tính tự chia loại của khối hạt Hiện tượng tự chia loại ảnh hưởng xấu cho việc làm khô, bảo quản Những vùng nhiều hạt lép, tạp chất dễ hút ẩm, dễ bị cuốn lẫn theo tác nhân sấy trong quá trình sấy

 Độ hổng của khối thóc: là khoảng không nằm trong khe hở giữa các hạt,

có chứa đầy không khí Được tính bằng phần trăm thể tích khoảng không gian của khe hở giữa các hạt với thể tích toàn bộ khối hạt chiếm ch Trong quá trình sấy, khối thóc cần có l hổng cần thiết để tạo điều kiện cho quá trình truyền và trao đổi nhiệt, ẩm với tác nhân sấy được dễ dàng

 Tính dẫn, truyền nhiệt: Quá trình dẫn và truyền nhiệt trong khối thóc

thực hiện theo hai phương thức luôn tiến hành song song và có quan hệ chặt chẽ với nhau đó là dẫn nhiệt và đối lưu Đại lượng đặc trưng cho khả năng dẫn nhiệt của thóc là hệ số dẫn nhiệt   0,12  0,2 Kcal/mh0C Và

sự trao đổi nhiệt đối lưu giữa lớp hạt nóng và lớp hạt nguội mới vào Cả hai đặc tính này của thóc đều rất nhỏ nhưng củng ảnh hưởng đến quá trình sấy

1.1.2 Đặc trưng của hạt lúa sau khi sấy

Thóc sau khi sấy được dùng để làm lương thực hoặc để làm thóc giống -

dự trữ

Vì vậy thóc sau khi sấy phải bảo đảm được các yêu cầu:

 Hạt thóc còn nguyên vẹn vỏ trấu bao bọc hạt gạo

 Hạt thóc còn giữ nguyên kích thước và màu sắc

 Có mùi vị đặc trưng của thóc, không có mùi lạ khác ( của tác nhân sấy )

 Thóc không bị rạn nứt, gãy vụn, đặc biệt là thóc giống phải đảm bảo được khả năng ẩm bảo quản, không là môi trường cho mối mọt sống của hạt sau sấy

 Có độ ẩm đạt độ

1.1.3 Giới thiệu quy trình công nghệ

Lúa có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới khu vực đông nam châu Á và châu Phi Nó cung cấp hơn 1/5 toàn bộ lượng calo tiêu thụ bởi con người Lúa là các loài thực vật sống một năm, có thể cao tới 1-1,8 m, đôi khi cao hơn, với các lá mỏng, hẹp bản (2-2,5 cm) và dài 50-100 cm Các hoa nhỏ thụ phấn nhờ gió mọc thành các cụm hoa phân nhánh cong hay rủ xuống, dài 30-50

cm Hạt là loại quả thóc (hạt nhỏ, cứng của các loại cây ngũ cốc) dài 5-12 mm

và dày 2-3 mm Cây lúa non được gọi là mạ Sau khi ngâm ủ, người ta có thể gieo thẳng các hạt thóc đã nảy mầm vào ruộng lúa đã được cày, bừa kỹ hoặc qua giai đoạn gieo mạ trên ruộng riêng để cây lúa non có sức phát triển tốt, sau một khoảng thời gian thì nhổ mạ để cấy trong ruộng lúa chính Sản phẩm thu được từ cây lúa là thóc khoảng 85 ngày sau khi gieo xuống ruộng Sau khi loại tạp chất, phân loại thì lúa được đem đi sấy và cuối cùng xát bỏ lớp vỏ ngoài thu được sản phẩm chính là gạo và các phụ phẩm là cám và trấu Gạo là nguồn lương thực chủ yếu của hơn một nửa dân số thế giới, điều này làm cho nó trở thành loại lương thực được con người tiêu thụ nhiều nhất

Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ thu hoạch và bảo quản lúa

1.1.4 Công nghệ sấy lúa

Lúa là vật liệu dạng hạt, có thể được sấy với nhiều loại máy sấy khác nhau Ở đây, ta dùng thiết bị sấy tháp để sấy lúa Tác nhân sấy là h n hợp khói

và không khí tươi được hòa trộn với nhau rồi được dẫn qua các kênh dẫn để trao đổi nhiệt, ẩm với khối lúa được chảy tự nhiên từ trên xuống nhờ chính trọng lượng của chúng rồi sau đó khí thải vào các kênh thải để thải ra môi trường Đây

là thiết bị chuyên dùng để sấy hạt, với tác nhân sấy là không khí nóng sẽ đảm bảo yêu cầu vệ sinh cho hạt lúa, chế độ sấy không quá cao do đó đáp ứng được yêu cầu sử dụng lúa làm giống, làm thực phẩm hay bảo quản chúng

Bảng 1.1.Các thông số của hạt lúa

40 – 42o C cho lúa làm giống

1.2 SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH SẤY, SẤY THÁP

1.2.1 Khái niệm sấy

Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt kết quả của quá trình sấy là hàm lượng chất khô trong vật lieu tăng lên Điều này có ý nghĩa quan trọng về nhiều mặt: đối với các nông sản và thực phẩm nhằm tăng khả năng bảo quản, đối với gốm sứ làm tăng độ bền cơ học, đối với than củi làm tăng khả năng đốt cháy,… các vật liệu sau khi sấy đều giảm khối lượng hoặc cả thể tích nên giảm được giá thành vận chuyển

Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi trạng thái pha của lỏng trong vật liệu thành hơi Cơ chế của quá trình được diễn tả bởi 4 quá trình cơ bản sau:

 Cấp nhiệt cho bề mặt vật liệu

 Dòng nhiệt dẫn từ bề mặt vật liệu

 Khi nhận được lượng nhiệt, dòng ẩm di chuyển từ vật liệu ra bề mặt

 Dòng ẩm từ bề mặt vật liệu tách vào môi trường xung quanh

Bốn quá trình này được thể hiện bằng sự truyền vận bên trong vật liệu và

sự trao đổi nhiệt ẩm bên ngoài giữa bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh

1.2.2 Chọn phương pháp sấy, hệ thống sấy

1.2.2.1 Giới thiệu phương pháp sấy nóng

Để sấy thóc, ta dùng phương pháp sấy nóng, tác nhân sấy được đốt nóng nên độ ẩm tương đối  giảm dẫn đến phân áp suất hơi nước trong tác nhân sấy giảm Mặt khác, do nhiệt độ của vật liệu sấy tăng lên nên mật độ hơi trong các mao quản tăng lên do đó phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy củng tăng theo Nghĩa là ở đây có sự chênh lệch phân áp suất giữa bề mặt vật liệu sấy

và môi trường, nhờ đó mà có sự dịch chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và đi vào môi trường

Có 2 cách để tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường:

 Giảm phân áp suất của tác nhân sấy bằng cách đốt nóng nó

 Tăng phân áp suất hơi nước trong vật liệu sấy

 HTS buồng: Năng suất thường nhỏ, VLS được đặt cố định trên quá trình

sấy hoặc xe goòng nên cố định trong suốt quá trình sấy QTS không được đồng đều Để khắc phục thì người ta bố trí cách đưa TNS theo đường dích dắc tạo nên sự đồng đều cho sản phẩm sấy Hệ thống này chỉ phù hợp các VLS mà ta khó làm cho nó bị xáo trộn được trong quá trình sấy, đó là những VLS: Tấm g , gạch, ngói … Trong khi đó thóc rất dễ xáo trộn Không dùng thiết bị này

 HTS hầm: Có năng suất lớn hơn HTS buồng, QTS không theo chu kỳ

như HTS buồng mà liên tục Nhưng HTS này vẫn có nhược điểm giống HTS buồngKhông dùng để sấy thóc

 HTS phun: Chỉ dùng để sấy các dung dịch huyền phùKhông dùng để sấy thóc

 HTS tháp: Có thể sấy liên tục với năng suất cao Rất phù hợp cho sấy hạt,

VLS chảy liên tục từ trên xuống dưới dưới tác dụng của trọng lực bản thânTrong quá trình sấy VLS được xáo chộn đều cùng TNSSản phẩm sấy đồng đều Hơn nữa việc phân vùng TNS nóng – lạnh cũng dễ dàng  áp dụng được hiệu ứng A.V.Luikov

 HTS thùng quay: Cũng như HTS tháp, HTS này cũng rất phù hợp để sấy

hạt.VLS được xáo trộn nhờ cánh xáo chộn khi thùng quay TNS vào đầu này và ra khỏi đầu kia của thùng sấyQTS được liên tục HTS này có ưu điểm xáo chộn đồng hơn nhiều so với THS tháp do có cánh xáo chộn được dẫn động nhờ một động cơ quay Nhưng cũng điều này mà nó chỉ hiệu quả khi sấy với năng suất trung bình còn khi sấy với năng suất lớn thì việc dẫn động cho thùng quay cũng đòi hỏi tốn kém và phức tạp

 HTS tầng sôi: Ngay tên gọi của HTS ta đã hình dung được VLS luôn xáo

chộn trong quá trình sấy VLS phù hợp vẫn là dạng hạt, dưới tác dụng của TNS với thông số thích hợpVLS luôn bồng bềnh Quá trình sấy liên tục

do hạt khô nhẹ sẽ ở phần trên của lớp sôilấy ra khỏi TBS Trong HTS tầng sôi, truyền nhiệt và ẩm giữa TNS và VLS là rất tốt nên trong các HTS hạt hiện có thì sấy tầng sôi có năng suất lớn, thời gian sấy nhanh và VLS được rất đều

 Như vậy 3 HTS tháp – thùng quay – tầng sôi đều phù hợp cho sấy thóc Nhưng xét về chi phí đầu tư và chất lượng sản phẩm thì sấy tháp phù hợp hơn cả cho sấy thóc HTS này có chi phí đầu tư thấp hơn cả, việc xáo trộn VLS là do chính trọng lực của nó gây ra, không cần phải tác động bên ngoài

 Quay: HTS thùng quay cần có động cơ để làm quay thùng  tốn công suất cho động cơ

 Bồng bềnh: HTS tấng sôi, TNS phải có áp lực nhất định thì mới thổi lớp VLS thành màng bồng bềnh

 Và hơn cả là VLS vẫn đảm bảo yêu cầu Thóc sấy đạt độ ẩm từ 20% xuống 15%, có độ ẩm tương đối đồng đều

 Còn nếu sản phẩm sấy đòi hỏi có yêu cầu cao hơn thì việc chọn HTS thùng quay và tầng sôi là rất phù hợp

1.2.2.3 Chọn tác nhân sấy, nhiên liệu

Chọn tác nhân sấy

Trong HTS (sấy đối lưu) tác nhân sấy có nhiều dạng: Không khí – khói – hơi M i loại lại có những tính chất khác nhau phù hợp cho từng HTS và đặc biệt là vật liệu sấy VLS của ta ở đây là thóc do đó ta chọn TNS là h n hợp khói

lò hòa trộn với không khí tươi là rất phù hợp bởi vì:

- Thóc có lớp vỏ trấu bên ngoài khi sấy bằng khói sẽ không làm ảnh hưởng tới chất lượng của hạt gạo

- Khói là TNS rẻ tiền nhất vì không cần tới calorife mà chỉ cần buồng hoà trộn, chi phí nhỏ hơn rất nhiều

 Như vậy khói vừa đảm bảo được là TNS lại tạo ra kinh tế hơn Khói là TNS phù hợp nhất

 Bên cạnh đó khói cũng có nhược điểm:

 Trong khói có nhiều bụi cản trở dòng TNS, tốn năng suất cho quạt

4

5

sấy có nhiệt độ thích hợp Sau đó môi chất sấy được đưa vào buồng sấy để thực hiện quá trình sấy rồi thải ra ngoài

Nhiên liệu sử dụng

Nhiên liệu cũng là yêu cầu cần đảm bảo cả kỹ thuật và kinh tế Những nhiên liệu thường được chọn dùng trong HTS dùng phương pháp đối lưu như: Than, củi g , trấu, gas, …

Dựa trên cơ sở điều kiện nơi ta xây dựng HTS (Vũng Tàu) và tính kinh

tế ta chọn nhiên liệu sử dụng là than có thành phần:

C = 0,367 ; H = 0,027 ; S = 0,032 ; N = 0,007 ;

O = 0,111 , Tr = 0,206 ; A = 0,25

1.3 Lựa chọn hệ thống sấy lúa, sơ đồ công nghệ và thuyết minh

Tháp sấy là một không gian hình hộp mà chiều cao lớn hơn rất nhiều so với chiều rộng và chiều dài Trong tháp sấy người ta bố trí hệ thống kênh dẫn và thải tác nhân xen kẽ nhau ngay trong lớp vật liệu sấy (đặc điểm này khác với các thiết bị sấy buồng và hầm) Tác nhân sấy từ kênh dẫn gió nóng luồng lách qua lớp vật liệu thực hiện quá trình trao đổi nhiệt sấy và nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải ra ngoài Vật liệu sấy chuyển động từ trên xuống dưới từ tính tự chảy

do trọng lượng bản thân của chúng Tháp sấy nhận nhiệt do trao đổi nhiệt đối lưu giữa dòng tác nhân chuyển động vừa ngược chiều vừa cắt ngang và do dẫn nhiệt từ bề mặt kênh dẫn và kênh thải qua lớp vật liệu nằm trên các bề mặt đó

Vì vậy trong thiết bị sấy tháp, nhiệt lượng vật liệu sấy nhận được gồm 2 thành phần: thành phần đối lưu giữa tác nhân sấy với khối lượng hạt và thành phần dẫn nhiệt giữa bề mặt các kênh gió nóng, kênh thải ẩm với chính lớp vật liệu nằm trên đó

Khi sấy hạt di chuyển từ trên cao (do gàu tải hoặc vít tải đưa lên) xuống mặt đất theo chuyển động thẳng đứng hoặc dzích dzắc trong tháp sấy Để tăng năng suất thiết bị ngoài phương pháp mở rộng dung lượng của tháp thì ở một mức độ đáng kể người ta còn tìm cách tăng tốc độ tác nhân chuyển động qua lớp hạt Tốc độ này có thể từ 0.2 ‚ 0.3m/s đến 0.6 ‚ 0.7 m/s hoặc lớn hơn Tuy nhiên, tốc độ tác nhân khi ra khỏi ống góp kênh thải theo kinh nghiệm không nên vượt quá 6m/s để tránh hạt bị cuốn theo tác nhân đi vào hệ thống thải ẩm (đọng lại trong các đoạn ống, dẫn đến quạt thải…)

Ở đây là chế độ sấy đối lưu Do yêu cầu sử dụng vật liệu sau sấy , nhiệt

độ đốt nóng hạt cho phép thấp ( khoảng 50 đến 60 0C ) Vì vậy trong thiết bị sấy tháp ta tổ chức sấy phân vùng ( 1 vùng sấy) và một vùng làm mát ( như đã chọn kết cấu ở trên ) đến nhiệt độ gần bằng nhiệt độ môi trường để đưa vào kho bảo quản hay chế biến

 t2 , tm: Nhiệt độ không khí vào vùng làm mát, ra khỏi vùng làm mát

 0, 1n, 2n, m: Độ ẩm của không khí ngoài trời, trước vùng sấy, sau vùng sấy và sau vùng làm mát

 d0 ,dk d1n ,d2n ,d2m: Hàm ẩm của không khí ngoài trời,sau buồng đố, trước vùng sấy ,sau vùng sấy, và sau vùng làm mát

 I0 ,Ik,I1 ,In: Hàm nhiệt của không khí ban đầu, sau buồng đốt, trước vùng sấy,sau vùng sấy

 ln ,lm : Lượng không khí khô cần thiết bốc hơi 1 kg ẩm của vùng sấy ,và vùng làm mát

 Ln ,Lm: Lượng tác nhân sấy khô của vùng sấy,vùng làm mát

  1,  2: Lượng ẩm ban đầu và cuối của vật liệu

 qv1: Tổn thất do vật liệu sấy mang đi

 qmt : Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường

 q 1 Tổng nhiệt lượng

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY

2.1 Chọn thông số không khí ngoài trời

Thông số ngoài trời được xác định dựa vào điều kiện khí hậu ngoài trời tại nơi lắp đặt công trình, cũng như đảm bảo cho hệ thống hoạt động tốt trong suốt quá trình sản xuất:

 Thông số khí hậu tại Vũng Tàu như sau:

o Nhiệt độ: t = 25 0

C

o Độ ẩm ban đầu của thóc sấy:  1 = 22 %

o Độ ẩm của thóc sau khi sấy:  2 = 14,5 %

 Như vậy ta chọn được các thông số trạng thái không khí ngoài trời :

t0 = 25 0C; 0 = 82%

 Chọn độ ẩm vật liệu sấy tương ứng cho các vùng

Ta chọn độ ẩm trong các vùng sấy và vùng làm mát như sau :

 Vùng sấy thứ nhất:  1n = 22 %;  2n = 15 %;  tb = 18,5 %

 Vùng làm mát:  2n =  1m = 15 %;  2m = 14,5 %;  tb = 14,75 %

Nhiệt độ tác nhân sấy trong thiết bị sấy tháp

Nhiệt độ tác nhân sấy trong thiết bị sấy tháp dùng sấy thóc khoảng (80 

1

2 1

2

2 1

+ Lượng ẩm cần bốc hơi trong 1h trong vùng làm mát bằng:

Wm =W2 = G2m

m

m m

1

2 1

145 , 0 15 , 0

1

2 1

0,15 - 0,22

G1 =Gn1 = G2n + Wn = 1508,8 + 135,4 = 1644,2kg/h

2.3 Tính toán quá trình cháy và quá trình hòa trộn

 Trạng thái không khí trước khi vào tháp sấy

Trạng thái không khí ban đầu được chọn theo thông số không khí ngoài trời t0 = 250C; 0 = 82 % ta có thể xác định thông số này dựa vào giản đồ Ramzin, hoặc bằng giải tích

Hình2.1 :Đồ thị I-d quá trình sấy

P0 = exp(12 -

0

5 , 235

42 , 4026

t

 (CT2.18,T28,[1])

= exp ( 12 -

25 5 , 235

42 , 4026

 ) = 0,0315 bar

+ Nhiệt trị cao của than

Qc = 33858C + 125400H – 10868(O – S) ( CT 3.2, T53, [1]) = 33858.0,367 + 125400.0,027 – 10868(0,111 – 0,032)

= 14953 kJ/kg nl

+ Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu

L0 = 11,6C + 34,8H + 4,3(S – O) (CT3.11, T55, [1]) = 11,6.0,367 + 34,8.0,027 + 4,3(0,032 – 0,111)

= 4,857 kg kk/kg nl

+ Lượng ẩm của không khí

d0 = 0,621

0 0

0 0

.

.

P B

0315 , 0 82 , 0



= 0,016 (kg ẩm/kgkkk)

Với B =1at = 1Bar

+Enthapy của không khí ở trạng thái ban đầu

I0 = 1,004.t0 + d0.(2500 + 1,842 t0) (CT2.25, T29,[1]) = 1,004.25 + 0,016.(2500 + 1,842.25)

= 67 kJ/kgkk

 Thông số khói sau buồng đốt ( trước buồng hòa trộn )

Ta có thể xác định thông số này dựa trên đồ thị I – d trang thái này được biểu diễn bởi điểm K Suy ra, xác định lượng chứa ẩm dk và entanpy Ik của nó, hoặc có thể tính bằng phương pháp giải tích

Nếu lấy hệ số không khí thừa buồng đốt αbđ = 1,2 thì lượng chứa ẩm của khói

Khối lượng hơi nước chứa trong khối lò

Ga' = (9H +A) + αbđ.L0.d0 (CT3.20, T58,[1]) = (9.0,027 + 0,25) + 1,2.4,857.0,016

= 0,5862 (kg ẩm/kg nhiên liệu)

Lượng khối khô sau buồng đốt

Lk‘ = (αbđ.L0 +1)-{Tr +(9H +A)} (CT3.23, T59, [1]) = (1,2.4,857+1)-{0,206 + (9.0,027 + 0,25)}

) 1 (

A) (9H

0 bd

0 bd

, 0 { ) 1 857 , 4 2 , 1 (

016 , 0 857 , 4 2 , 1 0,25) (9.0,027

Entanpy của khói lò sau buồng đốt

Ik =

A)}

(9H {

) 1 (

C

Q

0 bd

0 bd nl

bđ c

I L

Ở đây ta chọn hiệu suất buồng đốt bđ= 75 %

Nhiệt dung riêng và nhiệt độ nhiên liệu tương ứng bằng

, 0 { ) 1 857 , 4 2 , 1 (

67 857 , 4 2 , 1 25 0,12 75 , 0 14953.

2500

k

k k

d

d I

) i i ( {

} Tr) A (9H 1 A)i (9H

C

Q

0 a0

ai 0 0

ai nl

bđ c

li pk

i pk nl

t C d

L

t C t

Với nhiệt độ ti ( t1 =80 0

C ,t2 = 250C ) đã chọn ta tính được i= 2500 + 1,842 t (kJ/kg) (CT 3.16, T57, [1]) Tương tự ta có:

1,004(80 2546,05)

6.(2647,36 4,857{0,01

-4.80 0,25)}1,00 9.0,027

206 , 0 ( - {1 - ,36 0,25).2647 (9.0,027

0,12.25

 Thông số khói lò sau buồng hòa trộn (Trước khi vào các vùng sấy)

Trạng thái này là trạng thái h n hợp giữa khói lò sau buồng đốt (Điểm K) và không khí ngoài trời (Điểm A) Do đó điểm hòa trộn H phải nằm trên đường thẳng AK

Lượng chứa ẩm của trạng thái H

Lượng khối khô sau buồng hòa trộn

Lk = - {Tr +(9H +A)} (CT3.24, T59, [1]) = (19.4,857 +1) – {0,206 + (9.0,027 + 0,25)}

) 1 (

A) (9H

0 i

0 i

d1n =

0,25)}

(9.0,027 206

, 0 { ) 1 857 , 4 19 (

016 , 0 857 , 4 19 0,25) (9.0,027

) 1 (

C

Q

0 i

0 i nl

bđ c

I L

Thay các đại lượng vào α1 =19, ta tính được entanpy của khói trước khi vào

vùng sấy:

I1=

0,25)}

(9.0,027 206

, 0 { ) 1 857 , 4 19 (

67 857 , 4 19 25 0,12 75 , 0 14953.

42 , 4026

 } = 0,4667 bar (CT2.31,T31,[1])

 Suy ra: Độ ẩm

φ1 =

) 621 , 0 (

.

1 1

1

d P

d B

b  (CT2.19,T28[1])

=

) 0213 , 0 621 , 0 ( 4667 , 0

0213 , 0 1

Bảng2.1 Tóm tắt các thông số của khói lò

 Trạng thái không khí sau buồng sấy

+ Ta có I2 = I1 = 187,9 kJ/ kgkkk

+ Nhiệt độ đọng sương tra trên giản đồ không khí ẩm ta được ts = 340C Theo kinh nghiệm suy ra nhiệt độ của khói lò ra khỏi buồng sấy:

t2 = ts + 6 = 400C

2.4.Tính thời gian sấy

Các độ ẩm tính trong các công thức dưới đây đều là độ ẩm tuyệt đối liên hệ với độ

ẩm tương đối theo công thức sau:

Thông số Không khí Sau buồng đốt Sau buồng hòa trộn