NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY SẤY THÁP TUẦN HOÀN NĂNG SUẤT 150kgmẻ PHỤC VỤ GIẢNG DẠY.

- Các thông số nhiệt độ, độ ẩm của tác nhân sấy được đo đạc và điều khiển bằng chương trình điều khiển thể hiện trên máy vi tính.. Hình 1: Cấu tạo hạt lúa 2.1.2 Đặc tính kỹ thuật của hạ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ

NGUYỄN VĂN THẠO

HỒ ĐẮC LỢI

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY SẤY

THÁP TUẦN HOÀN NĂNG SUẤT 150kg/mẻ

PHỤC VỤ GIẢNG DẠY

Tp.Hồ Chí Minh Tháng 07 năm 2008

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY SẤY

THÁP TUẦN HOÀN NĂNG SUẤT 150kg/mẻ

PHỤC VỤ GIẢNG DẠY

Chuyên ngành: Công nghệ nhiệt lạnh

Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

Th.s Nguyễn Văn Công Chính Nguyễn Văn Thạo

Hồ Đắc Lợi

TP Hồ Chí Minh Tháng 05 năm 2008

MINNISTRY OF DDUCATION AND TRAINING

NONG LAM UNIVERSITY

FACULTY OF ENGINEER & TECH NOLOGY

Topic:

RESEARCH, DESIGN, FABRICATE AND TEST THE TOWER DRYER MODEL

WITH CAPACITY 150 kg/batch

LỜI CẢM TẠ

Chúng tôi chân thành cảm tạ:

Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Nông Lâm

Ban Chủ Nhiệm và các Thầy Cô Khoa Cơ Khí

Qúi Thầy Cô và cán bộ công nhân viên của nhà trường

Chân thành cảm ơn:

Thầy K.S Nguyễn Đức Khuyến

Thầy Th.s Nguyễn Văn Công Chính

Các Thầy Cô ở Trung Tâm Thiết Bị và Công Nghệ Nhiệt – Lạnh

Đã tận tình giúp đỡ chúng tôi trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp

TÓM TẮT

Để đáp ứng nhu cầu thực tập, khảo nghiệm của sinh viên, theo đơn đặt hàng từ khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh trường đại học Công Nghiệp, nhằm phục vụ cho việc thực tập của sinh viên trong lĩnh vực sấy Do đó, mô hình máy sấy tháp năng suất 150kg/mẻ đã được thiết kế, chế tạo Với:

 Mục đích:

- Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo một mô hình máy sấy tháp tuần hoàn năng suất 150kg/mẻ hoạt động được, phục vụ cho dạy thực tập

 Nội dung nghiên cứu:

- Tính toán buồng sấy và nhiệt cung cấp

- Tính toán, thiết kế gầu tải, băng tải, chọn quạt cho hệ thống sấy

- Tính toán, thiết kế van tháo liệu

 Kết quả:

- Năng suất của máy đạt 150 kg lúa trên mẻ

- Thời gian sấy 3 – 4 giờ / mẻ

- Điều khiển quá trình sấy bằng chương trình điều khiển được cập nhập tự động trên máy vi tính nên thuận lợi cho thực tập, khảo nghiệm

- Đạt được yêu cầu kỹ thuật đặt ra như:

+ Lúa sau khi sấy khô, đạt được ẩm độ cần bảo quản (14%), ít gãy vỡ

+ Máy vận hành đơn giản, dễ sử dụng

+Kết cấu máy đơn giản, nhỏ gọn, diện tích chiếm chỗ của toàn bộ máy 8,4m2.+ Sinh viên dễ dàng đo đạt, kiểm tra các thông số trong quá trình sấy

- Máy chạy ổn định, bộ phận điều khiển chạy bình thường

Sinh viên thực hiện: Giáo viên hướng dẫn:

Nguyễn Văn Thạo Th.S Nguyễn Văn Công Chính

Hồ Đắc Lợi

SUMMARY

To meet demand for training, research for student, according to order faculty of heat and refrigeration university industry, in order to serve student practice in field dry So the tower dryer model with capacity 150 kg/batch to be design, fabricate and test

 The objectives:

- Research, design, fabricate and test the tower dryer model with capacity 150 kg/batch

 The results:

- Capacity of machine: 150 kg/batch

- Drying time: 3-4 hours/batch

.- The require technology have been achieved:

+ After the rice have been dried, have humidity need to maintain (14%), less break

+ This machine run simply, it has been used easily

+ Structure of machine is simple, tidy, take the place area of the total machine as 8,4 m2

+Machine have been evaluated well, so it demand the require technology

Ho Dac Loi

MỤC LỤC

Trang tựa i

LỜI CẢM TẠ i

TÓM TẮT ii

MỤC LỤC v

DANH SÁCH CÁC HÌNH viii

2.1 Giới thiệu về hạt lúa: 3

2.1.1 Cấu tạo: 3

2.1.2 Đặc tính kỹ thuật của hạt lúa khi sấy: 3

2.2 Các dạng máy sấy tháp: ( phụ lục 1) 4

2.3 Lý thuyết tính toán nhiệt: 4

2.3.1 Quá trình sấy lí thuyết: 4

2.3.2 Xây dựng quá trình sấy thực tế trên đồ thị I – d: 8

2.3.3 Quá trình sấy có hồi lưu: 10

2.4 Vấn đề về quạt cho hệ thống sấy: 12

2.4.1 Nhiệm vụ của quạt: 12

2.4.2 Phân loại quạt: 12

2.4.3 Chọn quạt cho hệ thống sấy: 13

2.4.4 Sơ bộ chọn công suất quạt và công suất động cơ vận hành: 15

2.5 Lý thuyết tính toán gầu tải nạp liệu 15

2.5.1 Cấu tạo và phân loại 15

2.5.2 Cấu tạo: 16

2.5.3 Phân loại: gồm có hai loại: 16

2.5.4 Lý thuyết tính toán gầu tải: 16

2.6 Các cách dẫn và thải tác nhân sấy: 17

2.7 Lý thuyết tinh toán thiết kế van tháo liệu: 18

2.7.1 Tính toán năng suất van tháo liêu: 19

2.7.2 Tính toán công suất mô tơ điện kéo van: 20

2.7.3 Tính toán thiết kế bộ truyền xích: 21

3.1 Phương pháp thiết kế: 23

3.2 Phương pháp chế tạo: 23

3.3 Phương pháp lắp ráp: 23

3.4 Phương pháp khảo nghiệm: Gồm có các nội dung: 23

3.5 Phương tiện: 23

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24

4.1.Tổng hợp số liệu ban đầu: 24

4.2 Chọn mô hình máy thiết kế: 24

4.3 Tính toán: 26

4.3.1 Tính toán buồng sấy: 26

4.3.2 Tính toán nhiệt: 28

4.3.3 Tổn thất nhiệt trong quá trình sấy: 32

4.3.4 Tính thời gian giới hạn hạt lúa lưu trú trong buồng sấy : 34

4.4 Chọn quạt cho hệ thống sấy: 35

4.4.1 Tổn thất áp suất: 35

4.4.2 Tính sơ bộ công suất quạt và động cơ vận hành: 37

4.5 Tính băng tải: 38

4.6 Tính toán gầu tải nạp liệu 40

4.7 Tính toán van tháo liệu .43

4.7.1 Tính toán năng suất van tháo liệu: 43

4.7.2 Tính toán công suất mô tơ điện kéo van: 44

4.8.Tính toán thiết kế bộ truyền xích 47

4.8.1 Chọn loại xích: 47

4.8.2 Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích: 47

4.9 Tính toán bền trục van: 50

4.9.1 Chọn vật liệu chế tạo trục: 50

4.9.2 Tính sức bền của trục: 50

4.9.2.1 Tính đường kính sơ bộ của trục: 50

4.10 Kết quả khảo nghiệm và đưa ra một số nhận xét: 53

5.1 Kết luận: 54

5.2 Đề nghị: 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1: Cấu tạo hạt lúa 3

Hình 2: Biểu diễn quá trình sấy lý thuyết trên đò thị I –d 5

Hình 3: Biểu diễn quá trình sấy thực trên đò thị I –d: 9

Hình 4: sơ đồ nguyên lý và đồ thị I-d của TBS hồi lưu .10

Hình5: Sơ đồ tính toán gầu tải 15

Hình 6: Các cách và thái nhân sấy 18

Hình 7 : Sơ đồ truyền động xích cho trục kéo van 21

Hình 8: Sơ đồ cấu tạo hệ thống máy sấy tháp 25

Hình 9: Sơ đồ bố trí kênh dẫn tác nhân, Cấu tạo 27

Hinh 10: Quạt buồng sấy Quạt buồng làm mát 38

Hình 11: băng tải 40

Hình 12: gầu tải 43

Hình 13: van tháo liệu 46

Hình 14: Vẽ biểu đồ mômen .52

Chương 1

MỞ ĐẦU

Sấy là một qui trình công nghệ quan trọng trong nhiều ngành công nông nghiệp Trong nông nghiệp sấy là một trong những công đoạn quan trọng sau thu hoạch Trong công nghiệp, quá trình sấy không thể thiếu trong các ngành công nghiệp chế biến như: Công nghiệp chế biến nông – hải sản như công nghiệp chế biến nông - hải sản, chế biến

gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng…

Kỹ thuật sấy ngày càng được ứng dụng rộng rãi Nhu cầu đào tạo nguồn nhân lực nắm vững và chuyên sâu về kỹ thuật sấy là quang trọng và cấp thiết

Để phục vụ cho việc đào tạo kỹ sư ngành nhiệt, trường Đại Học Công Nghiệp đã đặt hàng chế tạo mô hình máy sấy tháp phục vụ giảng dạy tạo điều kiện tốt nhất cho sinh viện tiếp xúc và nắm vững kỹ thuật sấy

Từ yêu cầu trên và được sự đồng ý của khoa cơ khí công nghệ Trường Đại Học Nông Lâm TP HCM, Trung Tâm Công Nghệ và Thiết Bị Nhiệt Lạnh và dưới sự hướng

dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Công Chính giúp chúng tôi thực hiện đề tài: “NGHIÊN

CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY SẤY THÁP PHỤC VỤ GIẢNG DẠY”

Do đây là đề tài mới, phương pháp nghiên cứu còn hạn chế chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót Kính mong quí thầy cô và các bạn sinh viên nhiệt tình đóng góp ý kiến cho đề tài này Chúng tôi trân trọng tiếp thu và vô cùng biết ơn những ý kiến đóng góp nhằm hoàn thiện đề tài này

Mục đích luận văn:

1 Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình máy sấy tháp phục vụ cho giảng dạy, với

các mục tiêu cụ thể:

- Máy hoạt động ổn định để phục vụ giảng dạy

- Các thông số nhiệt độ, độ ẩm của tác nhân sấy được đo đạc và điều khiển bằng

chương trình điều khiển thể hiện trên máy vi tính

- Kết cấu máy dễ dàng để đo đạc, kiểm tra khi máy hoạt động, tạo thuận lợi cho

công tác khảo nghiệm

Chương 2 TỔNG QUAN

2.1 Giới thiệu về hạt lúa:

2.1.1 Cấu tạo:

Hạt lúa bao gồm có ba phần chính: vỏ, nội nhủ, và phôi

- Vỏ: gồm có vỏ trấu, vỏ quả, và vỏ hạt Thành phần hóa học của vỏ là xenluloza

và chất khoáng

- Nội nhũ: là phần chứa chất dinh dưỡng Thành phần chủ yếu của nội nhũ là tinh

bột

- Phôi: là phần mọc ra rễ và mầm khi hạt nảy mầm Thành phần hóa học của phôi

là chất dinh dưỡng ở dạng phân tử thấp và chất béo

Ngoài ba phần chính trên, hạt lúa còn có mày, râu và lớp alơron

Hạt được chia làm 4 phần: vỏ hạt, lớp alơron, nội nhũ và phôi hạt

Hình 1: Cấu tạo hạt lúa

2.1.2 Đặc tính kỹ thuật của hạt lúa khi sấy:

 Nhiệt độ sấy và tỷ lệ gạo nguyên

Thực ra, không phải nhiệt độ không khí sấy trực tiếp ảnh hưởng đến chất lượng hạt, mà là nhiệt độ của hạt sau một thời gian tiếp xúc với không khí sấy Tương tự như ta

(vỏ trấu)

(Phôi hạt) (Nội nhũ)

(Mày )

nhúng ngón tay vào nước sôi trong ½ giây thì chả sao, nhưng kéo dài vài giây tất nhiên sẽ

bị bỏng Người ta xác định rõ: Nếu nhiệt độ hạt đạt lớn hơn 450C trong thời gian một giờ, thì độ gãy vỡ gạo tăng lên đáng kể

Với máy sấy loại liên tục, có thể dùng nhiệt độ không khí sấy đến 650C, vì hạt lúa chỉ tiếp xúc trong khoảng 15 phút, nên hạt chưa kịp nóng lắm thì đã đi vào thùng ủ và nguội lại Với máy sấy tầng sôi có thể dùng nhiệt độ 1200C mà hạt không quá nóng Trái lại, với máy sấy tĩnh, thời gian sấy hơn 4 giờ, nên chắc chắn là nhiệt độ hạt ở lớp dưới sẽ đạt bằng nhiệt độ không khí sấy Vì vậy, để gạo xay ít bị gãy, điều cần ghi nhớ là không bao giờ để không khí sấy vượt quá 450C với máy sấy tĩnh

Tuân thủ điều cơ bản trên, có thể nói chắc chắn rằng sấy tốt hơn phơi nắng trên sân

xi – măng khi so sánh tỷ lệ gạo nguyên nhận được Nhiệt độ của sân phơi lúc nắng gắt dễ dàng đạt 55-600C.Điều này đã được kiểm chứng thực tế ở Long An, Sóc Trăng trong các năm qua Nếu sấy làm gãy gạo hơn phơi nắng, hãy rà soát lại cách thiết kế, chế tạo hoặc

sử dụng máy sấy!

Lưu ý thêm là ở vài vùng Đồng bằng song Cửu Long, lúa đông – xuân vụ khô lại

bị gãy vỡ nhiều hơn vụ hè – thu Nghịch lý này là do tập quán “ phơi mớ ”: nghĩa là gặt xong, phơi hạt còn trên thân 2 -3 ngày Qua đêm, hạt lúa hút ẩm trở lại gây gãy vỡ Điều này được nhiều chủ nhà máy xay và thương lái mua bán lúa xác nhận, và chứng minh qua các thí nghiệm và của Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long và Dự án Sau thu hoạch Cần Thơ

2.2 Các dạng máy sấy tháp: ( phụ lục 1)

2.3 Lý thuyết tính toán nhiệt:

2.3.1 Quá trình sấy lí thuyết:

Quá trình sấy lí thuyết biểu diễn trên đồ thị I-d trong đó đoạn 0-1 biểu diễn quá trình gia nhiệt không khí (được tiến hành trong điều kiện d=const) Đoạn 1-2 biểu diễn quá trình trong buồng sấy thực hiện trong điều kiện I=const Như vậy quá trình sấy lí thuyết không trao đổi nhiệt với môi trường Tiêu hao nhiệt trong quá trình gia nhiệt không khí là (Q) Nhiệt này sẽ làm bay hơi ẩm trong quá trình sấy:

Q=L.(I1-I0)=L.(I’2 -I0 ), kW

Trong đó:

L - tiêu hao nhiệt cần thiết cho quá trình sấy, (kg/s);

I0 – entanpi của không khí bên ngoài, (kJ/kg)

I1 –entanpi của không khí bên trong, (kJ/kg)

Q - nhiệt tiêu hao trong quá trình gia nhiệt, (kW);

Hình 2: Biểu diễn quá trình sấy lý thuyết trên đò thị I –d

Ta có: l = L / W = 1000 / d2’ – d0 là tiêu hao riêng không khí trong quá trình sấy

lý thuyết

MỘT SỐ CÔNG THỨC TÍNH TOÁN NHIỆT CỦA MÁY SẤY:

1.Lượng nước cần bốc hơi:

2

2 1

ω1- ẩm độ vật liệu sấy trước khi đi vào buồng sấy (%);

ω2 -ẩm độ vật liệu sấy khi đóng ra khỏi buồn sấy, (%)

G1- khối lượng vật liệu ẩm trước khi sấy, (kg);

W - lượng nước cần phải bốc hơi trong quá trình sấy, (kg/mẻ);

* Hay W=G1- G2 (kg/mẻ) (4.9)

Trong đó: G2 Khối lượng vật liệu ẩm sau khi sấy, (kg)

- Lượng nước tách ra trong quá trình sấy [8]

W = m1 – m2, (kg)

Trong đó:

m1 và m2 là khối lượng vật liệu trước và sau khi sấy

1 Lượng không khí khô cần thiết để mang 1 kg hơi nước:[18]

1000 ,

a

c d d

L



Trong đó:

L : Lượng không khí khô cần thiết để mang 1 kg ẩm

da : tỉ lệ ẩm của không khí vào thùng sấy, kg H20 / kg KKK

dc: tỉ lệ ẩm của khí ra khỏi thùng sấy, kg H20 / kg KKK

2 Lưu lượng mà quạt cung cấp trong quá trình sấy [6]

Lưu lượng hay còn gọi là chi phí không khí là thể tích không khí chuyển động qua quạt trong một đơn vị thời gian

Vq : lưu lượng thể tích của quạt, (m3/s)

V : thể tích riêng của không khí sấy, (m3/kg)

4 Lượng nhiệt cần thiết để đốt nóng không khí sấy: [12]

Q = U L (IC + IA )

Trong đó;

L : lưu lượng KKK cân để mang 1 kg nước, (kg)

U : lượng nước tách ra trong quá trình sấy, (kg)

IA, IC : Entanpy của không khí vào và ra khỏi thùng sấy, (kJ/ kg KKK)

5 Tổn thất nhiệt trong quá trình sấy: [15]

a Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi:

 

W

C G

100





( kJ/kg0K) Trong đó: C – nhiệt dung riêng của nhiên liệu khô, (kJ/kg0K)

Cn – nhiệt dung riêng của ẩm, (kJ/kg0K)

1 – nhiệt độ của vật liệu vào, (0C)

2 – nhiệt độ của vật liệu ra, (0C)

b Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh:

W

t F K

   ,ln

0 2

0 1

0 2 0 1

t t

t t t t

t tb (0C)

c Tổn thất nhiệt do quạt thải ra ngoài:

QN = I * V (kJ / h)

QN – Tổn thất nhiệt do quạt thải ra ngoài, (kJ / h)

I – entanpi của không khí, (kJ / kg)

V – khối lượng tác nhân sấy thải ra ngoài trong một giờ, (kg/h)

2.3.2 Xây dựng quá trình sấy thực tế trên đồ thị I – d:

Quá trình sấy thực khác với quá trình sấy lý thuyết, quá trình sấy thực bao gồm:

- Tổn thất do vật liệu sấy mang đi

- Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh

- Tổn thất nhiệt thải ra ngoài do nung nóng các thiết bị trong buồng sấy

Trong quá trình sấy thực, nhiều khi có gia nhiệt bộ xung cùng với tổn thất nhiệt, làm cho entanpy của tác nhân trước I1 và sau I2 của quá trình sấy khác nhau I1 khác I2 Ta có công thức:

2 1 ,

l I

(kJ/kg) Trong đó:

 - tổng đại số tổn thất và gia nhiệt bổ xung Ta có công thức:

 = Cn 1 – (qv + q5), ( kJ / kgẩm.)

Trong đó:

qv – tổn thất do vật liệu sấy mang đi, (kJ / kg)

q5 – tổn thất ra môi trường xung quanh, (kJ / kg)

1 – nhiệt độ vật liệu sấy vào, (0C)

Cn – nhiệt dung riêng của ẩm, (kJ / kg)

Nếu:

 > 0 tổn thất nhiệt nhỏ hơn gia nhiệt bổ sung

 < 0 tổn thất nhiệt lớn hơn gia nhiệt bổ sung

Hình 3: Biểu diễn quá trình sấy thực trên đò thị I –d:

a Khi  > 0 ; b Khi  < 0

Tiêu hao nhiệt là:

Q = L (I1 – I0) Hay q = l (I1 – I0) Trong đó tiêu hao không khí L (hay l) trong quá trình sấy thực tế không gia nhiệt bổ sung

Δ < 0 là:

L =

0 2

V0 – Thể tích không khí ở nhiệt độ sấy, ( m3 / kg)

L - Lượng tác nhân cần thiết trong điều kiện thực tế, ( kg / h)

2.3.3 Quá trình sấy có hồi lưu:

Hình 4: sơ đồ nguyên lý và đồ thị I-d của TBS hồi lưu

1 quạt gió 2 Calorifer 3 buồng sấy

Hồi lưu là sử dụng một phần khí thoát quay trở lại hòa trộn với không khí vào buồng sấy Hồi lưu có tác dụng hạ thấp nhiệt độ môi chất vào buồng sấy đồng thời tăng lượng không khí cần thiết cho quá trình sấy

Tiêu hao nhiệt ở calorife sẽ giảm đi do sử dụng một phần nhiệt của khí thoát có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ môi trường Đồng thời hồi lưu làm tăng lượng không khí qua quạt gió do đó làm tăng điện năng chạy qua quạt gió Vì vậy khi sử dụng hồi lưu cần xác định chế độ tối ưu Mặt khác hồi lưu có tác dụng làm chế độ sấy dịu đi ( nhiệt độ môi chất sấy sẽ giảm, độ ẩm tương đối tăng lên) Do vậy hồi lưu thường được sử dụng để sấy các vật liệu dễ bị biến dạng khi tốc độ sấy lớn như sấy gỗ, đồ sứ, sắt tráng men, vật liệu xây dựng, v.v…sử dụng hồi lưu còn có lợi

là làm cho việc điều chỉnh chế độ sấy thuận lợi hơn

Trên hình 7 -4 các quá trình sấy thực tế có hồi lưu là M12 Tróng đó một phần khí thoát ra có trạng thái điểm 2 được hòa với không khí bên ngoài có trạng thái điểm 0 để đạt được hỗn hợp có thông số điểm M

 Xác định lượng không khí vào:

Với các ký hiệu trên đây dễ dàng thấy rằng lượng không khí lưu chuyển trong thiết bị sấy bằng:

L = L0 + LH Hay l = l0 + lH

 Lượng không khí mới:

Chú ý rằng lượng không khí khô mới hay lượng không khí khô đi vào calorife L0 cũng chính là lượng không khí thải ra môi trường

Ta có: L0 = w

0 2

d2 1

l =

M d

d2 1

 Lượng không khí khô hồi lưu:

d d

d d l

l





2

0 0

 Thông số tác nhân sấy tại điểm hỗn hợp M là:

n

nd d

d M





1

2 0

n

nI I

I M





12 0

Tiêu hao nhiệt ở calorife là:

d2

1000

( kg/kg ẩm )

2.4 Vấn đề về quạt cho hệ thống sấy:

2.4.1 Nhiệm vụ của quạt:

Trong hệ thống sấy quạt có hai nhiệm vụ:

- Mang nhiệt đến vật liệu sấy để làm nóng vật liệu sấy và bốc ẩm từ vật liệu sấy

- Mang hơi nước ra khỏi vật liệu sấy

2.4.2 Phân loại quạt:

a Theo nguyên tắc hoạt động: có hai loại chính là quạt ly tâm và quạt hướng trục

- Quạt ly tâm: Có đặc điểm cột áp cao, lưu lượng không lớn, η = 0,4 – 0,7, dòng không khí vào song song với trục quạt, dòng không khí ra vuông góc với trục quạt

- Quạt hướng trục: Có đặc điểm lưu lượng lớn, cột áp nhỏ, η = 0,1 – 0,5, dòng không khí vào và ra song song với trục quạt

2.4.3 Chọn quạt cho hệ thống sấy:

Tổn thất trong hệ thống sấy chính là cột áp H do quạt tạo ra để thắng sức cản của

hệ thống, kết hợp với lưu lượng Q0 cần vận chuyển cho hệ thống Cần có đủ hai thông số trên để chọn quạt cho hệ thống sấy

1 Lưu lượng tác nhân sấy trong buồng sấy là:

Q = F v (m3 / s)

Trong đó:

F – Diện tích buồng sấy, (m2)

v – vận tốc tác nhân trong kênh dẫn, (m/s)

p

1 ln

V – Vận tốc không khí thổi qua lớp vật liệu

b Tổn thất do ma sát với kênh dẫn tác nhân:

81,9.2

2

d

V L

V – tốc độ dòng không khí đi trong kênh dẫn, ( m / s)

d – chiều rộng của kênh dẫn, ( m )

σKK - khối lượng riêng của không khí, ( kg / m3)

L – chiều dài kênh dẫn khí, ( m )

- hệ số trở lực ma sát

 Xác định hệ số trở lực ma sát:

2

1 7Re

Relog81,1



Trong đó:

K1 – mức độ nhám của đường ống dẫn tác nhân sấy Chọn theo bảng / 4 /

d – chiều rộng ống dẫn tác nhân sấy, ( m )

Re – hệ số tiêu chuẩn Reynols

 Xác định hệ số tiêu chuẩn Reynols:



d Q

F .

Trong đó:

Q0 – lưu lượng tác nhân sấy, ( m3/s)

F – tiết diện ống dẫn tác nhân sấy, ( m2 )

 - hệ số trở lực ma sát

L – chiều dài kênh dẫn tác nhân sấy, (m)

d – chiều rộng kênh dẫn tác nhân, (m)

 Trở lực cục bộ:

81 , 9 2

V – tốc độ dòng không khí đi trong kênh dẫn, ( m / s)

σKK – khối lượng riêng của không khí, (kg/m3)

K – hệ số trở lực cục bộ

2.4.4 Sơ bộ chọn công suất quạt và công suất động cơ vận hành:

Gọi Nc: công suất động cơ, kW

Nc = Nq * K / ηd

Trong đó:

Nq : công suất quạt, kW

Nq = Q * ΔP / 102 * ηc Với:

Q – lưu lượng gió, ( m3/s)

K – hệ số dự trử của quạt

ηd – hiệu suất bộ truyền

ηc – hiệu suất chung của quạt

ΔP – tổng tổn áp, mmH2O

2.5 Lý thuyết tính toán gầu tải nạp liệu

2.5.1 Cấu tạo và phân loại

Gầu tải dùng để vận chyển vật liệu rời

theo phương thẳng đứng, có thể vận chuyển

theo phương nghiêng ở phạm vi lớn hơn 500

Hình5: Sơ đồ tính toán gầu tải

 Gầu tải có ưu điểm:

Cấu tạo đơn giản

- Chân gầu tải gồm có tang ( hay đĩa xích ), cơ cấu tăng băng, hộp nạp liệu

- Đầu gầu tải gồm có tang dẫn động ( hay đĩa xích ), động cơ, hộp giảm tốc, bộ phận tháo liệu

2.5.3 Phân loại: gồm có hai loại:

- Gầu băng tải: dùng vận chuyển vật liệu nhẹ, vận tốc băng khoảng 3,5 m/s

- Gầu tải xích: dùng vận chuyển vật liệu nặng, vận tốc xích nhỏ khoảng 1,25 m/s

2.5.4 Lý thuyết tính toán gầu tải:

a.Năng suất của gầu tải được xác định theo công thức:

 - hệ số điền đầy, giá trị được cho trong bảng 11.1

Q – năng suất của gầu tải, ( T/h) Dung tích phân bố theo chiều dài cần thiết của các gầu:

b Xác định số lớp vải tấm băng, đường kính tang dẫn động:

Băng: băng kéo được làm bằng vải cao su, có số lớp vải i phụ thuộc vào chiều rộng tấm băng và được tra bảng / 5.8 /

.H

Q

N  (kW)

Q – năng suất của gầu tải, ( T/h )

H – chiều cao nâng vật liệu, ( m )

 - hiệu suất của gầu tải, tra bảng /5.10/

2.6 Các cách dẫn và thải tác nhân sấy:

Khi bố trí số kênh dẫn trong tháp sấy người ta thường chọn số kênh căn cứ vào giới hạn của vận tốc khí thải ra khỏi chóp là 6 m/s, vì nếu chọn vận tốc thải ra lớn hơn thì

sẽ dễ mang theo hạt

Thường bố trí số kênh dẫn tác nhân sấy vào và số kênh thải tác nhân bằng nhau; ở buồng làm mát cũng vậy Do vậy có một số cách bố trí các kênh dẫn (+) và kênh thải tác nhân (-) cùng với các ưu nhược điểm khác nhau:

1.Cách 1 (h.10.6a): Thổi tác nhân vào theo hàng kênh ngang trên dẫn khí thải ra ở hàng kênh ngang dưới Theo cách này, tác nhân phải chui qua lớp hạt dày bằng khoảng cách hai hàng kênh dẫn nên có trở lực lớn Mặt khác dòng hạt vừa tiếp súc với kênh nóng (+) tự chảy xuống theo đường a –b – c – d – e – f – g lại tiếp xúc với kênh nóng (+) ở dãy cách kế tiếp nên nóng hơn dòng hạt tự chảy chỉ tiếp xúc với các kênh nguội (-) cũng trên các dãy cách đó Như vậy lớp hạt sẽ được sấy khô không đều

2 Cách 2 ( h 10.6b): Thổi và hút tác nhân xen kẽ trên mỗi hàng, nhưng thổi và hút giống nhau dãy cách Phương pháp này có trở lực không khí nhỏ hơn nhưng sấy vẫn không đều, vì các dòng hạt tự chảy hoặc chỉ được tiếp xúc với các kênh nguội hoặc chỉ tiếp xúc với các kênh nóng

3 Cách 3 ( h 10.6c): Cách này có ưu diểm hơn cả, vì vừa thổi xen kẽ theo hàng và khác nhau trên các dãy cách Như vậy dòng hạt tự chảy tiếp xúc lần lượt với kênh nóng (+) rồi tới kênh nguội (-) trên dãy cách nên được sấy khô đồng đều hơn và tác nhân qua lớp hạt mỏng có trở lực nhỏ hơn

Van được thiết kế dạng rôto: để dễ chế tạo, dễ truyền động và dễ điều chỉnh năng

suất

Trong van có nhiều ngăn rà sát với thân, van được nhận truyền động từ bộ truyền

giảm tốc và xích Khi van quay sẽ gạt hạt lúa xuống dưới

2.7.1 Tính toán năng suất van tháo liêu:

Qvc- năng suất vận chuyển của van, (Tấn/h);

Qv- năng suất làm việc của van, (Tấn/h);

* Mặc khác ta có công thức tính năng suất làm việc của van:

Qv= 0,06.Y.F0.L.n..L, Tấn /h

Y- Số cánh của van (số khoang):

F0 - Diện tích của mỗi khoang, (m2);

L- Khối lượng riêng thể tích của lúa, (T/m3);

n -Số vòng quay của van, (vòng /phút);

L – Chiều dài của cánh van, (m);

 - Hệ số điền đầy,  = 0,6 - 0,7

Y

d D

4

2 2 0

Dv – Đường kính ngoài của van, (m);

dv – Đường kính trong của van, (m);

Y – Số cánh van;

2.7.2 Tính toán công suất mô tơ điện kéo van:

* Công suât trên trục kéo van là:

1000

.

0V K T

F’ – Diện tích lổ tháo liệu, (m2);

0 – Góc nghiên tự nhiên của vật liệu khi chuyển động;

D0 – Đường kính lổ tháo liệu, (m);

* Mặt khác ta lại có:

n

L n

K tg

R g P

.

.

L – Khối lượng riêng của hạt, (Tấn/m3);

*Công suất động cơ truyền động cho trục kéo van:

1 – Hiệu suất bộ truyền xích, 1=0,92;

2 – Hiệu suất hộp giảm tốc, 2 =0,8;

2.7.3 Tính toán thiết kế bộ truyền xích:

 Sơ đồ bộ truyền động xích cho van:

Hình 7 : Sơ đồ truyền động xích cho trục kéo van

a Chọn loại xích:

Chọn tùy thuộc vào công suất truyền, điều kiện làm việc

b Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích:

Kđ - Hệ số chọn tùy thuộc vào tải trọng va đập (xích tải );

KA - Hệ số chọn tùy thuộc khoảng cách trục A;

K0 - Hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng của bộ truyền động đai;

Kđc - Hệ số phụ thuộc vào cơ cấu tăng xích;

Kb - Hệ số chọn tùy thuộc vào chế độ bôi trơn;

Kc – Hệ số chọn tùy thuộc vào điều kiện làm việc;

*Xác định công suất tính toán của bộ truyền :

Z01 ,n01 –số vòng quay bộ truyền cơ sở;

Sau đó tra bảng /8.1/ tính được kích thước chủ yếu của bộ truyền xích

* Kiểm tra số vòng quay của đĩa dẫn theo điều kiện :

n1=ngh

Trong đó:

ngh –số vòng quay giới hạn phụ thuộc vào bước xích và răng đĩa xích, tra bảng /8.5/ ;

d.Tính đường kính vòng chia của đĩa xích:

* Đường kính vòng chia của đĩa dẫn:

Chương 3

3.1 Phương pháp thiết kế:

- Tổng hợp các số liệu ban đầu

- Chọn mô hình nguyên lý máy sấy tháp để thiết kế

- Tính toán các bộ phận của máy

Dựa vào bảng vẽ lắp khi thiết kế ta lắp ráp các bộ phận lại với nhau

3.4 Phương pháp khảo nghiệm: Gồm có các nội dung:

- Khảo nghiệm với vật liệu sấy là lúa

- Các thông số nhiệt độ, độ ẩm của tác nhân sấy được ghi lại trên máy tính

- Ẩm độ hạt đo bằng máy đo ẩm hạt bằng tay

- Thực hiện nhiều lần với các mức nhiệt độ cài đặt khác nhau

3.5 Phương tiện:

Dụng cụ và các thiết bị dùng trong khảo nghiệm:

1 Dụng cụ đo nhiệt: sung bắn nhiệt ( sử dụng tia hồng ngoại)

2 Dụng cụ đo tốc độ gió

3 Dụng cụ đo cường độ dòng điện: kìm kẹp

4 Bình phun nước

5 Cân bàn ( 0 – 200 kg) đo khối lượng lúa nạp vào và lấy ra khỏi máy sấy

6 Máy đo ẩm độ hạt bằng tay

Chương 4

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1.Tổng hợp số liệu ban đầu:

- Năng suất của máy 150kg/mẻ

- Vật liệu sấy: hạt nông sản ( nhưng chỉ khảo nghiệm lúa)

- Nguồn nhiệt cung cấp là điện trở

- Phương pháp thu thập số liệu: tự động ghi, điều khiển và lưu lại 4.2 Chọn mô hình máy thiết kế:

 Sơ đồ máy:

Hình 8: Sơ đồ cấu tạo hệ thống máy sấy tháp

 Cấu Tạo:

- Buồng sấy: Được chia làm 3 buồng nhỏ(6) theo yêu cầu của bên đặt hàng để dễ tháo ráp, vận chuyển,… Trong 3 buồng sấy đều có bố trí điện trở(5) cung cấp nhiệt và các kênh gió(7)

- Buồng làm mát(4): lấy ẩm vật liệu ra môi trường

- Gầu tải(8): là bộ phận cấp liệu cho buồng sấy

- Van tháo liệu(3): gồm 5 van hình trụ tròn có 6 cánh tháo liệu lien tục từ buồng

- sấy ra băng tải nhờ động cơ giảm tốc vô cấp thông qua bộ truyền xích

- Chọn băng tải(1): là bộ phận đưa lúa từ cửa ra liệu của buồng sấy vào cửa cấp liệu của gầu tải để sấy tuần hoàn hoặc đưa lúa ra ngoài sau khi sấy xong Vì cửa

ra liệu buồng sấy thấp hơn cửa cấp liệu của gầu tải

- Quạt: chọn quạt hút nhằm tránh tổn thất nhiệt và giảm bụi trong phòng thực tập

- Xyclon: mục đích lặng bụi tác nhân sấy

- Ta chọn quá trình sấy hồi lưu vì đối với sấy tháp thì tác nhân sấy thoát ra có nhiệt độ cao

 Nguyên lý hoạt động:

Lúa tươi được đưa vào buồng sấy nhờ gầu tải, lúa chảy từ trên xuống dưới theo đường zíc zắc trao đổi nhiệt với tác nhân đã được nung nóng đi từ dưới lên nhờ cách bố trí kênh gió trong buồng sấy Lúa tiếp tục đi xuống buồng làm mát

4.3 Tính toán:

4.3.1 Tính toán buồng sấy:

Thể tích buồng chứa chỉ có lúa không có kênh dẫn

 : khối lượng thể tích của lúa (kg/m3)

Vậy kích thước thực tế của buồng đốt phải lớn hơn 0,22 m3

Do điều kiện đặt máy trong phòng nên chiều cao không được cao quá và để thuận tiện cho việc vận chuyển thì ta chọn chiều cao lớp hạt h = 1,6 m Nên ta có thể chọn số kênh dẫn trong một hàng là 5 kênh Theo yêu cầu của người đặt hàng thì phải chia tháp làm bốn phần bằng nhau Do đó mỗi hộp chữ nhật có chiều cao là: h1 = h/4 = 1600/4 =

400 mm Vì vậy ta có thể chia làm bồn hàng trong một hộp Suy ra số kênh gió trong buồng sấy là 80 kênh

Kênh dẫn được bố trí theo tiêu chuẩn nên ta chọn: chiều chuyển động của tác nhân sấy tùy thuộc vào cấu tạo cụ thể của kênh dẫn bên trong tháp sấy Ta chọn dạng tháp chóp dạng mái nhà, cấu tạo:

Vì cấu tạo này có thể áp dụng quá trình sấy có tuần hoàn khí thải

Do lúa là hạt có kích thước vừa nên ta chọn loại chóp như sau:

Hình 9: Sơ đồ bố trí kênh dẫn tác nhân Cấu tạo

Theo cách bố trí kênh gió trên thì ta suy ra chiều rộng buồng sấy:

b = 48*10 =480 mm

Vậy kích thước buồng sấy: h = 1600 mm

b = 480 mm Chọn chiều dài sao cho: Vbc = a.b.h > 0.22 m3

Ta chọn chiều dài là a = 480 mm

4.3.2 Tính toán nhiệt:

4.3.2.1 Chọn chế độ sấy

Giả sử trong thời gian sấy các thông số ngoài trời :

Nhiệt độ bầu khô 27 (0C); nhiệt độ bầu ướt 24,3 (0C), tra đồ thị I-d suy ra ẩm độ môi trường là 80%

100 M

M M G

14,028,0

4.3.2.4 Tính thời gian sấy

Với nhiệt độ sấy chọn là 550C, khối lượng ẩm cần bốc hơi GH20 = 24,5 kgH2O Lưu lượng của quạt: Qq = 0,43 m3/s hay Gq = 0,56 kg/s

Lượng nước do quạt mang đi:

DH2O = Gq.(d2 – d0) = 0.56(0,0225 – 0,018) = 2,52.10-3 (kgH2O/s) Vậy thời gian sấy lý thuyết là:

tlt = GH2O/ DH2O = 24,5/2,52.10-3 = 2 giờ 42 phút Trong thực tế do các yếu tố:

- Lượng nước bốc hơi từ trong hạt khác với bốc hơi từ mặt thoáng tự do

- Vào lúc cuối, không khí thoát khỏi mặt lúa càng khô hơn nên lượng nước bốc hơi càng giảm dần, thể hiện ở độ ẩm tương đối Rh thoát ra khá thấp

Vì vậy thời gian sấy thực tế (khoảng 3 giờ) dài hơn sấy lý thuyết

4.3.2.5 Tính toán lượng khí hồi lưu lý thuyết:

Các thông số ban đầu

Lượng ẩm cần bốc hơi là: MH2O = 24,5kgH20/mẻ

Lượng hơi nước trung bình cần bốc hơi trong một giờ:

mH2O = 24,5/2,7 = 9 (kg/h) Chọn không khí thoát nhỏ hơn không khí sấy 5-100C