Đề tài đồ án: Thiết kế thiết bị buồng sấy sắn lát năng suất 200kgh

đồ án: Thiết kế thiết bị buồng sấy sắn látnăng suất 200kghĐồ Án sấy Bách Khoa: Thiết kế thiết bị buồng sấy sắn látnăng suất 200kgh Đồ Án sấy Bách Khoa: Thiết kế thiết bị buồng sấy sắn látnăng suất 200kgh Đồ Án sấy: Thiết kế thiết bị buồng sấy sắn látnăng suất 200kgh

1

ĐỒ ÁN NHIỆT LẠNH 3

Đề tài: Thiết kế thiết bị buồng sấy sắn lát

năng suất 200kg/h

GVHD : TS Lê Kiều Hiệp

Họ và tên : Nguyễn Văn Thái Anh MSSV : 20150139

Lớp : Kỹ thuật nhiệt 03 – K60

2

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang trong quá trình hội nhập và phát triển trên mọi lĩnh vực của nền kinh tế, trong đó đặc biệt là phát triển nền nông nghiệp Với khí hậu nhiệt đới gió mùa, nông sản nước ta rất phong phú, đa dạng và sản lượng hàng năm rất lớn Không chỉ tiêu thụ trong nước, các loại nông sản nước ta đặc biệt là lúa gạo, hoa quả đang được đẩy mạnh xuất khẩu ra thế giới đem lại hiệu quả kinh tế cao

Tuy có nhiều lợi thế song nền nông nghiệp cũng gặp phải không ít những thách thức như do thu hoạch theo mùa vụ nên sản lượng lớn, quy trình bảo quản còn chưa phát triển dẫn đến cung vượt quá cầu nên bị ép giá dẫn đến thiệt hại kinh tế cho người nông dân Để giả quyết tình trạng trên các phương pháp bảo quản sau thu hoạch đang dần phát triển để đáp ứng nhu cầu thực tế Trong đó sấy là một phương pháp đang được thực hiện phổ biến nhất Với những ưu điểm như chi phí thấp, thời gian bảo quản lâu giúp chúng ta kéo dài thời gian sử dụng nông sản và có thể xuất khẩu sang các nước trên khắp thế giới

Với yêu cầu trên, việc thiết kế các hệ thống thiết bị sấy phù hợp với từng loại nông sản là cực kì quan trọng Vì vậy trong môn học đồ án nhiệt- lạnh III, em xin

trình bày đề tài “Thiết kế hệ thống sấy buồng để sấy sắn lát với năng suất 200

kg/h” Trong quá trình thực hiện bản đồ án này, em xin chân thành cảm ơn sự chỉ

bảo, định hướng tận tình của thầy TS Lê Kiều Hiệp Mặc dù đã rất cố gắng nhưng cũng không thể tránh được sai sót trong đồ án Vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô cùng các bạn để bản đồ án này hoàn thiện hơn và có ý nghĩa

trong thực tiễn cuộc sống

3

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2

MỤC LỤC 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU SẤY 5

1.1 Nguồn gốc (theo http://iasvn.org) 5

1.2 Giá trị dinh dưỡng, công dụng 6

1.2.1 Giá trị dinh dưỡng 6

1.2.2 Công dụng 7

1.3 Phân bố và sản lượng sắn hàng năm của Việt Nam 8

1.4 Sấy sắn lát có là việc cần thiết? 12

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY VÀ CHỌN PHƯƠNG PHÁP SẤY PHÙ HỢP 13

2.1 Tổng quan các phương pháp sấy 13

2.1.1 Khái niệm 13

2.1.2 Động lực quá trình sấy 13

2.1.3 Phương pháp sấy 14

2.1.4 tác nhân sấy 14

2.1.5 Vật liệu sấy 14

2.2 Phân loại hệ thống sấy 15

2.2.1 Các hệ thống sấy lạnh 15

2.2.2 Các hệ thống sấy nóng 16

2.3 Chọn hệ thống sấy phù hợp 18

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG SẤY BUỒNG 19

3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy buồng 19

4

3.2: Quy trình sấy sản phẩm 20

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT 22

4.1: Chọn chế độ sấy 22

4.2: Tính toán các thông số của vật liệu 23

4.3: Tính toán quá trình sấy lý thuyết 24

4.3.1: Giai đoạn I 24

4.3.2: Giai đoạn II 28

CHƯƠNG 5: XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ 33

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY THỰC TẾ 38

6.1 Giai đoạn I 38

6.2 Giai đoạn II 42

CHƯƠNG 7: TÍNH CHỌN CALORIFE 47

7.1 Công suất nhiệt của calorife 47

7.2 Tiêu hao hơi nước ở calorife 47

7.3 Xác định bề mặt truyền nhiệt của calorife 47

CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN KHÍ ĐỘNG, CHỌN QUẠT GIÓ 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU SẤY

1.1 Nguồn gốc (theo http://iasvn.org)

Cây sắn (Manihot esculenta) là cây trồng rất quan trọng của nhiều nước trên

thế giới Năm 1772, Raynal đưa ra ý kiến cho rằng sắn có nguồn gốc ở châu Phi Nhiều tác giả, đặc biệt là Crantz (1766) cho rằng cây sắn có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới của châu Mỹ- La-tinh và đã được trồng cách đây khoảng 5.000 năm (CIAT,1993) Sau đó, một số tác giả khác như: Humboldt, Brown, Moreaude Jonnes, Saint-Hilaire và Decandolle lại khẳng định nguồn gốc của cây sắn ở châu Mỹ Đến nay các nhà khoa học đã thống nhất quan điểm và đi đến khẳng định nguồn gốc của cây sắn ở châu Mỹ, với trung tâm phát sinh của nó nằm ở Đông Bắc Braxin, còn các địa điểm ở Trung Mỹ và Mêhico là những trung tâm phân hóa phụ Hiện nay sắn được trồng hầu hết ở các nước nhiệt đới từ 30 độ vĩ Bắc đến 30 độ vĩ Nam, tập trung nhiều ở châu Phi, châu Mỹ, châu Á và châu Úc

Ở châu Phi, cây sắn được người Bồ Đào Nha đưa vào khoảng giữa thế kỷ 16, tuy nhiên, cây sắn chỉ thực sự phát triển ở châu lục này vào khoảng thế kỷ 19, nhờ các nô lệ được phóng thích đã mang theo các kỹ thuật canh tác, chế biến và sử dụng sắn Ở Ấn Độ Dương, sắn được du nhập vào đảo Bourbon và llede France vào các năm 1738-1739 Từ đó, sắn được đưa sang Madagascar năm 1875, Xiri Lanca năm

1786, rồi từ đó sang Calcuta năm 1794 (Psilvestre và M.Arraudeau) Ở châu Á, sắn được du nhập vào Sri Lanka và Calcuta vào cuối thế kỷ 18 Một quan điểm khác lại cho rằng sắn được người Bồ Đào Nha ở Goa (Ấn Độ) và người Tây Ban Nha ở Philippines du nhập vào châu Á từ thế kỷ 16 Cũng như ở châu Phi, cây sắn thực sự được phát triển ở châu Á từ thế kỷ 19 Ở châu Úc, sắn được trồng từ đầu thế kỷ 20, bắt đầu từ bang Queensland Ở châu Âu và Liên Xô cũ hầu như không phát triển nghề trồng sắn

Hiện nay sắn được trồng trên 90 quốc gia nhiệt đới và cận nhiệt đới, là nguồn lương thực, thực phẩm của gần 500 triệu người chiến lược sắn toàn cầu đang tôn vinh giá trị cạnh tranh cao của cây sắn so với nhiều loại cây trồng khác, như tính thích ứng rộng, hướng sử dụng đa dạng (tinh bột và tinh bột biến tính, sắn lát, sắn

6

viên để sử dụng trong công nghệ thực phẩm, dược phẩm, thức ăn gia súc và nguyên liệu sinh học) Chỉ tính riêng từ tinh bột sắn đã có thể tới 34 hướng sử dụng khác nhau (IFAD, FAO năm 2000)

1.2 Giá trị dinh dưỡng, công dụng

1.2.1 Giá trị dinh dưỡng

bảng giá trị dinh dưỡng của sắn

7

Trong các thành phần dinh dưỡng thì tinh bột là có ý nghĩa hơn cả, hàm lượng tinh bột nhiều hay ít tùy thuộc rất nhiều vào độ già (thời gian thu hoạch)

Cấu tạo: hình gậy, hai đầu vuốt nhỏ lại Tùy theo giống, điều kiện canh tác,

độ màu mỡ của đất mà chiều dài củ dao động khoảng 300-400mm, đường kính củ 40-60mm Củ gồm 4 phần là phần vỏ gỗ (vỏ lụa): là phần bao ngoài, mỏng, chiếm 0.5-3% khối lượng toàn củ, thành phần chủ yếu là xenluloza, không có tinh bột, giữ cho củ khỏi bị tác động từ bên ngoài; vỏ cùi: chiếm 8-15% khối lượng toàn củ, thành phần chủ yếu là tinh bột, xenluloza, hemixenluloza; thịt sắn: là thành phần chủ yếu, chiếm 77-94% khối lượng toàn củ, thành phần chủ yếu là tinh bột, xenluloza, protein

và một số chất khác; phần lõi: chiếm 0.3-0.4% khối lượng toàn củ, ở trung tâm, dọc suốt từ cuống đến đuôi củ, thành phần chủ yếu là xenluloza

1.2.2 Công dụng

Sắn là loại cây trồng có nhiều công dụng trong chế biến công nghiệp, thức ăn gia súc và chế biến lương thực, thực phẩm Ở nước ta, củ sắn dùng để chế biến tinh bột, sắn lát khô, bột khoai mì hoặc dùng để ăn tươi, tạo ra nhiều sản phẩm công nghiệp: bột ngọt, mì ăn liền, xiro, glucose, phụ gia dược phẩm và thực phẩm, kỹ nghệ chất dính, rượu cồn, mạch nha… Sản phẩm củ sắn 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 sắn lát khô, sắn dạng viên hoặc tinh chế thành bột

Ngoài việc được sử dụng làm thực phẩm thì loại cây này cũng có rất nhiều công dụng trong việc chữa và điều trị bệnh

Bài thuốc chữa cảm mạo: Sắn dây 8g, Ma hoàng, Gừng, Đại táo, Quế chi, Bạch

thược, Cam thảo mỗi vị 5g, nước 600ml, sắc còn 200ml, chia 3 lần uống trong ngày

Chữa rắn cắn: Lá Sắn dây 1 nắm giã nhỏ, vắt nước uống, bã đắp vết thương (sau

khi đã xử lý vết thương)

Chống ngứa do mồ hôi: Bột sắn dây 5 g, thiên hoa phấn 5g, hoạt thạch 20 g, trộn

đều, rắc lên những nơi ẩm ngứa

Chảy máu mũi suốt ngày không ngừng, tâm thần phiền muộn: Củ sắn dây tươi giã

nát, vắt lấy nước cốt, uống mỗi lần một chén con

8

Rắn cắn: Giã lá sắn dây tươi vắt lấy nước uống, bã đắp lên nơi rắn cắn

Vết thương chảy nhiều máu: Dùng lá sắn dây tươi giã nát, đắp vào vết thương Giải rượu: Nếu giải độc rượu nên dùng khoảng 30-40gr, sắc đậm đặc, cho bệnh nhân

uống sẽ làm cơ thể nôn ra hết, dần dần tỉnh lại

Cảm mạo, sốt, cổ gáy cứng đơ, sợ gió, không mồ hôi: Cát căn 8 g, ma hoàng 5 g, quế

chi 4 g, đại táo 5 g, thược dược 4 g, sinh khương 5 g, cam thảo 4 g; cho 600 ml nước, sắc còn 200 ml, chia 3 lần uống trong ngày

Trẻ nhỏ cảm phong nhiệt, nôn mửa, đau đầu, kinh sợ khóc thét: Cát căn 30g giã nát,

gạo tẻ 50g Cát căn sắc với 2 bát nước lớn, đun cạn còn 1 bát, chắt lấy nước nấu cháo

với gạo, thêm chút gừng sống và mật ong, cho trẻ ăn trong ngày

Cảm nắng, sốt nóng, nhức đầu, khát nước, có mồ hôi, nóng ruột, nôn ọe: Bột sắn

dây 12 g hòa đường uống; hoặc dùng cát căn 20 g, đậu ván (sao)12 g, giã giập, sắc

nước uống trong ngày

Cảm sốt nóng, nôn ọe, khát nước, nhức đầu: Cát căn, sài hồ, chi tử, mỗi thứ 15-20

g, sắc nước uống trong ngày

1.3 Phân bố và sản lượng sắn hàng năm của Việt Nam

(theo http://cayluongthuc.blogspot.com)

Vùng Bắc Trung Bộ và Duyên hải miền Trung

Có diện tích sắn năm 2011 ước đạt 168.600 ha (chiếm 30,10 % diện tích sắn

cả nước), năng suất đạt 17,66 tấn/ha và sản lượng đạt 2.977.900 tấn củ tươi (chiếm 30,15 % sản lượng sắn cả nước) Diện tích sắn nhiều nhất là các tỉnh Bình Thuận, Nghệ An, Quãng Ngãi, Phú Yên

10

Hình 1.2(thu hoạch sắn Gia Lai)

Vùng trung du miền núi phía Bắc

Diện tích sắn năm 2011 đạt 117.200 ha (chiếm 20,92 % diện tích sắn toàn quốc), năng suất đạt 12,36 tấn/ha, sản lượng 1.448.900 tấn củ tươi (chiếm 14,67 % sản lượng sắn toàn quốc) Sắn trồng nhiều nhất ở các tỉnh Sơn La, Yên Bái và Hòa Bình

Hình 1.4(thu hoạch sắn Tây Ninh)

12

1.4 Sấy sắn lát có là việc cần thiết?

Củ sắn tươi, đặc biệt là những loại củ chất lượng cao, rất dễ bị hư hỏng Chúng bắt đầu hư hỏng trong vòng 2 – 3 ngày sau khi thu hoạch Do đó việc sấy sắn để bảo quản là việc cần thiết

Sắn thu hoạch theo vụ, nên sau mỗi vụ người dân thường phải lưu trữ Để lưu trữ hiệu quả thì cách phổ biến nhất chính là sấy sắn lát

Sau khi thu hoạch sắn tươi, để thuận tiện cho việc vận chuyển với chi phí thấp, người dân thường sấy sắn lát, lúc đó vận chuyển số lượng sắn ban đầu sẽ nhanh hơn

vì trọng lượng và kích thước sắn đã giảm đi rõ rệt sau khi sấy

Như vậy, sấy sắn lát là việc làm cần thiết sau mỗi vụ thu hoạch của bà con

2.1.2 Động lực quá trình sấy

Hình 2.1(sơ đồ động lực quá trình vận chuyển ẩm)

Nếu gọi Pv và Pbm là phân áp suất của hơi nước trong lòng vật và trên bề mặt vật thì động lực quá trình dịch chuyển ẩm từ trong lòng vật và ra đến bề mặt L1 tỉ lệ với hiệu số (Pv – Pbm)

L1~ (Pv – Pbm)

14

Nếu phân áp suất hơi nước trong không gian xung quanh Ph nhỏ hơn Pbm thì

ẩm tiếp tục dịch chuyển từ bề mặt vật ra môi trường xung quanh với động lực L2

L2 ~ (Pbm - Ph)

Như vậy, quá trình sấy được đặc trưng bởi quá trình dịch chuyển trong lòng vật ra bề mặt và quá trình dịch chuyển ẩm từ bề mặt ra môi trường xung quanh Vì vậy nếu gọi L là động lực quá trình sấy thì:

L~ ( Pv – Ph )

Trên cơ sở động lực quá trình sấy (phương trình)

L(Pv–Ph)

Ta thấy để có L – Hay để có QTS có thể thực hiện như sau:

- Tăng Pv (Ph không đổi), cơ sở của sấy bức xạ, hồng ngoại, cao tần…

- Giảm Ph (Pv không đổi), cơ sở của sấy đẳng nhiệt, chân không, thăng hoa …

- Giảm Ph, tăng Pv, là cơ sở của sấy đối lưu như sấy buồng, sấy hầm…

Trong sấy đối lưu TNS còn có nhiệm vụ đốt nóng VLS, trạng thái (nhiệt độ,

độ ẩm) và tốc độ của TNS đóng vai trò quan trọng trong toàn bộ quá trình sấy.trong

số các TNS thì không khí và khói lò là hai TNS phổ biến nhất

2.1.5 Vật liệu sấy

Vật liệu sấy (vật liệu ẩm) là các vật liệu mà thành phần của nó ngoài chất khô nguyên thủy thì còn chứa một lượng ẩm nhất định (Vật liệu ẩm bao gồm vật khô tuyệt đối và ẩm) Ẩm trong vật thường là nước hoặc hơi nước (đặc biệt có thể là dung môi hữu cơ) Các vật ẩm này cần được sấy khô để bảo quản phục vụ cho cho mục đích sử dụng lâu dài Vật liệu sấy thường gặp là các loại nông sản (lúa, ngô,

15

đậu, khoai, sắn ), các loại lâm sản (trầm hương, thảo dược, gỗ, tre, nứa ), hải sản (tôm, cá, mực ) và các loại khác như: Bông, vải, sợi, gạch ngói, sơn, các loại huyền phù

2.2 Phân loại hệ thống sấy

2.2.1 Các hệ thống sấy lạnh

Sấy lạnh là quá trinh sấy có nhiệt độ tác nhân sấy bằng hoặc thấp hơn nhiệt độ môi trường xung quanh (có thể ở nhiệt độ âm) Sấy lạnh được ứng dụng cho các vật liệu có giá trị cao như: Nông lâm hải sản, y dược

Theo phương pháp sấy có thể chia ra các dạng sau: sấy ở nhiệt độ thấp, sấy thăng hoa, sấy chân không

2.2.1.1 HTS lạnh ở nhiệt độ thấp t > 0

Với HTS này, TNS thường là không khí và trước hết được khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh hoặc khử hấp phụ, sau đó được đốt nóng ( nếu khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh ) hoặc làm lạnh ( nếu khử ẩm bằng phương pháp hấp phụ ) đến nhiệt độ yêu cầu rồi đi qua VLS Khi đó phân áp suất ph trong tác nhân sấy bé hơn phân áp suất ở bề mặt vật pbm nên ẩm dạng lỏng trên bề mặt vật bay vào TNS, kéo theo sự dịch chuyển ẩm từ trong lòng ra bề mặt vật Như vậy sự dịch chuyển ẩm của HTS lạnh ở nhiệt độ thấp hoàn toàn giống trong các HTS đối lưu nói chung Điều khác nhau chỉ là cách làm giảm phân áp suất hơi nước trong TNS

2.2.1.3 HTS chân không

16

Nếu nhiệt độ VLS nhỏ hơn 273 K nhưng áp suất xung quanh p > 610 Pa thì khi VLS nhận được nhiệt lượng, các phân tử nước chuyển từ thể rắn thành lòng rồi hơi để đi vào TNS

2.2.2 Các hệ thống sấy nóng

2.2.2.1 HTS tiếp xúc

HTS tiếp xúc là HTS trong đó VLS nhận nhiệt từ 1 bề mặt nóng bằng dẫn nhiệt HTS tiếp xúc được chia thành 2 loại :

HTS lô: là hệ thống sấy chuyên dụng dùng để sấy các VLS dạng tấm phẳng

có thể uốn cong được như giấy, vải… Trong HTS này TBS là những hình trụ tròn( gọi là các lô sấy) được đốt nóng thông thường bằng hơi nước bão hòa Giấy hoặc vải ướt được cuộn tròn từ lô này qua lô khác và nhận nhiệt bằng dẫn nhiệt từ bề mặt lô

Ẩm nhận được năng lượng tách khỏi VLS bay vào môi trường xung quanh

HTS tầng: cũng là HTS chuyên dụng dùng để sấy các VLS dạng bột nhão

TBS trong HTS này cũng là các hình trụ tròn, hoặc dạng trống, được đốt nóng Bột nhão bám vào tang hình trụ và nhận nhiệt bằng dẫn nhiệt để ẩm tách khỏi VLS đi vào môi trường xung quanh

2.2.2.2: HTS đối lưu

HTS buồng: Cấu tạo chủ yếu trong hệ thống là buồng sấy Trong buồng sấy

bố trí các thiết bị đỡ gọi chung là thiết bị truyền tải( TBTT) Nếu dung lượng buồng sấy bé và TBTT là các khay sấy thì gọi là tủ sấy Nếu buồng sấy lớn và các TBTT

là các xe goòng với các thiết bị chứa vật liệu thì gọi là hệ thống sấy kiểu xe goòng

Do đặc điểm nói trên, HTS buồng là HTS chu kì từng mẻ Do đó năng suất không lớn Tuy nhiên hệ thống sấy đa dạng, VLS khác nhau từ dạng cục, hạt như các loại nông sản đến các vật liệu dạng thanh như tấm gỗ, thuốc lá…

HTS hầm: Khác hệ thống sấy buồng, HTS hầm với TBS là 1 hầm sấy dài,

VLS cho vào từ đầu này và lấy ra từ đầu kia của hầm TBTT thường là các xe goòng với các khay chứa VLS hoặc băng tải Đặc điểm của hệ thống sấy là bán liên tục hoặc liên tục Cũng giống như hệ thống sây buồng, hệ thống sấy hầm có thể sấy

17

nhiều dạng vật liệu khác nhau Tuy nhiên, do hoạt động liên tục hoặc bán liên tục nên năng suất sấy lớn hơn nhiều

HTS tháp: Đây là HTS chuyên dụng dùng để sấy các VLS dạng hạt như thóc,

ngô, lúa mì…HTS này có thể hoạt động liên tục hoặc bán liên tục TBS là 1 tháp sấy, trong dó người ta đặt các kênh dẫn xen kẽ với 1 loạt các kênh thải VLS được

đi từ trên xuống dưới, TNS đi từ kênh dẫn xuyên qua VLS rồi đi theo kênh thải, thải

ra môi trường

HTS thùng quay: HTS thùng quay là hệ thống sấy chuyên dụng dùng để sấy

các VLS dạng cục, hạt TBS ở đây là hình trụ tròn đặt nghiêng 1 góc nào đó, trong thùng có thể bố trí các rãnh xáo trộn hoặc không Khi thùng sấy quay, VLS vừa dịch chuyển từ đầu này sang đầu kia vừa bị xáo trộn để trao đổi nhiệt ẩm với dòng TNS

HTS khí động: Có nhiều dạng HTS khí động TBS trong hệ thống sấy có thể

là 1 ống tròn hoặc phễu, trong đó TNS có nhiệt độ thích hợp với tốc độ cao vừa làm nhiệm vụ trao đổi nhiệt ẩm vừa làm nhiệm vụ đưa VLS đi từ đầu này sang đầu kia của TBS Do đó, VLS trong HTS này thường là dạng hạt hoặc các mảnh nhỏ và ẩm lấy đi thường là ẩm bề mặt

HTS tầng sôi: là HTS chuyên dụng dùng để sấy hạt TBS là 1 buồng sấy và

VLS nằm trên ghi có đục lỗ TNS có nhiệt độ và tốc độ phù hợp đi xuyên qua ghi và làm TNS bập bùng trên mặt ghi giống như hình ảnh các bọt nước đang sôi để thực hiện quá trình trao đổi nhiệt ẩm Hạt khô nhẹ hơn và nằm bên trên sẽ được lấy ra 1 cách liên tục

HTS phun: là HTS dùng để sấy các dung dịch huyền phù như trong công nghệ

sản xuất sữa bột TBS trong HTS này là 1 hình chóp trụ, phần chóp quay xuống dưới Dung dịch huyền phù được bơm cao áp đưa vào thiết bị tạo sương mù TNS có nhiệt

độ thích hợp đi vào TBS thực hiện quá trình trao đổi nhiệt ẩm với sương mù VLS và thải vào môi trường Do sản phẩm sấy ở dạng bột nên trong HTS phun TNS trước khi thải vào môi trường cũng phải đi qua xyclon để thu hồi Vật liệu khô được lấy ra

ở đáy chóp bán liên tục hoặc liên tục

18

2.3 Chọn hệ thống sấy phù hợp

Dựa vào đặc điểm của các hệ thống sấy phổ biến đã nêu trên vào dựa vào yêu

cầu của đề bài ta chọn được hệ thống sấy buồng là hệ thống sấy phù hợp nhất vì:

Công suất yêu cầu là 200 kg/h là không lớn và việc sấy gián đoạn phù hợp với công suất và đặc điểm của hệ thống sấy buồng

Vật liệu sấy là sắn thái lát có thể dễ dàng cho lên khay để cho vào thiết bị sấy Hoạt động ổn định, ít bộ phận chuyển động ít rung, lắc nên hệ thống có độ bền và tuổi thọ cao

- Đầu tư ban đầu không lớn phù hợp với các hộ kinh doanh nhỏ

19

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG SẤY BUỒNG

3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy buồng

HTS buồng là 1 trong các HTS đối lưu phổ biến nhất, dùng để sấy các loại VLS khác nhau và thích hợp cho các cơ sở sản xuất nhỏ lẻ, phân tán HTS sấy buồng

có thể được tổ chức trao đổi nhiệt ẩm bằng đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức Dưới đây là cấu tạo của 1 hệ thống sấy buồng cưỡng bức điển hình trong công nghiệp:

Hình 3.1(hệ thống sấy buồng cưỡng bức)

(1,2) lọc khí sơ cấp và thứ cấp cho khí vào

(3) Lọc khí chịu nhiệt

(4) Lọc khí trung cao cấp

(5) bộ gia nhiệt

- Nguyên lý hoạt động : Không khí ngoài trời được đưa qua các bộ lọc để loại

bỏ các loại bụi sau đó được thổi qua hệ thống làm nóng ( Giàn sấy- thanh trở nhiệt) đến nhiệt độ cần sấy, quạt gió hút và đẩy khí nóng tuần hoàn trong tủ, khi nhiệt độ đạt đến nhiệt độ sấy, role tự ngắt ngừng cung cấp điện cho thanh trở nhiệt, giảm xuống – 2 0C role lại cấp lại dòng điện cho thanh trở nhiệt nâng nhiệt độ sấy Trong quá trình sấy có thể cài đặt thời gian sấy, hết thời gian sấy điện ngừng cung cấp cho

thanh trở và quạt gió tuần hoàn, quạt hút bật hút khí nóng mang hơi nước ra ngoài…

3.2: Quy trình sấy sản phẩm

Quy trình sơ chế thành dạng lát, tóm tắt, gồm các công đoạn sau:

Củ tươi - chặt cuộng - ngâm - rửa

Thành phẩm - phơi sấy - xử lý - thái lát - bóc vỏ

Nguyên lý và quy trình sấy lát

Trước khi vào sấy cần xác định độ ẩm của nguyên liệu để quyết định chế độ

về nhiệt độ sấy ban đầu Thành phần chủ yếu của các lát là tinh bột và nước Tinh bột có tính chất đáng chú ý nhất là tính chất “hóa hồ” Khi sấy ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ hóa hồ của tinh bột (khi độ ẩm của lát còn lớn) thì lớp tinh bột ở bề mặt ngoài của lát sẽ bị keo hóa Do lớp keo hóa mà bề mặt bốc hơi nước của lát bị giảm

đi rất nhiều, thời gian sấy khô sản phẩm bị kéo dài, chất lượng sản phẩm sau khi sấy

bị giảm đi

Những yêu cầu khi sấy lát:

Các lát khi đã được hong cho se lớp mặt được xếp lên các khay sấy Chiều dầy của lớp lát trên khay khoảng 20mm Các lát nếu được xếp lộn xộn trên khay thì càng tốt vì như vậy tăng được bề mặt bay hơi nước Khay sấy làm bằng nhôm có đục lỗ, cũng có thể làm mặt khay bằng tre nứa đan, kích thước lỗ 10 x 10mm (đan hình mắt cáo) Nhiệt độ không khí nóng khi cho tiếp xúc với sản phẩm sấy phải đảm

21

bảo được các yêu cầu: nung nóng sản phẩm để làm bay hơi ẩm, nhưng không được làm biến đổi chất lượng của chúng Giai đoạn đầu của quá trình sấy, nhiệt cung cấp chủ yếu là để làm nóng sản phẩm sấy Khi nhiệt độ ở lớp bề mặt sản phẩm tăng dần

để đạt tới nhiệt độ bay hơi thì lượng ẩm ở bề mặt lát thoát ra rất mạnh Quá trình bay hơi ở lớp bề mặt xảy ra đồng thời với quá trình chuyển dịch ẩm từ trong lòng vật liệu ra lớp bề mặt Nhiệt dần dần tác dụng sâu vào phía trong lòng làm cho nhiệt độ phía trong của lát tăng lên, thức đẩy thêm quá trình chuyển dịch ẩm từ trong lòng vật chất ra lớp bề mặt Thời gian khô của các lát thường không đồng đều, do đó cần phải đảo trộn: đảo trộn ngay trên một khay và đảo trộn giữa các khay Nếu thực hiện tốt việc đảo trộn, có thể làm giảm được 1/3 thời gian sấy Tuy nhiên, việc đảo trộn

ở một số thiết bị sấy không thực hiện được (như kiểu thiết bị đường hầm) do đó biện pháp tốt nhất là bố trí và kết cấu thiết bị thích hợp để tăng khả năng phân bổ nhiệt tương đối đồng đều ở các tầng khay và khu vực sấy

Đối với các thiết bị sấy thủ công, việc truyền nhiệt dựa chủ yếu vào đối lưu tự nhiên của không khí, do đó khả năng phân bố nhiệt ở các khu vực không đồng đều

Để khắc phục tình trạng này, người ta bố trí các khoảng cách khác nhau giữa các khay sấy Thông thường trong các thiết bị sấy thủ công, đường ống dẫn nhiệt đặt ở phía dưới các khung sấy, do đó các vỉ dưới cùng khô nhanh nhất rồi đến các vỉ phía trên cùng, còn các vỉ sấy ở giữa khô chậm Nguyên nhân chủ yếu của hiện tượng này

là do khả năng truyền nhiệt vào các khay ở giữa và bề mặt bốc hơi của các khay đó

bị hạn chế Để khắc phục một phần hiện tượng này, khoảng cách giữa các khay ở giữa làm rộng hơn các khay ở dưới và ở trên Nhiệt độ sấy từ 60 đến 620C kéo dài khoảng 4 đến 5 giờ, nếu có thông gió nóng cưỡng bức, với thời gian đó lượng ẩm của lát thoát ra tương đối lớn Kết thúc giai đoạn này, tốc độ bốc ẩm có bị chậm lại

và độ ẩm của khối lát còn lại khoảng từ 22 đến 27% Để tăng nhanh quá trình sấy và không sợ hiện tượng hóa hồ trên bề mặt lát có thể nâng nhiệt độ tác nhân sấy từ 5 đến 100C (tức là khoảng 65 đến 700C) Với loại thiết bị có khả năng truyền nhiệt và thoát ẩm tốt, sau 8 đến 10 giờ có thể làm khô được khối lát xuống độ ẩm cuối cùng

là 12 đến 12,5%.Các lát sau khi sấy nhất thiết phải được làm nguội mới đưa vào bảo quản

22

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT

4.1: Chọn chế độ sấy

- Độ ẩm VLS ban đầu là Ꞷ1=70%, độ ẩm sản phẩm khô là Ꞷ2= 12%

- Không khí bên ngoài có nhiệt độ là 200C, và độ ẩm là 85%

Theo nghiên cứu của nhóm nghiên cứu sinh viện công nghệ California, độ ẩm của sắn lát ở các nhiệt độ khác nhau được biểu diễn trong hình 4.1

Hình 4.1(đồ thị sự thay đổi độ ẩm của sắn lát theo nhiệt độ)

Giai đoạn I:

+ Thời gian sấy τ1= 1h

+ Nhiệt độ tác nhân sấy vào t11=60 0C

23

+ Độ ẩm của vật liệu sấy ban đầu Ꞷ1=70%

+ Độ ẩm của bật liệu sấy sau giai đoạn I Ꞷ12= 45%

Giai đoạn II:

+ Thời gian sấy τ2= 0,75h

+ Nhiệt độ tác nhân sấy vào t2=80 0C

+ Độ ẩm của vật liệu sấy ban đầu Ꞷ21=45%

+ Độ ẩm của bật liệu sấy sau giai đoạn II Ꞷ2= 12%

-Vận tốc tác nhân sấy cả 2 giai đoạn là 2-3 m/s

4.2: Tính toán các thông số của vật liệu

- Lượng vật liệu ẩm đưa vào là: G11= W + G2 = 386,87+200=586,67 kg/h

- Chia lượng ẩm bốc hơi trong từng giai đoạn như sau :

W 1 = 266,67 kg/h W 2 = 120 kg/h

Giai đoạn I

Vì : W1= 𝐺11 Ꞷ1− Ꞷ21

100− Ꞷ21 Nên độ ẩm vật liệu sấy sau giai đoạn I là:

Giai đoạn này năng suất bốc hơi lớn, ẩm bốc hơi nhiều nên nhiệt độ môi chất

ra khỏi buồng sấy thấp nên không cần hồi lưu

- Không khí bên ngoài có nhiệt độ là 200C, và độ ẩm là 85%

Quá trình sấy được biểu diễn trên đồ I-d sau:

25

Hình 4.2(đồ thị I-d biểu diễn quá trình sấy không hồi lưu)

- Áp suất bão hòa hơi nước ở nhiệt độ không khí ẩm ứng với nhiệt độ 200C ta được:

Phmax = 0,02331 bar

- Độ chứa hơi của không khí ẩm: d 0 = h max

h max

φ.P   0,621

.P

p− =0,01255kgh/kgkk

- Entanpy của không khí ẩm:

𝐼0 = 𝑡0 + 𝑑 (2500 + 1,9 𝑡0) = 20 + 0,01255(2500 + 1,9.20) = 51,86 𝑘𝐽/𝑘𝑔𝑘𝑘k

- Khối lượng riêng của không khí:

- Trạng thái không khí ra khỏi buồng sấy

Giai đoạn này là giai đoạn sấy tốc độ không đổi, nhiệt độ vật liệu không đổi

và bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt Nhiệt độ và độ ẩm của không khí vào buồng là t11=

600C, ϕ11 = 10,07% Nhiệt độ nhiệt kế ướt là tM1= 29 0C Nhiệt độ vật liệu đưa vào buồng sấy: tm1=tM0 (tM0 lànhiệt độ nhiệt kế ướt ở điều kiện bên ngoài, tM0= 18 0C) như vậy vật liệu được gia nhiệt từ tm1= 18 0C lên tM1= 29 0C để đảm bảo việc truyền nhiệt tốt từ không khí đến vật liệu, ta chọn nhiệt độ khí ra khỏi buồng sấy t12= tM1+

- Khối lượng riêng:

𝜌𝑘12 = 𝑝 − 𝜑12 𝑝ℎ12

287(273 + 𝑡12) =

105(1 − 0,6267.0,05585)287(273 + 35) = 1,09168𝑘𝑔/𝑚

3

Tiêu hao không khí lý thuyết: