Luận văn Đồ Án ngành máy và thiết bị chế biến thủy sản thiết kế máy sấy chân không thủy sản công suất 50kg h

khỏi vật bệu nhờ nhiệt và sau đó sử dụng tác nhân để thải Ôm ra mỗi trường với điều kiện nắng suất cao, chỉ phí vận hành, vấn đầu tư bé nhất nhưng sân phẩm phải có chất lượng tốt, không

LỜI MỞ ĐÁU

Kỹ thuật sấy dóng vai trò vỏ củng quan trọng trong công nghiệp vả dời sống Trong, quy trình công nghệ sản xuất của rất nhiều sản phẩm déu cé céng đoạn sấy khô dé

bảo quân dài ngày Công nghệ nảy ngày cảng phát triển trong công nghiệp như công

nghiệp chế biến hai sân, rau quả công nghiệp chế biến gỗ, công nghiệp sản xual val liệu xây dung và thực phẩm khác

'Thực tế cho thấy các quả trình nhiệt nói chưng và quả trình sắy nói riêng lá những, quả trình công nghệ rất phức tạp Chẳng hạn quả trình sấy là một quả trinh tách âm

khỏi vật bệu nhờ nhiệt và sau đó sử dụng tác nhân để thải Ôm ra mỗi trường với

điều kiện nắng suất cao, chỉ phí vận hành, vấn đầu tư bé nhất nhưng sân phẩm phải

có chất lượng tốt, không núc nỗ cong vênh, đây đủ hương vị

Dễ thực hiện một quá trình sắy người ta sử dụng một hệ thông gồm nhiễu thiết bị như : thiết bị sấy (buồng sấy, hàm sảy, ), thiết bị đốt nóng tác nhân sấy (calorifer) hoặc thiết bị lạnh dễ làm khô tác nhân, quạt, bơm và một số thiết bị khác Chúng ta gọi hệ thông các thiết bị thục liện quá trình sây cụ thể nào do là một hệ thông sấy

Tp.IICM, tháng 05 năm 201 5

Sinh viên thực hiện

Dé an hoc phan: May va tl

DANH CÁCH CAC CHU VIET TAT

1⁄2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy

1.3 Một số thiết bị sấy chân không

Chương 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ

2.1 Cở sở lý thuyết tính toán các thiết bị trong máy sấy chân không 15

2.1.1 Khai nigm co ban vé bite xa nhidt

2.1.2 Các định nghĩa cơ bản của bức xạ nhiệt

2.2 Tính toán chọn bơm chân không:

2.3 Tính tóan lượng nhiệt cần thiết cho quá trình sấy:

Chương 3: KẾT LUẬN, KIÊN NGHỊ

3.1 Tính toán kích thước buồng sấy

3.2 Tính toán lượng nhiệt cần thiết cho quá trình sấy

3.3 Tính toán chọn bơm chân không

3.6 Tính bình chứa nước ngưng tụ

3.7 Thiết kế mạch điều khiển

TẢI LIỆU THAM KHẢO

VLS : Vat liệu sấy

VLA : Vat liêu âm

VLK : Vật liệu khô

TNS : Tac nhân sấy

2 Các ký hiệu

@: Đô ẩm tương đối

@¿: Độ âm tuyệt đối

@ạ : Độ âm ở tâm vật

@œ : Độ ẩm bê mặt

ø : Độ ẩm trung bình

Ow : DS am cân bằng,

p: Khoi luong riêng

c: Nhiét dung riêng

+: Thời gian sây

+: Ấn nhiệt hóa hơi

1: Mật độ dòng âm

ơ: Hệ số trao đổi nhiệt

Qạ : Dòng năng lượng bức xạ từ bên ngoài

Qu : Dong nang lượng bị vật hấp thu

Qạ : Dòng năng lượng bị vật phan xa lai

Sinh viên thực hiện:

Hinh

Hình 1.1 Hệ thông sảy tiếp xúc

Hình 1.2 Sơ đề cầu tạo thiết bị sây bức xạ

Hình 1.3 Sơ đỏ hệ thống sây thăng hoa

Hình 1.4 Dòng khí chuyển động trong hệ thông

Hình 1.5 — 1.6 Hệ thống sây chân khong

Hình 1.7 Máy sây chân không kiểu tủ

Hình 1.8 Máy say chân không kiểu thủng quay

Hình 1.9 Máy say chân không trụ tròn

Hình 1.10 May say chan khéng băng tải

Hình 3.1 Khay sây

Hình 3.2 Khung chưa khay sây

Hình 3.3 Buéng say

Hình 3.4 Tâm tạo nhiệt

Hình 3.5 Binh chửa nước ngưng tụ

Hình 3.6 Bản vẽ máy sảy sau khu thiết kế

Hình 3.7 Sơ đỏ mạch điều khiên

Sinh viên thực hiện:

Mục đích: thiết kế máy sáy chân không thủy sản, công suất 50kg/h

— Trong phương pháp sảy nóng, tác nhân say va vat liệu sây được đốt nóng

— Do tác nhân sấy được đốt nỏng nên độ âm tương đối ọ giảm dan den phan

áp suất hơi nước pạu trong tác nhân sây giảm Mặt khác do nhiệt độ của vật liệu sảy tăng lên nên mật độ hơi trong các mao quản tăng và phân áp suất hơi nước trên bẻ

mặt vật cũng tăng theo công thức:

các loại như sau:

1.1.1.1 Hệ thống sấy tiếp xúc:

Hình 1.1 Hệ thông sây tiếp xúc Trong hệ thông sảy tiếp xúc, vật sây được trao đổi nhiệt với một bê mặt đốt nóng Bê

tiếp xúc với vat say co thé la be mặt vật rắn hay vật lỏng Nhờ đó người ta làm tăng sự chênh lệch áp suất hơi nước Các phương pháp thực hiện có thể là sấy kiểu trục cán, sây kiêu lơ quay, sây dâu

Hình 1.2 Sơ đỏ cầu tạo thiết bị sáy bức xạ

Vật sây được nhận nhiệt từ nguồn bức xạ để âm dịch chuyên từ trong lỏng vật

ra bẻ mặt vả từ bẻ mặt am khuếch tán vào mơi trường Nguồn bức xạ thường ding

là đèn hỏng ngoại, dây hay thanh điện trở Sây bức xa cỏ thẻ tiến hảnh trong điều kiện tự nhiên hay trong buồng kin

1.113 Hệ thống sấy dùng điện cao tân:

Hệ thống sây nảy sử dụng năng lượng điện có tầng số cao đề lảm nong vat say Vat say được đặt trong tử trường điện từ do vậy trong vật xuất hiện dòng điện và dong điện nảy nung nỏng vật cản nung Hệ thông nay thudng say các vật mềm vả thời gian nung ngắn

1.1.1.4 Ưu điểm của phương pháp sấy ở nhiệt độ cao:

~ Thời gian sấy bằng các phương pháp sấy nỏng ngắn hơn so với phương pháp sây lạnh

— Nang suất cao và chỉ phí ban đầu thấp

— Nguồn năng lượng sử dụng cho phương pháp sây nóng có thẻ là khỏi thải, hơi nước nóng, hay các nguồn nhiệt từ dầu mỏ, than đá, rác thải, cho đến điện nang

— Thời gian lảm việc của hệ thông cũng rất cao

1.1.1.5 Nhược điểm của hệ thống sấy ở nhiệt độ cao:

—_ Các vật sây không cần có các yêu câu đặc biệt vẻ nhiệt độ

—_ Sản phẩm sây thường hay bị biển màu và chất lượng không cao

1.12 Phương pháp sấy lạnh

Do an hoc pl fay va thiết bị chế

ấn thủy sản

Khác với phương pháp sây nóng, đề tạo ra sự chênh lệch áp suất hơi nước giữa

vật liệu sẩy và tác nhân sây, người ta giảm phân á ap suất hơi nước trong tác nhân sây

bằng cách giảm dung âm trong tac nhan say va dé am tuong doi (¢)

0€)

1.12.1 Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt đột> 0:

—_ Với những hệ thông sây mà nhiệt độ vật liệu sấy cũng như nhiệt độ tác nhân say xap xỉ nhiệt độ môi trường, tác nhân sảy thường là không khí được khử âm bằng phương pháp lảm lạnh hoặc bằng các mảy khử âm hap phu, sau đỏ nó được

đốt nóng hoặc làm lạnh đến các nhiệt độ yêu cầu rồi cho đi qua vật liêu sáy Khi đó

do phân áp suất hơi nước trong tác nhân sấy bẻ hơn phân áp suất hơi nước trên bẻ mặt vật liệu sấy mà âm tử dạng lỏng bay hơi đi vào tác nhân sây

— Như vậy, quy luật dịch chuyền âm trong lỏng vật liệu và từ bề mặt vật liệu vào môi trường trong các hệ thông sáy lạnh loại này hoàn toàn gióng như trong các

hệ thống say nóng Điều khác nhau ở đây là cách giảm paw bing cach đốt nóng tác nhân sấy (d = const) de ting áp suất bão hỏa dẫn đến giảm độ âm tương đối ọ Trong khi đó, với các hệ thống sấy lạnh cỏ nhiệt độ tác nhân sây bằng nhiệt độ môi

trường thì ta sẽ tìm cách giảm phân áp suất hơi nước của tác nhân sây Pam bang cach

giảm lượng chứa âm d kết hợp với quá trình làm lạnh (sau khử âm bằng hap phụ) hoặc đốt nóng (sau khử âm bằng lạnh)

1.1.2.2 Hệ thống sấy thăng hoa:

Phương pháp say thăng hoa được thực hiện ở điều kiên nhiệt độ vả áp suất thấp Chế độ lâm việc thấp hơn điểm ba thể của nước (t = 0,0098°C, p = 4,58mmHg) Quả trình sây được thực hiện trong một buông sảy kín Giai đoạn dau

là giai đoạn làm lạnh sản phẩm, trong giai đoạn này do hút chân khơng làm áp suất

trong buông sấy giảm, âm thoát ra chiếm khoảng 10+15%,

Việc bay hoi am làm cho nhiệt độ vật liệu sây giảm xuống dưới điểm ba thẻ,

có thẻ làm lạnh vật liệu trong buồng làm lạnh riêng Giai đoạn tiếp theo là giai đoạn thăng hoa, lúc này, nhiệt độ trong buông sáy đã ở chế độ thăng hoa

Hình 1.4, Dòng khi chuyển đông trong hệ thông

Ẩm trong vật liêu dưới dạng rắn sẽ thăng hoa thành hơi và thoát ra khỏi vat liệu Hơi âm này sẽ đến bình ngưng và ngưng lại thành lỏng sau đỏ thành băng bám trên bề mặt ông Trong giai đoạn này nhiệt đô vật liệu không đổi Giai đoạn sau

cùng là giai đoạn bay hoi am còn lại Trong giai đoạn nảy nhiệt độ của vật liệu tăng

lên, âm trong vật liệu la am liên kết và ở trạng thái lỏng Quá trình sấy ở giai đoạn nảy giống như qua trình sáy ở các thiết bị sây chân không thông thường Nhiệt độ môi chất trong lúc này cũng cao hơn giai đoạn thăng hoa

——

Do an hoc pl

fay va thiết bị chế

3+ Ưu điểm của phương pháp sấy thăng hoa:

—_ Nhờ sấy ở nhiệt độ thấp nên giữ được các tính chất tươi sống của sản phẩm,

nếu dùng để sấy thực phẩm sẽ giữ được chất lượng và hương vị của sản phẩm, không bị mất các vitamin

—_ Tiêu hao năng lượng đề bay hơi âm thập

s+ Nhược điểm của phương pháp sắy thăng loa:

~Giá thánh thiết bị cao, vận hành phức tạp, người vận hành cần cỏ trình độ kỹ

thuật cao

Tiêu hao điện năng lớn, số lượng sản phẩm cần say bi gidi han, không thẻ tăng năng suất vì kích thước buồng sảy quá lớn, các thiết bị cho buông, chân không, cũng cần được kin

—Dau béi tron cho máy móc hoạt động cũng là loại đặc biệt, đắt tiên vả khó kiểm đề thay thẻ, bỗ sung

112.3 Hệ thống sấy chân không

Phương pháp sây chân không được áp dụng đẻ sây các loại vật liệu có chứa nhiều ham lượng tỉnh dâu, hương hoa, dược phẩm; các nông sản thực phẩm cỏ yêu câu nhiệt độ sây thấp nhằm giữ nguyên chất lượng và màu sắc, không gây phá hủy,

biển tính các chát, và đặc biệt phương pháp sảy chân không được ding dé say cae

loại vật liệu khô châm khó sây (như gõ sôi, gỗ giẻ ), các loại gỗ quí nhằm mang lại chất lượng sản phâm sây cao đáp ứng được các yêu cầu sử dụng trong vả ngồi nước, rút ngắn đáng kể thời gian sây,và đặc biệt là có khả năng tiên hành sảy ở nhiệt độ say tháp hơn nhiệt độ môi trường

> Cau tao:

Một hệ thông say chan khéng thường được câu tao tit budng say, thiet bi

ngưng tụ và bơm chân không

Đỗ án học phần: Máy và thiết bị chế biến thủy sản

Hình 1.5-1.6 Hệ thông sẩy chân không

3> Nguyên lý cơ bản của máy sấy chân không:

— Trong các thiết bị sảy chân không, âm tách khỏi VLS không phải do đốt nỏng vật mà do tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa bề mặt vật với phân áp suất hơi nước trong tác nhân sấy và do đó cũng tạo ra độ chênh lệch phân áp suất

giữa tâm với bẻ mặt Việc định mức cho một áp suất chân không trong khi say tủy

thuộc vảo loại sản phẩm, nhiệt độ sây Đề chọn độ chân không cho thiết bị với một

sản phẩm sấy ta căn cử vào nhiệt độ sây của sản phẩm đề khi đó với áp suất đã chọn

nước trong vật liệu sây sẽ sồi

~— Nguyên lý cơ bản của phương pháp sây chân không là sự phụ thuộc nhiệt

độ sôi của nước vao áp sut mặt thoảng Nều làm giảm áp sut môi trường trong,

Do an hoc pl fay va thiết bị chế

ấn thủy sản

thiết bị sây xuống đến một áp suất mà ở đỏ nước trong vật liệu cần sây bắt đầu sôi,

sẽ tạo ra một chênh lệch áp suất rất lớn trong lòng VLS va qua đó hình thành dong

âm chuyền động từ trong lỏng VLS ra ngoải bề mặt Ở điều kiện áp suất nảy, nước

trong vật liệu sẽ sôi Khi nước trong VLS sôi, hóa hơi và làm tăng áp suất trong vật

liệu, thúc đây quá trình di chuyển âm tử trong ra ngòai bê mặt VLS Chỉnh vì vây, ở điều kiện chân không vật liệu sẽ khô rát nhanh rút ngắn thời gian sây vả cải thiện được chất lượng sây

— Nhờ quả trình hút chân không mà nhiệt độ sây thấp hơn rất nhiều so với các phương pháp sấy khác Vi vây, sản phẩm sau khi sây cỏ thẻ giữ được màu sắc, mùi

vị, câu trúc vật liệu thay đổi đồng đều nhờ quả trình nước sôi từ bên trong,

1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy

> Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí:

Trong củng điều kiện vẻ độ ảm không khi, tốc độ giỏ, nêu nâng cao nhiệt độ lảm

Khô thì tốc độ làm khô cảng nhanh Nhưng tăng nhiệt độ cũng chỉ trong giới hạn

cho phép, vì nhiệt độ làm khé cao qua sé dé lam cho ca bi say chin va tạo nên mang

cimg 6 be mat nguyén ligu lam cản trở sự thoát nước từ trong cá ra ngoải Nhiệt độ

làm khô thấp quá cũng không tốt, vì như thẻ tốc độ làm khô châm, làm giảm năng suất của thiết bị, cá để bị thối rửa Nhiệt độ làm khô thích hợp được xác định dựa vào bản chất của từng nguyên liệu

> Sự ảnh Iưưông bởi tắc độ chuyễn động của không khí:

Đây là nhân tố có ảnh hưởng lớn đến quả trình làm khô Tốc độ gió quả lớn hoặc quá nhỏ đều ảnh hưởng không tết đến quá trình làm khô Bởi vì tốc độ chuyển động của không khi quá lớn sẽ khó giữ được nhiệt lượng trên nguyên liệu sây, còn tốc độ

n đến hư

chuyên động của không khi quá nhỏ sẽ làm chậm lại quá trinh làm khô,

hỏng sản phẩm như bị lên mốc, thối rửa

> Su anh hưởng của độ âm tương đỗi của không khí:

— Kha nang làm khô của không khí phụ thuộc nhiều vào độ âm của nó Độ âm của không khí cảng thấp thi khả năng hút âm cảng cao va khả năng làm khô cảng lớn Phương pháp sây khô cả chỉnh là nâng cao khả năng hút âm của không khi bằng cách sử dụng nhiệt đề làm giảm độ âm của không khí

— Trong qua trinh say, d6 am của không khí sẽ tăng lên do tiếp xúc và lây đi

âm của nguyên liệu Các nhả khoa học cho rằng: Độ am tương đổi của không khí lớn hơn 65% thì tốc độ làm khô chậm lại rõ rệt, còn độ ầm tương đối là 80%

thi không những quá trình làm khô ngừng lại mả còn xảy ra quá trình ngược lại, tức

là nguyên liệu sẽ hút âm của không khí (Nguyễn Trọng Can va Dé Minh Phung,

> Sự ảnh hưởng của tỉnh chất nguyên liệu:

Nguyên liêu cảng bé vả cảng móng thỉ tốc độ làm khô cảng nhanh Vì vậy khí làm khô cả to, muốn nâng cao tốc độ làm khỏ phải cắt mỏ vả phân nhỏ ra cho phủ hợp Ngoài ra, thành phẩn hỏa học của nguyên liệu (nước, mỡ, protein, chất

khoang, ), tổ chức thịt rắn chắc hay lỏng lẽo cũng ảnh hưởng đến tốc độ làm khô

143 Mộtsố thiết bị sấy chân không

$*— Máy sấy chân không kiểu tủ:

Hình 1.7 Máy sấy chân không kiểu tủ

s* Máy sấy chân không kiêu thùng quay:

Hình 1.9 Máy sây chân không trụ tròn

% Máy sấy chân không băng tải:

Chuong 2: TINH TOAN, THIET KE

21 Cở sở lý thuyết tính toán các thiết bị trong máy sấy chân không

2.1.1 Khái niệm cơ bản về bức xạ nhiệt

~— Một vật bắt kỳ ở nhiệt độ nảo (lớn hơn độ không tuyệt đối 0° K) luôn có

sự biên đổi nội năng của vật thành năng lượng sóng điện từ, các sỏng nảy truyền đi trong không gian theo mọi phương với vận tốc ánh sáng vả có chiêu đài bước sóng

Á= 0~ ø Vậy * Bức xạ lả hiện tượng phát sinh và truyền năng lượng dưới dạng sóng điện từ”

— Tia nhiét là những tia có bước sỏng trong khỏang A= 0,4 + 400 un có hiệu

ng về nhiệt tương đối cao (nghĩa lả vật có thẻ hấp thu được vả biến thành nhiệt năng)

~— Quá trình bức xạ nhiệt là quá trình phát sinh và truyền những tỉa nhiệt

— Quả trình trao đổi nhiệt bằng bức xạ là quá trình trao đổi nhiệt tương hỗ

giữa các vật bằng phương thức bức xạ nhiệt

Bằng 2.1: Bảng phân lọai các dạng bức xạ theo chiều dài bude song

2.1.2 Các định nghĩa cơ bản của bức xạ nhiệt

— Dòng bức xạ toản phần Q (W): là năng lượng bức xạ phát ra trên bẻ mat F của vật trong một đơn vị thời gian trên toàn bộ không gian nửa bán câu ứng với tất

dQ: dong bite xa toan phan

dF: bé mat phan bo

— Đức xạ bản thân của vật: là bức xạ của vat phat sinh do sự thay đổi trạng

thái năng lượng của vật

+ Nếu A =1(D=R =0): vật hấp thu toàn bô năng lượng bức xạ chiều tới gọi

là vật đen tuyệt đối

+ Nếu R = l(A = D = 0): vật sẽ phản xạ toàn bộ năng lượng bức xạ chiều tới gọi là vật trắng tuyệt đối

+ Nếu D = 1 (A =R = 0): vật sẽ cho xuyên qua tòan bộ năng lượng bức xa

chiếu tới gọi là vật trong suốt tuyệt đối

2.2 Tính toán chọn bơm chân không:

Về nguyên tắc chọn bơm chân không không khac với máy nén khi, chỉ khác

ở phạm vi hoat động và độ nén cao Các lọai bơm chân không thường dùng là

bơm kiêu pittông, bơm kiểu roto,

Gọi V: thẻ tích trong buồng sẩy

P\, P;: áp suất đầu vả cuối quá trình sấy

Ty, Ty: nhiệt độ đầu và cuối quá trình sấy

Khối lượng không khi trong buỏng trước khi hút :

Q¿ năng suất hút của máy ( mỶ⁄s )

k: hệ số đoan nhiệt của không khi , k = 1,4

Néon’ hé s6 hiéu dung đẳng nhiệt

7m: hé sé hiéu dung tinh đến quá trình ma sát

Lượng nhiệt cần tinh tóan gồm các phản : phần làm nóng vật liệu sây, nhiệt làm nong không khí trong buồng say, nhiét ton that qua vach, nhiệt làm nóng vỏ may, khung say, khay say,

— Nhiét luong lam néng VLS:

Ó=m (t,-4,), kT Trong đó

myrs: khôi lượng VLS,, kg

cg: nhiệt đung riêng của VLS (kJ/kg độ )

tr: nhiệt độ VLS lúc đầu ( nhiệt độ môi trưởng) ty: nhiệt độ sấy

— Nhiệt lượng làm nóng không khí trong buông say:

Qs = my AT = py*(Vioudng ~ Ve)*(2 — i), kT

i;: enthalpy ctia khéng khi luc bat dau say

i; enthalpy ctia khéng khi say khi nhiét 46 40°C

my = mx: khoi luong không khí trong buông trước khi hút

Vụ: VLS vả các thiết bị chiếm khoảng 30% thẻ tich buông,

px: khối lượng riêng của không khí

— Nhiệt tôn thất ra môi trường bằng bức xạ

TL) (3)

Ty: Nhiét d6 vach buong say

Trong đó

T;: Nhiệt độ môi trường

eị: Hệ số bức xạ của inox

Fy: dién tich be mat buồng say, m?

Co = 5,67 —hé sé bite xa ctia vat den tuyét déi

— Nhiệt lượng làm nóng các thiết bi co khi trong may say:

Các thiết bị cơ khi đó là khung say, khay say, vỏ máy, khung,