Thiết kế máy sấy hoa hồng năng suất 40 60 bôngca (8 giờ)

Tính cấp thiết của đề tài : Đề tài MÁY SẤY HOA HỒNG là sự kết hợp giữa phương pháp sấy hoa bằng cát theo kiểu thủ công truyền thống và hệ thống sấy lạnh hiện đại.. - Phương pháp sấy hoa

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

THIẾT KẾ MÁY SẤY HOA HỒNG

NĂNG SUẤT 40 – 60 BÔNG/CA (8 GIỜ)

MÃ SỐ: T2013-82

Tp Hồ Chí Minh, 2013

S 0 9

S KC 0 0 5 5 4 0

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG

NĂNG SUẤT 40 – 60 BÔNG/CA (8 GIỜ)

Mã số : T2013-82

Chủ nhiệm đề tài : GV NGUYỄN VĂN HỒNG

TP HCM, Tháng 11 / Năm 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ MÁY

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG

THIẾT KẾ MÁY SẤY HOA HỒNG NĂNG SUẤT 40 – 60 BÔNG/CA (8 GIỜ)

TP HCM, Tháng 11 / Năm 2014

Danh sách những thành viên tham gia nghiên cứu đề tài :

1 Chủ trì đề tài : Nguyễn Văn Hồng

Đơn vị phối hợp chính :

Khoa Cơ Khí Máy – Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM

Trang 2

MỤC LỤC

Phần I : Mở đầu 5

Phần II : Nội dung Chương 1 : Tổng quan 7

Chương 2 : Các phương pháp và hệ thống sấy 9

Chương 3 : Tính toán thiết bị sấy 16

Chương 4 : Kết luận và kiến nghị 34

Tài liệu tham khảo 35

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ MÁY

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Tp HCM, Ngày 8 tháng 11 năm 2014

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Thông tin chung :

- Tên đề tài : “THIẾT KẾ MÁY SẤY HOA HỒNG NĂNG SUẤT 40 – 60 BÔNG/CA (8 GIỜ)”

- Mã số : T2014-82;

- Chủ nhiệm : Nguyễn Văn Hồng

- Cơ quan chủ trì : Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM

- Thời gian thực hiện : 8 tháng

2 Mục tiêu :

- Thiết kế máy sấy hoa hồng năng suất 40 – 60 bông/ca (8 giờ)

3 Kết quả nghiên cứu:

- Thiết kế máy sấy hoa hồng năng suất 40 – 60 bông/ca (8 giờ)

4 Sản phẩm:

- 1 Bộ hồ sơ thiết kế máy : bản vẽ chi tiết, bản vẽ chế tạo, bản vẽ lắp

5 Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:

- Khoa Cơ Khí Máy, trường Đại học SPKT Tp.HCM

Trưởng Đơn vị

(ký, họ và tên) Chủ nhiệm đề tài (ký, họ và tên)

- Coordinator : Nguyen Van Hong

- Implementing institution : University of Technical Education HCMC

- Duration : from 3/2014 to 11/2014

2 Objective(s) :

- Design Dryer machine for Roses

3 Creativeness and innovativeness :

6 Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability :

- Faculty of Machine Engineering - University of Technology and Education HCMC

Đề tài không chỉ dừng lại ở việc sấy hoa hồng mà còn mở rộng để sấy các loại hoa khác như: hoa lan, hoa cúc, hoa phượng… Điều này hoàn toàn có thể thực hiện được

cả trên mặt lý thuyết và thực nghiệm Trên lý thuyết, qui trình sấy bao gồm hai bước

cơ bản là định vị cách hoa để giữ hình dáng và tách lấy nước từ cánh hoa Do đó, bất

kì hoa nào có thể định vị cánh được là có thể sấy được Thực nghiệm đã chứng minh được điều đó

Hạn chế của máy là màu sắc có biến đổi nhẹ so với màu gốc Tuy nhiên đó vẫn là màu tự nhiên và hoàn toàn chấp nhận được Để khắc phục tình trạng này cần phải nghiên cứu rất nhiều về cấu tạo, tính chất hóa sinh của hoa… Điều này sẽ rất tốn kém

và mất rất nhiều thời gian, đòi hỏi phải có sự kết hợp của nhiều lĩnh vực khác nhau

II Tính cấp thiết của đề tài :

Đề tài MÁY SẤY HOA HỒNG là sự kết hợp giữa phương pháp sấy hoa bằng cát theo kiểu thủ công truyền thống và hệ thống sấy lạnh hiện đại Mục tiêu của đề tài là tìm ra một hệ thống sấy tối ưu sao cho hoa hồng khô mà vẫn giữ được màu sắc cũng như hình dáng tự nhiên của nó Không như phương pháp thủ công truyền thống, phương pháp kết hợp này làm giảm thời gian sấy rất nhiều

III Mục tiêu đề tài :

- Thiết kế máy sấy hoa hồng

Trang 6

IV Đối tượng và phạm vi nghiên cứu :

- Đối tượng nghiên cứu : các loại hoa hồng hiện có trên thị trường Việt Nam

V Cách tiếp cận - Phương pháp nghiên cứu :

- Tham khảo tài liê ̣u trong và ngoài nước liên quan đến phương pháp sấy

- Tham khảo một số thiết bị sấy hiện có

VI Nội dung nghiên cứu :

- Thiết kế nguyên lý máy sấy hoa hồng

- Thiết kế sơ đồ nguyên lý máy

- Vẽ bản vẽ nguyên lý máy

- Vẽ bản vẽ chi tiết máy

- Vẽ bản vẽ lắp

PHẦN II : NỘI DUNG CHƯƠNG I : TỔNG QUAN

SƠ LƯỢC VỀ HOA HỒNG

Nguồn gốc và phân loại hoa hồng

Tên La-tinh của hoa hồng là Rosa, thuộc bộ hoa hồng, họ hoa hồng là Rosaceae Hoa hồng có tất cả là 115 chi và 3000 loài, chủ yếu ở ôn đới và cận nhiệt đới ở Bán cầu Bắc Ở Việt Nam có 20 chi và khoảng 130 loài

Hoa hồng khá đa dạng về dạng sống và cơ quan sinh dưỡng, cơ quan sinh sản Hoa hồng được xếp vào dạng lưỡng tính, đều, bao hoa khép, thường có năm mẫu Nhị hoa thường nhiếu, có triền tuyến mật, có lá noãn thường nhiều rồi hoặc hợp nguyên là noãn, bầu thường hay hạ Hoa hồng rất đặc trưng bởi có ống hoa hình chèn mà phần dưới đế hoa lõm còn phần trên do các lá đài, cánh hoa và đôi khi cả chỉ nhị hợp lại tạo thành Nhị xếp thành nhiều vòng, giữa nhị và nhuỵ có đĩa mật Bộ nhuỵ có là noãn rời hoặc hơi dính, bầu nhuỵ đầu nhỏ, bầu trên hoặc dưới, noãn đảo có hai hoặc một vỏ, tiến háo theo hướng thích nghi thụ phấn Hoa thơm, có nhiều cánh do nhị đực tạo thành Cánh mỏng manh, mềm mại, tượng trưng cho sự dịu dàng nhưng nó lại có sức hút, sự lôi cuốn mãnh liệt Là loài hoa ưa thích khí hậu mát mẻ, nên hoa hồng có lá màu xanh thẫm, hình răng cưa thể hiện sức sống tiềm tàng mạnh mẽ

GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY HOA HỒNG

Từ lâu người ta đã biết sấy hoa bằng các phương pháp thủ công khác nhau Tuy không đạt hiệu quả cao nhưng đây là tiền đề cho việc sấy hoa khô dạng công nghiệp Sau đây xin giới thiệu vài phương pháp thủ công đó

- Phương pháp sấy khô bằng không khí

- Phương pháp sấy hoa bằng cát

- Phương pháp sấy bằng lò vi sóng

- Ướp hóa chất

CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG ĐỂ TÍNH TOÁN KHÔNG KHÍ ẨM

PHÂN LOẠI KHÔNG KHÍ ẨM

Căn cứ vào trọng lượng hơi nước không khí ẩm hay khả năng nhận thêm hơi nước hay khả năng sấy, người ta chia không khí ẩm ra làm ba loại: không khí ẩm chưa bão hòa, không khí ẩm bão hòa và không khí ẩm quá bão hòa

Không khí ẩm chưa bão hòa là không khí ẩm mà lượng hơi nước trong đó đạt đến giá trị cực đại (Gh<Ghmax) và hơi nước trong đó là hơi nước quá nhiệt khi đó phân áp suất hơi nước ph nhỏ hơn phân áp suất bão hòa pb tương ứng nhiệt độ t (ph<pb) Ngược lại không khí ẩm bão hòa là không khí mà lượng hơi nước chứa trong đó đạt đến giá trị cực đại (Gh=Ghmax) và hơi nước trong đó là hơi bão hòa khô (ph=pb)

Trang 8

Không khí ẩm quá bão hòa là không khí ẩm mà trong đó có một phần là không khí

ẩm bão hòa và một phần hơi nước đã ngưng tụ thành nước Như vậy chỉ có không khí

ẩm chưa bão hòa mới có thể nhận thêm hơi nước hay nói cách khác chỉ có không khí chưa bão hòa mới đóng vai trò là tác nhân sấy

CÁC ĐẠI LƢỢNG CỦA VẬT LIỆU ẨM

CHƯƠNG II : CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ HỆ THỐNG SẤY

a Hệ thống sấy thăng hoa

b Hệ thống sấy chân không

Trang 10

Chế độ sấy hồi lưu một phần tác nhân sấy

Hình 2 Chế độ sấy hồi lưu toàn phần tác nhân sấy

Trang 12

Hình 7

Hệ thống sấy tầng sôi và hệ thống sấy khí động

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hình 8

1: Quạt 2:Buồng hòa trộn 3: Lớp vật liệu sấy sôi

4: Buồng sấy 5: Cơ cấu lạp liệu

6: Buồng chứa sản phẩm 7: Xyclon

Trang 14

Hình 11

Biểu đồ pha p – t của nước

- Giai đoạn làm lạnh

- Giai đoạn thăng hoa

- Giai đoạn bốc hơi ẩm còn lại

Hệ thống sấy bằng dòng điện cao tần

Hiệu ứng nhiệt của dòng điện cao tần

SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN HỆ THỐNG SẤY CHO HOA HỒNG

Khi sấy ở nhiệt độ cao, trên 60 độ thì hoa có hiện tượng bị cháy, bị khét Một lý do đơn giản là trong thành phần của hoa có đường Khi ở nhiệt độ cao, đường trong hoa

sẽ bị cháy và phân hủy làm cho hoa có mùi khét và mất màu Do đó, để khắc phục hiện tượng này, chúng ta nên áp dụng phương pháp sấy lạnh, nhiệt độ sấy không cao nhưng vẫn đảm bảo làm khô hoa nhờ TNS là không khí khô

Chọn hệ thống sấy đối lưu kiểu buồng vì kiểu này rất phổ biến và thích hợp với hoa Trong quá trình sấy, hoa được định vị cố định trong cát TNS được hồi lưu toàn phần nhằm tăng năng suất của hệ thống sấy

Sơ đồ khối:

Hình 12

Sơ đồ cấu tạo hệ thống:

Hình 13

Trang 16

1 CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY

1.1 XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM VÀ KHỐI LƯỢNG CỦA VẬT LIỆU SẤY

1.2 CHỌN NGUYÊN LÝ, QUÁ TRÌNH VÀ TÁC NHÂN SẤY

Từ độ ẩm và khối lượng cũng như yêu cầu của sản phẩm sau khi sấy Kết hợp với lý

thuyết tìm hiểu về hoa hồng và lý thuyết quá trình sấy cũng như tác nhân sấy

Ta chọn :

Hệ thống sấy buồng

Quá trình sấy kín hồi lưu toàn bộ tác nhân sấy có hệ thống ngưng tụ hơi nước trong buồng sấy

Hệ thống sấy đối lưu cưỡng bức

Năng suất của máy: 20 bông/mẻ sấy

Thiết bị gồm:

1 Hệ thống buồng sấy

2 Calorifer có tác dụng cung cấp nhiệt cho quá trình sấy

3 Quạt tạo vận tốc của tác nhân sấy trong buồng sấy

4 Hệ thống làm lạnh ngưng tụ hơi nước

5 Các khay chứa vật sấy

6 Các bộ phận phụ phân tán tác nhân sấy

Quá trình sấy được chia làm hai giai đoạn

a Giai đoạn 1: Đốt nóng vật sấy

Trong quá trình này ta phải tính toán thời gian đốt nóng vật liệu lên nhiệt độ sấy

b Giai đoạn 2: Giai đoạn sấy cho tới khi kết thúc

Vật sấy đạt độ ẩm bảo quản tới từ 10% đến 12% Ở độ ẩm này sự hoạt động của vi sinh vật phân hủy trong bông hồng không có vì vậy ta có thể bảo quản được bông hồng

1.3 CÁC THÔNG SỐ CỦA MÔI TRƯỜNG, VẬT SẤY VÀ CÁT

1.4 TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT

1.4.1 Giai đoạn 1:

Trong giai đoạn này tác nhân sấy là không khí nóng đi qua vật sấy có tác dụng nâng nhiệt độ của vật sấy từ nhiệt độ ban đầu lên nhiệt độ bằng nhiệt độ của tác nhân sấy Trong giai đoạn này lượng ẩm bay hơi không đáng kể lên ta không tính thông số cho giai đoạn này

Thông số tác nhân sấy(TNS):

 Nhiệt độ môi trường: t0 =270C, độ ẩm tương đối 0 = 77%

Chọn nguồn năng lượng và tác nhân sấy

Lượng ẩm cần bay hơi trong một mẻ sấy là

% 79 2 11 79 13

Thông số của không khí bên ngoài môi trường

Nhiệt độ môi trường: t0 =270C, độ ẩm tương đối 0 = 77%

Áp suất hơi nước bão hòa tương ứng với nhiệt độ môi trường t=27 0

C (Công thức /172 Sách Tính toán và thiết kế hệ thống sấy PGS-TSKH Trần Văn Phú)

S k

k

p p

kg m t

Tính toán thời gian nâng nhiệt độ của vật sấy:

Thời gian đốt nóng vật liệu 35.4 phút

1.4.2 Giai đoạn II: Sấy tới khi kết thúc

Trang 18

Nhiệt độ sau giàn ngưng tụ là 70

C

Thông số của tác nhân sấy sau giàn ngƣng tụ là:

Nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi giàn lạnh : t=7 0

C

Độ ẩm của tác nhân sấy: 95%

Áp suất hơi nước bão hòa tương ứng với nhiệt độ môi trường t=7 0

C

Thông số đƣợc xác định nhƣ sau:

Lượng chứa ẩm của tác nhân sấy tính theo công thức:

11 1 12

11

(0.99333 0.95 0.01001) 10

1.224( / )( 273) 287(7 273)

S k

k

p p

kg m t

Thông số tác nhân sấy khi vào buồng sấy:

Nhiệt độ tác nhân sấy vào buồng sấy: t1=52 0C

Độ ẩm của tác nhân sấy: 1 8%

Áp suất hơi nước bão hòa tương ứng với nhiệt độ môi trường t=52 0

C [Công thức /172 Sách Tính toán và thiết kế hệ thống sấy PGS-TSKH Trần Văn Phú]

S k

k

p p

kg m t

Thông số của tác nhân sấy khi ra khỏi buồng sấy

Để đảm bảo việc truyền nhiệt tốt nhất từ không khí đến vật liệu ta chọn nhiệt độ khí ra khỏi buồng sấy t22 = t12 + t Với t 5 100C

Tiêu hao không khí lý thuyết

22 12

512.032( / )8.125 6.172

0676 1 054 1 2

3

m kg

1

331

h m

1.4.3 Xác định kích thước cơ bản của máy sấy

Tiết diện thông gió của buồng là:

1.5 TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY THỰC TẾ

1.5.1 Xác định tổn thất do vật liệu mang đi

)(74.22)4750(24.111262.6)( 11 21

Q

m 114 907 ( /

1979 0

74 22

Trang 20

Ckhay=0.5(kJ/kgK)

)(3)4750(5.02)

(159.151979.0

3

Kgâm kJ

W

Q

q khay  khay  

Tổn thất do nhiệt tỏa vào môi trường

Tổn thất nhiệt do tỏa ra môi trường qua tường và cửa

)(t t0

1 1

Giả thiết nhiệt độ của vách là t = 410C

Độ chênh lệch nhiệt độ giữa vách và môi trường là t4127140C

Ta có 0 3.29(W /m2K) và hệ số hiệu đính theo nhiệt độ T  0 975

)/(207.3975.0

*29

*207

t

1 2

1

1 0

01 0 33 10

1 378 42 5 48

Như vậy giả thiết trên là đúng

)/(207.3975.0

*29

0



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

Độ chứa ẩm của tác nhân sấy

2 1 1 1 3 12

2

( ) ( ) 1.01 (52 47) 0.006172 (2598.8 83.736)

8.242 102579.8 83.736

1 Quạt chống ăn mòn: Để vận chuyển trong môi trường có tính ăn mòn

2 Quạt chống nổ: Để vận chuyển trong môi trường dễ nỏ

3 Quạt bụi khi môi trường làm việc có chứa bụi với hàm lượng 150 (g/m3)

4 Quạt thường dùng để vận chuyển không khí hoặc chất khí nói chung có nhiệt độ dưới 500C và không gây ăn mòn Chất khí có thể chứa bụi và chất rắn khác nhưng hàm lượng không qua 150 (mg/m3

)

Đối với quạt ly tâm người ta còn phân loại chúng theo áp suất do quạt gây ra:

1 Quạt áp suất thấp: có áp suất toàn phần do quạt gây ra nhỏ hơn 100

2 Quạt áp suất trung bình: áp suất toàn phần 100300 (kG/m3)

3 Quạt áp suất cao: áp suất toàn phần lớn hơn 300 (kG/m3)

Dùng nguồn điệ xoay chiều 220 V – 50Hz

Lưu lượng gió 9 (m3/phút)

Kích cỡ cánh quạt 150 mm

Số vòng quay 120 (v/phút)

Quạt QTG-QM1 Hãng sản xuất (Vinawind) Thống nhất

Nhưng khi sử dụng phải điều chỉnh lại số vòng quay cho phù hợp với thiết bị sấy

1.7 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN HỆ THỐNG LÀM LẠNH

1.7.1 Lý thuyết lạnh và các phần tử trong hệ thống làm lạnh

Máy lạnh nén một cấp

a Máy lạnh nén một cấp đơn giản

Nguyên lý cấu tạo của máy lạnh nén một cấp đơn giản được thể hiện ở hình dưới

BH

TL

Hình 15

b Máy lạnh nén một cấp với hơi khô có sử dụng bình tách lỏng

Nguyên lý cấu tạo của máy được thể hiện ở hình dưới:

a Vai trò thiết bi ngưng tụ

b Phân loại thiết bị ngưng tụ

Theo môi trường làm mát

Theo đặc điểm cấu tạo:

+ Bình ngưng tụ giải nhiệt bằng nước

+ Dàn ngưng tụ bay hơi

+ Dàn ngưng kiểu tưới

+ Dàn ngưng tụ làm mát bằng không khí

+ Dàn ngưng kiểu ống lồng ống

Trang 26

Theo đặc điểm đối lưu của không khí:

+ Thiết bị ngưng tụ làm mát nhờ đối lưu tự nhiên

+ Thiết bị ngưng tụ làm mát nhờ đối lưu cưỡng bức

1.7.4 Vai trò, vị trí của thiết bị bay hơi

Phân loại thiết bị bay hơi

Theo môi trường cần làm lạnh:

+ Bình bay hơi, được sử dụng để làm lạnh chất lỏng như nước, nước muối, glycol vv

+ Dàn lạnh không khí, được sử dụng để làm lạnh không khí

+ Dàn lạnh kiểu tấm, có thể sử dụng làm lạnh không khí, chất lỏng hoặc sản phẩm dạng đặc Ví dụ như các tấm lắc trong tủ đông tiếp xúc, trống làm đá trong tủ đá vảy vv

+ Dàn lạnh chất lỏng: dàn lạnh xương cá, panen trong các thống lạnh áy đá cây

Theo mức độ chứa dịch trong dàn lạnh:

Dàn lạnh kiểu ngập lỏng hoặc không ngập lỏng

Ngoài ra người ta còn phân loại theo tính chất kín hở của môi trường làm lạnh

Hình 21

b Khay chứa vật sấy

Khay chứa vật sấy có cấu tạo dạng tấm, gồm lưới

thép được ép chặt lên khung hình chữ nhật Khung này có thể trượt trong rãnh chữ U Nhiệm vụ của khay chứa là đỡ các vật sấy nhưng vẫn cho TNS

Hình 23

Hình 24

Cấu tạo của khung gồm các thanh sắt vuông 12mm, bề dày thành mòng 0.5mm hàn góc lại với nhau Do đó, chỉ tính ứng suất với đường hàn góc

Công thức tính như sau ( tra Sổ tay hàn hồ quang):

Đường hàn góc cạnh và góc đầu tính như nhau