LUẬN VĂN THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY BĂNG TẢI CHÈ 400kg SẢN PHẨM/H

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU.. 8

Chương 1:  TỔNG QUAN.. 9

1.1.       Giới thiệu về nguyên liệu chè. 9

1.2.       Cơ sở lý thuyết quá trình sấy. 9

1.3.       Thiết bị sấy. 10

Chương 2: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH.. 13

2.1.       Sơ đồ công nghệ. 13

2.2.       Thuyết minh lưu trình. 13

Chương 3: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT.. 14

3.1.       Chọn tác nhân sấy và chế độ sấy. 14

3.1.       Tính toán cân bằng vật chất. 16

3.2.       Thời gian sấy. 16

Chương 4: THIẾT BỊ CHÍNH.. 18

4.1.       Băng tải18

4.2.       Kích thướt hầm.. 19

4.3.       Động cơ băng tải20

Chương 5: TÍNH TOÁN NĂNG LƯỢNG… ..22

5.1.       Sấy lý thuyết. 22

5.2.       Tổn hao nhiệt. 22

5.3.       Tính tổn thất quá trình sấy thực. 28

Chương 6: THIẾT BỊ PHỤ… .32

6.1.       Caloripher. 32

6.2.       Xyclon. 34

6.3.       Quạt. 35

6.4.       Gầu tải nhập liệu. 39

KẾT LUẬN:. 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 42

LỜI MỞ ĐẦU

Thực phẩm đối với con người chúng ta là vô cùng quan trọng, con người cần có thực phẩm để sống, tồn tại và phát triển.

Trong nền công nghiệp thực phẩm thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng đã vá đang phát triển để nâng cao chất lượng sản phẩm. Trong đó sấy khô rau quả được coi là một những nghành công nghiệp cổ xưa nhất, gắn liền với sản xuất nông nghiệp.

Sấy là quá trình tách nước, làm giảm lượng nước trong sản phẩm, giảm sự phát triển của vi sinh vật, điển hình nhất là nấm mốc.

Những năm gần đây, nông nghiệp nước ta đã đạt được những thành tựu đáng kể, trong đó sấy khô được ứng dụng rộng rãi để phục vụ sản xuất. Vì thế nhằm đáp ứng nhu cầu đó, với đồ án này chúng em được giao nhiệm vụ tính toán thiết kế hệ thống sấy băng tải dùng để sấy chè với năng suất 400 kg sản phẩm/h.

Đây là ần đầu tiên nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy mang tính chất đi sâu vào chuyên nghành nên trong quá trình thiết kế vẫn còn nhiều hạn chế về kiến thức và tài liệu tham khảo, do đó không thể tránh khỏi sai sót trong quá trình thiết kế.

Chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và hướng dẫn của thầy Tiền Tiến Nam trong suốt quá trình thực hiện để chúng em có thể hoàn thiện tốt  đồ án này.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Chương 1:  TỔNG QUAN

1.1.           Giới thiệu về nguyên liệu chè

Trà là một thức uống có tính giải khát phổ thông trong nhân dân đặc biệt là nhân dân vùng châu Á. Trà không những có tác dụng giải khát mà còn có tác dụng chữa bệnh vì trong trà có những dưỡng chất: vit C, B, PP, cafein, muối.. Trà làm cho tinh thần sảng khối, tỉnh táo, đỡ mệt mỏi, dễ tiêu hố…

Trà là sản phẩm được chế biến từ là trà non & búp trà (đọt trà) của cây trà. Quá trình chế biến trà thông qua nhiều công đoạn: làm héo, vò, sàng, lên men, sấy… Trong đó sấy là một công đoạn hết sức quan trọng. Mục đích của sấy trà: dùng nhiệt độ cao để diệt enzyme, đình chỉ quá trình lên men nhằm giữ lại tối đa những chất có giá trị trong lá trà giúp hình thành hương vị, màu sắc của trà. Làm giảm hàm ẩm trong trà bán thành phẩm đến mức tối thiểu, phù hợp yêu cầu bảo quản chất lượng trà trước khi phânloại.

Trong thời gian sấy khô, lá tràbị biến đổi cả về tính chất vật lí cũng như tính chất hóa học:

• Tổng hàm lượng các chất hòa tan giảm đi so với lá chè xanh.
• Hàm lượng cafein giảm đi một ít. Đó là do sự bay hơi một phần và do sự thăng hoa của các hợp chất này khi sấy khô.

 

Bảng 1. Sự biến đổi của Nitơ hòa tan và Cafein trong khi sấy:

Giai đoạn chế biến	Nitơ hòa tan,mg	Cafein, mg	Nitơ amonic, mg
Lá trà lên men	21,63	2,89	1,19
Bán thành phẩm	20,05	2,60	0,67

• Nhóm chất hydratcacbon có những biến đổi như sau: Giảm một ít hàm lượng glucose, saccharose, tinhbột.

Giảm mạnh hàm lượng hydropectin (lá trà lên men chứa 2,73% so với 1,74% của trà đen bán thành phẩm)

Lượng protein cũng giảm đi trong thời gian sấy này

Lượng vitamin C giảm mạnh: từ 2,64 g/kg chất khô trước khi sấy còn lại 1,81 g/kg sau  khisấy.

1.2.           Cơ sở lý thuyết quá trình sấy

Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt. Kết quả của quá trình sấy là hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng lên. Điều này có ý nghĩa quan trọng về nhiều mặt: đối với các nông sản và thực phẩm nhằm tăng khả năng bảo quản; đối với gốm sứ làm tăng độ bền cơ học, đối với than củi làm tăng khả năng đốt cháy… Các vật liệu sau khi sấy đều giảm khối lượng hoặc cả thể tích nên giảm được giá thành vận chuyển.

Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi trạng thái pha của lỏng trong vật liệu thành hơi. Cơ chế của quá trình được diễn tả bởi 4 quá trình cơ bản sau: cấp nhiệt cho bề mặt vật liệu; dòng nhiệt dẫn nhiệt từ bề mặt vào vật liệu; khi nhận được lượng nhiệt; dòng ẩm di chuyển từ vật liệu ra bề mặt và dòng ẩm từ vật liệu tách vào môi trường xung quanh. Bốn quá trình này được thể hiện bằng sự truyền vận bên trong vật liệu và sự trao đổi nhiệt ẩm bên ngoài giữa bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh.

Dựa vào phương thức cung cấp nhiệt cho vật liệu người ta chia thiết bị sấy ra
làm 3 nhóm chính là sấy đối lưu, sấy tiếp xúc và sấy bức xạ, chân không và thăng hoa.

1.3.           Thiết bị sấy

Theo kết cấu nhóm thiết bị sấy đối lưu có thể gặp các dạng thiết bị sau:

1.3.1.     Thiết bị sấy hầm

Cấu tạo hầm sấy rất đơn giản. Thường có 1 hoặc vài hầm sấy đặt song song. Vật liệu sấy xếp trên các xe gòong di chuyển chậm nhờ tời. Sau một thời gian nhất định thì xe gòong chở vật liệu khô sẽ ra ở cửa còn của đầu kia cũng có 1 số xe goong chở vật liệu ướt vào hầm sấy. Tác nhân sấy nhờ quạt đẩy không khí đi ngược chieefy với chiều chuyển động của vật liệu. Tác nhân sấy là không khí được đốt nóng ở caloriphe. Hầm sấy dài khoảng 30-40m. Loại thiết bị này làm việc ở áp suất khí quyển thì tác nhân sấy có thể là không khí hay khói lò. Vận tốc tác nhân sấy đi trong hầm thường 2-5(m/s).

Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, sử dụng các phương thức sấy khác nhau, dễ vệ sinh và sửa chữa.

Nhược điểm: sấy không đồng đều giữa các lớp vật liệu, cường độ sấy thấp

1.3.2.     Thiết bị sấy khí thổi

Cấu tạo gồm 1 cơ cấu nhập liệu giúp vật liệu chuyển từ phễu vào buồng sấy. Tác nhân sấy sẽ được quạt thổi qua caloriphe làm nóng đưa vào buồng sấy. Buồng sấy nối với cyclon để tách vật liệu sấy khỏi khí thải nhờ cơ cấu tháo sản phẩm liên tục.

Thiết bị sấy khí thổi có bề mặt tiếp xúc pha lớn, cường độ sấy cao, thời gian sấy ngắn nên có thể ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên, thiết bị này cũng có một số nhược điểm như: khó điều chỉnh quá trình sấy, dễ gây cháy nổ khi sấy vật liệu dễ cháy.

1.3.3.     Thiết bị sấy tầng sôi

Máy sấy tầng sôi: được dùng để sấy khô các loại bột, cốm, hạt … trong các ngành dược phẩm, thực phẩm vv…

Máy có cấu tạo đơn giản gồm các bộ phận có thể tách rời thuận tiện cho quá trình vệ sinh, bảo dưỡng. Đặc biệt thiết bị không có góc cạnh nhọn do vậy dễ dàng vệ sinh, lau chùi sạch sẽ không gây ô nhiễm môi trường. Các buồng công tác máy được làm kín bằng joint silicon nên khắc phục được hiện tượng bể joint, giúp tiết kiệm chi phí thay thế joint trong quá trình sử dụng máy.

Nguyên liệu sấy được tiếp xúc trực tiếp với dòng khí nóng, với áp lực lớn nguyên liệu bị đẩy tung lên làm tăng tốc độ truyền nhiệt, do vậy lượng nước có trong nguyên liệu bay hơi nhanh và theo khí nóng thoát ra ngoài. Tốc độ sấy tùy thuộc vào nhiệt độ cài đặt.

Ưu điểm: năng suất lớn, cường độ sấy cao và đông đều, cấu tạo đơn giản, có thể cơ khí hóa và tự động hóa hoàn toàn.

Nhược điểm: khó điều chỉnh chế độ làm việc, vật liệu dễ vỡ vụn, bụi; Chỉ sấy được các vật liệu có kích thướt  và khối lượng riêng đồng đều.

1.3.4.     Thiết bị sấy thùng quay

Cấu tạo: gồm thùng hình trụ đặt dốc 6-8 độ so với mặt phẳng ngang. Có 2 vành đai trượt trên các con lăn khi thùng quay, khoảng cách các con lăn có thể thay đổi để điều chỉnh góc nghiêng của thùng. Thùng quay được nhờ lắp trên thân thùng, 2 bánh răng ăn khớp với nhau nối với mô-tơ thông qua hộp giảm tốc. Thùng quay với vận tốc khoảng 1-8 vòng/phút. Bánh răng đặt tại trọng tâm của thùng.

Ưu điểm: quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt; Tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân tốt; Cấu tạo gọn, ít tốn diện tích

Nhược điểm: vật liệu dễ bị vỡ vụn

Ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất, thực phẩm…để sấy một số hóa chất, quặng pi-rit, phân đạm, ngũ cốc đường.

1.3.5.     Thiết bị sấy phun

Tháp cấu tạo gồm có tháp cao, ở đỉnh có vòi phun cố định hoặc quay. Dung dịch chứa ở bể có nhiệt độ thích hợp nhờ bơm bơm lên đỉnh tháp và vòi phun phun lên đỉnh thành sương mù. Sản phẩm lấy ra ở đáy tháp gián đoạn hay liên tục. Tháp có thể cao đến 60m.

Thùng có cấu tạo gồm một hình trụ có đáy hình nón. Nắp trên đặt mô-tơ nối với đầu vòi phun có tốc độ quay rất lớn. Caloriphe đốt nóng không khí, sản phẩm thu hồi ở cyclone, còn không khí thải ra qua quạt.

Ưu điểm: cường độ sấy cao, thời gian ngắn, năng suất lớn. Tuy nhiên, thiết bị có cấu tạo phức tạp, kích thướt phòng sấy tương đối lớn. Chỉ ứng dụng sấy các nguyên liệu dạng lỏng.

 

1.3.6.     Thiết bị sấy băng tải

Cấu tạo:

Hình1. Thiết bị sấy băng tải.

1.Buồng sấy              4. Con lăn đỡ             7. Cơ cấu nhập liệu liên tục

2. Băng tải                 5. Buồng đốt              8. Cửa khí vào          

3. Tang quay             6. Phễu nhập liệu                                         

Nguyên lý hoạt động: không khí được hút vào cửa 8 phía dưới và được đốt nóng đến nhiệt độ cần thiết nhờ buồng đốt 5. Vật liệu được nạp vào phễu 6 nhờ cơ cấu nhập liệu 7 và di chuyển từ băng tải trên xuống các băng tải dưới , đến băng cuối cùng thì vật liệu khô được đổ vào ngăn chứa sản phẩm.Còn không khí nóng đi ngược chiều và đi từ dưới lên.

Loại thiết bị này có thể dùng để sấy rau quả, ngũ cấu, than đá…

Qua tìm hiểu về ưu, nhược điểm của các thiết bị sấy và đặc tính của chè, ta sử dụng thiết bị sấy kiểu băng tải với nhiều 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 phương thức sấy này là thiết bị đơn giản, rẻ tiền, sản phẩm được sấy đều, có hiệu quả sấy cao.Có thể đốt nóng giữa chừng, điều khiển dòng khí, hoạt động liên tục, có thể sấy cùng chiều, ngược chiều hay chéo dòng. Bên cạnh những ưu điểm trên thì thiết bị sấy băng tải cũng có một số hạn chế: thiết bị cồng kềnh, vận hành phức tạp.

Chương 2: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH

 

2.1.           Sơ đồ công nghệ

2.2.           Thuyết minh lưu trình

Do yêu cầu về độ khô của chè nên tác nhân sấy được sử dụng ở đây là không khí nóng.

Trà (chè) có độ ẩm ban đầu là 60% trong bồn chứa nguyên liệu, được gầu tải đưa vào bộ phận nhập liệu. Bộ phận nhập liệu có tang quay gắn với động cơ, giúp chè được đưa vào sấy liên tục, không bị nghẽn lại ở đầu băng tải. Sau đó tay gạt sẽ điều chỉnh độ dày của lớp chè trên băng tải.

Khi vào hầm sấy, chè sẽ chuyển động cùng với băng tải đến cuối băng tải thứ nhất xuống băng tải thứ hai và chuyển động ngược lại, cứ như thế đến các băng tải cuối và theo băng tải lấy sản phẩm ra ngoài, chứa trong bồn chứa sản phẩm, độ ẩm của sản phẩm sau sấy là 5%.

Tác nhân sấy: không khí bên ngoài có nhiệt độ 17.9˚C, qua bộ lọc khí tay áo, sau đó được quạt đẩy vào calorifer, ở đây không khí nhận nhiệt gián tiếp từ khói lò qua hàng ống trao đổi nhiệt. Khói lò đi trong ống, không khí đi ngoài ống. Không khí sau khi được gia nhiệt tới nhiệt độ thích hợp 95˚C theo đường ống đi vào hầm sấy. Trong hầm sấy, không khí đi qua lưới phân phối khí ( phân phối khí đều), qua các băng tải, tiếp xúc với chè, cung cấp nhiệt để hơi nước trong chè bốc ra ngoài. Dòng không khí nóng đi ngược chiều với dòng sản phẩm.

Trong quá trình sấy, không khí di chuyển với vận tốc lớn nên có một phần chè sẽ bị lôi cuốn theo ra khỏi hầm sấy. Để thu hồi khí thải và chè, người ta đặt tại đường ống khí ra một xyclon để tách chè và làm sạch, dòng khí thải được thải ra ngoài môi trường.

Ta chọn nhiệt độ đầu ra của tác nhân sấy là 35˚C để tránh thất thoát nhiệt và tránh trên mặt sản phẩm không bị động sương.

Chương 3: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT

 

3.1.           Chọn tác nhân sấy và chế độ sấy

Chè sau khi thu hoạch và sau quá trình lên men độ ẩm còn lại trong mẻ chè 59 – 65%. Chọn độ ẩm chè trước khi sấy là W₁=60%.

Để đảm bảo chè sau khi sấy đạt độ tơi xốp theo yêu cầu mà không bị gãy vụn, không bị mốc, theo TCVN độ ẩm chè sau sấy đạt 3-5%.  Chọn độ ẩm chè sau khi sấy là W₂=5%.

Cần khống chế chặt chẽ nhiệt độ sấy, không được sấy ở nhiệt độ cao quá; nếu sấy ở nhiệt độ quá cao, dầu thơm trong chè sẽ bị tổn thất nhiều, chè bị khô khét, hương thơm kém. Theo kinh nghiệm thì chè khô có thể chịu được nhiệt độ trên dưới 100°C, do đó ta chọn nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị là t₁= 95°C

Để đảm bảo tính kinh tế, giảm tổn thất nhiệt do tác nhân mang đi đồng thời đẩm bảo không xảy ra hiện tượng đọng sương sau khi sấy, độ ẩm tương đối sau sấy không quá bé nhưng cũng không quá gần trạng thái bão hòa. Do dó chọn nhiệt độ tác nhân ra khỏi buồng sấy t₂=35°C.

Như vậy thông số ban đầu được xác định như sau:

Năng suất tính theo sản phẩm:                   G₂=400 kg/h

Độ ẩm vật liệu vào:                                      W₁=60%

Độ ẩm vật liệu ra:                                          W₂=5%

Nhiệt độ tác nhân sấy vào hầm sầy:           t₁=95°C

Nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi hầm sấy:     t₂=35°C

Nhiệt độ không khí vào caloriphe :            t₀=17.9°C

Độ ẩm môi trường:                          

Địa điểm nhà máy đặt tại Lâm Đồng

3.2.           Thông số tính toán của không khí

a)     Không khí trước khi vào caloriphe (điểm A)

t₀ = 17.9= 85%

Áp suất hơi bão hòa:

                    (2.32[1])

Vậy

Hàm ẩm của không khí: 

 

Trong đó B: áp suất không khí, nơi cố định độ ẩm

Chọn B = 1atm, B =1.013 bar

Enthalpy:

b)     Không khí sau khi đi qua calorifer (Điểm B):

Chọn nhiệt độ không khí sau khi qua calorifer là: 95˚C

Hàm ẩm:

Áp suất bão hòa:

 

Độ ẩm của không khí:

Vậy:

Enthalpy:

c)     Không khí ra khỏi hầm sấy ( Điểm C):

Ta có:  nhiệt độ ra khỏi hầm sấy: t₂ = 35˚C

Enthalpy: I₂ = I₁ = 124.47 Kg/kgkkk

Áp suất hơi bão hòa:

Hàm ẩm:

Độ ẩm:

Ta có bảng số liệu:

Trạng thái	A	B	C
t˚C	17.9	95	35
85	2.1	96.5
d ( kg ẩm/kgkkk)	0.0108	0.0108	0.035
I (KJ/kgkkk)	45.328	124.47	124.47

Bảng 2. Bảng thông số tính toán của không khí

3.1.           Tính toán cân bằng vật chất

Trong quá trình sấy ta xem như không có hiện tượng mất mát vật liệu, lượng không khí khô tuyệt đối coi như không biến đổi trong suốt quá trình sấy.vậy lượng không khí khô tuyệt đối đi qua máy sấy là:

Ta có:

Lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu sấy trong quá trình sấy:

Lượng vật liệu trước khi vào hầm sấy:

3.2.           Thời gian sấy

Theo tài liệu “ Kỹ thuật chế biến chè” của I.A. Khotrolava. (Ngô Hữu Hợp & Nguyễn Năng Vinh dịch)

 

Gọi U_th  là độ ẩm tới hạn, U^* là độ ẩm cân bằng

Thay vào phương trình thời gian sấy

 =

Ta được:

0.32 =

0.25 =

0.52 =

 

Giải hệ 3 phương trình trên ta được:

U_th = 79.57 %

U^* = 0.38%

N = 5282.52 kg ẩm/ (kg vật liệu khô)

Muốn tính thời gian sấy từ độ ẩm U₀ = 150% xuống U₂ = 5.26% thì tốn khoảng thời gian là:

 =

    = 0.4997h = 29.98ph  30 ph =0.5h

Vậy thời gian sấy là 30 phút

Chương 4: THIẾT BỊ CHÍNH

 

4.1.           Băng tải

a)     Số lượng băng tải

• Khối lượng riêng của chè có W₁ = 60%

Khối lượng riêng của nước:

Khối lượng riêng của chè khô:

Thay vào công thức ta được:

Suy ra  = 57.91 kg/m³

• Thể tích vật liệu chứa trong thiết bị

V = V₁=                                                (6.28[2])

V₁, G₁, : thể tích, khối lượng, khối lượng riêng của vật liệu vào thiết bị

 :thời gian sấy

® V₁ =  =

• Năng suất của thiết bị sấy băng tải

V =                                                               (6.29[2])

Gọi:

B: chiều rộng của lớp băng tải (m)

h: chiều dày lớp vật liệu sấy trên băng tải trong khoảng 50-250mm, chọn h=0.1m (trang 119-giáo trình kỹ thuật sấy nông sản)

: vận tốc của băng tải (m/p), chọn 0.4m/p

Gọi : chiều dài băng tải (m)

: chiều dài phụ thêm, chọn

Chọn B = 1.5m, thay số vào phương trình ta được

Chọn 4 băng tải, mỗi băng tải có chiều dài 14m

b)     Tính con lăn đỡ băng

Khoảng cách giữa hai con lăn ở nhánh có tải:

                                                       (5.8[2])

A : phụ thuộc vào khối lượng riêng của vật liệu.

Ta có: . Suy ra A = 1750mm (5.8[13])

Vậy:

Khoảng cách giữa hai con lăn ở nhánh không tải:

                                    l₀=2l_t =2.0.81=1.62m

Số con lăn:

Nhánh có tải: . Chọn 14 con lăn

Nhánh không tải:

Tổng số con lăn cần dùng:

Kích thước con lăn: đường kính: d = 60mm, chiều dài: 2000mm, vật liệu: thép CT3

Kích thước bánh lăn: đường kính: d=200mm, chiều dài: 2000mm, vật liệu: thép CT3

4.2.           Kích thướt hầm

Chiều dài làm việc của phòng sấy:

Chiều cao: chọn khoảng cách giữa 2 băng là: 0.2m

H_h = id_băng + (i-1)d + 2d_bs = 4*0.2+3*0.2+2*0.3 = 2.2m

Chiều rộng: B_h = B + 2 B_bs = 1.5+2*0.1 = 1.7m

• Kích thướt phủ bì:

-         Tường xây bằng gạch, bề dày tường:

-         Tường được phủ lớp cách nhiệt:

-         Trần đổ bê tông dày có lớp cách nhiệt 

• Vậy kích thướt của phòng sấy kể cả tường là:

L=14.6 + 2(0.05+0.25) = 15.2m

R= 1.7 + 2(0.05+0.25) = 2.3m

H= 2.2 + 0.1+0.05=2.35m

Tính vận tốc dòng khí trong quá trình sấy lý thuyết

Với:  : vận tốc TNS trong hầm sấy

             : lưu lượng there tích TNS

 : tiết diện tự do giữa 2 dòng tầng tải

F_td = B_hd = 1.7*0.2 = 0.34 (m²)

Lưu lượng thể tích tại điểm B và C₀

V_B = L₀ = 22726*1.06 = 24089.56

V_Co = L₀ = 22726 * 0.92 = 20907.92

Lưu lượng thể tích trung bình:

V₀ = ½( V_B + V_Co) = ½(24089.56 + 20907.92) = 22498.74

Suy ra, vận tốc dòng khí:

=

Tác nhân sấy trong quá trình sấy thực sẽ có vận tốc lớn hơn ta giả sử

4.3.           Động cơ băng tải

Vì băng tải di chuyển với tốc độ thấp ( số vòng quay của tang nhỏ)

Vận tốc băng tải:

Vận tốc của tang:

= >cần chọn nhiều bộ truyền để có tỉ số truyền lớn

 

Chương 5: TÍNH TOÁN NĂNG LƯỢNG

 

5.1.           Sấy lý thuyết

Năng lượng tiêu hao cho quá trình sấy lý thuyết:

Q₀ = L₀( I₁ – I₀) = 22726(124.47 – 45.328)                                              (7.15[1])

                            = 1798581.092 kJ/h = 499.61 kW

Năng lượng tiêu hao tính cho 1kg ẩm bay hơi:

                                             (7.16[1])

 

5.2.           Tổn hao nhiệt

5.2.1.     Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang ra khỏi hầm

Với: G₂: khối lượng vật liệu đầu ra kg/h

            W: lượng ẩm cần tách kg/h

            C_vl: nhiệt dung riêng của vật liệu ra khỏi hầm sấy kJ/kg.độ

            t_vlc, t_vlđ : nhiệt độ vật liệu ra và vào hầm sấy

            t_vlđ = t₀ = 17.9°C

            t_vlc = t₂ = 35°C

C_vl = C_vlk(1-W₂) +C_aW₂

C_vlk = 1.5 kJ/kg.độ

( Theo tài liệu [1], đối với vật liệu thực phẩm thì C_vlk = 1.2-1.7 kJ/kg.độ)

C_a :nhiệt dung riêng của nước = 4.18 kJ/kg.độ

® C_vl = 1.5(1-0.05) + 4.18*0.05 = 1.634 kJ/kg.độ

Thay số ta được

5.2.2.     Tổn thất để đun nóng bộ phận vận chuyển chiếm khoảng 2% q₀

q_vc = 2% q₀ = 0.02* =20.32

5.2.3.     Nhiệt tổn thất ra môi trường

Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh bao gồm:

-         Tổn thất nhiệt qua tường: q_t

-         Tổn thất nhiệt qua trần: q_tr

-         Tổn thất nhiệt qua nền: q_n

-         Tổn thất nhiệt qua cửa : q_c

-         Tổn thất nhiệt do mở cửa: q_mc

-         Nhiệt tổn thất động lực học: q_đh

q_đh = q_t + q_tr + q_n +q_c + q_mc

a)     Tổn thất nhiệt qua tường

Hệ số truyền nhiệt tính theo công thức :

Với:

: hệ số cấp nhiệt từ TNS vào tường. W/m².độ

: hệ số cấp nhiệt từ mặt ngoài hầm sấy ra môi trường W/m².độ

: hệ số dẫn nhiệt của các vật liệu làm tường, W/m².độ

Tường gồm 2 lớp:

-         Một lớp gạch = 250mm

-         Một lớp cách nhiệt = 50mm (bông thủy tinh)

Tra bảng T416, TL [5] ta được: = 0.77 W/m².độ

 = 0.058 W/m².độ

• Tính hệ số cấp nhiệt

= A( W/m².độ                                       (VI- 38[3])

Với A = 1.2 – 1.3: hệ số tùy thuộc chế độ chuyển động của khí. Ở chế độ chảy xối và tường nhám A = 1.2

: hệ số cấp nhiệt của không khí chuyển động cưỡng bức, W/m².độ

: hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên, W/m².độ

Như vậy không khí nóng được vận chuyển bằng quạt thì hệ số cấp nhiệt sẽ bao gồm ảnh hưởng cảu đối lưu tự nhiên & đối lưu cưỡng bức

+ Tính hệ số cấp nhiệt của  không khí nóng chuyển động cưỡng bức:

Công thức tổng quát cho khí chảy dọc theo tường phẳng:

                                                                         (VI-39[3])

Với:

l_t: hệ số dẫn nhiệt của không khí ở nhiệt độ trung bình, W/m².độ

t_tb =  = 65°C

l_t = 0.0283

                                                                   ( VI- 41[3])

c,n : hệ số phụ thuộc vào chế độ chuyển động của khí

Chuẩn số Re được tính theo công thức:

                                                                    (VI-42[3])

Với: = 1.5m/s: vận tốc chuyển động của khí trong hầm

       = 1.0445 kg/m³: khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ trung bình

= 20.35*10^-6 Pa/s : độ nhớt của khí ở nhiệt độ trung bình

Các thông số của khí tra ở T.318 TL [4]

d_tđ : đường kính tương đương của hầm sấy.

                              =  = 2.05 m

Re > 4.10⁴ thì c = 0.032 và n = 0.8

ð

ð= 1.09 W/m.độ

+ Tính hệ số cấp nhiệt cảu không khí nóng chuyển động tự nhiên:

Với  =  (Gr.Pr)^m                                                          (VI-45[3])

: hệ số phụ thuộc vào tích số (Gr.Pr). Công thức này được dùng khi Pr < 0.7

Công thức Grassholf (Gr)

T_tb = 65 + 273 = 338

g = 9.81 m²/s :gia tốc trọng trường

= t_tb- t_T1, K

t_tb: nhiệt độ trung bình của TNS

 t_T1 : nhiệt độ tường tiếp xúc với TNS

Các thông số sử dụng trong công thức Gr lấy theo nhiệt độ của màng t_m

Chọn t_T1 = 64.4

= 1.0445 kg/m³

= 20.35 Pa.s

Công thức tính chuẩn Pr

C_T: nhiệt dung riêng đẳng áp, J/kg.độ

C_T = 1010 J/kg.độ

 .................

Trong đó:

B: áp suất tại nơi đặt quạt,

: khối lượng riêng của khí ở điều kiện chuẩn

: khối lượng riêng của khí ở điều kiện làm việc

Công suất trên trục động cơ điện:

Trong đó:

: năng suất quạt

: hiệu suất của quạt

: truyền động qua bánh đai

Công suất thiết lập đối với động cơ điện:

Với  là hệ số dự trữ

 nên chọn  suy ra

Công suất thiết lập đối với động cơ điện:

Với  là hệ số dự trữ

 nên chọn  suy ra

Chọn quạt:

Với năng suất và áp suất của quạt, tra đồ thị đặc tuyến của quạt ly tâm, ta chọn quạt có kí hiệu II 4-70 N8 ( “Thiết kế hệ thống và thiết bị sấy”- Hoàng Văn Chước) cùng hiệu suất.

6.1.           Gầu tải nhập liệu

Do vận liệu sấy là chè hơi ẩm, ta chọn gầu tải abnwg vận tốc thấp, gầu cố định băng Bảng 51.4[2]

6.1.1.     Chọn các chi tiết cơ bản của gầu tải

Bộ phận kéo:

Băng được làm bằng vải cao su. Chọn chiều rộng băng 250mm, theo bảng 5.9/199[2], chọn số lớp vải z=4( do vật liệu dạng nhẹ)

Gầu:

Chọn loại gầu nông, đáy trong có kích thướt cơ bản sau:

A=95mm

B = 200mm

h=130mm, chiều cao của gầu

R=40mm

i= 0.75 l : dung tích 1 gầu

Các gầu đáy tròn được lắp trên các bộ phận kéo cách nhau 1 khoảng

A =(2,53)h = 3*130 = 390mm                          (5.21[2])

Tang dẫn động:

Tang dẫn động của băng đưuọc chế tạo bằng hàn. Đường kính tang được xác định: D = (125 250)z = 125*4 = 500mm           (5.22[2])

Chọn đường kính tang theo tiêu chuẩn D= 500 mm

Theo bảng 5.11[2], chọn chiều dài tang L = 300mm

6.1.2.     Xác định công suất và năng suất gầu tải:

Năng suất gầu tải:

Trong đó:

i: thể tích gầu, i= 0.75*10^-3m

a: bước của gầu trên băng, a = 0.39m

= 0.8: hệ số chứa đầy

= 57.91 kg/m³ : khối lượng riêng của vật liệu

 = 1.5 m/s: vận tốc kéo băng

2Q gần bằng năng suất nhập liệu G₁ = 950 kg/h

ðChọn gầu tải đôi

Công suất gầu tải:

Công suất cần thiết của động cơ truyền chuyển động cho gầu tải dùng băng:

Với:

Q: năng suất gầu tải, tấn/h

H=2m, chiều cao nâng vật liệu của gầu tải

 = 0.7: hiệu suất của gầu tải. Tra bảng 5.13[2]

KẾT LUẬN:

Hệ thống sấy băng tải hiện nay được sử dụng hiện nay được sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp thực phẩm nhưng do các sinh viên chưa được tham quan thực tế nên đa phần các tính toán còn thiên về lý thuyết, đôi chỗ chưa hợp lý và khoa học.

Nhưng bên cạnh đó,, sau khi hoàn thành xong đồ án đã giúp chúng em tìm hiểu sâu hơn về kỹ thuật sấy, đặc biệt là nguyên tắc hoạt động cũng như cách tính toán thiết kế hệ thống sấy băng tải. Hơn nữa , hiểu được mục đích và tầm quan trọng cảu hệ thống sấy này trong quy trình sản xuất.

Cuối cùng chúng em mong thầy cô nhận xét và hướng dẫn thêm để góp phần hoàn thiện đồ án môn học kỹ thuật thực phẩm hơn. Em xin chân thành cảm ơn!

 

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Trần Văn Phú, “Tính tốn và thiết kế hệ thống sấy”, NXB Giáo dục.

[2]. Vũ Bá Minh, Hồng Minh Nam, “Cơ học vật liệu rời”, NXB KHKT.

[3]. Phạm Văn Thơm, “Sổ tay thiết kế thiết bị hóa chất và chế biến thực phẩm đa dụng”, Đại học Cần Thơ, 1997.

[4]. Các tác giả, “Sổ tay qúa trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 1&2”, NXB Khoa học và kĩ thuật, Hà Nội, 1982.

[5]. Phạm Văn Bôn, Vũ Bá Minh, Hồng Minh Nam, “Ví dụ và bài tập”, tập 10 trong bộ sách “Qúa trình và thiết bị công nghệ hóa học”, trường ĐH Bách KhoaTpHCM.

[6]. Nguyễn Văn Lụa, “Kĩ thuật sấy vật liệu”, tập 7 trong bộ sách “Quá trình và thiết bị công  nghệ hóa học và thực phẩm”, NXB ĐH Quốc giaTp.HCM.

[7]. Nguyễn Văn Lụa, “Khuấy- Lắng -Lọc” trong bộ sách “Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học và thực phẩm”, NXB ĐH Quốc gia Tp.HCM

[8].GS/TS Nguyễn Thị Hiền, Ths. Nguyễn Văn Tặng, “ Công nghệ sản xuất chè, cà phê, ca cao”.