Đồ án thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt năng suất 1000 kgh

Tùy theo quá trình cấp nhiệt cho ẩm mà người ta phân ra các phương pháp sấy khác nhau: cấp nhiệt bằng đốì lưu gọi là sấy đôi lưu, cấp nhiệt bằng dẫn nhiệt gọi là sấy tiếp xúc, cấp nhiệt bằng bức xạ gọi là sấy bức xạ... Hệ thông sấy thùng quay là hệ thống sấy chuyên dùng để sấy hạt, cục nhỏ. Hệ thông sấy thùng quay cũng là hệ thông sấy đôi lưu. Trong đồ án này, em xin trình bày về qui trình công nghệ và thiết bị sấy thùng quay dùng để sấy đường với năng xuất đầu ra là 1200kgh. 1.2. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU. Nước ta là một nước nhiệt đới nên đường được sản xuất chủ yếu từ cây mía. Đường được đcm đi sấy là những tinh thể saccharose, có kích thước trung bình là 0,8 mm. Saccarose là một đường kép có công thức phân tử là C12H22O11, gồm 2 phân tử a D glucose và p D fructose liên kết với nhau bằng liên kết 1,2 glucoside Tùy theo quá trình cấp nhiệt cho ẩm mà người ta phân ra các phương pháp sấy khác nhau: cấp nhiệt bằng đốì lưu gọi là sấy đôi lưu, cấp nhiệt bằng dẫn nhiệt gọi là sấy tiếp xúc, cấp nhiệt bằng bức xạ gọi là sấy bức xạ... Hệ thông sấy thùng quay là hệ thống sấy chuyên dùng để sấy hạt, cục nhỏ. Hệ thông sấy thùng quay cũng là hệ thông sấy đôi lưu. Trong đồ án này, em xin trình bày về qui trình công nghệ và thiết bị sấy thùng quay dùng để sấy đường với năng xuất đầu ra là 1200kgh. 1.2. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU. Nước ta là một nước nhiệt đới nên đường được sản xuất chủ yếu từ cây mía. Đường được đcm đi sấy là những tinh thể saccharose, có kích thước trung bình là 0,8 mm. Saccarose là một đường kép có công thức phân tử là C12H22O11, gồm 2 phân tử a D glucose và p D fructose liên kết với nhau bằng liên kết 1,2 glucoside

Trang 1

GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 1 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu

Phần I:

MỞ ĐẦ

USấy là một trongcác công đoạn quan trọngtrong công nghệ sau thuhoạch đối với các loại nôngsản Thực tế cho thấy nếuphơi khô hoặc sấy khôngkịp, nhiều nông sản có thế

bị mất mát do ẩm mốc và

Trang 2

biến chất (chiếm khoảng 20%, đối với một vài loại cóthể lên đến 40- 50%) Ngoài

10-ra, sấy còn là quá trình côngnghệ quan trọn trong chếbiến nông sản thành thươngphâm Trong Đồ án mônhọc này, em sẽ trình bày vềquy trình công nghệ và thiết

kế thiết bị sấy thùng quay

để sấy bắp hạt với năng suất1,000 kg/h

Trang 3

I Giới thiêu về nguvên liêu bắp:

Bắp vừa là cây lươngthực vừa là cây thức ăngia súc rất quan trọng,đứng hàng thứ ba trênthế giới Diện tíchtrồng bắp hàng nămcủa thế giới hiện naykhoảng 129 triệu ha,năng usất bình quânkhảong 3.8 triệutấn/ha, tong sản lượng

Trang 4

bắp trên 525 triệu tấn

Hầu như 100% diệntích bắp của các nướctiên tiến đều đượctrồng bằng các giốngbắp lai nên đạt năngsuất bình quân 7-9.4tấn/ha

Diện tích bắp của ViệtNam tăng dần từ119,000 ha (1939) lên392,000 ha (1985) và

Trang 5

khoảng 730,000 ha(1998)

Năng suất bắp củanước ta trong thời gianqua cũng tăng nhanh

Đen năm 1998, đã đạtđược 26.7 tạ/há

Các cơ quan sinhdưỡng của bắp gồm:

rễ, thân, lá làm nhiệm

vụ duy trì đời sống củacây bắp Phôi và hạt là

Trang 6

khởi thủy của câymầm

Các cơ quan sinh sảnđực (bông cờ) và cái(mầm bắp) khác biệtnhau nhưng nằm trêncùng một cây Ngôgiao phấn chéo nhờ gió

và côn trùng

Khi thu hoạch, conngười chỉ sử dụng hạtngô làm thực phẩm

Hạt ngô thuộc loại quả

Trang 7

dĩnh gồm 4 bộ phậnchính: vỏ hạt, lớpaleron, phôi, và nộinhũ

- Vỏ hạt (chiếm 9% khối lượng hạtngô): là một màngnhẵn bao bọc xungquanh hạt có màutrắng, màu tím hoặcvàng tùy thuộc vàogiống

6 Lớp aleron (66 8%): nằm sau vở hạt

Trang 8

(6-GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 8 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu

bao bọc lấy nội nhũ

và phôi

- Nội nhũ 85%): là bộ phậnchính chứa đầy cácchất dinh dường đếnuôi phôi Nội nhũchứa tinh bột Tinhbột nội nhũ gồm 3loại: bột, sừng vàpha lê Đặc điểm vàmàu sắc nội nhũ là

Trang 9

(70-GVHD: Thầy Hoàng Minh Nam 9 SVTH: Lâm Đào Trung Hiếu

căn cứ đế phân loạingô

- Phôi (8-15%):

bao gồm lá mầm,trụ dưới lá mầm, rễmầm, và chồi mầm

Phôi ngô chiếm gần1/3 thế tích hạt, baoquanh phôi có lóp tếbào xốp giúp chovận chuyến nướcvào phôi và ngượclại thuận lợi

Trang 10

Thành phần hóa họccủa hạt ngô được chotrong bảng sau:

Trang 11

II Phưon» pháp thưc

hiên quá trình sấy:

Đe bảo quản được hoặc dùng đế chế biến các sản phấm có chất lượng cao, cácloại hạt cần được sấy khô xuống độ âm bảo quản hoặc

độ âm chế biến Đe thực hiện quá trình sấy,có thể sử dụng nhiều hệthống sấy khác nhau: hầm

Trang 12

sấy, tháp sấy, Mồi chế độcông nghệ sấy khác nhau sẽ

có những ảnh hưởng khácnhau đến chất lượng của sảnphấm

Đe sấy bắp hạt, người ta cóthể dùng thiết bị sấy tháp,sấy thùng quay Ớ đây, tadùng thiết bị sấy thùngquay, là thiết bị chuyêndùng để sấy hạt Loại thiết

bị này được dùng rộng rãitrong công nghệ sau thu

Trang 13

hoạch đê sấy các loại ngũcốc Trong hệ thong này, vậtliệu sấy được đảo trộnmạnh, tiếp xúc nhiều với tácnhân sấy, do đó trao đổinhiệt mạnh, tốc độ sấynhanh, và độ đồng đều củasản phấm cao Ngoài ra,thiết bị còn có thế làm việcvới năng suất lớn

Tác nhân sấy sử dụng làkhói lò, được tạo ra từ quátrình đốt than Do sản phẩm

Trang 14

bắp sau khi sấy dùng đế bảoquản đế chế biến thực phấm,nên khói lò trước khi ra khỏibuồng đốt được đi quanhiều đoạn hình ziczac đếtách bớt bụi, sau đó mớiđược đưa vào thùng sấy

Nguyên liệu bắp là một nguyên liệu chứa rất nhiều tinh bột Chế độ công nghệ sấy tinh bột lại phụ thuộc rấtnhiều vào nhiệt độ hồ hóa sản phấm Nhiệt độ hồ hóa

Trang 15

của tinh bột khoảng 65°c, do

đó ta cần chọn nhiệt độ tác nhân sấy phù hợp, không cao nhưng cũng không quá thấp, mục đích là đay nhanh quá trình sấy, và không làm cho nhiệt độ của nguyên liệuvượt quá nhiệt độ hồ hóa

.PhầnII:

QUY TRÌNH CÔNG NGH

Trang 16

Ệ

Trang 17

Thuvết minh quv trình công nghê:

Vật liệu sấy là bắp hạtsau khi được rửa sạch, tuốt

ra khỏi cùi, được cho vàobuồng chứa, sau đó đượcnhập liệu vào thùng sấybằng hệ thống gầu tải Bắphạt khi vào thùng sấy có độ

Trang 18

am 35%, chuyến động cùngchiều với tác nhân sấy

Tác nhân sấy sử dụng làkhói lò, tạo ra từ nhiên liệuđốt là than, sau khi quabuồng đốt được hòa trộn vớikhông khí bên ngoài để đạtnhiệt độ thích hợp cho quátrình sấy Dòng tác nhân sấyđược gia tốc bằng quạt đay

Trang 19

đặt ở trước thiết bị, và quạthút đặt cuối thiết bị

Trên đường ống dẫn khói

lò vào buồng hòa trộn vàđường ống dẫn không khí từmôi trường vào buồng hòatrộn đều có các van, dùng đếđiều chỉnh lưu lượng cácdòng Đặt nhiệt kế ở saubuồng hòa trộn để xác định

Trang 20

nhiệt độ của tác nhân sấytrước khi vào thùng sấy, nếunhiệt độ quá cao ta sẽ mởvan để tháo bớt khói lò rangoài, giảm lượng khói lòvào buồng hòa trộn để giảmbớt nhiệt độ, ngược lại nếunhiệt độ chưa đủ, ta khóabớt van dẫn không khí từ

Trang 21

môi trường vào buồng hòatrộn

Thùng sấy có dạng hìnhtrụ đặt nằm nghiêng mộtgóc 1.5° so với mặt phangngang, được đặt trên một hệthống các con lăn đờ vàchặn Chuyển động quaycủa thùng được thực hiệnnhờ bộ truyền động từ động

Trang 22

cơ sang hộp giảm tốc đếnbánh răng gắn trên thùng

Bên trong thùng có gắn cáccánh nâng, dùng đế nâng vàđảo trộn vật liệu sấy, mụcđích là tăng diện tích tiếpxúc giữa vật liệu sấy và tácnhân sấy, do đó tăng bề mặttruyền nhiệt, tăng cường

Trang 23

trao đối nhiệt để quá trìnhsấy diễn ra triệt để

Trong thùng sấy, bắp hạtđược nâng lên đến độ caonhất định, sau đó rơi xuống

Trong quá trình đó, vật liệutiếp xúc với tác nhân sấy,thực hiện các quá trìnhtruyền nhiệt và truyền khốilàm bay hơi ấm Nhờ độ

Trang 24

nghiêng của thùng mà vậtliệu sẽ được vận chuyến đidọc theo chiều dài thùng

Thời gian lun của vật liệutrong thùng là 89 phút Khi

đi hết chiều dài thùng sấy,vật liệu sấy sẽ đạt được độ

ẩm cần thiết cho quá trìnhbảo quản là 11 %

Trang 25

Sản phấm bắp hạt sau khisấy được đưa vào buồngtháo liệu, sau khi qua cửatháo liệu sẽ được bao gói,

đế bảo quản hay dùng vàocác mục đích chế biến khác

Dòng tác nhân sấy sau khi qua buồng sấy chứa nhiều bụi, do đó cần phải đưa qua một hệ thống lọc bụi đế tránh thải bụi bấn vào khôngkhí gây ô nhiễm Ớ đây, ta

Trang 26

sử dụng hệ thống lọc bụi bằng nhóm bốn cyclon đơn

Khói lò sau khi lọc bụi sẽ được thải vào môi trường

Phần bụi lắng sẽ được thu hồi qua cửa thu bụi của cyclon và được xử lý riêng

.Phầ

n UI:

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤ

Trang 27

> Khối lượng riêng khối hạt:

Đường kính tương đương: dtđ= 7.5 mm

> Năng suất nhập liệu: G| = 1,000 kg/h

I Cường độ bốc hơi ẩm: A = 32 kg/m3.hTính cân bằng vẳt chất:

Ta kí hiệu các đại lượng như sau:

khốilượng vậtliệusấyđivào, ra thiết bị sấy

bị sấy

w

(kg/h) : lượng âm bay hơi trong1 giờ

Gk (kg/h) : khốilượng vậtliệu khô tuyệtđối

Trang 28

ik, i (kJ/kg) enthalpy của lkg không khí khô và lkg hơi nước, nhiệt

dung riêng của không khí khô nhiệt dung riêng của hơinước, ẩn nhiệt hóa hơi của nước

Cpk = 1.004 (kJ/kg K)

Cpa = 1.842 (kJ/kg.K) r =

2,500 (kJ/kg)

Trang 29

Không khí ngoài trời có:

b Thông so tranẹ thải của khói lò sau buồng đốt (B ’), buồnẹ hòa trôn (Bì:

❖ Tính toán quá trình cháy:

Thành phần nhiên liệu than sử dụng: chọn than Tuyên Quang

Độ chứa ẩm:

d 0

Trang 30

=0.621-buồng đốt mà không khí khô thực tế L để cháy hết 1 kg nhiên liệu lớn hơn lượngkhông khí khô lý thuyết Do đó ta cỏ:

a h đ = — : hệ số không khí thừa của buồng đốt (CT 3.14/56—[ 1 ])

Tuy nhiên do nhiệt độ khói sau buồng đốt rất lớn so với yêu cầu, do đó tác nhân sấy

là khói lò trước khi đi vào thùng sấy cần phải qua quá trình hòa trộn với không khíngoài trời đế có một nhiệt độ thích họp

Gọi a là hệ số không khí thừa của buồnẸ hòa trộn, là tỉ số giữa lượng không khí khôcần cung cấp thực tế cho buồng đốt cộng với lượng không khí khô đưa vào buồnghòa trộn chia cho lượng không khí khô lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy

a = ú„ + Cs-U9H + A) C ^ - P H + A + Tr)] (CT 3 15/57_m) K

l d 0 \ l a l a 0 ) + C p k (¿1 t { )

Trong đó:

- Chọn hiệu suất buồng đốt T|bđ - 0.6

- Chọn nhiệt độ của khói lò sau hòa trộn ti = 70°c.

- Cni - 0.12 kJ/kg.K : nhiệt dung riêng của than

- tni = 27°c

- Enthalpy của hơi nước: i = 2,500+1.842X/ (kJ /kg) (CT 3.16/57—[ 1 ])

o Trong không khí ngoài trời:

Trang 31

= 12.501 (kg khói khô/kg nhiên liệu)

- Sau buồng hòa trộn:

L k =(axL 0 +])-ựr + 9H + A)

= (37.053x8.17 + l)-(0.19+ 9x0.046 + 0.15) (CT 3.24/59—[1 ])

= 302.969 (kg khói khô/kg nhiên liệu)

■ Độ chứa âm của khói lò:

- Sau buồng đốt:

c' 0 773 d[= a = =0.06184 (kg ẩm/kg khói khô) (CT 3.26/59 [1]) Z/JI 12.501

d.= a = =0.01892 (kg ẩm/kg khói khô) (CT 3.27/59 [1]) 1 L k 302.969

Trang 32

= 0.094480.621

6,180.454^1 +

0.9810.307 1 + -^

0.01892

0.981

Độ âm tương đối:

- Sau buồng đốt:

Trang 33

khói lò cung cấp cho vật liệu sấy hoàn toàn dùng để tách ấm khỏi vật liệu Khi ấm táchkhỏi vật liệu, lại bay vào trong khói, do đó ấm đã mang toàn bộ nhiệt lượng mà khói đãmất trả lại dưới dạng ẩn nhiệt hóa hơi r và nhiệt vật lý của hơi nước Cpat Vì vậy, quátrình sấy lý thuyết bằng khói lò được xem là quá trình đắng enthalpy.

Ta có các thông sổ của tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết được xác định như sau:

- Enthalpy: I20 - li - 120.014 kJ/kg khói khô

- Chọn nhiệt độ đầu ra của tác nhân sấy là t20 = 36°c

- Áp suất hơi bão hòa:

^=exp(i2'ấSẫ)=0'059 {hur)

1.004x362,500 + 1.842x36

v 7 = _ _ _ _ = 0.955 (ra / kg khói khô)

d 2Q = - — - —— - — = 0.03268 (kg âm/kg khói khô)

Trang 34

4 Cân bẳns năns lirơns cho thiết bi sấy thưc:

Trong thiết bị sấy thực, ngoài tốn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi, trong thiết

thùng quay, còn cỏ tốn thất nhiệt ra môi trường Qmt, và tôn thất nhiệt do vật

liệusấymang đi Ọv

Trang 35

Vậy nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy thực:

Q = L'(I l -I„) = L'(I 2 -I„) + G ỉ xC v (tý i - t V [ ) + Q„-Wx C X ,Vi

Đặt Qy = G2 X Cv [t v ^ - ty ) : tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi.

Cy (kJ/kg.K) : nhiệt dung riêng của vật liệu sấy với độ ấm 0Ừ2

Ck = 1.7 (kJ/kg.K) : nhiệt dung riêng của vật liệu khô

Ca = 4.1868 (kJ/kg.K) : nhiệt dung riêng của am

=>cv = 1.7(1 -0.1 ì) + 4.1 868x0.11 = 1.974 (kJ /kg.K )

t V i =t 0 = 27°c : nhiệt độ vật liệu sấy vào thiết bị, lấy bằng nhiệt độ môitrường

Trang 36

5 C á c thôns số của tác nhân sấv sau auá trình sẩv thưc:

♦> Đô chứa âm của tác nhân sấv:

Trang 38

III Tính thời gian sấv:

Trong thiết bị, chọn cánh đảo trộn có dạng cánh nâng, có các thông số sau:

- Hệ số lưu ý đến dạng cánh trong thùng: đối với cánh nâng, m = 0.5

Thời gian sấy được xác định theo:

Trang 40

giáp mối, 2 phía.

Với đường kính D > 700mm, chọn cph - 0.95 (Bảng

1

—7/25—[9])

o Hệ số hiệu chỉnh T| : đối với thiết bị có bọc

cách nhiệt, chọn T| = 0.95 ứng suất cho phép:

Trang 41

Áp suất tính toán cho phép bên trong thiết bị:

Vậy bề dày của thùng sấy: s = 8 mm

3 Tính tốc đô của tác nhăn sấy troti2 thiết bi:

Tốc độ trung bình của tác nhân sấy trong buồng sấy:

0.993-_ axLr X V 2 xp k xC, _ 7.911x8x5.92 xl.0831x7.1x10 P h ạ t ~

= 115.13 (kg/m 2 ) = i 15.13 (mmH 2 0)

(CT 10.19/213—[1])

Trang 42

Khối lượng 1 cánh đảo trộn: m = p X v c = p X F c Xd = 7,900X175,680X10'6 X4X 1(T3 =

5.551 (kg) Khối lượng của cánh trong thùng:

Trang 43

Nhiên liệu đốt sử dụng là than có kích thước trung bình và lớn, do đó ta dùng ghi thanh.Loại ghi này được chế tạo đơn giản và thay thế dễ dàng khi bị hư hỏng.

Các kích thước cơ bản của buồng đốt:

♦> Diên tích bề măt ghi lò:

lượng than cần đốt trong 1 giờ

cường độ nhiệt của ghi (Bảng 3—3/105—[ 10])nhiệt trị thấp của than

= 0.91 (ra2)

buồng đốt:

H = ^- =

= 1.33(ra)(CT 3—4/106—[ 10])

F 0.91

Chọn H = 1 40 m

❖ Chiều ngang (W), dài (L) của buồng đốt:

Chiều dài buồng đốt là chiều mà sản phẩm cháy chuyển động dọc theo nó đi vào buồng hòa trộn Ở buồng đốt thủ công, ta chọn chiều ngang lớn hơn chiều dài, để có thế trải đều than, thao tác nhẹ nhàng và đánh xỉ bớt khó khăn

( m 2 )

3.6x465,000

Đôi với than antraxit, theo bảng 3—2/100—[10], chon tỉ lê măt ghi — = 0.15

F Vậy diện tích mắt ghi: f = 0.15x F = 0.15 X 0.91 = 0.14 (ra ) 2

Thể tích buồng đốt:

Mật độ nhiệt thế tích của buồng đốt, khi sử dụng than antraxit:

(Bảng 3-4/106-[ 10])

1.21 (ra2 ) 3.6 Xí/

Trang 44

y

♦> Tính đường kỉnh ống dân khói lò sau buồng đốt:

Lượng khói khô sau buồng đốt: L' k = 12.501 (kg khói khô/kg nhiên liệu) Lượng khóikhô cần thiết trong 1 giờ:

Lị = L ' k x B = 12.501 X 65.797 = 822.528 (kg/h)

Lưu lượng thế tích của khói:

v; = L, XV, =822.528x4.095 = 3,368.252 (m3/h) = 0.936 (m3/s)

Chọn tốc độ của dòng khói trong ống Vi = 10 m/s

Tiết diện của ống dẫn:

Đường kính trong : D = 13.5 inches = 342.9 mm

♦> Tính đườnẹ kính ong dẫn khói lò sau hòa trôn:

Lượng khói khô sau buồng đốt:L k = 302.969 (kg khói khô/kg nhiên liệu)

Lượng khói khô cần thiết trong 1 giờ:

L A = L k x B = 302.969 X 65.797 = 19,934.451 (kg/h)

Lưu lượng thể tích của khói:

v 4 =L 4 xv 4 = l 9, 934.451X1.193 = 20,691.96 (m3/h) = 5.748 (m3/s)

Chọn tốc độ của dòng khói trong ống V4 = 20 m/s

Tiết diện của ống dẫn:

Trang 45

❖ Tính đường kính vòi phun khói ỉò:

Chọn tốc độ của dòng khói trong ống tại vòi phun v3 = 700 m/s

Tiết diện của vòi:

♦> Tỉnh trở ỉưc qua buồng hòa trôn: o Trở

lưc do đôt thu:

=> Trở lực qua buông hòa trộn:

Định dạng
Số trang	63
Dung lượng	1,04 MB