TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY HẦM (TUY- NEN) DÙNG ĐỂ SẤY KHOAI MÌ LÁT NĂNG SUẤT 1000KG KHOAI MÌ KHÔ-H

1.1.3 Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí: Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ gió…, việc nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng n

ĐỒ ÁN 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY

HẦM (TUY- NEN) DÙNG ĐỂ SẤY KHOAI MÌ LÁT NĂNG SUẤT 1000KG KHOAI MÌ KHÔ/H

MỤC LỤC

Table of Contents

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 5

1.1 Tổng quan về phương pháp sấy 5

1.1.1 Bản chất của sấy 5

1.1.2 Phân loại 5

1.1.3 Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy 5

1.2 Công nghệ sấy khoai mì 6

1.2.1 Giới thiệu về khoai mì 6

1.2.2 Sơ đồ và Thuyết minh qui trình sấy: 8

1.2.2.1 Sơ đồ qui trình: 8

1.2.2.2 Qui trình sấy được thuyết minh như sau: 9

1.2.3 Phương pháp và chế độ sấy 9

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CỦA HỆ THỐNG SẤY 10

2.1 Các thông số ban đầu 10

2.1.1 Vật liệu sấy 10

2.1.2 Tác nhân sấy: khôngkhí 10

2.2 Tính toán 12

2.2.1 Tính cân bằng vật chất: 12

2.2.2 Tính cân bằng năng lượng 12

2.2.3 Tính thiết bị chính: 13

2.2.3.2 Khối lượng khay: 14

2.2.3 Hầm sấy: 14

CHƯƠNG 4: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 15

4.1 Tính Caloripher 15

4.2 Tính và chọn quạt 19

4.2.1 Tính áp suất toàn phần: 19

4.2.2 Tính lưu lượng thể tích tác nhân sấy 22

4.3 Tính và chọn động cơ kéo tời 23

4.4 Chọn Xiclôn: 23

KẾT LUẬN 25

TÀI LIỆU THAM KHẢO 26

MỞ ĐẦU

Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong sản xuất thực phẩm Sản phẩm sau quá trình sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm Ví dụ điển hình là khoai mì, do ứng dụng rộng rãi của nó mà khối lượng được sử dụng là rất lớn, nhất là trong các ngành nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm…nên việc chế biến và bảo quản rất quan trọng Ở trạng thái đó sản phẩm được bảo quản lâu hơn, dễ đóng gói và vận chuyển đi xa để phục

vụ cho các ngành sản xuất khác

Và cách bảo quản phổ biến nhất hiện nay được sử dụng là sấy bằng các hệ thống sấy khác nhau Và trong đồ án này nhóm em chọn trình bàythiết kế hầm sấy khoai mì

Đầu đề đồ án

Tính toán thiết kế máy sấy để sấy khoai mì với năng suất 1 tấn/giờ

Máy sấy: loại hầm sấy(Tuy-Nen)

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về phương pháp sấy

1.1.2 Phân loại

Phân loại các phương pháp sấy theo phương thức cung cấp nhiệt:

Phương pháp sấy đối lưu

Phương pháp sấy bức xạ

Phương pháp sấy tiếp xúc

Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tần

Phương pháp sấy thăng hoa

1.1.3 Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy

Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí: Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ

ẩm không khí, tốc độ gió…, việc nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ sấy Nhưng nhiệt độ làm khô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín và gây nên sự tạo màng cứng ở lớp bề ngoài cản trở tới sự chuyển động của nước từ lớp bên trong ra bề mặt ngoài Nhưng với nhiệt độ làm khô quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại nguyên liệu Khi sấy ở những nhiệt độ khác nhau thì nguyên liệu có những biến đổi khác nhau Nếu nhiệt độ cao hơn nữa thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trị dinh dưỡng và mất giá trị cảm quan của sản phẩm

Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí: Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình sấy, tốc độ gió quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy Vì tốc độ chuyển động của không khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên

nguyên liệu để cân bằng quá trình sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình làm khô, khi hướng gió song song với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh

Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí Độ ẩm tương đối của không khí cũng

là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quá trình làm khô, độ ẩm của không khí càng lớn thì quá trình làm khô sẽ chậm lại

Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu: Kích thước nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy Nguyên liệu càng bé, càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh, nhưng nếu nguyên liệu có kích thước quá bé và quá mỏng sẽ làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gãy

vỡ

Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu: Tùy vào bản thân nguyên liệu mà người ta chọn chế độ làm khô cho phù hợp, cần phải xét đến thành phần hóa học của nguyên liệu như: nước, lipit, protein, chất khoáng, Vitamin, kết cấu tổ chức chắc hay lỏng lẻo

1.2 Công nghệ sấy khoai mì

1.2.1 Giới thiệu về khoai mì

Nguồn gốc: Khoai mì có tên khoa học là Manihot Esculenta (Grantz), là loại cây lương thực phát triển ở các vùng có khí hậu nhiệt đới Khoai mì bắt nguồn từ lưu vực sông Amazon ở phía Nam châu Mỹ Từ thế kỷ 16, cây khoai mì được trồng ở châu Á, châu Phi và Mỹ Latinh Ở Việt Nam khoai mì được trồng từ Bắc vào Nam, nhất là ở vùng trung du và vùng núi Năng suất bình quân về khoai mì ở nước ta vào khoảng 8-10 tấn củ/ha

Thành phần các chất: khoai mì giàu tinh bột, nhiều gluxit khó tiêu, nghèo chất béo, muối khoáng, vitamin và nhất là nghèo đạm

Sản phẩm củ khoai mì được sử dụng một phần nhỏ dưới dạng củ tươi, còn lại được đưa vào chế biến, gồm 2 dạng chính: dạng sơ chế thành khoai mì lát khô, khoai mì dạng viên hoặc tinh chế thành bột

1.2.2 Sơ đồ và Thuyết minh qui trình sấy:

1.2.2.1 Sơ đồ qui trình:

Hình 1: Sơ đồ quy trình công nghệ

-Thiết bị: Để thực hiện quá trình sấy, người ta sử dụng hệ thống gồm nhiều thiết bị chính

và thiết bị phụ Trong đồ án này ta sử dụng các loại thiết bị như sau:

Quạt hút Tời kéo

1.2.2.2 Qui trình sấy được thuyết minh như sau:

Nguyên liệu: Khoai mì được xếp lên các khay, các khay lần lượt được xếp vào xe goòng Các xe goòng được chuyển vào trong hầm sấy (vì có bộ phận tời kéo nên việc vận chuyển xe goòng vào hầm sẽ thuận tiện và dễ dàng hơn), đóng cửa hầm, tác nhân sấy được đưa vào hầm và quá trình sấy bắt đầu Sau mỗi 15 phút, mở cửa vào và cửa ra của hầm sấy Dùng tời kéo xe goòng ra khỏi hầm đồng thời đẩy một xe goòng mới vào hầm Tiếp tục tiến hành như vậy sau 10 giờ ta sấy xong 1 mẻ với năng suất 1 tấn khoai mì/giờ

Tác nhân sấy: Không khí bên ngoài được đưa vào caloriphe nhờ quạt đẩy Tại caloriphe không khí được đốt nóng lên đến nhiệt độ cần thiết (caloriphe dùng chất tải nhiệt

là hơi nước) Sau đó không khí được dẫn vào hầm sấy Nhiệt độ không khí tại đầu hầm sấy sao cho phù hợp với vật liệu đem sấy (phải nhỏ hơn nhiệt độ cao nhất mà vật liệu có thể chịu được) Trong hầm sấy, không khí nóng đi xuyên qua các lỗ lưới của khay đựng vật liệu và tiếp xúc đều với vật liệu sấy Ẩm của vật liệu sẽ bốc hơi nhờ nhiệt của dòng khí nóng trên Quạt hút được đặt cuối hầm sấy để hút tác nhân sấy ra khỏi hầm và đưa vào cylone lắng bụi sau đó thảy ra ngoài

-Yêu cầu:

Vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao

Sản phẩm thu được:

Màu sắc: trắng đều, không có đốm nâu đen trên bề mặt

Độ ẩm: không quá 15%, phải giòn

Phải sạch tạp chất, không lẫn với cát, đất, bụi bẩn…

Tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp

1.2.3 Phương pháp và chế độ sấy

- Lựa chọn phương pháp sấy: Trong mỗi phương pháp sấy sẽ có nhiều phương thức khác nhau Ở đồ án sấy này phương pháp sấy được sử dụng là cấp nhiệt theo cách đối lưu (tức

là việc cấp nhiệt cho vật ẩm thực hiện bằng cách trao đổi nhiệt đối lưu (tự nhiên hay

cưỡng bức), môi chất sấy làm nhiệm vụ cấp nhiệt

- Chọn chế độ sấy: liên tục

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CỦA HỆ THỐNG SẤY 2.1 Các thông số ban đầu

408

.1

 w w cb w

Đường kính lát khoai mì: d= 50mm = 0.05m

Bề dày lát khoai mì: 10mm = 0.01m

2.1.2 Tác nhân sấy: khôngkhí

- Trạng thái A: Trước khi vào Caloripher

Không khí tại Tp HCM có to = 27o

C có độ ẩm tương đối   82 %

- Trạng thái B: Trước khi vào hầm: chọn nhiệt độ sấy t =1000C

- Trạng thái C: Sau khi ra khỏi hầm

2.2 Tính toán

2.2.1 Tính cân bằng vật chất:

Khối lượng vật liệu sấy vào thiết bị:

)/(143340

100

141001000100

100

1

2 2

w

w G

*1433

(65,400184,0043,0

11

0

2

kgam kgkkk

45 , 17601 65

, 40

(46,32281000

18,44,18

43

5,17

5

,

36

100018

,40

2

2

kgam kJ

d d

H H

Nhiệt lượng của caloriphe:

2.2.3 Tính thiết bị chính:

2.2.3.1 Xe goòng:

- Chọn kích thước xe goòng:

Chiều cao toàn bộ của xe: hx = 1,6m

Chiều cao làm việc của xe: h1 = 1,4

Chiều dài xe: lx = 2m

Chiều rộng xe: bx = 1,5m

- Tính số khay trong mỗi xe goòng:

Khoảng cách giữa 2 tầng khay: h2 = 0,05m

05 , 0

4 , 1

Số khay trong 1 tầng: m = 1 khay

Số khay trong 1 xe goòng: s = m * n = 1* 28 = 28 (khay)

- Lượng khoai mì trên mỗi xe goòng, mỗi khay chứa 15kg khoai mì:

gv = 28 * 15 = 420 (kg khoai mì/xe)

-Số xe goòng cần cho 1 mẻ sấy:

-Tính khối lượng xe goòng:

+Khối lượng khung xe:

Cần 4 thanh đứng 1,4m; 4 thanh ngang 2m; 4 thanh dọc 1,5m Các thanh làm bằng

2.2.3.2 Khối lƣợng khay:

Khung khay làm bằng inox 304 kích thước 15*15*2mm có 2 thanh dài 1,95m và 2 thanh ngang 1,43m

Khối lượng thực tế 1m inox 304 nặng 0,7kg

Tổng khối lượng khung khay là: 0,7* ( 2 * 1,43 + 2 * 1,93) = 4,7kg

Mỗi khay có tấm lưới ở đáy, kích thước lỗ 20 20 mm, làm bằng inox, kích thước tấm lưới 1,43*1,93m; khối lượng 1,2kg/tấm

Khối lượng 1 khay: Gk = 4,7 +1,2 = 5,904 (kg)

Tổng khối lượng khay trên 1 xe = 28 * 5,904 = 165,3(kg)

Khối lượng 1 xe goòng chưa chở khoai mì: 13,72 + 12,08 + 165,312 = 191,1(kg)

Khối lượng 1 xe goòng có chở khoai mì: 191,1 + 420 = 611,1(kg)

2.2.3 Hầm sấy:

Vậy Lh = 35 * 2 + 0,5 * 2 = 71(m)

b1: khoảng trống bên hông xe tới vách tường

B

Chiều dài phủ bì của hầm: L = 1,9 + 2 x (0,3 + 2 x 0.025) = 2,6m

Trần hầm sấy có lớp bêtông dày 4 0,35m

CHƯƠNG 4: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 4.1 Tính Caloripher

Caloriher là thiết bị dùng để đốt nóng không khí trước khi đưa không khí vào hầm sấy Trong kỹ thuật sấy thường dùng 2 loại caloripher: caloripher khí-hơi và caloripher khí khói Ở đây ta sấy khoai mì bằng hầm sấy với nhiệt độ tác nhân sấy không quá 120o

C nên

ta chọn loại caloripher khí-hơi

Caloripher khí-hơi là thiết bị trao đổi nhiệt có vách ngăn Trong ống là hơi bão hòa ngưng

tụ, ngoài ống là không khí chuyển động Do hệ số trao đổi nhiệt khi ngưng tụ của hơi nước

n

 rất lớn so với hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giữa mặt ngoài của ống với không khí k Vì vậy, phía không khí thường được làm cánh để tăng cường truyền nhiệt Hơi nước trong ống có áp suất 1 at; nhiệt độ bão hòa của hơi nước là th= 110o

C

Độ chênh lệch trung bình :

min max

min max

log

ln

t t

t t

t

t

C t

t

t

r l

v h

0 min

0 max

10100110

8327110

min max

log

ln

t t

t t

495,3410

83ln

-1: hệ số tỏa nhiệt của hơi nước vào ống, W/m2độ

-2: hệ số tỏa nhiệt tỏa nhiệt từ thành ngoài ống ra không khí, W/m2độ

048 , 0 5

1

1 1

, 1

60 , 1 60

, 1 882353 021

,

0

Pr

Pr Pr

Re 021

,

0

43 , 0 8

, 0 1

43 , 0 8 , 0 1

[[[[ơ

)/(1,19942048

,0

105,684,

4 , 64817 10

285 , 19

05 , 0 25

2

2 2

,0

10851,224,

(1,72155,72

125

001,01,199421

11

1

2 304 1

K m W K

log

m t

3

7,

ng ô l

n

+Kích thước calorpher

- chiều dài caloriphe: lcaloriphe = 28 * 0.1 + 0.1= 2,9(m)

- chiều rộng caloriphe: bcaloriphe = 27 * 0,1 + 0,1 = 2,8(m)

4.2 Tính và chọn quạt

Quạt là thiết bị vận chuyển tác nhân sấy trong hệ thống sấy Để chọn loại quạt có số hiệu hiệu bao nhiêu cần phải xác định được:

Trở lực mà quạt phải khắc phục…

Năng suất của quạt Q

A, B, C là trạng thái của không khí khi vào caloripher, khi vào hầm sấy và khi ra khỏi hầm sấy

L= 17601,45(kgkkk/h): lượng không khí khô cần

g

81 , 9 2

25 293 , 1

05 , 0 1 , 0 05

, 0

049 , 0 05

, 0

05 , 0 1 , 0 2 05 , 0 1 , 0 5 , 61942

72

,

0

2 Re

72

,

0

1 , 0 9

, 0 9

, 0 9

, 0 245

, 0

1 , 0

2 2

2 1 9 , 0

2

9 , 0

2

2 1 9 , 0 2 1 245 , 0

d s d

d d

d s d

h h

tđ 1 , 74

9 , 1 6 , 1

9 , 1 6 , 1 2 2

, 1

015 , 0 1 , 0 1

,

0

25 , 0 25

, 0

2 2

L

P

td

h ms

4 3 2 1

5,014,311

1

2 2

2 2

R F

1

2 2 2

h B H

R F

57,281,92

25293,18,004,0001,024

L

P

td

h ms

274,1

025,137103,02

2 2

) ( 45 , 74 2

128 , 1 2 , 2 60 2

P P P P P

P  C   O  S   X   đ      



Công suất quạt tính theo mã lực:

HP P

L k

N

q

4 , 158 6

, 0 177 , 1 75 3600

47 , 1206 293 , 1 45 , 17601 1

, 1 75

,

1 kg m



4.2.2 Tính lưu lượng thể tích tác nhân sấy

- Công suất nhiệt và lương hơi cần thiết:

- Thể tích TNS sau khi ra khỏi hầm sấy: với thông số t2 = 430C và φ2 = 80% tra phụ lục 5 sách thiết kế và tính toán hệ thống sấy của Trần Văn Phú ta được thể tích vc = 0,999m3/ kgkkk Do đó lưu lượng thể tích tác nhân sấy sau hầm sấy :

- Thể tích TNS trước khi vào hầm sấy: với thông số t2 = 100 0C à φ2 = 3% tra phụ lục 5 sách thiết kế và tính toán hệ thống sấy của Trần Văn Phú ta được thể tích vB = 0.8042m3/ kgkkk Do đó lưu lượng thể tích tác nhân sấy trước khi vào hầm sấy :

- Lưu lượng thể tích trung bình đi trong hầm sấy

Năng suất quạt cần đáp ứng: V= 15869 (m3/ h) [tttkhts]

Theo đồ thị II-67 trang 496 ta chọn quạt li tâm ЦII7-40 N0

4.3 Tính và chọn động cơ kéo tời

Trọng lượng của 1 xe goòng có chở khoai mì: 611,1 *10 =6111 (N)

Trọng lượng của 16 xe goòng : Po=6111 * 35 = 213885 (N)

Ta xem tổng các lực cản bằng 5% trọng lượng xe: Pc=0,05 * 213885 =10694,25 (N)

Tổng lực kéo của động cơ: P = Po + Pc = 213885 + 10694,25 = 324579,25 (N)

d

d 811 , 4 ( ) 1088

85 , 0 60000

12 25 , 324579

+ Chiều rộng tiết diện dẫn vào xiclôn: a = 0,25m

+ Chiều dài tiết diện kênh dẫn vào xiclôn: b = 0,5m

+ Đường kính phần bé nhất của phễu: d = 0,2m

+ Chiều dài phần ống trung tâm cắm vào Xiclôn: h1 = 0,33m

+ Chiều cao của phần hình trụ của Xiclôn: h2 = 0,458m

Hình 5: động cơ kéo tời

+ Chiều cao phễu: h3 = 0,8m

+ Đường kính ống trung tâm: D1 = 0,5m

+ D-a: 0,75m [4]

Hình 6: Xiclôn

Hệ thống này có nhược điểm là chỉ áp dụng tốt cho điều kiện ở miền Nam Việt Nam

do điều kiện khí hậu, nếu đem áp dụng cho các vùng có khí hậu quá khác biệt sẽ không thể sử dụng được

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] PGS-TSKH Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông,” Sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 1”, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội

[2] PGS-TSKH Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông,” Sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2”, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội

[3] Trần Văn Phú,”Tính toán và thiết kế hệ thống sấy”, NXB Giáo Dục

[4] TS.Đào Thanh Khê, “ Bài giảng kỹ thuật thục phẩm 2” NXB Đại học Công Nghiệp TP HCM

[5] Phan Văn Thơm, “sổ tay thiết kế thiết bị hóa chất và chế biến thực phẩm đa dụng”, Bộ Giáo Dục và Đào Tạo – Viện Đào Tạo Mở Rộng

[6] Nguyễn Thị Phương – Lê Song Giang “ cơ lưu chất”, lưu hành nội bộ Đại Học Bách Khoa TPHCM