BÀI LUẬN môn HỌC đề tài tính toán thiết kế máy sấy lạnh sản lượng 50kgmẻ môn thiết kế hệ thống cung cấp nhiệt

Để tránh được tình trạng đó và để đadạng hoá các loại sản phẩm nông nghiệp, nâng cao giá trị sử dụng của sản phẩm, nângcao thu nhập cho người nông dân, việc nghiên cứu nâng cao chất

BÀI LUẬN MÔN HỌC

Đề tài: Tính toán thiết kế máy sấy lạnh sản lượng 50kg/mẻ

Môn: Thiết kế hệ thống cung cấp nhiệt

GVHD: T.S NGUYỄN HIẾU NGHĨA Nhóm SVTH:

Họ và tên: Vũ Văn Hảo MSSV: 16062971

I/ Thông tin thực hiện đề tài:

Số liệu cho trước:

Loại vật liệu: Mít

Năng suất: 50 kg/mẻ

II/ Nội dung đề tài:

- Nghiên cứu lý thuyết về công nghệ sấy bơm nhiệt

- Tính toán thiết kế máy sấy lạnh theo nguyên lí bơm nhiệt

- Phân tích, đánh giá các kết quả thực nghiệm

III/ Ngày giao nhiệm vụ: 10/1/2019

IV/ Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

Mục lục

LỜI CẢM ƠN 1

Chương 1: Tổng Quan 2

1.1 Giới thiệu đề tài 2

1.1.1 Lý do chọn đề tài 2

1.2 Giới thiệu về vật liệu sấy 3

1.2.1 Sơ lược về quả mít 3

1.2.2 Thành phần hóa học của mít 3

1.2.3 Lý do chọn vật liệu sấy 4

1.2.4 Các quy trình thực hiện sấy 4

Chương 2: Cơ sở lý thuyết 5

2.1 Lựa chọn phương án sấy 5

2.2 Sấy lạnh ( sấy bơm nhiệt ) 5

2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy 7

Chương 3: Lựa chọn phương án và tính toán quá trình sấy 9

3.1 Lựa chọn phương án sấy 9

3.2 Các Thông Số Tính Toán 9

3.2.1 Vật Liệu Sấy 9

3.2.2 Tác Nhân Sấy 9

3.4 Tính Toán Quá Trình Sấy Lý Thuyết và Thực Tế 11

3.4.1 Đồ Thị I-d 11

3.4.2 Tính Toán Quá Trình Sấy 11

Chương 4: Tính Toán và Thiết Kế Sấy Lạnh 26

4.1 Chọn môi chất 26

4.1.1 Chọn môi chất nạp 26

4.1.2 Nhiệt độ ngưng tụ 26

4.1.3 Nhiệt độ bay hơi 26

4.1.4 Nhiệt độ hơi hút 27

4.1.5 Tính toán chu trình 27

4.1.6 Tính toán lưu lượng môi chất tuần hoàn qua hệ thống: 29

4.2.Tính chọn máy nén 30

4.2.2 Tổn thất năng lượng và công suất động cơ 32

4.3 Dàn ngưng (Thiết bị gia nhiệt không khí) 33

4.4 Dàn bay hơi (Thiết bị làm lạnh không khí) 35

4.5 Chọn Đường ống dẫn môi chất 36

4.5.1 Đường ống đẩy 36

4.5.2 Đường ống hút 37

Chương 5: TÍNH TOÁN TRỞ LỰC VÀ CHỌN QUẠT 38

Chương 6: TÍNH THỜI GIAN HOÀN VỐN 42

Bản vẽ Cad thiết bị và sơ đồ nguyên lý 47

KẾT LUẬN 49

Tài liệu tham khảo 50

LỜI CẢM ƠN

Từ những ngày đầu bước chân vào giảng đường đại học cho đến lúc hoàn thành đềtài này, em luôn nhận được sự quan tâm chỉ dạy và sự giúp đỡ tận tình của các thầycác cô Qua luận văn này, em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến:

 Ban giám hiệu Trường Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh

 Ban chủ nhiệm Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh

 Quý thầy cô đã tận tình chỉ dạy em trong thời gian học tập tại trường

 Cuối cùng, em muốn nói lời cám ơn đến ba mẹ cùng mọi người trong gia đình đãquan tâm, lo lắng, động viên em trong những ngày học tập xa nhà

 Em xin được gửi đến quý thầy cô, ba mẹ cùng tất cả mọi người lời chúc sức khoẻ vàlời cám ơn chân thành nhất !

TPHCM, ngày 10 tháng 01 năm 2019

SVTH: Vũ Văn Hảo Văn Nguyễn Tiến Dũng Phạm Hoàng Hải

Chương 1: Tổng Quan

1.1 Giới thiệu đề tài

1.1.1 Lý do chọn đề tài

- Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, có bờ biển dài hơn 3000

Km, độ ẩm không khí thường trên 70%, nhiệt độ cao nhất có thể lên tới 38 oC Khí hậunóng ẩm là điều kiện thuận lợi để nấm mốc và các loại vi sinh vật có hại phát triển làm

hư hại các loại lương thực, thực phẩm, hoa quả, giống cây trồng, thuốc chữa bệnh… Bêncạnh đó, nước ta lại là một nước nông nghiệp, trình độ khoa học kỹ thuật còn lạc hậu Cónhiều địa phương do không có trang bị kỹ thuật bảo quản hoa quả, nông sản sau thuhoạch nên thường bán thốc bán tháo với giá rẻ khi mùa thu hoạch đến Có khi giá trị đạtđược chỉ khoảng 20% so với giá trị thực của nó Để tránh được tình trạng đó và để đadạng hoá các loại sản phẩm nông nghiệp, nâng cao giá trị sử dụng của sản phẩm, nângcao thu nhập cho người nông dân, việc nghiên cứu nâng cao chất lượng sản phẩm sau thuhoạch là một yêu cầu cần thiết trong thời gian hiện nay

Ngày nay, nhu cầu về chất lượng của sản phẩm ngày càng đòi hỏi khắt khe, đặcbiệt là các loại sản phẩm cần giữ màu sắc và mùi vị như kẹo, hoa quả, thuốc chữabệnh… Hơn nữa, trong những năm gần đây, Việt Nam đã có nhiều bước tăng trưởngmạnh về nông - lâm - ngư nghiệp Để có thể cạnh tranh được trong thời kỳ hội nhậpWTO thì bắt buộc các sản phẩm sấy của chúng ta phải đảm bảo chất lượng và uy tín cao.Với các loại rau, củ, quả, dược liệu… khi sấy ở nhiệt độ cao có thể phá huỷ cácchất hoạt tính sinh học như hóc môn, màu, mùi vị, men, vitamin, protêin… và làm thayđổi chất lượng sản phẩm Vì thế, sấy lạnh bằng nguyên lý bơm nhiệt là một phương phápbảo quản sau thu hoạch đáp ứng được những yêu cầu khắt khe về chất lượng sau khi sấy.Bởi vì tác nhân sấy có độ ẩm thấp, nhiệt độ sấy thấp nên quá trình sấy xẩy ra tại nhiệt độthấp hơn so với các phương pháp sấy thông thường do đó hạn chế được sự thay đổikhông có lợi về màu sắc và mùi vị tự nhiên của sản phẩm

Như vậy, việc tìm tòi và phát triển rộng các hệ thống hút ẩm và sấy lạnh thựcphẩm, nông sản sau thu hoạch, lâm sản, dược liệu là một yêu cầu cấp bách khuyến khíchphát triển nông nghiệp, chuyển đổi cơ cấu cây trồng, sản xuất các mặt hàng thay thế nhậpkhẩu và xuất khẩu ra thị trường thế giới, tiết kiệm năng lượng, giảm vốn đầu tư và giáthành sản phẩm

Bơm nhiệt là thiết bị nhiệt-lạnh được xem là có khả năng tiết kiệm năng lượng

điều kiện khí hậu nóng ẩm, phù hợp với thực tế Việt Nam, mang lại hiệu quả kinh tế - kỹthuật đáng kể Bơm nhiệt sấy lạnh đặc biệt phù hợp với những sản phẩm cần giữ trạngthái, màu mùi, chất dinh dưỡng và không cho phép sấy ở nhiệt độ cao, tốc độ gió lớn [2].Hiện nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng sấy lạnh dùng bơm nhiệtvà đã có hiệu quả thực tiễn cao Tuy nhiên, chưa có tài liệu nào nói rõ việc tính toán thiết

kế một hệ thống sấy lạnh dùng bơm nhiệt cụ thể Vì vậy, nhóm đã chọn đề tài: “Thiết kế

hệ thống sấy Mít nhiệt độ thấp sử dụng sấy lạnh” để làm đề tài tìm hiểu của nhóm

1.2 Giới thiệu về vật liệu sấy

1.2.1 Sơ lược về quả mít

Mít là loại cây gỗ to, cao 15¿ 20m (có thể hơn) Cành non có lông mềm gồm nhiều hoa, bao hoa hình ống có hai phiến dính nhau ở hai đầu, nhị

có bao phấn rộng, cụm hoa cái mọc trên thân hoặccành già, hình bầu dục, có nhiều hoa, bao hoa hình trụ

Quả mít là quả phức to hình bầu dục, vỏ ngoài cónhiều gai nhọn gồm nhiều quả thịt mềm, hạt to Quảmít lúc thu hoạch có khối lượng từ (4 - 25) kg Quảmít có thể dài từ (20 - 90) cm; đường kính từ (15 - 50)

cm Mổi quả Mít có thể có 100 - 500 hạt tương ứngvới 100 - 500 múi ( Mỗi múi là một quả đơn)

Mít là cây mọc hoang dại trong các vùng rừngmưa ở Ấn Độ Mít ưa khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều,Mít chịu hạn tốt nhờ bộ rể ăn sâu và kém chịu úng

Hiện nay, Mít được trồng nhiều ở các nước: Ấn Độ,Xrilanca, Lào, Việt Nam, Thái Lan…và đã trở thànhloại cây ăn quả quan trọng của nhiều nước Thái Lan có diện tích trồng Mít là 40700 ha; Philippin 13000 ha; Malaysia 1500 ha…[3]

1.2.2 Thành phần hóa học của mít

Phần thịt ăn được của quả Mít chiếm 25 – 40 % trọng lượng của quả Trong 100g phầnnày chứa 72 – 77,2g nước; 1,3 – 2g protein; 0,1 – 0,4g chất béo; 18,9 – 25,4gcarbohydrat; 0,8 – 1,1g chất xơ; 0,8 – 1,4g tro; Vitamin A chiếm 175 – 540 đơn vị quốctế; Niacin 0,9 – 4 mg; Vitamin C từ 8 – 10g.[3]

Phần không ăn được của quả Mít giàu Pectin dùng để chế biến Mứt Hạt chứa 70%tinh bột; 5,2% Prôtít; 0,62% chất béo; 1,4% muối khoáng Hạt Mít có thể được sấy đểlàm thực phẩm thay thế gạo

Hình 1 Hình ảnh quả mít và múi mít

1.2.3 Lý do chọn vật liệu sấy

Mít là loại cây ăn quả có giá trị, giá thành thấp và cũng là một cây thuốc quý.Ngày nay, đã có rất nhiều sản phẩm chế biến từ quả mít được nhiều người ưa chuộngnhư: Mít sấy, thức ăn từ hạt Mít, các loại nước ép từ Mít và Mít đóng hộp Ở Việt Nam,

đã có rất nhiều công ty thành công trong việc xuất khẩu ra thị trường thế giới các sảnphẩm từ hoa quả đặc biệt là Mít Điển hình là công ty Vinamit Tuy nhiên, công nghệ sấyhoa quả của các công ty này vẫn là nhập các dây chuyền công nghệ sấy thăng hoa vàdùng hơi nước từ nước ngoài nên giá thành sản phẩm vẫn còn khá cao

1.2.4 Các quy trình thực hiện sấy

Nguyên liệu mít thường quả mít chín tự nhiên thân mềm, mắt mít nở to, gai khôngnhọn Sau khi thu mua về, người ta phân loại loại bỏ những quả mít bị hư thối, sâu bệnh.Loại bỏ vỏ, hột và các sớ mít bằng thủ công Giữ lại múi mít để đem sấy Múi mít

có màu vàng óng, cùi dày, vị ngọt bùi, xơ mít màu vàng nhạt hoặc màu trắng Trong quátrình này phân loại múi mít đồng đều để đảm bảo hiệu suất tốt nhất

Cắt lát :

Để tạo cảm quan cho sản phẩm cũng như tăng hiệu quả cho quá trình sấy, múi mít thườngđược cắt thành lát mỏng bằng các máy cắt Yêu cầu của sản phẩm sau quá trình cắt phảiđồng đều về kích thuớc, không bị dập nát, Sản phẩm sau sấy dễ đóng gói và bảo quản

Sấy khô : Sấy (ở nhiệt độ 30-50C) theo phương pháp sấy lạnh

Đóng gói và bảo vệ sản phẩm: Đóng gói bằng túi hút chân không hoặc đóng gói theo

Hình 2 Mít sau khi sấy

Mít sấy khô, mít sấy giòn : là sản phẩm dạng lát kích thước theo nhu cầu của khách hàng Ứng dụng: sử dụng làm thức ăn.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

2.1 Lựa chọn phương án sấy

Trong quá trình sấy rau quả xảy ra một loạt biến đổi hóa sinh, hóa lý, cấu trúc cơhọc và các biến đổi bất lợi khác làm ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm Những biến đổi

cơ học bao gồm sự biến dạng, nứt, cong queo, biến đổi độ xốp Hàm lượng vitamintrong rau quả sấy thường thấp hơn trong rau quả tươi vì chúng bị phá hủy một phần trongquá trình sấy và xử lý trước khi sấy

Để tránh hoặc làm chậm các biến đổi không thuận nghịch ấy, cũng như tạo điềukiện để ẩm thoát ra khỏi rau quả một cách dễ dàng, cần có chế độ sấy thích hợp cho từngloại sản phẩm

Mít cũng là loại quả có màu sắc và mùi vị rất đặc trưng Vì vậy, khi sấy Mít tacũng cần tìm những biện pháp để giữ lại những nét đặc trưng của loại quả này Ta chọn

hệ thống sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt để sấy Mít

2.2 Sấy lạnh ( sấy bơm nhiệt )

Sấy lạnh là hệ thống sử dụng nhiệt thải của hệ thống lạnh kết hợp với bộ cấp nhiệtphụ để có thể điều chỉnh chính xác nhiệt độ sấy cần cung cấp cho buồng sấy, sử dụng hệthống lạnh nhằm 2 mục đích chính là làm khô không khí sấy trước khi đưa trở lại buồngsấy và tận dụng nguồn nhiệt từ dàn nóng để làm nóng không khí sấy Điều quan trọngnhất của hệ thống này là phương pháp tách ẩm để làm khô hoàn toàn không khí trước khi

Hình 3 Thiết bị sấy lạnh

đưa trở lại buồng sấy, yếu tố này khô nhanh hơn dù sấy ở nhiệt độ thấp hoặc cao Tuynhiên vì yếu tố kỹ thuật nên các hệ thống sấy bơm nhiệt thường chỉ làm việc ở nhiệt độ <

40oC

Nguyên Lý Hoạt Động

-Hệ thống sấy lạnh này gồm các bộ phận chính như Dàn Lạnh, Dàn Nóng, Máy Nén, VanTiết Lưu, bộ phận điều khiển và các bộ phận phụ khác Nó cũng tương tự như máy lạnh 2cục

Hình 4 Nguyên lý sấy lạnh

Hình ảnh trên mô tả quá trình luân chuyển của không khí sấy bên trong máy sấy lạnh,tác nhân sấy sau khi đi qua buồng sấy sẽ bị giảm nhiệt độ và mang nhiều hơi nước từ sảnphẩm thoát ra, phần khí này được đưa đến dàn lạnh để ngưng tụ hơi nước ( làm khôkhông khí ), tiếp theo sẽ đi qua dàn nóng để làm nóng nhiệt độ đến nhiệt độ sấy cần thiếtvà cuối cùng không khí khô nóng này đi qua buồng sấy để làm khô sản phẩm Nó diễn raliên tục cho khi đạt yêu cầu về nhiệt độ sấy

Ưu điểm của Sấy Bơm Nhiệt

-Sấy bơm nhiệt có ưu điểm giữ màu sắc sản phẩm đẹp hơn, giữ chất dinh dưỡng tốt hơn,màu sắc đẹp hơn…

-Nhiệt độ sấy phù hợp với nhiệt độ với hầu hết các loại rau củ quả, dược liệu, tinh bột

Nhược điểm của sấy lạnh

+ Giá thành thiết bị cao,tiêu hao điện năng lớn

+ Cấu tạo thiết bị phức tạp,thời gian sấy lâu

+ Rò rỉ môi chất lạnh ra môi trường có thể làm ảnh hưởng đến môi trường xung quanhcũng như ảnh hưởng đến chât lượng của thực phẩm

Các vật liệu sấy lạnh

+ Các loại thực phẩm, vật liệu đòi hỏi tính thẩm mỹ và hiệu suất cao + Các loại thực phẩm như: Xoài, Chuối, Mít, Cà Rốt, Khoai Tây, Gỗ quý…

2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy

Tốc độ sấy phụ thuộc vào nhiều yếu tố, sau đây xin nêu lên một số yếu tố chủ yếubao gồm :

3 Độ ẩm trong vật liệu sấy:

Bao gồm độ ẩm đầu (M1),độ ẩm cuối của vật liệu sấy (M2), đồng thời cả độ ẩm tới hạncủa vật liệu (Mkx1)

4 Độ ẩm tương đối của không khí,nhiệt độ và vận tốc của không khí:

Nhiệt độ không khí càng cao, vận tốc không khí càng lớn, độ ẩm tương đối của khôngkhí càng nhỏ thì tốc độ giảm ẩm trong vật liệu sấy diễn ra càng nhanh,nhưng thực tế nhiệt

độ không khí không thể vượt quá nhiệt độ sấy cho phép của từng loại vật liệu cụ thể, vậntốc của tác nhân sấy cũng không thể quá lớn vì còn phụ thuộc vào điều kiện làm việc vàchế độ sấy

5 Tác nhân sấy:

Có thể sấy bằng không khí được gia nhiệt bằng điển trở hay bộ trao đổi nhiệt khí-hơihoặc khí khói hay bằng cách hòa trộn khói lò với khí ngoài trời thành tác nhân sấy

6 Chênh lệch nhiệt độ đầu và cuối của tác nhân sấy:

Nhiệt độ cuối giảm ít thì nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy càng cao, do đó tốc độ sấycũng tăng.Nhưng không nên chọn nhiệt độ cuối quá cao vì không sử dụng triệt để nhiệt

7 Cấu tạo máy sấy, chế độ sấy :

Có thể nói vận tốc sấy tỉ lệ với tỷ số giữa bề mặt (F) bốc hơi với thể tích (V) của sảnphẩm sấy (F/V) Nếu V cố định,Khi F tăng thì vận tốc sấy tăng

Trên đây trình bày một số nhân tố cơ bản có ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ sấy và thờigian sấy mà người thiết kế máy sấy cần biết để khi tiến hành sấy một vật liệu cụ thể thì đểchọn những điều kiện sấy thích hơp nhất

Để lập được một quy trình sấy và xác định kích thước hợp lý của thiết bị sấy cần phảixác định được thời gian sấy từ độ ẩm ban đầu đến độ ẩm cuối đã xác định trước.Ngoàira,phải còn xét đến các yếu tố khác nhau có ảnh hưởng đến thời gian sấy Để xác địnhthời gian sấy trước hết ta phải xác định và phân biệt đươc một số khái niệm cơ bản baogồm đồ thị đường cong sấy, đồ thị tốc độ sấy và đồ thị nhiệt độ vật liệu sấy và nhiệt độtác nhân sấy

Hình 5 Đồ thị đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy

Hình 6 Đồ thị đường cong nhiệt độ vật liệu sấy

Chương 3: Lựa chọn phương án và tính toán quá

trình sấy

3.1 Lựa chọn phương án sấy

Như đã trình bày ở các chương trên, các loại rau quả rất nhạy cảm với nhiệt độ sấycao Vì vậy cần có phương án sấy thích hợp để rau quả sấy đạt chất lượng cao, giữnguyên được màu sắc và mùi vị Mít cũng là loại quả có màu sắc và mùi vị rất đặc trưng

Vì vậy, khi sấy Mít ta cũng cần tìm những biện pháp để giữ lại những nét đặc trưng củaloại quả này Từ những phân tích về hiệu quả của sấy lạnh ở chương 1, ta chọn hệ thốngsấy lạnh sử dụng để sấy Mít

Ta chọn tác nhân sấy là không khí với các thông số sau:

* Thông số ngoài trời Thông số trung bình trong năm của không khí tại Thành Phố Hồ Chí Minh

- Nhiệt độ trung bình: t0 = 32 0C

- Độ ẩm trung bình : ϕ0 = 78 %.

* Thông số không khí trước khi vào thiết bị sấy

- Nhiệt độ tác nhân sấy vào và ra thiết bị sấy: t2 = 40 0C

- Tốc độ gió là 2-3 m/s Ta chọn ω= 2 m/s

* Thông số không khí sau thiết bị sấy

Thông số không khí sau thiết bị sấy phải cao hơn nhiệt độ đọng sương của không khí để tránh hiện tượng đọng sương trong buồng sấy Từ điểm O(320C;78%) trên đồ thị I-

d ta dóng theo đường d = const ta có ts = 40oC

-Nhiệt độ tác nhân sấy sau thiết bị sấy được chọn sao cho nó phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương Ta chọn t3 = 40 0C

* Thông số không khí sau dàn lạnh

- Nhiệt độ: chon t1 = 16 0C

- Quá trình làm lạnh trong dàn lạnh thường đạt đến trạng thái bão hòa nên nhiệt

độ không khí sau dàn lạnh có thể lấy ϕ1 = 100%.

*Kích Thước Buồng Sấy

Các kích thước cơ bản gồm Chiều dài L, chiều rộng B, chiều cao H Trong đó, chiềudài L xác định theo thời gian sấy và năng suất sấy Đối với thiết bị sấy buồng chiều dàixác định theo yêu cầu duy trì chế độ sấy đồng đều Chiều dài càng lớn, chế độ sấy càng kém đồng đều nhưng càng tận dụng được nhiệt của môi chất Vì vậy cần chọn hợp lý

 Vật liệu sấy là mít

 Năng suất buồng sấy: Gb = G1 = 164 kg

 Tính toán các kích thước của buồng sấy

 Kích thước khay sấy: Skh = Dài x rộng = 2,1(m) x 1,2(m) =2,52 m2

 Khối lượng mít trên một khay sấy: Gm =14,5 kg

 Mật độ phân bố mít trên 1 khay

 Tính toán được các kích thước của buồng sấy: Dài(D) x Rộng(R) x Cao (H)

+ L = 2,1+0,05.2=2,3m + R = 1,2+0,05.2=1,3m + H = (n-1).0,12+0,12.2=2,1m

Kích thước buồng sấy là :

L x B x H = 2,3 x 1,3 x 2,1 m

3.4 Tính Toán Quá Trình Sấy Lý Thuyết và Thực Tế

3.4.1 Đồ Thị I-d

Điểm 0: Trạng thái không khí ngoài trời.

Điểm 1: Trạng thái không khí trước khi vào dàn nóngĐiểm 2: Trạng thái không khí trước khi vào buồng sấyĐiểm 3: Trạng thái không khí ra khỏi thiết bị sấyĐiểm 4: Trạng thái không khí ở thời điểm bắt đầu ngưng tụ ẩm

3- 4 : Quá trình làm lạnh khí thải đến điểm ngưng tụ ẩm

4 -1 : Quá trình ngưng tụ ẩm trong dàn lạnh

1 -2 : Quá trình gia nhiệt đẳng dung ẩm trong dàn nóng

2 -3 : Quá trình sấy trong thiết bị sấy

3.4.2 Tính Toán Quá Trình Sấya) Các thông số tại điểm nút

- Entanpi của không khí ngoài trời:

I0 = 1,0048.t0 + d0(2500 + 1,842.t0) (3.3)I0 = 1,0048.32 + 0.02377.(2500 + 1,842.32)

= 92,98 kJ/kg

2) Điểm 1:

- Nhiệt độ: t1 = 16 0C

- Độ ẩm tương đối : ϕ1 = 100%

- Phân áp suất bão hoà:

Với t1 = 16 0C, thay vào công thức (4.1) ta có Pb1= 0,01814 bar

- Dung ẩm của không khí:

Thay t1, ϕ1 vào công thức (4.2) ta có:

2) Điểm 2:

- Nhiệt độ: t2 = 40 0C

- Dung ẩm: Do quá trình sấy là quá trình đẳng dung ẩm nên ta có:

d2 = d1 = 0,01147 kg/kgkkk

- Phân áp suất bão hoà:

Với t2 = 400C, thay vào công thức (4.1) ta tính được :

- Độ ẩm tương đối:

φ2= P d2

(0,621+d2) P b2 (4.4) = (0,621+0,011471.0,01147).0,07371 = 23,8 %

- Entanpi:

I2 = 1,004.t2 + d2(2500 + 1,842.t2) (4.3) = 1,004.40 + 0,01147.(2500 + 1,842.40)

= 1,004.40 + 0,03101.(2500 + 1,842.40) = 120 kJ/kgkkk

- Nhiệt độ: t4 =

4026,42 12−ln P b4 −235,5

=12−ln ⁡(0,04756)4026,42 −235,5= 32,11 0C

- Entanpi: Thay các giá trị t4,d4 vào công thức (4.3) ta có:

I3 = 1,004.t4 + d4(2500 + 1,842.t4) (4.3)

= 1,004.32,11 + 0,03101.(2500 + 1,842.32,11) = 111,623 kJ/kgkkk

Bảng 1 Thông số tại các điểm nút của quá trình sấy lí thuyết Thông số Điểm 0 Điểm 1 Điểm 2 Điểm 3 Điểm 4

t (°C) 32°C 16 °C 40C 40C 32,11C

P bh (bar) 0,04726 0,01814 0,07371 0,073 0,047

d (kgẩm/kgkkk) 0,02377 0,011 0,011 0,031 0,031

I (kJ/kgkk) 92,98 45,09 68,5 120 111,623

b) Tính Thời Gian Sấy

*Thời gian đốt nóng vật liệu

a

Trong đó Fo chuẩn số Furie-Xác định chuẩn số Bio nhờ sự tương quan giữa sự trao đổi nhiệt trên bề mặt và tính dẫn nhiệt của nó

Bi = α q R

λ = 55,8.0,00250,546 = 0,25Với R là độ dày vật liệu tính bằng; 0,0025 m

λ là hệ số truyền nhiệt của vật liệu: λ = 0,546 W/mK

α q = 3,6 (v k ρ k) 0,6

¿¿ = 3,6.¿¿ = 48,8 W/m2.KVới vk: Vận tốc dòng khí m/s

ρk: khối lượng riêng không khí tại nhiệt độ sấy R: Bán kính vật liệu sấy

-Chuẩn số nhiệt độ θ T xác định đại lượng vật liệu tại 1 điểm bất kì

θ = t t k −θ1

k −θ o = 40−33,9640−32 = 0,7Với tk là nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy trong buồng sấy = 40oC

θ o là nhiệt độ vậy liệu sấy ban đầu θ o= to

θ1 là nhiệt độ bề mặt bay hơi của vật liệu θ1 = tư3

Từ hệ số θ Tvà Bi ta tra đồ thị quan hệ Bio – Fo ta được Fo = 1,2

Ta có a: Hệ số khuếch tán nhiệt của vật liệu

a= ρ C λ

v = 1052,63.3,765.10000,546 = 1,37.10 −7Vậy τo = F o R2

a =1,2.(0,0025)2

1,37.10−7 = 54,7s = 0,015 h -Độ ẩm cân bằng theo công thức Egoro

-Tính mật độ dòng nhiệt Jlb

Ta có tu0 = 25oC , tsay = 40 oCVậy chênh lệch nhiệt độ tác nhân sấy và vật liệu sấy là (tsay - tu0 ) = 15oC

Jlb = α q (tsay – tb ) = 48,8.(40 -25) = 732 W/m2.độ = 2635200 J/h.m2.độ

Jm = J q

r = 26352002500 = 1,054 kg / m2.h.độ-Tốc độ sấy: U1 = 100 J m

R C = 0,0025.1052,63100.1,054 = 40%/hVới chiều dày múi mít là 5mm

χ = M1,8

k1 = 284,6151,8 = 6,32.10-3Trong đó M k 1 là độ ẩm vật liệu vào buồng sấy

M1 = 100−M M k 1

k 1 100Với M1 = 74% => Mk1 = 284,615%

Ta có: Độ ẩm tương đối tính theo độ khô

Vậy tổng thời gian sấy của cả 3 giai đoạn là:

* Lượng ẩm bốc hơi trong 1 giờ:

* Lượng nhiệt thu được từ ngưng tụ 1kg ẩm:

qll lt = llt.(I3 – I1)= 50.(120 – 43,9) = 3805 kJ/kga

* Lượng nhiệt dàn lạnh thu được:

Qll lt = W.qll lt = 113,46 3805 = 431715,3 kJ Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy thực tế

Phương trình cân bằng nhiệt:

Q + Qbs + WCntm1 + G2Cmtm1 + LI1 + Gvc.Cvctm1 = G2Cmtm2 + Q5 + LI3’ + Gvc.Cvc.tm2

Q + Qbs = L(I3’ – I1) + G2Cm(tm2 – tm1) + Q5 – WCn.tm1 + Gvc.Cvc.(tm2 – tm1)

Q + Qbs = Q2 + Qm + Q5 + Q1 + Qvc (*)Trong đó :

+ Q - Nhiệt lượng cung cấp để gia nhiệt tác nhân sấy

+ Qbs - Nhiệt lượng bổ sung

Do không dùng thiết bị gia nhiệt cho không khí sau dàn nóng nên Qbs = 0

+ Q1 = - WCntm1 - Nhiệt hữu ích do ẩm mang vào

+ G2Cm.(tm2 – tm1) = Qm - Nhiệt lượng tổn thất do vật liệu sấy mang ra

+ Q5 - Nhiệt tổn thất ra môi trường theo kết cấu bao che

+ Gvc.Cvc.(tm2 – tm1) = Qvc - Nhiệt lượng tổn thất theo thiết bị vận chuyển

+ Q2 = L(I3’ – I1) - Nhiệt tổn thất do tác nhân sấy

Chia 2 vế (*) cho W và bỏ qua Qbs ta có:

q = q1 + q2 + qvc + q5 + qm Mà q = l(I2 - I1) hay l(I2 – I1) = l(I3’ – I1) + qv +q5 – Cntm1 Hay l(I3’ – I2) = Cntm1 - ( qvc + q5 + qm) Đặt Cntm1-(qv + q5 + qm) =  - Tổn thất nhiệt để làm bay hơi 1 kg ẩm

Suy ra l(I3’ – I2) =  hay I3’ = I2 + /l

Tính Δ:

Nhiệt độ bên ngoài buồng sấy: tf = t0 = 320C

t3+t4

2 =40+402

Buồng sấy có tường làm bằng thép có chiều dày δ=3 mm Tra bảng phụ lục ta có hệ số dẫn nhiệt  = 46 W/mK

Nhiệt tổn thất ra môi trường được tính theo công thức Q5 = K.F.t , WTrong đó:

+ F - Diện tích xung quanh của buồng sấy, m2 Buồng sấy là hình hộp có các thông số: L¿

B¿

H = 2,3 x 1,3 x 2,1, m3 Ta tính tổng diện tích xung quanh của buồng sấy:

F = 2(L.B + L.H + B.H) = 2(2,3.1,3 + 2,3.2,1 + 1,3.2,1) = 21,1 m2+ t - Độ chênh nhiệt độ bên trong và bên ngoài buồng sấy , 0C t = tf2 - tf1 = 40 – 32 = 8 0C

+ K - Hệ số truyền nhiệt , W/m2K

K = ( 1

α1+ δ λ + 1 α2)−1

Với: 1,2 - hệ số toả nhiệt từ tác nhân sấy đến vách trong buồng sấy và hệ số toả nhiệt

từ vách ngoài tới không khí bên ngoài , W/m2K

Để xác định 1,2 ta dùng phương pháp lặp

+ Giả thiết tw1 = 39,15 0C (nhiệt độ vách trong của tường ),

ta có phương trình cân bằng nhiệt :

q = 1(tf1 -tw1) =

λ

δ (tw1-tw2) = 2(tw2 - tf2) Với tốc độ tác nhân sấy trong buồng sấy đã chọn ω= 2m/s

Hệ số toả nhiệt 1 được xác định theo công thức kinh nghiệm sau:

α q = 3,6 (v k ρ k) 0,6

¿¿ = 3,6.¿¿ = 48,8 W/m2.KVậy mật độ dòng nhiệt truyền qua

q = 1(tf1 -tw1) = 48,8.(40 – 39,15 ) = 41,48 W/m2 Nhiệt độ vách ngoài tường được xác định theo công thức:

Nhiệt độ bên trong buồng sấy tf2 = 40 o C

Nhiệt tổn thất ra môi trường trong quá trình sấyQ5 = 898,86 10,2 3600 = 33006,14 kJ