Bài giảng thiết kế hệ thống sấy các sản phẩm thực phẩm chương 9 thiết kế hệ thống sấy phun

- Áp dụng được cho các sản phẩm bền nhiệt và không bền nhiệt, nguyên liệu ở dạng dung dịch, gel, paste, hồ vữa, huyền phù… - Chất lượng bột được bảo đảm trong suốt quá trình sấy... Sấy p

CHƯƠNG IX THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY PHUN

IX.1 Kết cấu hệ thống sấy phun

IX.2 Tính toán thiết kế hệ thống sấy phun

- Vận hành liên tục và có thể tự động hóa hoàn toàn.

- Chi phí nhân công thấp.

- Vận hành và bảo dưỡng đơn giản.

- Thiết kế đa dạng cho từng loại sản phẩm, từng loại qui mô nhà máy.

- Áp dụng được cho các sản phẩm bền nhiệt và không bền nhiệt, nguyên liệu ở dạng dung dịch, gel, paste, hồ vữa, huyền phù…

- Chất lượng bột được bảo đảm trong suốt quá trình sấy.

Nhược điểm

- Chi phí đầu tư cao

- Yêu cầu độ ẩm ban đầu cao để đảm bảo nguyên liệu có thể bơm đến thiết bị tạo giọt

lỏng

- Chi phí năng lượng cao hơn (để tách ẩm)

- Thất thoát các chất dễ bay hơi cao hơn

- Lưu lượng TNS lớn, ống phun nhanh bị hỏng

Sấy phun và ứng dụng

• Thiết bị sấy phun dùng để sấy các dạng

dung dịch và huyền phù trong trạng thái

phân tán nhằm tách ẩm ra khỏi vật liệu

giúp tăng độ bền và bảo quản sản phẩm được lâu hơn

• Sản phẩm của quá trình sấy phun là dạng bột mịn như bột đậu nành, bột trứng, bột sữa,… hoặc các chế phẩm sinh học, dược liệu…

Tính thiết kế HTS phun

- Tính toán buồng sấy phun:

Dung tích V, đường kính D, chiều cao H

- Tính thời gian sấy

- Tính và chọn các thiết bị phụ trợ: quạt, caloriphe, xyclon, lọc túi,

Hệ thống sấy phun

Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy phun

Sơ đồ hệ thống sấy phun

1 Buồng sấy 2 Caloriphe 3 Thùng chứa nguyên liệu cần sấy

4 Bơm nguyên liệu 5 Cơ cấu phun

6 Xyclon thu hồi sản phẩm từ khí thoát ra

7 Xyclon vận chuyển sản phẩm.8 Hệ thống quạt hút

Sơ đồ nguyên lý cấu tạo HTS phun

Nguyên lý hoạt động

Vật liệu lỏng được phun thành bụi trong phòng sấy 3 nhờ vòi phun 4 TNS được quạt 1 hút qua bộ phận lọc khí 8 thổi qua caloriphe 2 Không khí được đốt

nóng đi qua các cửa có độ mở điều chỉnh được để vào phòng sấy, ở đây KK và VLS đi cùng chiều

nhau Các giọt chất lỏng tiếp xúc với KK nóng từ mọi phía trong vòng 1 vài giây bay hết hơi ẩm tạo thành những hạt bột mịn, một phần lắng xuống đáy buồng sấy, phần còn lại theo tác nhân sang xyclon 5 và

lắng xuống đáy xyclon Các hạt bột mịn nhỏ không lắng được theo tác nhân sang thiết bị lọc túi 6 và

lắng hết ở đây Khí thải được thải ra ngoài.

Nguyên lý hoạt động

Một hệ phân tán mịn của nguyên liệu từ

chất lỏng hòa tan, nhũ tương, huyền phù

đã được cô đặc trước (40 - 60% ẩm) được phun để hình thành những giọt mịn, rơi

vào trong dòng khí nóng cùng chiều hoặc ngược chiều ở nhiệt độ khoảng 150 –

3000C trong buồng sấy lớn Kết quả là hơi nước được bốc đi nhanh chóng Các hạt sản phẩm được tách ra khỏi tác nhân sấy nhờ một hệ thống thu hồi riêng

Cấu tạo

• Cơ cấu phun: đĩa văng ly tâm, vòi phun cơ học, vòi phun dùng khí nén

• Buồng sấy: hình trụ đứng, đáy hình côn

• Bộ phận cấp tác nhân sấy: quạt,

caloriphe,…

• Hệ thống thu hồi sản phẩm: vít tải, xyclon, lọc túi,…

Phổ biến nhất là phương pháp lắng xoáy

tâm, sử dụng xyclon

Cấu tạo (tiếp)

+ Quạt: Để tăng lưu lượng tác nhân sấy,

người ta sử dụng quạt ly tâm Ở quy mô công nghiệp, các thiết bị sấy phun được trang bị hệ thống hai quạt Quạt chính

được đặt sau thiết bị thu hồi bột sản phẩm

từ dòng khí thoát Còn quạt phụ đặt trước thiết bị gia nhiệt không khí trước khi vào buồng sấy Ưu điểm của việc sử dụng hệ thống hai quạt là người ta có thể kiểm

soát dễ dàng áp lực trong buồng sấy

Cơ cấu phun

• Có chức năng đưa nguyên liệu (dạng lỏng) vào buồng dưới dạng hạt mịn (sương mù) Quá trình tạo sương mù sẽ quyết định kích thước các giọt lỏng và sự phân bố của

chúng trong buồng sấy, do đó sẽ ảnh

hưởng đến giá trị bề mặt truyền nhiệt và tốc

độ sấy

• Cơ cấu phun có các dạng như: đĩa văng ly tâm, vòi phun cơ học, vòi phun dùng khí

nén

Cơ cấu phun (tiếp)

• Đĩa văng ly tâm: cho chất lỏng rơi vào 1 đĩa

phun huyền phù và chất lỏng nhớt thành bụi.

• Vòi phun cơ học: chất lỏng được đẩy bằng

bơm với áp suất tới 200at Đường kính hạt

1-150µm Năng suất 5t/h Năng lượng tiêu thụ 10kw/tấn Loại này không thuận tiện đối với

4-huyền phù và các dung dịch nhớt.

• Vòi phun dùng khí nén: chất lỏng được đẩy

bằng không khí nén với áp suất 2,5 - 5 at Năng lượng tiêu thụ 50-60 Kw/tấn Dịch nhão

Cơ cấu phun

Cơ cấu phun cơ khí

Cơ cấu phun cơ khí

Năng suất

Đường kính vòi phun

Cơ cấu phun cơ khí

Công suất

Đường kính cực đại hạt

Cơ cấu phun khí động

Cơ cấu phun khí động

Vận tốc khí ra khỏi vòi phun

Lưu lượng

Cơ cấu phun khí động

Công suất

Cơ cấu phun ly tâm

Cơ cấu phun ly tâm

Công suất

Đường kính hạt

Buồng sấy

Là nơi hòa trộn mẫu sấy (dạng sương

mù) và tác nhân sấy (không khí nóng) Buồng sấy phun có thể có nhiều hình dạng khác

nhau nhưng phổ biến nhất là buồng sấy hình trụ đứng, đáy côn Kích thước buồng sấy

(chiều cao, đường kính…) được thiết kế phụ thuộc vào kích thước các hạt lỏng và quỹ đạo chuyển động của chúng, tức phụ thuộc vào loại cơ cấu phun sương sử dụng

Buồng sấy

Buồng sấy sử dụng vòi phun

a- Cùng chiều b- Ngược chiều c- Kết hợp

Buồng sấy sử dụng đĩa văng

Buồng sấy

SẤY NHIỆT ĐỘ THẤP

SẤY BƠM NHIỆT

THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY BƠM

NHIỆT

X.1 Kết cấu hệ thống sấy bơm nhiệt

X.2 Tính toán thiết kế hệ thống sấy bơm nhiệt

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

SƠ ĐỒ CẤU TẠO

SƠ ĐỒ CẤU TẠO

CHU TRÌNH

TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY

Trong đó:

Điểm 0: Trạng thái không khí ngoài trời.

Điểm 1: Trạng thái không khí sau dàn lạnh.

Điểm 2: Trạng thái không khí sau dàn nóng.

Điểm 3: Trạng thái không khí sau thiết bị sấy.

Điểm 4: Trạng thái không khí trong dàn lạnh.

1-2: Quá trình gia nhiệt đẳng dung ẩm trong dàn nóng 2-3: Quá trình sấy đẳng Entanpi trong thiết bị sấy.

3-4-1: Quá trình làm lạnh không khí và ngưng tụ ẩm trong dàn lạnh.

CHU TRÌNH

Điểm 0 1 2 3 4

Nhiệt độ ( o C) 25 8 40 35 20

Áp suất hơi bão hòa (bar) 0,032 0,011 0,156 0,056 0,024

Độ chứa hơi của không khí ẩm (kg/kgkk) 0,017 0,007 0,007 0,015 0,015

Entanpi của không khí (kJ/kg) 68,50 25,00 73,00 73,00 58,00

- Năng suất buồng sấy: Gb

V : Thể tích của các khoảng trống của kênh gió

Tính toán các thông số

V m

Tính toán các thông số

2 3

Lưu lượng không khí khô tuần hoàn trong quá

Tính toán các thông số

2 3

1 2

d d

I I

−

−

Năng lượng tiêu hao cho quá trình sấy trong 1giây:

Q0 lt = kW Lượng ẩm ngưng tụ:

Lượng nhiệt thu được từ ngưng tụ 1kg ẩm:

qll lt = llt.(I3 – I1) J/kga Lượng nhiệt dàn lạnh thu được:

• Tính toán hệ thống lạnh.

Chọn tác nhân lạnh.

• Nhiệt độ ngưng tụ.

Dàn ngưng của bơm nhiệt có nhiệm vụ gia nhiệt

cho không khí nên môi trường làm mát dàn ngưng

chính là tác nhân sấy.

đối với dàn ngưng giải nhiệt bằng gió, = (8 – 10

• Nhiệt độ bay hơi.

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh có thể lấy như sau:

t0 = tb

: Hiệu nhiệt độ yêu cầu.

• Nhiệt độ hơi hút.

Để đảm bảo máy nén không hút phải lỏng người

ta phải đảm bảo hơi hút vào máy nén nhất thiết

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG

LẠNH

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG

LẠNH

TÍNH QUẠT

MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ

SẤY BƠM NHIỆT

MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ

SẤY BƠM NHIỆT

MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ

SẤY BƠM NHIỆT

MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ

SẤY BƠM NHIỆT

MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ

SẤY BƠM NHIỆT

MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ

SẤY BƠM NHIỆT

MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ

SẤY BƠM NHIỆT

MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ

SẤY BƠM NHIỆT

MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ

SẤY BƠM NHIỆT

MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ

SẤY BƠM NHIỆT

MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ

SẤY BƠM NHIỆT