Tính toán thiết kế máy sấy băng tải dùng để sấy lúa, năng suất 1 tấn lúa sản phẩm h

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCMKHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC ---o0o--- BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ Tính toán thiết kế máy sấy băng tải dùng để sấy lúa, năng suất 1 tấn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC -o0o -

BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

Tính toán thiết kế máy sấy băng tải dùng để sấy lúa, năng suất 1 tấn lúa sản phẩm/h

GVHD: TS Đào Thanh Khê

SVTH: Lê Viết LỚP: 07DHHH2 MSSV: 2004160392

TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2020

Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại học côngnghiệp thực phẩm nói chung, các thầy cô trong khoa hóa nói riêng đã dạy dỗ cho em kiếnthức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lýthuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập.

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện,quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành bài khóa luậntốt nghiệp

NHẬN XÉT/ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Nhận xét:

………

… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

Điểm đánh giá: Ngày………tháng………năm 2020 Giáo viên phản biện

(ký tên, đóng dấu, ghi rõ họ và tên)

NHẬN XÉT/ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Nhận xét:

………

… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

Điểm đánh giá: Ngày………tháng………năm 2020 Giáo viên hướng dẫn

(ký tên, đóng dấu, ghi rõ họ và tên)

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG HỢP 7

1.1 Sơ lược về lúa 7

1.2 Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam 9

1.3 Sơ lược về quá trình sấy 9

CHƯƠNG 2: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 13

2.1 Các thông số ban đầu 13

2.2 Cân bằng vật liệu 13

2.3 Cân bằng năng lượng 14

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 15

3.1 Thể tích của không khí 15

3.2 Tính kích thước bẳng tải 16

3.3 Tính con lăn đỡ băng 17

3.4 Tính toán hầm sấy 18

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 19

4.1 Calorife 19

4.2 Cyclon 22

4.3 Tính và chọn quạt 23

4.4 Gầu tải nhập liệu 25

TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

LỜI MỞ ĐẦU

Việt Nam là đất nước nông nghiệp với truyền thống trồng lúa từ rất lâu đời Chúng

ta tự hào được xem là một trong những chiếc nôi của cây lúa Từ những năm khó khăn phải nhập lương thực, chúng ta đã vươn lên thành nước xuất khẩu gạo đứng thứ hai trên thế giới

Tuy nhiên giá trị xuất khẩu gạo của Việt Nam còn chưa cao do công nghệ sau thu hoạch còn lạc hậu Do đó, việc tìm hiểu về các tính `chất của hạt thóc, các biện pháp hạn chế các tổn thất sau thu hoạch, các quy trình chế biến để nâng cao giá trị sử dụng của thóc

là một vấn đề cần quan tâm và giải quyết nhanh chóng

Trước những nguy cơ có thể gây hư hỏng như điều kiện thời tiết thất thường, vi sinh vật, nấm… thì phương pháp duy nhất nhằm giảm tối đa sự hư hỏng của hạt lúa là phương pháp sấy Không những vậy, sấy còn góp phần làm giảm năng lượng tiêu tốn trong quá trình vận chuyển và thuận lợi cho quá trình gia công tiếp theo như làm sạch, tách vỏ…

Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu đến giá trị

độ ẩm cần thiết để bảo quản Khi áp dụng biện pháp sấy đúng kỹ thuật sẽ giảm được độ

ẩm hạt đến mức an toàn cho tồn trữ và giữ được phẩm chất của hạt Điều này cho thấy tính cần thiết của việc tính toán và thiết kế hệ thống sấy thóc

CHƯƠNG 1: TỔNG HỢP

1.1 Sơ lược về lúa

Lúa là nguồn lương thực chính của gần một nửa dân số trên trái đất Lúa đượctrồng nhiều ở khu vực Đông Nam Á Gạo là ngũ cốc quan trọng nhất trên thế giới lànguồn chính của năng lượng và thu nhập cho phần lớn dân số của con người trên thế giới.Ngoài ra lúa còn là lương thực chủ yếu, thành phần của bữa ăn, gạo cũng được sử dụngtrong rất nhiều ngành công nghiệp Về diện tích đất canh tác lúa hàng thứ hai sau lúa mỳnhưng về năng xuất của lúa là loại cao nhất

Hình 1: Lúa

Cấu tạo của hạt thóc gồm: Vỏ hạt, lớp alơrôn, nội nhủ, phôi Các lớp ngoài và vỏtrong của gạo lột chiếm khoảng 4-5% khối lượng của hạt, lớp tế bào alơron chiếm khoảng2-3%, nội nhủ chiếm tỉ lệ 65-67%

Thành phần hóa học của hạt lúa gồm chủ yếu là tinh bột, protein, xenlulose Ngoài

ra trong hạt lúa còn chứa một số chất khác với hàm lượng ít hơn so với 3 thành phần kểtrên như: đường, tro, chất béo, sinh tố Thành phần hóa học của hạt lúa phụ thuộc vàonhiều yếu tố như giống, đất đai trồng trọt, khí hậu và chế độ chăm sóc Cùng chung điềukiện trồng trọt và sinh trưởng

 Thành phần hóa học của hạt lúa:

Thành phần

hóa học

Hàm lượng các chất ( % ) Nhỏ nhất Lớn nhất Trung bình

Theo thống kê, độ ẩm an toàn của hạt thóc cho bảo quản phụ thuộc vào tình trạngthóc, khí hậu cũng như điều kiện bảo quản Khi thóc có độ ẩm 13- 14% có thể bảo quảnđược từ 2-3 tháng, nếu muốn bảo quản hơn 3 tháng thì độ ẩm của thóc tốt nhất từ 12-12,5% Độ ẩm thóc, công nghệ sấy cũng ảnh hưởng tới hiệu suất thu hồi gạo và tỷ lệ gạotrong quá trình xay xát, độ ẩm thích hợp cho quá trình xay xát từ 13- 14%

Ngoài ra, thóc là một loại vật liệu yêu cầu sấy ở chế độ mềm vì tính bền chịu nhiệtcủa thóc rất kém, không cho phép nâng nhiệt độ đốt nóng hạt lên cao Nguyên nhân là sựhình thành các vết nứt của nội nhủ do trong quá trình sấy độ ẩm của lớp ngoài hạt giảmnhanh, tạo nên trạng thái căng thể tích của phần trung tâm, khi tăng nhiệt độ làm cho sứccăng đó vượt quá độ bền chắc của hạt thì tạo nên các vết nứt Các vết nứt xuất hiện theocác vách protein ngăn cách giữa các hạt tinh bột

Do đó khi thiết kế hệ thống sấy ta cần xác định rõ thông số của tác nhân sấy phùhợp cho thóc, để thóc được bảo quản lâu, chất lượng tốt và lượng phế phẩm khi xay xátthấp

1.2 Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam

Ở Việt Nam, lúa gạo là nguồn lương thực chính không thể thiếu trong đời sốngcon người Lúa còn là nguyên liệu để sản xuất tinh bột, sử dụng nhiều trong các ngànhcông nghiệp thực phẩm Lúa cũng được làm thức ăn gia súc, gia cầm

Hiện nay, Việt Nam đang đứng thứ hai thế giới về lượng gạo xuất khẩu trên thếgiới, và tiếp tục đẩy mạnh việc xuất khẩu gạo sang các nước trên thế giới Đây là mộttrong những nguồn thu ngoại tệ chính của đất nước Diện tích trồng lúa chiếm một tỷ lệrất lớn tổng diện tích trồng trọt ở Việt Nam Và trong tương lai, Việt Nam sẽ không tăngdiện tích trồng lúa mà tập trung tăng năng suất bằng cách cải tạo giống, phương cáchtrồng trọt, kỹ thuật canh tác…nhằm tăng sản lượng lúa gạo Lượng lúa gạo Việt Nam chủyếu tập trung ở vùng đồng bằng sông Cửu Long và đồng bằng sông Hồng Với nhữngđiều kiện thuận lợi cho cây lúa nước, Việt Nam đã trở thành một trong những nước sảnxuất và xuất khẩu lúa gạo hàng đầu thế giới Ngoài những giống lúa cao sản, những giốnglai cho năng suất cao (có thể đạt 7 tấn/ha) đáp ứng nhu cầu lúa gạo về mặt số lượng, ViệtNam còn thực hiện trồng trọt và sản xuất những giống gạo đặc sản có giá trị dinh dưỡng

và cảm quan Các giống lúa đặc sản này tuy không cho năng suất cao, nhưng với nhữngđặc tính như mùi thơm, màu sắc…các giống lúa này đã có một thị trường nhất định.Sảnlượng lúa trong cả nước: Sản lượng lúa của các địa phương không ngừng tăng qua cácnăm Trong đó, vùng đồng bằng sông Hồng chiếm hơn 50% sản lượng lúa ở miền Bắc,đồng bằng sông Cửu Long chiếm hơn 80% sản lượng lúa miền nam Đồng bằng sôngHồng và sông Cửu Long có thể coi là hai nơi sản xuất lúa chủ yếu trong vùng với diệntích trồng, năng suất, và sản lượng lúa đạt được cao hơn các địa phương khác trong cảnước

1.3 Sơ lược về quá trình sấy

1.3.1 Tầm quan trọng của việc sấy lúa

Trong mùa mưa độ ẩm hạt lúa ngoài đồng lúc thu hoạch khoảng 28-30%, nếukhông phơi sấy kịp thời (để trong bao hoặc đổ đống) thì sau 24 giờ hạt sẽ nảy mầm Vớiđiều kiện thời tiết bất thường ở vụ Hè Thu và Thu Đông, khi phơi lúa sẽ gặp nhiều khókhăn như: không phơi được trong những ngày mưa dầm, phụ thuộc nhiều vào sân bãi, chiphí lao động cao, khó tìm nhân công, hạt dễ bị lẫn tạp chất, hạt khô không đều nếu phơiquá dày và ít cào đảo, chất lượng hạt bị giảm do không đủ nắng, phơi không đúng kỹthuật sẽ cho tỉ lệ gạo xay xát thấp.Vì vậy trong mùa mưa cần làm khô hạt kịp thời bằngbiện pháp sấy

Khi áp dụng biện pháp sấy lúa đúng kỹ thuật sẽ giảm được độ ẩm hạt đến mức antoàn cho tồn trữ và xay xát, giữ được phẩm chất hạt về màu sắc, mùi vị, giá trị dinh

dưỡng, tăng tỉ lệ thu hồi gạo nguyên khi xay xát, giảm hao hụt hạt trong mùa mưa; ngoài

ra việc sấy lúa sẽ hạn chế tình trạng phơi lúa trên lề đường làm ảnh hưởng đến an toàngiao thông, mở ra dịch vụ mới thu hút lao động nông thôn Nếu chúng ta áp dụng sấy lúađúng cách cũng góp phần nâng cao chất lượng gạo, gia tăng giá trị hạt gạo Việt Nam trênthị trường thế giới

Tuy nhiên để đạt được hiệu quả tối ưu trong khâu sấy lúa cần chú ý mấy vấn đềsau:

 Nếu lúa đã bị lên mộng, mốc, ẩm vàng thì dù có sấy kỹ chất lượng lúa vẫn khôngcao, do đó cần đem lúa đi sấy đúng lúc, kịp thời

 Lúa đem đi sấy không được lẫn nhiều tạp chất như: rơm vụn, dây buộc bao, bùnđất

 Chọn máy sấy đạt yêu cầu kỹ thuật

 Chọn chủ lò sấy có uy tín, giá sấy chấp nhận được

1.3.2 Sơ lược về quá trình sấy

Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt Kết quả quátrình sấy là hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng lên Hay quá trình sấy là quá trìnhkhông khí có độ ẩm tương đối thấp hoặc không khí nóng tiếp xúc với hạt Trong quá trìnhkhông khí sẽ lấy ẩm từ hạt Kết quả là thủy phần của hạt giảm

Thủy phần tồn tại trong hạt nông sản ở hai dạng: ẩm bề mặt và ẩm bên trong Ẩm

bề mặt bay hơi ngay sau khi tiếp xúc với không khí nóng Quá trình bay hơi của ẩm bêntrong chậm hơn do nó phải trải qua hai giai đoạn: giai đoạn di chuyển từ bên trong nộinhũ ra ngoài bề mặt và giai doạn chuyển ẩm từ bề mặt ra không khí xung quanh Vì vậy,tốc độ thoát ẩm của ẩm bề mặt và ẩm bên trong là khác nhau Kết quả là tốc độ sấy (tốc

độ giảm thủy phần của hạt) trong quá trình sấy thay đổi

Để thực hiện quá trình sấy, người ta sử dụng một hệ thống gồm nhiều thiết bị như:thiết bị sấy ( buồng sấy, hầm sấy, thiết bị sấy kiểu băng tải, máy sấy thùng quay, sấyphun, sấy tầng sôi, máy sấy trục … ), thiết bị đốt nóng tác nhân, quạt, bơm và một sốthiết bị phụ khác, …

Trong đồ án này em tính toán và thiết kế thiết bị sấy kiểu băng tải Máy sấy băngtải là máy sấy đa năng nhất được sử dụng để sấy nhiều loại sản phẩm với kích cỡ, cấu tạo

và hình dạng khác nhau Nhìn chung loại máy sấy này thích hợp để sấy vật liệu dạng hạt

có đường kính từ 1 – 50mm, không thích hợp để sấy vật liệu màng và huyền phù đặc

Với các yêu cầu về chất lượng sản phẩm sử dụng thiết bị sấy kiểu băng tải vớinhiều băng tải làm việc liên tục với tác nhân sấy là không khí nóng

Vật liệu sấy được cung cấp nhiệt bằng phương pháp đối lưu Ưu điểm của phươngthức sấy này là thiết bị đơn giản, rẻ tiền, sản phẩm được sấy đều, tốc độ của không khí điqua phòng sấy lớn, năng suất khá cao, hiệu quả, có thể thực hiện sấy cùng chiều, chéochiều hay ngược chiều.

 Sơ đồ quy trình công nghệ:

1

IV

Hơi nướcKhông khí

Vật liệu vào

Hơi nước bão hòa

Vật liệu ra

Do thóc là loại vật liệu sấy ở dạng hạt nên thiết bị sấy thích hợp là sấy băng tải làmviệc liên tục với tác nhân sấy là không khí nóng Vật liệu sấy được cung cấp nhiệt theophương pháp đối lưu.

Thiết bị sấy kiểu băng tải gồm một phòng sấy hình chữ nhật trong đó có một hay vàibăng tải chuyển động nhờ các tang quay, các băng này tựa trên các con lăn để khỏi bịvõng xuống Băng tải làm bằng lưới kim loại, không khí được quạt 1 đưa vào đốt nóngtrong Caloripher 2 rồi cho vào phòng sấy tại IV Vật liệu sấy chứa trong phễu tiếp liệu,đưa vào phòng sấy 3 tại I, giữa hai trục lăn để đi vào băng tải trên cùng Nếu thiết bị cómột băng tải thì sấy không đều vì lớp vật liệu không được xáo trộn do đó loại thiết bị cónhiều băng tải được sử dụng rộng rải Vật liệu từ băng trên di chuyển đến đầu thiết bị thìrơi xuống băng dưới chuyển động theo chiều ngược lại cuối cùng vật liệu khô đổ vàongăn tháo III Không khí nóng đi chéo dòng với chiều chuyển động của băng Do đólượng không khí nóng và thóc tiếp xúc với nhau rất lớn làm cho lượng ẩm được tách ratriệt để hơn Không khí sau khi ra khỏi phòng sấy tại II có lẫn bụi và các tạp chất khácđược thu hồi ở xyclon 5, không khí sau khi làm sạch đươc quạt 6 đẩy ra ngoài

CHƯƠNG 2: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT.

2.1 Các thông số ban đầu

 Năng suất tính theo sản phẩm: L2 = 1000( kg/h)

o Không khí vào hầm sấy: t1 = 90˚C

 Không khí ra khỏi hầm sấy: t2 = 30˚C

 Tra bảng đồ thị H-d của không khí ẩm ta được:

 Cân bằng vật liệu cho vật liệu sấy:

Trong quá trình sấy ta xem như không có hiện tượng mất mát vật liệu, lượng khôngkhí khô tuyệt đối coi như không bị biến đổi trong suốt quá trình sấy

 L1: lượng vật liệu trước khi sấy

 L2: lượng vật liệu sau khi sấy

 Lk: lượng vật liệu khô tuyệt đối

 Lượng vật liệu sau khi sấy: L2

W =L1−L2=1160−1000=160 kg /h

 Cân bằng cho tác nhân sấy:

Lượng không khí cần thổi để làm bay hơi 1 kh ẩm (g)

2.3 Cân bằng năng lượng

Nhiệt lượng cung cấp cho hệ thống sấy

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

Thể tích không khí vào hầm sấy:

Ở nhiệt độ t=30 ℃C ta tra phụ lục và hơi nước bão hòa ta có:

v2= 287∗303

3/kgkkk

Lưu lượng không khí ra khỏi hầm sấy (vào calorife)

3.2 Tính kích thước bẳng tải

Chọn kích thước của băng tải:

Gọi: Br: chiều rộng của lớp băng tải (m)

 h: chiều dày lớp chè (m), chọn h=0.03 m

 ω: vận tốc của băng tải (m/p), chọn ω=¿0.4 m/p

 ρ: khối lượng riêng của chè ( kg/m3), ρ=1100 kg/m3

 l s: chiều dài phụ thêm, chọn l s=1.2m

 T: thời gian sấy, T = 6 h

Chọn 10 băng tải, mỗi băng tải có chiều dài 13m, đường kính băng tải: d=0.3m

Băng tải làm bằng thép không gỉ, có ρ=7900 kg/m3, bề dày δ=1 mm

3.3 Tính con lăn đỡ băng

Khoảng cách giữa hai con lăn ở nhánh có tải:

l t=A−0.625 B

Trong đó: B: chiều rộng băng tải: B = 1.4m

A phụ thuộc vào khối lượng riêng của vật liệu

Với h = 0.03m: chiều dày lớp trà

h1=d=0.3 m: đường kính băng tải

Thay vào, ta được:

Chiều rộng làm việc của phòng sấy:

Với: b: khoảng cách giữa băng tải đến tường, b = 0.4m

Chiều dài làm việc của phòng sấy:

Chọn bề dày: δ=2 mm

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ

4.1 Calorife

Do yêu cầu về chất lượng của sản phẩm lúa sau khi sấy nên phải dùng tác nhân sấy là hơinước Không khí đi qua caloripher sưỡi và nhận nhiệt gián tiếp từ hơi nước bão hòa quathành ống

Không khí dùng để sấy phải có nhiệt độ theo yêu cầu là 90 oC chất truyền nhiệt là hơinước bão hoà

Thiết bị chọn là loại ống trơn Không khí nóng đi ngoài ống, hơi nước bão hòa đi trongống Hai lưu thể chuyển động chéo dòng

Sử dụng calorifer khí hơi để gia nhiệt không khí:

 Hơi bão hoà đi trong ống

 Không khí đi ngoài ống

 Các thông số vật lí của hơi bảo hòa: to = 120oC

 Nhiệt độ của không khí ban đầu là: t1 = 30oC

 Độ không khí sau khi ra khỏi caloripher là: t2=90oC

 Chọn hiệu suất của calorife: η=0.6

 Chiều dài mỗi ống: l=1.5m

Lượng nhiệt thực tế mà calorife cung cấp:

Chọn vận tốc hơi nước trong ống: ω1=20 m/s

d1: đường kính trong của ống

Trong calorife hơi nước, khói chuyển động trong ống với vận tốc khá lớn nên chế độ là chảy rối, ta có phương trình tiêu chuẩn: (CT V.40[2])

25 = 1.20928

−t v 2=¿1.20928 −t v 1 = -108.8℃C

Nhiệ t đó trung bì#nh cua khó ng khì tróng calóriphệ:

Chọn ống góp hơi có các thông số sau:B x=0.05 m, L x=1.7 m

Chọn chiều cao bổ sung h bs=0.2m