Đồ án thiết kế hệ thống sấy cám thủy sản sử dụng máy sấy băng tải

Đồ án thiết kế hệ thống cám thủy sản sử dụng máy sấy băn tải và các bản vẽ liê quan: Bản vẽ chi tiết hệ thống sấy, bản vẽ nguyên lý hoạt động hệ thống sấy, bản vẽ tổng thể hệ thống sấy, bản vẽ chi tiết thiết bị phụ xyclone, quạt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG & THIẾT BỊ NHIỆT

Đề tài: Tính toán, thiết kế hệ thống sấy băng tải sử dụng lưới

PET trong dây chuyền sản xuất cám thủy sản

Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Lại Ngọc Anh Sinh viên thực hiện: Ngô Quang Nguyên

MSSV: 20172087

Chuyên ngành: Hệ thống và thiết bị nhiệt

Hà Nội, 07/2021

ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY

Họ và tên: Ngô Quang Nguyên MSSV:20172087

Khoá: K.62

Đề tài: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY BĂNG TẢI SỬ

DỤNG LƯỚI PET TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT CÁM THỦY SẢN

I Những số liệu ban đầu:

* Năng suất cấp vật liệu sấy: G1 = 5000 kg/h

* Địa điệm xây lắp: Hà Nam

II Nội dung thiết kế:

1 Tìm hiểu về vật liệu và công nghệ sấy;

2 Tính quá trình sấy lý thuyết và thiết kế sơ bộ HTS;

3 Tính cân bằng nhiệt ẩm và tính quá trình sấy thực;

4 Thiết kế chi tiết hệ thống sấy;

5 Tóm tắt và kết luận

III Bản vẽ

1 Bản vẽ tổng thể hệ thống sấy

2 Các bản vẽ chi tiết

IV Thời gian thiết kế:

Ngày giao đầu đề: 19/03/ 2021 Ngày hoàn thành: 22/07/ 2021

V Cán bộ hướng dẫn: PGS Lại Ngọc Anh

Cán bộ hướng dẫn

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới PGS Lại Ngọc Anh giảng viên Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt Lạnh, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình thực hiện đồ án

Em cũng xin gửi lời cảm ơn các thầy cô giáo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội nói chung, các thầy cô trong Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt Lạnh nói riêng đã dạy dỗ, truyền đạt cho em các kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có kiến thức vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ

em trong suốt quá trình học tập

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện

đồ án

TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN

Với đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống sấy băng tải sử dụng lưới PET trong dây chuyền sản xuất cám thủy sản” trong cuốn đồ án này, em xin phép được trình bày tổng quan về vật liệu sấy là cám thủy sản cũng như tình hình sản xuất chế biến cám thủy sản ở nước ta Lựa chọn phương pháp phù hợp để sấy cám thủy sản Áp dụng kiến thức đã được học tiến hành tính toán quá trình sấy lý thuyết cũng như quá trình sấy thực cho cả sấy thẳng và sấy hồi lưu, từ đó so sánh và chọn được phương pháp sấy tối lưu hơn là sấy hồi lưu một phần Thông qua kết quả đã tính toán tiến hành thiết kế, lựa chọn các thiết bị của hệ thống sấy

Thông qua quá trình thực hiện cuốn đồ án này, em đã có cơ hội được vận dụng các kiến thức đã được học vào tính toán, thiết kế thiết bị thực tế Đây là một trải nghiệm vô cùng quý giá giúp em có thêm kiến thức thực tiễn cũng như tự tin khi rời khỏi ghế giảng đường đại học

Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên cuốn đồ án này vẫn còn nhiều thiếu sót, em kính mong được sự đánh giá, góp ý của quý thầy cô

Hà Nội, ngày 22 tháng 07 năm 2021

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Vật liệu sấy 1

Khái niệm và phân loại 1

Thành phần dinh dưỡng trong thức ăn thủy sản 2

Tình hình sản xuất cám thủy sản trên thế giới và ở Việt Nam 4

1.2 Công nghệ và thiết bị sấy cám thủy sản 6

Quy trình sản xuất 6

Công nghệ sấy cám thủy sản 8

Các hệ thống sấy cám thủy sản phổ biến 9

1.3 Lựa chọn công nghệ và chế độ sấy 14

Lựa chọn công nghệ sấy 14

Lựa chọn chế độ sấy cho cám thủy sản 14

CHƯƠNG 2 TÍNH QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT 16

2.1 Tính lượng ẩm bay hơi 16

2.2 Tính toán quá trình sấy thẳng 16

Các thông số của tác nhân sấy tại các điểm nút 0,1,2 16

Lượng không khí cần cấp cho hệ thống sấy 19

Công suất nhiệt cần cấp cho hệ thống sấy 20

2.3 Tính toán quá trình sấy hồi lưu 20

Xác định các thông số của tác nhân sấy tại các điểm nút 21

Xác định lưu lượng của tác nhân sấy cần cấp cho hệ thống sấy24 Công suất nhiệt cần cấp cho hệ thống sấy 24

2.4 So sánh khi tính toán quá trình sấy lý thuyết bằng hai phương pháp sấy thẳng và sấy hồi lưu 25

Quá trình sấy hồi lưu 25

CHƯƠNG 3 TÍNH QUÁ TRÌNH SẤY THỰC 26

3.1 Tính kích thước thiết bị sấy 26

Tính số lượng băng tải 26

Tính con lăn đỡ băng 26

Tính kích thước thân thiết bị 27

3.2 Tính quá trình sấy thẳng 27

Nhiệt tổn thất do vật liệu sấy mang đi 27

Nhiệt tổn thất do thiết bị truyền tải 28

Nhiệt bổ sung 28

Nhiệt tổn thất ra bên ngoài môi trường 28

Xác định các thông số của quá trình sấy thực tế 33

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 41

4.1 Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt (Calorifer) 41

4.2 Tính toán trở lực và chọn quạt 45

Tính trở lực 45

Chọn quạt cho hệ thống 47

4.3 Tính chọn xyclone 47

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1-1 - Cám thủy sản 1

Hình 1-2 - Thành phần nguyên liệu trong chế biến thức ăn thủy sản 2

Hình 1-3 - Nhu cầu thức ăn cho cá từ năm 2010-2030 trên thế giới 4

Hình 1-4 - Máy sấy thùng quay trong thực tế 10

Hình 1-5 - Tháp sấy 11

Hình 1-6 - Máy sấy vĩ ngang 12

Hình 1-7 - Nguyên lý hoạt động của máy sấy vĩ ngang đảo chiều gió 12

Hình 1-8 - Máy sấy băng tải trong thực tế 13

Hình 2-1 - Đồ thị I-d của quá trình sấy thẳng [3] 16

Hình 2-2 - Thực nghiệm và dự đoán độ ẩm của quá trình sấy thức ăn cho cá ở vận tốc dòng khí 2,5 m/s 18

Hình 2-3 Đồ thị I-d của quá trình sấy hồi lưu [3] 20

Hình 3-1 Đồ thị sự phụ thuộc của thông số tác nhân sấy và ∆ 34

Hình 4-1 Catalog của quạt ly tâm chọn theo phần mềm Fantech 47

Hình 4-2 Cấu tạo của Xyclon và các kích thước cơ bản 48

1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu sấy

Khái niệm và phân loại

Cám thủy sản là loại sản phẩm cung cấp dinh dưỡng, thành phần có lợi cho sự phát triển của động vật thủy sản, bao gồm thức ăn hỗn hợp, chất bổ sung, thức ăn

tươi sống, Hình ảnh về cám thủy sản được thể hiện trên hình 1-1

Hình 1-1 - Cám thủy sản

Thành phần chính của cám thủy sản bao gồm: nhóm cung cấp năng lượng, nhóm cung cấp protein và các chất phụ gia

• Nhóm nguyên liệu thức ăn thủy sản cung cấp protein:

+ Protein động vật: nhóm này có hàm lượng protein từ 50% trở lên và thường hiệu quả hơn nguồn protein thực vật Các nguồn protein động vật được sử dụng trong thức ăn thủy sản là: bột cá, bột đầu tôm, bột huyết, bột mực,…; trong đó bột

cá được xem là nguồn protein thích hợp nhất cho tất cả các loài tôm cá nuôi + Protein thực vật: nguồn cung cấp protein thực vật quan trọng là những hạt có dầu như đậu nành, đậu phộng,… Nhóm nguyên liệu phụ gia này được sử dụng nhiều trong thức ăn thủy sản với mục đích thay thế nguồn protein bột cá, nhằm giảm giá thành thức ăn Tuy nhiên khi sử dụng các nguồn protein thực vật sẽ gặp phải một số trở ngại như: độ tiêu hóa thấp, thường chứa các chất kháng dinh dưỡng

và độc tố, không cân đối về axit amin

• Nhóm nguyên liệu thức ăn thủy sản cung cấp năng lượng:

+ Tinh bột: là thành phần chủ yếu trong mô của các loại khoai củ, ngũ cốc và phụ phẩm nông nghiệp như cám gạo, cám mì Tinh bột có hàm lượng protein thấp (không quá 20%) acid amin thấp khoảng 2-5%;

+ Dầu động thực vật: là nguồn cung cấp năng lượng quan trọng trong thức ăn cho động vật thủy sản Tuy nhiên dầu động và thực vật được sử dụng trong thức

ăn cho động vật thủy sản như là nguồn cung cấp các acid béo không no cần thiết

2

cho động vật thủy sản Ngoài mục đích cung cấp năng lượng, acid béo, việc bổ sung dầu vào thức ăn cũng có tác dụng tạo mùi cho thức ăn

• Nhóm phụ gia thức ăn thủy sản

+ Chất kết dính để gia tăng độ kết dính của thức ăn, đóng góp dinh dưỡng, giảm

sự thất thoát các chất dinh dưỡng, tăng độ bền của thức ăn trong môi trường nước, giảm bụi trong quá trình chế biến thức ăn Tuy nhiên một số chất kết dính làm ảnh hưởng đến độ tiêu hóa thức ăn;

+ Chất chống oxy hóa phải đảm bảo không độc và có giá thành rẻ Các chất oxy hóa thường dùng là BHT (butylated hydroxy toluene) 200ppm, BHA (butylated hydroxy anisole) 200 ppm;

+ Chất kháng nấm thường được sử dụng là một hay hỗn hợp các loại acid hữu

cơ như acid propionic, acid sorbic,

+ Chất tạo mùi đóng vai trò quan trọng quyết định đến hiệu quả sử dụng thức

ăn của động vật thủy sản

Hình 1-2 thể hiện một số các thành phần, nguyên liệu chính trong chế biến thức

ăn thuỷ sản như: bột cá cao cấp, bột đậu nành, bột cám, cám gạo trích ly, cám lúa

mì, mì lát, dầu cá, vitamin B, E, A, C, khoáng chất Na, Ca, P, Fe, nguồn protein,…

Hình 1-2 - Thành phần nguyên liệu trong chế biến thức ăn thủy sản

Thành phần dinh dưỡng trong thức ăn thủy sản

b, Chất béo (lipid)

c, Carbonhydrate

Carbonhydrate bao gồm đường và tinh bột, là nguồn năng lượng rẻ nhất trong thức ăn Tuy không là chất dinh dưỡng thiết yếu nhưng việc bổ sung carbonhydrate giúp giảm giá thành thức ăn và tăng khả năng kết dính trong quá trình đùn ép viên thức ăn Thành phần tinh bột trong thức ăn giúp sản xuất thức ăn viên nổi khi được đùn ép ở điều kiện nhiệt độ cao Nấu hoặc hấp chín tinh bột sẽ tăng cường khả năng hấp thụ ở tôm, cá nuôi Tinh bột sau khi ăn vào được tôm cá sử dụng cho nhu cầu năng lượng cơ thể và dự trữ dưới dạng glycogen trong gan và cơ Thông thường 20% tinh bột có thể dùng để phối chế trong khẩu phần thức ăn tôm cá

d, Chất xơ

Là thành phần phổ biến trong thức ăn các loại ngũ cốc; bao gồm cellulose, hemicellulose, pectin, gum và các chất nhầy trong thức ăn Chất xơ kích thích nhu động ruột làm thức ăn di chuyển dễ dàng để đào thải cặn bã, độc hại ra ngoài Trong thức ăn, chất xơ có tác dụng như chất pha loãng thức ăn Chất xơ nhiều sẽ làm giảm khả năng kết dính khi ép viên thức ăn Thức ăn của cá có tỷ lệ chất xơ không quá 7%, thức ăn của tôm có tỷ lệ chất xơ không quá 4%

e, Chất khoáng

Chất khoáng được chia làm 2 nhóm, đa lượng và vi lượng Khoáng đa lượng bao gồm natri, clo, canxi và phốt pho (Na, Cl, Ca, P), có tác dụng cấu tạo nên bộ xương cá và vỏ tôm, điều hòa áp suất thẩm thấu, duy trì ổn định pH, tham gia quá trình co cơ, dẫn truyền thông tin thần kinh… Tôm cá có khả năng hấp thụ chất khoáng (Na, Clo, Mg…) qua mang và da để bù đắp những thiếu hụt nếu bổ sung

từ thức ăn không đủ Mức Ca bổ sung tối đa trong thức ăn tôm là 2,3%, mức P 1 – 2% Ở cá, và mức P cho các loài thủy sản khác 0,29 – 0,8% Nhóm khoáng vi lượng, tôm cá cần với lượng rất ít nhưng có vai trò quan trọng trong việc tạo ra enzyme, hormone, điều hòa quá trình sinh tổng hợp protein Một số loại khoáng quan trọng như đồng, crôme, kẽm, iốt, magiê đã được bổ sung trong thức ăn công nghiệp giúp tôm, cá nuôi tăng trưởng tốt

f, Vitamin

Bao gồm 2 nhóm là vitamin tan trong nước và vitamin tan trong chất béo vitanmin tan trong nước bao gồm vitamin nhóm B và C, dễ bị ôxy hóa, nhất là ở

4

nhiệt độ cao Đối với tôm cá nuôi, chúng có giá trị dinh dưỡng rõ rệt, nhất là vitamin C giúp giảm sốc và tăng sức đề kháng Thiếu vitamin C gây nên bệnh vẹo cột sống ở cá và bệnh chết đen ở tôm Hầu hết tôm cá đều không có khả năng tổng hợp vitamin C mà hấp thu chủ yếu từ thức ăn

Nhóm vitamin tan trong chất béo gồm vitamin A, D, E, và K, là nhóm vitamin bền ở nhiệt độ cao Tôm cá thiếu vitamin A sẽ thiếu máu, xuất huyết ở mắt, mang, thận và thay đổi màu sắc cơ thể Thiếu vitamin D, tôm cá sẽ bị còi cọc Thiếu vitamin E, cá bị thoái hóa cơ, tỉ lệ chết cao Thiếu vitamin K, máu không đông, sinh trưởng giảm

Trong chế biến, sự gia nhiệt trong quá trình ép viên thức ăn thường phân hủy vitamin (C, B12) Để hạn chế hao hụt trong chế biến, nên sử dụng loại vitamin bền nhiệt hoặc ép viên ở nhiệt độ thức ăn không quá cao hoặc có thể pha dung dịch lipid – vitamin và phun áo ngoài bề mặt viên thức ăn sau khi hạ nhiệt

g, Axit amin thiết yếu

Axit amin thiết yếu như DL- Methionin, L-lysine được bổ sung vào thức ăn thủy sản nhằm điều chỉnh và cân đối axit amin thiết yếu (khi sử dụng nguồn protein thực vật) trong công thức thức ăn, giúp tôm cá nuôi sinh trưởng tốt

Tình hình sản xuất cám thủy sản trên thế giới và ở Việt Nam

a, Trên thế giới

Nhu cầu toàn cầu về thực phẩm thủy sản dự kiến sẽ tăng trong những thập kỷ tới, bởi loại thực phẩm này sẽ giúp đáp ứng nhu cầu và sở thích của tình trạng gia tăng dân số Dự báo trung bình cho thấy sự tăng trưởng dân số toàn cầu sẽ đạt đến lên hơn 9,7 tỷ vào năm 2050 Nhu cầu lương thực dự kiến sẽ tăng nhanh hơn cả việc gia tăng dân số, do tỷ lệ của những người 'trung lưu' ngày càng tăng, họ là những người có khả năng chi tiêu nhiều hơn và thường có xu hướng hấp thụ nhiều protein động vật hơn những người có thu nhập thấp hơn

Hình 1-3 - Nhu cầu thức ăn cho cá từ năm 2010-2030 trên thế giới

5

Ở Trung Quốc, ít nhất 9 nhà sản xuất và nhà cung cấp thức ăn chăn nuôi ở Hải Nam, Vũ Hán, Cẩm Châu,Tianmen, Zhongshan và Yunnan, đã thông báo mức tăng giá thức ăn chăn nuôi từ 75 NDT đến 300 NDT/tấn (11,56 - 46,26 USD/tấn) Thức

ăn cho cá tầm, tôm và cua tăng giá mạnh nhất, tăng 250-300 NDT/tấn, trong khi giá thức ăn cho cá chép và cá rô phi tăng 75-150 NDT/tấn Các nhà cung cấp cho biết giá thức ăn tăng do chi phí nguyên liệu thô cao hơn, bao gồm bột cá, đậu nành

và ngô

Theo Feed Trade, giá bột cá đã tăng lên 12.100 NDT/tấn tại cảng Thiên Tân đối với bột cá siêu nguyên chất, trong khi giá chào bán tại cảng Thượng Hải ngày 19/1/2021 tăng 200 NDT/tấn lên 11.600-11.700 NDT/tấn Giá chào bán ổn định ở mức 11.400-11.500 NDT/tấn

Giá bột cá vẫn tăng mặc dù sản lượng đánh bắt cá cơm tại Peru ở mức cao Theo

số liệu từ Viện Hàng hải Peru (Imarpe), sản lượng khai thác cá cơm trong năm

2020 đạt 4,27 tấn, cao hơn so với mức 3,39 tấn trong năm 2019 Tính đến tuần 3/2021, 2,78 triệu tấn cá cơm (tương đương với mức 79,8% hạn ngạch cá cơm vụ thứ hai) của Peru đã được cập cảng

b, Ở Việt Nam

Hiện nay, cả nước có khoảng 404 cơ sở sản xuất, nhập khẩu thức ăn thủy sản (thức ăn hỗn hợp, thức ăn bổ sung và nguyên liệu sản xuất thức ăn), tập trung tại các tỉnh, thành phố như TP Hồ Chí Minh, Đồng Tháp, Cần Thơ, Bình Dương, Khánh Hòa, Hà Nội, Đồng Nai, Long An Số lượng sản phẩm thức ăn đa dạng, có khoảng 8000 sản phẩm đang được lưu hành (khoảng 3000 sản phẩm thức ăn hỗn hợp, 5000 sản phẩm thức ăn bổ sung và nguyên liệu thức ăn) Nguyên liệu cho chế biến thức ăn tôm phần lớn được nhập khẩu Thức ăn tôm chủ yếu thông qua hệ thống đại lý phân phối kinh doanh để cung ứng đến các ao nuôi

Thức ăn chăn nuôi thủy sản được cung cấp bởi hai nguồn chính là sản xuất trong nước và ngoại nhập Thức ăn hỗn hợp hoàn chỉnh phục vụ nuôi cá biển phần lớn được nhập khẩu Thức ăn tự chế từ tận dụng các loại phế, phụ phẩm trong nông nghiệp, các loài cá tạp được sử dụng khá phổ biến trong chăn nuôi biển, đặc biệt nuôi cá và tôm hùm

Năm 2010, cùng với dịch bệnh và điều kiện thiên nhiên bất ổn, ngành nuôi trồng

và thức ăn thủy sản gặp nhiều khó khăn, bất lợi Ngoài ra, tình hình giá nguyên liệu tăng cao, bắt buộc giá thức ăn thủy sản tăng theo và ảnh hưởng đến doanh thu ngành thức ăn thủy sản

Sau đó, thị trường thức ăn chăn nuôi thủy sản có những chuyển biến tốt, thị trường mở rộng xuất khẩu ra nước ngoài và trong khắp cả nước Hàng năm, nuôi trồng thủy sản tăng đóng góp cho sản xuất thủy sản toàn cầu

Ngành thức ăn thủy sản tại Việt Nam đã tạo ra 110,2 triệu tấn trong năm 2016 Tại phương Tây, Đông Nam Á và cả Việt Nam, thức ăn thủy sản được nhập và sử dụng rộng rãi cho tất cả các loại nông sảnvới mức giá hợp lí và chất lượng đảm bảo

Năm 2018 kim ngạch xuất khẩu thủy sản Việt Nam ước đạt 9 tỷ USD, tăng 8,4%

so với năm trước Mục tiêu của toàn ngành thủy sản là sẽ cán mốc 10 tỷ USD kim

Nuôi trồng thủy sản ngày càng phát triển và trưởng thành Những xu hướng mới nổi này cho thấy nông dân, nhà sản xuất thức ăn và nhà đầu tư có thể lập kế hoạch

và chuẩn bị cho năm tới

Ngày 20/11/2020, Tập đoàn Thăng Long tiến hành Lễ khởi công xây dựng nhà máy thức ăn thủy sản tại KCN Hòa Phú, tỉnh Vĩnh Long

Nhà máy thức ăn thủy sản Vĩnh Long được đầu tư 20 triệu USD, sau khi hoàn thành sẽ tăng thêm 3 dây chuyền sản xuất thức ăn cá, với công suất 200.000 tấn/năm Nhà máy dự kiến sẽ đưa vào sản xuất từ tháng 10/2021, khi dự án đi vào hoạt động sẽ mang đến 200 việc làm tại địa phương, nộp ngân sách khoảng 1 triệu USD

Sau khi nhà máy mới đi vào hoạt động, Tập đoàn Thăng Long sẽ có 11 dây chuyền cá tại Việt Nam với tổng công suất 700.000 tấn

1.2 Công nghệ và thiết bị sấy cám thủy sản

Quy trình sản xuất

a, Hệ thống nghiền nguyên liệu

Nghiền nhằm làm nhỏ nguyên liệu, giúp tăng khả năng tiếp xúc lẫn nhau trong quá trình trộn ép viên và tăng khả năng tiêu hóa Có nhiều loại máy nghiền khác nhau trên thị trường hiện nay; đĩa nghiền và búa nghiền là bộ phận nghiền được sử dụng phổ biến trong các nhà máy sản xuất thức ăn

Đối với loại đĩa nghiền thức ăn được nghiền ép giữa hai đĩa có bề mặt thô, một trong hai đĩa hay cả hai đĩa sẽ quay ép Nhược điểm là không thể nghiền nhỏ mịn các loại nguyên liệu Búa nghiền bao gồm các búa chuyển động hoặc không chuyển động dập vào rotor Các búa này sẽ nghiền nhỏ tất cả các nguyên liệu và được phân kích cỡ qua màn sàng lưới bằng thép Các tấm sàng bằng thép này có các lỗ tùy thuộc vào kích cỡ mong muốn

b, Hệ thống trộn

Máy trộn thức ăn có nhiệm vụ khuấy trộn các thành phần thức ăn đã được định mức theo một tỷ lệ thích hợp tạo thành hỗn hợp đồng nhất Nhìn chung thành phần nguyên liệu khô được trộn trước sau đó mới tiếp tục trộn đến các nguyên liệu dạng ướt Việc trộn có thể được thực hiện một lần hay nhiều lần theo từng mẻ trộn Thức

ăn hỗn hợp được trộn đều giúp bổ sung dưỡng chất, mùi vị cho nhau giữa các thành phần nguyên liệu Đồng thời, trộn thức ăn còn làm tăng cường phản ứng hóa học hay sinh học khi chế biến thức ăn Thông thường trong công nghiệp chế biến thức

ăn chăn nuôi người ta thường sử dụng máy trộn vít đứng và máy trộn vít nằm ngang hay máy trộn ngang với bộ phận trộn hình mái chèo, ruy băng (ribbon)

7

c, Hệ thống ép viên

Là hình thức nén các thành phần hay hỗn hợp nguyên liệu đã trộn để tạo ra hình dạng viên thức ăn bền vững Việc nén ép các nguyên liệu làm cho thức ăn đạt chất lượng tốt nhất Hệ thống ép viên thường bao gồm các loại thiết bị: thùng nhận nguyên liệu, thiết bị ép viên, bộ phận làm nguội, nghiền, sàng và bộ phận chứa Trong ép viên một bàn lỗ và trục cán được lắp ráp với nhau Các vật liệu sau khi trộn được đưa qua bàn ép có chứa các lỗ và bị trục cán ép thành viên Sử dụng hơi nước, nhiệt và áp lực để tạo lực kết dính các nguyên liệu nhằm sản xuất các viên đồng đều kích thước Trong nuôi trồng thủy sản, tùy theo tập tính dinh dưỡng của vật nuôi mà có 2 dạng là dạng viên chìm cho tôm, động vật ăn đáy (công nghệ ép viên nén) và dạng viên nổi cho thức ăn cá (công nghệ ép đùn)

Ép viên nén: Trong ép viên nén hỗn hợp trộn được làm nóng đến nhiệt độ

khoảng 85 oC, độ ẩm 16% trong thời gian 5 - 20 giây, sau đó hỗn hợp được nén qua bàn lỗ bằng kim loại Nhiệt độ và thời gian của từng công đoạn thay đổi tùy theo thiết bị và thành phần nguyên liệu Thiết bị ép này thường được sử dụng để

ép viên thức ăn dạng chìm cho tôm Các yếu tố ảnh hưởng đến viên ép nén là công thức thức ăn; thành phần muối khoáng; độ mịn của hạt nguyên liệu; độ hồ hóa nguyên liệu trước khi ép viên; khuôn ép; tốc độ quay của rotor; tốc độ thức ăn đi qua máy; áp lực của không khí Chất lượng của viên thức ăn ép nén lệ thuộc vào 40% công thức thức ăn (nhất là hàm lượng chất béo); 20% độ mịn của nguyên liệu; 20% hồ hóa nguyên liệu; 15% khuôn ép và 5% làm nguội và sấy khô (Độ ẩm cao làm viên thức ăn bị mềm, độ ẩm không thích hợp làm viên thức ăn dễ bị vụn)

Ép đùn: Là công nghệ ép viên ở áp lực và nhiệt độ cao để tạo viên Áp lực nén

cao tạo ra áp lực lớn trên viên thức ăn và khi ra khuôn ép, viên thức ăn sẽ nở Nhiệt

độ cao 120 - 125oC giúp hồ hóa hoàn toàn tinh bột Khi làm nguội chúng chỉ chiếm khoảng 0,25 - 0,3 g/cm3, vì thế viên thức ăn có thể nổi được Công nghệ ép đùn có nhiều ưu điểm như: hồ hóa tinh bột tốt hơn; dễ kiểm soát nhờ tự động hóa; có khả năng bất hoạt một số yếu tố kháng dinh dưỡng trong nguyên liệu; khử trùng được các loại vi khuẩn, nấm mốc có trong thức ăn; quá trình ép viên sẽ làm giảm 50% lượng nước trong nguyên liệu; giúp nấu chín thức ăn làm tăng độ tiêu hóa protein

và năng lượng Việc lựa chọn máy ép đùn thường phụ thuộc vào các yếu tố: nguyên liệu sử dụng để chế biến thức ăn; loại thức ăn cần sản xuất; công suất sản xuất; chi phí đầu tư ban đầu và chi phí vận hành Thức ăn viên ép đùn với nhiều lợi thế hơn

và được nghiên cứu trong việc thay thế thức ăn viên nén đối với tôm thẻ chân trắng cũng cho kết quả tốt hơn Do đó, công nghệ ép đùn hiện nay được sử dụng phổ biến hơn trong sản xuất thức ăn thủy sản

d, Bảo quản thức ăn

Thức ăn sau khi sản xuất phải được bảo quản tại kho chứa thành phẩm của cơ

sở sản xuất và phải thực hiện đầy đủ các yêu cầu theo quy định để đảm bảo chất lượng thức ăn Quá trình lưu trữ thức ăn có thể làm cho thức ăn bị hư hỏng giảm phẩm chất Vì vậy, thời gian bảo quản tốt nhất cho thức ăn luôn phải được xác định, sau đó tiến hành phân phối thức ăn đến các cơ sở nuôi…

8

Công nghệ sấy cám thủy sản

Quá trình sấy là quá trình tách ẩm, chủ yếu là nước và hơi nước khỏi vật liệu sấy để thải vào môi trường Ẩm có trong vật liệu sấy nhận được năng lượng theo một phương thức nào đó để tách khỏi vật liệu sấy và dịch chuyển từ trong lòng vật

ra bề mặt và từ bề mặt vật vào môi trường bao quanh

Quá trình sấy không chỉ là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu một cách thuần túy mà là một quá trình công nghệ phức tạp

Phương pháp sấy là phương pháp tạo ra động lực quá trình dịch chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu sấy ra môi trường Dựa vào hai phương pháp tạo ra động lực quá trình sấy trên người ta chia ra hai phương pháp sấy: phương pháp sấy nóng và phương pháp sấy lạnh

Các hệ thống sấy nóng được phân loại dựa trên phương pháp đốt nóng vật được chia thành các hệ thống sau:

Hệ thống sấy đối lưu: Trong hệ thống này vật liệu sấy nhận nhiệt qua trao đổi

nhiệt đối lưu từ một dịch thể nóng mà thông thường là không khí nóng hoặc khói

lò Đây là hệ thống sấy phổ biến hơn cả Trong hệ thống sấy đối lưu người ta phân

ra các loại: Hệ thống sấy buồng, hệ thông sấy hầm, hệ thống sấy thùng quay, hệ thống sấy tháp, hệ thống sấy khí động v.v

Hệ thống sấy tiếp xúc: Như tên gọi trong hệ thống sấy tiếp xúc vật liệu sấy tiếp

xúc nhận nhiệt qua dẫn nhiệt từ một bề mặt nóng hoặc chất lỏng nóng Như vậy trong hệ thống sấy tiếp xúc người ta tạo ra độ chênh phân áp suất nhờ tăng phân

áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy Trong số chúng ta thường gặp hệ thống sấy lô, hệ thống sấy tang v.v…

Hệ thống sấy bức xạ: Trong các hệ thống sấy bức xạ, vật liệu sấy nhận nhiệt

chủ yếu qua bức xạ từ một nguồn bức xạ để ẩm dịch chuyển từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và từ bề mặt ra môi trường bên ngoài Trong hệ thống sấy bức xạ, độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật và môi trường được tạo ra bằng cách chỉ đốt nóng vật

9

Có thể phân loại hệ thống sấy lạnh thành 3 dạng sau: hệ thống sấy lạnh ở nhiệt

độ t > 0 oC, hệ thống sấy thăng hoa, hệ thống sấy chân không

Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ t > 0 o C: Với hệ thông sấy này, tác nhân sấy thông

thường là không khí trước hết được khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh hoặc khử

ẩm hấp phụ, sau đó được đốt nóng hoặc được làm lạnh đến nhiệt độ mà công nghệ yêu cầu rồi cho đi qua vật liệu sấy Khi đó, do phân áp suất pH trong tác nhân sấy

bé hơn phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật Pbm nên ẩm từ dạng lỏng trên bề mặt vật liệu sấy bay hơi vào tác nhân sấy, kéo theo sự dịch chuyển ẩm trong lòng vật

ra bề mặt

Hệ thống sấy thăng hoa: Đây là hệ thống sấy lạnh mà trong đó ẩm trong vật liệu

sấy ở dạng rắn trực tiếp biến thành hơi đi vào tác nhân sấy Trong hệ thống sấy này, người tạo ra môi trường mà nước ở dưới điểm ba thể, nghĩa là T<273 K, P<610Pa Khi đó nếu vật liệu sấy nhận được nhiệt lượng thì nước trong vật liệu sấy thực hiện quá trình thăng hoa, chuyển trực tiếp từ thể rắn sang thể hơi và đi vào tác nhân sấy Như vậy, trong các hệ thông sấy thăng hoa, một mặt ta phải làm lạnh vật liệu sấy xuống dưới 0 oC và sau đó đưa vật liệu sấy với ẩm dưới dạng rắn vào bình thăng hoa Ở đây, vật liệu sấy được đốt nóng trong môi trường chân không được tạo ra bằng bơm hút chân không

Hệ thống sấy chân không: Nếu nhiệt độ vật liệu sấy vẫn nhỏ hơn 273 K nhưng

áp suất xung quanh P>610 Pa thì vật liệu sấy nhận được nhiệt lượng, các phân tử nước ở thể rắn chuyển thành thể lỏng và sau đó mới chuyển thành thể hơi để đi vào tác nhân sấy

Hệ thống sấy thăng hoa và sấy chân không thường khá phức tạp, chi phí đầu tư lớn nên thường chỉ áp dụng cho những vật liệu sấy có giá trị cao, không chịu được nhiệt độ lớn Vì vậy các hệ thống sấy này là những hệ thống sấy chuyên dụng, ít phổ biến

Các hệ thống sấy cám thủy sản phổ biến

a, Thiết bị sấy thùng quay

Thiết bị sấy thùng quay là loại máy sấy làm việc liên tục chuyên dùng để sấy vật liệu hạt, cục nhỏ như cát, than đá, các loại quặng Thiết bị làm việc ở áp suất khí quyển, tác nhân sấy có thể là không khí hoặc khói lò

Thiết bị sấy thùng quay bao gồm một hình trụ đặt nghiêng, có hai vành đai đỡ, vành đai tì vào con lăn khi đỡ thùng quay Vật liệu vào sấy qua phễu nạp liệu Vật liệu trong thùng không quá 30% thể tích thùng Sau khi sấy xong, vật liệu khô được tháo ra ở đầu thấp của thùng Khí thải được dẫn để thu hồi các hạt vật liệu rắn bị dòng khí lôi cuốn theo Vận tốc chuyển động của tác nhân sấy trong thùng giữ vào khoảng 2–3 m/s, còn thùng quay với vận tốc 1–8 vòng/phút Dưới đây là hình ảnh của máy sấy thùng quay trong thực tế:

10

Hình 1-4 - Máy sấy thùng quay trong thực tế

Nguyên lý hoạt động: Sau khi nguyên liệu ẩm được đưa vào thùng quay, máy bắt đầu quay tròn và các cánh bên trong làm nhiệm vụ đảo đều nguyên liệu Nguyên liệu được đảo đều như vậy sẽ tiếp xúc với khí nóng làm bay hơi ẩm

Ưu điểm: Phù hợp cho sấy các loại hạt, sản phẩm sấy dạng rời và bột hoặc bột nhảo Có thể sấy ngay các dạng hạt như: cà phê, thóc ướt còn bết dính cho ra sản phẩm là cà phê, thóc rời có độ ẩm tuỳ theo yêu cầu Vật liệu sấy được sấy đều, chất lượng sản phẩm tốt Quá trình sấy liên tục, năng suất sấy có thể đạt được lớn, mức

độ tự động hoá cao, phù hợp với quy mô công nghiệp, tập trung

Nhược điểm: Không sấy được vật liệu sấy dạng khối, vật liệu dễ dập vỡ vì có thể bị dập nát trong quá trình quay Chi phí đầu tư khá lớn, hiệu suất nhiệt không cao Năng lượng tiêu hao, chi phí vận hành lớn, đòi hỏi công nhân vận hành có tay nghề Không phù hợp với quy mô hộ gia đình, năng suất sấy nhỏ, yêu cầu có nhiều

và chiều dài Trong tháp sấy người ta bố trí hệ thống kênh dẫn và thải tác nhân xen

kẽ nhau ngay trong lớp vật liệu Dưới đây là hình ảnh của tháp sấy:

11

Hình 1-5 - Tháp sấy

Nguyên lý hoạt động: Tác nhân sấy từ kênh dẫn gió nóng luồng lách qua lớp vật liệu thực hiện quá trình trao đổi nhiệt sấy và nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải ra ngoài Vật liệu sấy chuyển động từ trên xuống dưới một cách tự động do trọng lượng bản thân của chúng Tháp sấy nhận nhiệt do trao đổi nhiệt đối lưu giữa dòng tác nhân chuyển động vừa ngược chiều vừa cắt ngang và do dẫn nhiệt từ bề mặt kênh dẫn và kênh thải qua lớp vật liệu nằm trên các bề mặt đó Vì vậy trong thiết

bị sấy tháp, nhiệt lượng vật liệu sấy nhận được gồm 2 thành phần: thành phần đối lưu giữa tác nhân sấy với khối lượng hạt và thành phần dẫn nhiệt giữa bề mặt các kênh gió nóng, kênh thải ẩm với chính lớp vật liệu nằm trên đó

Khi sấy hạt di chuyển từ trên cao xuống mặt đất theo chuyển động thẳng đứng hoặc dzích dzắc trong tháp sấy Để tăng năng suất thiết bị ngoài phương pháp mở rộng dung lượng của tháp thì ở một mức độ đáng kể người ta còn tìm cách tăng tốc

độ tác nhân chuyển động qua lớp hạt

Ưu điểm: Phù hợp cho sấy các loại hạt, sản phẩm sấy dạng rời Vật liệu sấy được sấy đồng đều, chất lượng sản phẩm tốt, năng suất sấy lớn,, đáp ứng quy mô công nghiệp, tập trung, tích trử, bảo quản Quá trình sấy liên tục, khả năng tự động hoá cao, vận hành đơn giản, dễ bảo dưỡng, bảo trì

Nhược điểm: Vật liệu sấy hạn chế, không sấy được vật liệu sấy dạng khối, vật liệu dễ dập vỡ vì có thể bị dập nát trong quá trình quay Chi phí đầu tư, chi phí vận hành lớn, hiệu suất nhiệt không cao Năng lượng vận hành khá lớn, không phù hợp với quy mô hộ gia đình Năng suất sấy nhỏ, yêu cầu có hệ thống phụ trợ đi kèm

c, Máy sấy vĩ ngang

Máy sấy vĩ ngang là loại máy dùng để sấy các vật liệu dạng hạt, lát, quả nhỏ, các dạng vật liệu tồn tại khe hở khi chứa trong buồng sấy Cấu tạo của máy sấy vĩ ngang gồm các phần chính như sau:

+ Bộ gia nhiệt: có thể là lò đốt than, củi, trấu hoặc bộ gia nhiệt bằng điện

12

+ Quạt: thường là quạt hướng trục nhằm cung cấp lưu lượng và áp cần thiết cho máy sấy vĩ ngang

+ Bộ phân phối gió: đảo chiều gió cho máy

+ Buồng sấy: chứa vật liệu sấy, sàng buồng sấy thường làm bằng tôn hoặc inox đục lỗ 2 đến 4mm tùy thuộc kích thước vật liệu

Hình 1-6 - Máy sấy vĩ ngang

Nguyên lý hoạt động của máy sấy vĩ ngang đảo chiều gió: Khí ngoài trời nhận nhiệt tại bộ gia nhiệt và hòa trộn với khí tươi để đạt nhiệt độ cài đặt Quạt hướng trục đưa tác nhân sấy vào buồng sấy nhờ chênh áp và lưu lượng của quạt

Giai đoạn 1: Tác nhân sấy từ bộ phân phối được cấp qua lớp vật liệu theo chiều

từ dưới lên Vật liệu sẽ được làm khô theo chiều tác nhân sấy mang hơi ẩm thoát

ra ngoài

Giai đoạn 2: Đảo gió, tác nhân sấy xuyên qua lớp vật liệu từ trên xuống dưới,

làm khô đều vật liệu sấy với độ đồng đều cao so với các phương pháp đảo thông thường

Hình 1-7- Nguyên lý hoạt động của máy sấy vĩ ngang đảo chiều gió

13

Ưu điểm: không cần đảo vật liệu sấy, nhiệt độ sấy phù hợp, độ khô đồng đều, đảm bảo chất lượng hạt nông sản và giảm thiểu tối đa tổn thất Máy dễ dàng lắp đặt, vận hành đơn giản phù hợp với người dân, chi phí đầu tư vận, vận hành thấp Nhược điểm: máy sấy vĩ ngang tuy đơn giản nhưng chiếm mặt bằng, độ ẩm sản phẩm sấy không đồng đều, vì vậy cần lao động thủ công để đảo trộn, như thế không phù hợp với yêu cầu cơ giới hóa công đoạn sấy

d, Máy sấy băng tải

Máy sấy băng tải là loại máy sấy được cải tiến mới, với công nghệ hoàn toàn tiên tiến Thiết bị máy ứng dụng rộng rãi hơn vì thiết kế hợp lý, hiệu suất cao, hoạt động ổn định hơn Thiết bị ứng dụng trong sấy khô các loại nguyên liệu trong hóa chất, thực phẩm,…

Nguyên lý làm việc: Nguyên liệu cần sấy được trải đều lên bề mặt lưới băng

tải thông qua một thiết bị tiếp liệu cơ khí chuyên dụng Khi sấy, gió nóng được thổi vào khu vực nguyên liệu từ trên xuống phía dưới băng tải, tạo nên sự gia nhiệt đồng đều cho toàn bộ nguyên liệu cần sấy Toàn bộ vùng tiếp xúc với gió nóng tăng nhiệt nhanh Hàm ẩm trong nguyên liệu được giảm, và hiệu suất sấy tăng nhanh Thiết bị sấy phù hợp cho sấy các nguyên liệu có hình dạng xác định, khi đã lựa chọn loại máy sấy này thì người sử dụng yên tâm về tính năng cũng như sự ổn định của máy Hình ảnh về máy sấy băng tải được thể hiện trên hình 1-8

Ưu điểm: Băng tải sấy dạng khay di chuyển phù hợp với vật liệu dạng tấm, miếng, không cần đảo trộn trong quá trình sấy Băng tải sấy chịu nhiệt được vận hành một cách đơn giản, chế độ an toàn cao nhờ các hệ thống an toàn đi kèm như rơle, còi báo… Cấu tạo máy sấy băng tải thực sự tiết kiệm nhiên liệu nhờ mặt thoáng tiếp xúc nhiệt cao làm giảm đáng kể lượng tiêu hao nhiên liệu sấy Nhiệt

độ sấy được điểu chỉnh tự động phù hợp với vật liệu sấy Băng tải sấy dạng lật, phù hợp vật liệu sấy dạng hạt, ép viên cần được đảo trộn trong quá trình sấy So với thiết bị sấy thùng quay, hệ thống băng tải sấy có không gian lắp đặt nhỏ, gọn Đặc biệt hệ thống băng tải sấy là loại thiết bị sấy tiết kiệm nhiên liệu nhất nhờ mặt thoáng tiếp xúc nhiệt cao làm giảm đáng kể lượng tiêu hao nhiên liệu sấy

Hình 1-8 - Máy sấy băng tải trong thực tế

1.3 Lựa chọn công nghệ và chế độ sấy

Lựa chọn công nghệ sấy

Theo yêu cầu thiết kế đòi hỏi hệ thống sấy có năng suất sấy là 5 tấn/h, Đồng thời vật liệu sấy là cám thủy sản, một sản phẩm dùng cho thức ăn chăn nuôi thủy, hải sản nên yếu tố về vệ sinh, an toàn thực phẩm rất được quan tâm Ngoài ra, nhu cầu về cám thủy sản của nước ta đang ngày một tăng cao nên để nâng hiệu quả kinh tế của hệ thống sấy thì cần một hệ thống sấy có năng suất lớn và sấy liên tục Đồng thời chi phí đầu tư, vận hành, bảo dưỡng cũng là một yếu tố cần xem xét khi lựa chọn hệ thống sấy

Trong số các thiết bị sấy ở trên thì máy sấy băng tải có những ưu điểm nổi trội như: có thể sử dụng được cả 2 mặt giúp tiết kiệm chi phí đầu tư và không gian sấy, máy sấy được thiết kế tối ưu cho việc tiết kiệm năng lượng nhờ bề mặt thoáng, tiếp xúc tối ưu với nhiệt độ, giảm được một lượng lớn năng lượng bị tiêu hao trong quá trình sấy Nhiệt độ sấy được cân bằng hoàn toàn tự động để cho phù hợp với vật liệu cần sấy Máy sấy băng tải thích hợp cho việc sấy vật liệu cần phải đảo hoặc trộn khi sấy như những vật dạng hạt, vật ép viên So với những chiếc máy sấy dạng thùng quay, thì máy sấy băng tải cần một diện tích lắp đặt ít hơn, kiểu dáng gọn gàng Đặc biệt còn giúp tiết kiệm năng lượng sấy tối đa

Chính vì những ưu điểm như trên nên em quyết định chọn máy sấy băng tải để tính toán cho bản đồ án của mình

Lựa chọn chế độ sấy cho cám thủy sản

Thông thường chế độ sấy của cả hai hệ thống sấy lạnh và sấy nóng được hiểu là quy trình tổ chức trao đổi nhiệt - ẩm của vật liệu sấy và tác nhân sấy Đối với hệ thống sấy băng tải, chế độ sấy có thể được hiểu là các thông số nhiệt vật lý của tác nhân sấy cũng như vật liệu sấy, thời gian sấy, v.v…

Khi nói chế độ sấy tốt nhất cho một hệ thống sấy hiện đại, nó chỉ đúng với một loại vật liệu sấy Mỗi loại vật liệu sấy có đặc điểm cấu trúc, tính chất vật lý cũng như yêu cầu chất lượng riêng nên đòi hỏi phải có một chế độ sấy riêng Để tìm được chế độ sấy tối ưu cho một loại vật liệu cần trải qua quá trình nghiên cứu cũng như thực nghiệm lâu dài

Đối với hệ thống sấy băng tải dùng cho cám thủy sản, trong đồ án này em xin được lựa chọn chế độ sấy như sau:

Tác nhân sấy: Trong thực tế, tác nhân sấy có thể là không khí nóng, khói lò hoặc hơi quá nhiệt được lựa tùy thuộc vào tính chất cũng như yêu cầu của các loại vật liệu Đối với sản phẩm sấy là cám thủy sản, một sản phẩm dùng cho thức ăn chăn nuôi thủy, hải sản nên phải đảm bảo được mức độ vệ sinh an toàn thực phẩm nên

em chọn tác nhân sấy là không khí nóng được gia nhiệt qua calorife;

15

Nguồn cấp nhiệt: Hơi nước có áp suất 8 bar;

Độ ẩm vật liệu sấy: Cám thủy sản đưa vào sấy có độ ẩm 25%, độ ẩm cám sau

Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy ω1 = 25%

Độ ẩm sau khi sấy ω2 = 11%;

Khối lượng riêng của cám thủy sản: ρ = 400 kg/m3;

Nhiệt dung riêng của cám thủy sản: : Cp=2100 [J/kgK]

Bảng 1.1:Các thông số nhiệt vật lí của cám thủy sản

Độ ẩm ban đầu

ω1 [%]

Độ ẩm sau khi sấy ω2 [%]

Khối lượng riêng

ρ [kg/m3]

Nhiệt dung riêng

∁p [J/kgK]

16

CHƯƠNG 2 TÍNH QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT

2.1 Tính lượng ẩm bay hơi

Theo tài liệu [1] trang 56, lượng ẩm bay hơi trong sản phẩm sấy được tính theo công thức:

W = G2.w1− w2

1 − w1 [kgẩm/h]

Trong đó:

G2: khối lượng sản phẩm sau khi sấy [kg];

W: khối lượng ẩm cần bay hơi [kgẩm/h];

w1: độ ẩm của vật liệu sấy [%];

2.2 Tính toán quá trình sấy thẳng

Theo [3] mục 5.2.1 ta có đồ thị I-d của quá trình sấy thẳng:

Hình 2-1 - Đồ thị I-d của quá trình sấy thẳng [3]

Các thông số của tác nhân sấy tại các điểm nút 0,1,2

a, Điểm 0 - môi trường bên ngoài buồng sấy

17

Ta chọn nhiệt độ và độ ẩm bên ngoài môi trường lần lượt là 30 oC và 75% và

áp suất bên ngoài môi trường là 1 bar

Theo [3] mục 2.2.2 ta có các công thức tính áp suất bão hòa của hơi nước, lượng chứa ẩm, entanpy của không khí như sau:

+ Áp suất bão hòa của hơi nước:

Phmax : áp suất bão hòa của hơi nước ở nhiệt độ nhiệt kế khô [bar]

to : nhiệt độ môi trường [oC]

do: độ chứa hơi của không khí [kgẩm/kgkk]

𝜑o: độ ẩm tương đối của không khí [%]

Io: entanpy của không khí ứng với 1 kg không khí khô [kJ/kgkk]

Dựa vào các công thức ở trên, ứng với nhiệt độ môi trường là 30 oC ta tính được:

+ Áp suất bão hòa của hơi nước:

b, Điểm 1 – trạng thái của không khí trước khi vào buồng sấy

Theo [5] trang 584 ta có biểu dồ quan hệ giữa nhiệt độ sấy, thời gian sấy và vận tốc sấy:

c, Điểm 2 – trạng thái của không khí sau khi sấy

Do quá trình sấy lý thuyết là quá trình đẳng entanpy nên I1=I2=134,135 [kJ/kgkk]

+ Chọn nhiệt độ tác nhân sấy sau hệ thống sấy t2= 45 [0C]

+ Phân áp suất bão hòa:

d [kgẩm/kgkk]

I [kJ/kgkk]

Lượng không khí cần cấp cho hệ thống sấy

Theo công thức 5.8 trang 58 tài liệu [1] ta có lượng không khí khô cần cấp cho hệ thống sấy để làm bay hơi 1 kg ẩm là:

0

1l

=

− [kg kk/kg ẩm]

20

Trong đó:

do: độ chứa hơi của không khí [kgẩm/kgkk]

d2: độ chứa hơi của tác nhân sấy sau hệ thống sấy [kgẩm/kgkk] W: khối lượng ẩm cần bay hơi [kgẩm/h];

Công suất nhiệt cần cấp cho hệ thống sấy

Theo công thức 5.10 trang 58 tài liệu [1] ta có phương trình cân bằng nhiệt trong toàn bộ hệ thống sấy lý thuyết:

Q =L (I I ) L (I− = −I ) [kJ/h]

Trong đó:

Q0 là công suất nhiệt cần cấp cho hệ thống sấy [kJ/h]

L0 là lượng không khí khô cần cấp cho hệ thống sấy [kgkk/h]

I1 là entanpy của không khí trước khi vào hệ thống sấy [kJ/kgkk]

I2 là entanpy của không khí sau khi đi ra khỏi hệ thống sấy [kJ/kgkk]

I0 là entanpy của không khí bên ngoài môi trường [kJ/kgkk]

2.3 Tính toán quá trình sấy hồi lưu

Theo [3] mục 5.2.3 ta có đồ thị I-d của quá trình sấy hồi lưu:

Hình 2-3 Đồ thị I-d của quá trình sấy hồi lưu [3]

21

Xác định các thông số của tác nhân sấy tại các điểm nút

a, Điểm 0 - môi trường bên ngoài hệ thống sấy

Như đã tính toán ở phần sấy thẳng, các thông số ở bên ngoài môi trường của cả

2 trường hợp đều là như nhau Nên ta có:

+ Áp suất bão hòa của hơi nước:

Cpk : nhiệt dung riêng của không khí khô [kJ/kgK] Cpk=1,004 [kJ/kgK]

Cph : nhiệt dung riêng của hơi nước [kJ/kgK] Cph=1,842 [kJ/kgK] r: nhiệt ẩn hóa hơi của nước [kJ/kgkk] r=2500 [kJ/kgkk]

d0 :là độ chứa hơi của không khí [kgẩm/kgkk]

t1 :là nhiệt dộ tác nhân sấy vào hệ thống sấy [0C]

t2 :là nhiệt độ tác nhân sấy rời hệ thống sấy [0C]

+ Entanpy của tác nhân sấy tại điểm H:

+ Nhiệt độ của tác nhân sấy tại điểm H:

Thay số vào các công thức trên ta được:

+ Độ chứa hơi của tác nhân sấy sau khi ra khỏi hệ thống sấy:

++

+

+

=

c, Điểm 1 – trạng thái của không khí trước khi vào buồng sấy

Do đây là quá trình cấp nhiệt nên độ chứa hơi không thay đổi Hay ta có

c, Điểm 2 – trạng thái của không khí sau khi sấy

Do quá trình sấy lý thuyết là quá trình đẳng entanpy nên I1=I2=127,45 [kJ/kgkk]

+ Ta chọn nhiệt độ tác nhân sấy sau hệ thống sấy t2= 45 [0C]

+ Phân áp suất bão hòa: