TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY TIÊU THÙNG QUAY - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.pdf) (57 trang)

Trang chủ

Luận Văn - Báo Cáo

Kỹ thuật

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY TIÊU THÙNG QUAY

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.1 MB, 57 trang )

Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻMỤC LỤCDANH MỤC CÁC HÌNH....................................................................................................4DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................................... 5LỜI MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 6CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................................ 71.1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU HẠT TIÊU ...................................................... 71.1.1. Tên gọi và phân loại khoa học ............................................................................. 71.1.2. Thành phần hóa học............................................................................................. 91.1.3. Phân bố ................................................................................................................ 91.2. TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP SẤY.............................................................. 101.2.1. Bản chất của quá trình sấy ................................................................................. 101.2.2. Phân loại quá trình sấy....................................................................................... 101.2.3. Thiết bị sấy thùng quay...................................................................................... 121.2.4. Nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng quay .................................................. 141.3. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY TIÊU ................................................................ 161.3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ ................................................................................. 161.3.2. Giải thích quy trình ............................................................................................ 16CHƢƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH .............................................. 212.1. CÁC THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY ............................................................ 212.2. CÁC CÔNG THỨC SỬ DỤNG .............................................................................. 212.3. TÍNH CÁC THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY .................................................. 222.4. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ............................................................................. 272.5. TÍNH THỜI GIAN SẤY.......................................................................................... 28GVHD: Đào Thanh Khê[1]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻ2.5.1. Tính cƣờng độ sấy ............................................................................................. 282.5.2. Tính thời gian sấy .............................................................................................. 302.6. TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH ......................................................................................... 302.6.1. Tính kích thƣớc thùng quay ............................................................................... 302.6.2. Thời gian lƣu...................................................................................................... 312.6.3. Kiểm tra vận tốc tác nhân sấy ............................................................................ 312.7. TÍNH BỀ DÀY CÁCH NHIỆT CỦA THÙNG ....................................................... 322.7.1. Hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy đến thành trong của thùng1 ................. 322.7.2. Hệ số cấp nhiệt từ thành ngoài của thùng sấy đến môi trƣờng xung quanh2 . 342.8. TÍNH TRỞ LỰC QUA THÙNG SẤY .................................................................... 382.9. CHỌN KÍCH THƢỚC CÁNH ĐẢO TRONG THÙNG SẤY ................................ 39CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ ..................................................................... 423.1. TÍNH CALORIFER CẤP NHIỆT ........................................................................... 413.1.1. Tính hiệu số nhiệt độ trung bình ........................................................................ 433.1.2. Tính hệ số cấp nhiệt phía không khí ngoài ống2 ............................................ 443.1.2.1. Các thông số của không khí ngoài ống ........................................................... 443.1.2.2. Tính hệ số cấp nhiệt2 ................................................................................... 453.1.2.3. Tính hệ số cấp nhiệt phía trong ống1 ........................................................... 473.1.2.4. Hệ số truyền nhiệt K ....................................................................................... 483.1.2.5. Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt và kích thƣớc calorifer ............................ 483.1.2.6. Trở lực qua calorifer ....................................................................................... 493.2. TÍNH VÀ CHỌN XYCLON ................................................................................... 493.3. TÍNH TRỞ LỰC VÀ CHỌN QUẠT ....................................................................... 52CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN .................................................................................................. 55GVHD: Đào Thanh Khê[2]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻTÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 56GVHD: Đào Thanh Khê[3]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻDANH MỤC CÁC HÌNHHình 1: Cây tiêu………………………………………………………………………...7Hình 2: Hạt tiêu…………………………………………………………………………8Hình 3: Biểu đồ dự báo sản lƣợng hạt tiêu thế giới năm 2011………………………..10Hình 4: Máy sấy thùng quay…………………………………………………………..12Hình 5: Sơ đồ thiết bị sấy thùng quay…………………………………………………14Hình 6: Sơ đồ sấy nguyên liệu………………………………………………………...18Hình 7: Hạt tiêu sấy thành phẩm………………………………………………………20Hình 8: Đồ thị H- d của không khí ẩm………………………………………………...23Hình 9: Đồ thị biểu diễn ba điểm A, B, C của quá trình sấy…………………………..27Hình 10: Sơ đồ truyền nhiệt qua vách thùng…………………………………………..35Hình 11: Hình dạng một số cánh đảo trong thùng…………………………………….39Hình 12: Diện tích phần chứa vật liệu trong thùng……………………………………40Hình 13: Các kích thƣớc của cánh tròn………………………………………………..43Hình 14: Sơ đồ truyền nhiệt…………………………………………………………...44Hình 15: Các diện tích bề mặt của ống có cánh……………………………………….45Hình 16: Xyclon đơn…………………………………………………………………..51GVHD: Đào Thanh Khê[4]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻDANH MỤC CÁC BẢNGBảng 1: Trạng thái tác nhân sấy trong quá trình sấy thực……………………………26Bảng 2: Các thông số chọn để tính cƣờng độ sấy……………………………………..29Bảng 3: Bảng M theo d………………………………………………………………..30Bảng 4: Lƣu lƣợng và khối lƣợng riêng của không khí sấy trong quá trình sấy thực…31Bảng 5: Các thông số của tác nhân sấy trong thùng sấy………………………………32Bảng 6: L/D theo chuẩn số Reynolds………………………………………………….33Bảng 7: Các thông số của không khí bên ngoài thùng sấy…………………………….34Bảng 8: Các bề dày thùng và vật liệu………………………………………………….35Bảng 9: Các thông số của các tác nhân qua calorifer……………………………….....42Bảng 10: Một số kích thƣớc của calorifer……………………………………………..42Bảng 11: Các thông số của không khí di chuyển ngoài ống…………………………..44Bảng 12: Các thông số của hơi nƣớc bão hòa ngƣng tụ trong ống……………………47Bảng 13: Kích thƣớc cơ bản của xyclon đơn………………………………………….50GVHD: Đào Thanh Khê[5]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻLỜI MỞ ĐẦUViệt Nam là một trong các nƣớc có nền sản xuất nông nghiệp lâu đời trên thế giới.Hiện nay, nông nghiệp vẫn còn chiếm tỉ trọng khá cao trong cơ cấu kinh tế nƣớc ta.Mặcdù vậy, ngành nông nghiệp vẫn chƣa đem lại hiệu quả tƣơng xứng với vị trí của nó trongnền kinh tế. Nguyên nhân chủ yếu hiện nay là do các khâu thu hoạch, bảo quản và chếbiến nông sản tại Việt Nam thực hiện chƣa khoa học. Điều đó làm giảm giá trị các sảnphẩm khi đƣa ra thị trƣờng tiêu thụ.Để cải thiện vấn đề này có rất nhiều phƣơng pháp đƣợc đƣa ra, trong đó sấy là mộttrong những phƣơng pháp thông dụng nhất hiện nay. Sản phẩm sau quá trình sấy có độẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng caochất lƣợng sản phẩm, tăng cảm quan cũng nhƣ giá trị kinh tế.Trong công nghiệp thực phẩm, sấy bằng thùng quay là một trong các phƣơng pháp kháphổ biến do mang lại hiệu quả kinh tế cao, thuận tiện khi vận hành và tiết kiệm thời gian.Do đó, ngƣời ta thƣờng chọn thiết bị sấy thùng quay trong việc sấy các sản phẩm lƣơngthực, hạt, quả,…Trong phạm vi đồ án môn học này, chúng em sẽ trình bày về quy trình công nghệ vàthiết bị sấy thùng quay để sấy hạt tiêu, năng suất 120 kg hạt tiêu khô/mẻ.Mặc dù đã cố gắng rất nhiều song vẫn còn rất nhiều thiếu sót vì đây là lần đầu tiên làmđồ án nên chƣa có kinh nghiệm. Bên cạnh đó trình độ tự nghiên cứu và khả năng tƣ duycòn giới hạn nên đồ án của nhóm không thể tránh nhiều thiếu sót. Qua đồ án này, chúngem kính mong quý thầy cô chỉ bảo để có thể hoàn thiện tốt hơn đồ án cũng nhƣ bài tậplớn mà thầy cô giáo cho chúng em vào những lần sau.Chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hƣớng dẫn, cácthầy cô giáo và bạn bè đã giúp đỡ chúng em hoàn thiện đồ án đúng thời hạn.GVHD: Đào Thanh Khê[6]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻCHƢƠNG 1: TỔNG QUAN1.1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU HẠT TIÊU1.1.1. Tên gọi và phân loại khoa học Tên khoa học: Piper nigrum Giới: Plantae Ngành: Angiospermae Lớp: Magnoliidae Phân lớp: Rosidae Bộ: Piperales Họ: Piperaceae Chi: Piper Loài: P.nigrumHồ tiêu còn gọi là cổ nguyệt, hắc cổ nguyệt, bạch cổ nguyệt (danh pháp hóa học: Pipernigrum) là một loài cây leo có hoa thuộc họ Hồ tiêu (Piperaceae), trồng chủ yếu để lấyquả và hạt, thƣờng dùng làm gia vị dƣới dạng khô hoặc tƣơi.Hình 1: Cây tiêuGVHD: Đào Thanh Khê[7]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻHồ tiêu là một loại dây leo, thân dài, nhẵn không mang lông, bám vào các cây khácbằng rễ. Thân mọc cuốn, mang lá mọc cách. Lá nhƣ lá trầu không, nhƣng dài và thuônhơn. Có hai loại nhánh: một loại nhánh mang quả, và một loại nhánh dinh dƣỡng, cả hailoại nhánh đều xuất phát từ kẽ lá. Đối chiếu với lá là một cụm hoa hình đuôi sóc. Khichín, rụng cả chùm.Quả hình cầu nhỏ, chừng 20- 30 quả trên một chùm, lúc đầu màu xanh lục, sau có màuvàng, khi chín có màu đỏ. Từ quả này có thể thu hoạch đƣợc hồ tiêu trắng, hồ tiêu đỏ, hồtiêu xanh và hồ tiêu đen.Đốt cây rất dòn, khi vận chuyển nếu không cận thận thì cây có thể chết. Quả có một hạtduy nhất.Hồ tiêu đƣợc thu hoạch mỗi năm hai lần. Muốn có hồ tiêu đen, ngƣời ta hái quả vàolúc xuất hiện một số quả đỏ hay vàng trên chùm, nghĩa là lúc quả còn xanh; những quảcòn non quá chƣa có sọ rất giòn, khi phơi dễ vỡ vụn, các quả khác khi phơi vỏ quả sẽ sănlại, ngả màu đen. Muốn có hồ tiêu trắng (hay hồ tiêu sọ), ngƣời ta hái quả lúc chúng đãthật chín, sau đó bỏ vỏ. Loại này có màu trắng ngà hay xám, ít nhăn nheo và ít thơm hơn(vì lớp vỏ chứa tinh dầu đã mất) nhƣng cay hơn (vì quả đã chín).Hình 2: Hạt tiêuGVHD: Đào Thanh Khê[8]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻ1.1.2. Thành phần hóa họcHồ tiêu cũng rất giàu vitamin C, thậm chí còn nhiều hơn cả cà chua. Một nửa cốc hồtiêu xanh, vàng hay đỏ sẽ cung cấp tới hơn 230% nhu cầu canxi 1 ngày/1 ngƣời.Trong tiêu có 1,2- 2% tinh dầu, 5- 9% piperin và 2,2- 6% chanvixin. Piperin vàchanvixin là 2 loại ankaloit có vị cay hắc làm cho tiêu có vị cay. Trong tiêu còn có 8%chất béo, 36% tinh bột và 4% tro.Thƣờng dùng hạt tiêu đã rang chín, thơm cay làm gia vị. Tiêu thơm, cay nồng và kíchthích tiêu hoá, có tác dụng chữa một số bệnh.Hạt tiêu cũng rất giàu chất chống oxy hóa, chẳng hạn nhƣ beta carotene, giúp tăngcƣờng hệ miễn dịch và ngăn ngừa sự hủy hoại các tế bào, gây ra các căn bệnh ung thƣ vàtim mạch.1.1.3. Phân bốỞ nƣớc ta hồ tiêu đƣợc phân bố thành các vùng sản xuất chính ở Bắc Trung Bộ, Duyênhải Trung Bộ, Tây Nguyên, vùng Đông Nam Bộ và đồng bằng sông Cửu Long, trong đóTây Nguyên và Đông Nam Bộ là 2 vùng sản xuất chính. Sản xuất hồ tiêu thƣờng hìnhthành các vùng nổi tiếng nhƣ: Tân Lâm (Quảng Trị), Lộc Ninh (Bình Phƣớc), Bà Rịa (BàRịa– Vũng Tàu), Phú Quốc (Kiên Giang), Dak R’Lắp (Đăk Nông), Chƣ Sê (Gia Lai), điềunày tạo điều kiện thuận lợi cho việc quy hoạch thành các vùng sản xuất hàng hóa tậptrung, đạt chất lƣợng xuất khẩu cao.Việt Nam hiện là một nƣớc xuất khẩu tiêu đứng hàng đầu thế giới thế nhƣng chủ yếuxuất khẩu ở dạng thô. Vì thế vấn đề bảo quản tiêu hạt để xuất khẩu hết sức quan trọng vàcần thiết trong nền kinh tế quốc dân.GVHD: Đào Thanh Khê[9]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻHình 3: Biểu đồ dự báo sản lượng hạt tiêu thế giới năm 2011Vấn đề bảo quản tiêu nhìn chung là khó, vì tiêu là môi trƣờng thuận lợi rất thích hợpcho sâu mọt phá hoại. Muốn bảo quản lâu dài thì hạt phải có chất lƣợng ban đầu tốt, có độẩm an toàn. Vì vậy, quá trình sấy hạt sau thu hoạch có vai trò quan trọng trong bảo quản,chế biến cũng nhƣ nâng cao chất lƣợng hạt. Với phƣơng pháp này sẽ bảo quản hạt tiêuđƣợc lâu hơn, dễ dàng trong quá trình vận chuyển, ứng dụng nhiều trong quá trình chếbiến các sản phẩm ăn liền.1.2. TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP1.2.1. Bản chất của quá trình sấySấy là sự bốc hơi nƣớc của sản phẩm bằng nhiệt ở nhiệt độ thích hợp, là quá trìnhkhuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu, hay nói cách khác do chênhlệch áp suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trƣờng xung quanh.1.2.2. Phân loại quá trình sấy- Ngƣời ta phân biệt ra 2 loại:+ Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân chính là nắng, gió,... Phƣơng pháp này thời gian sấy dài,tốn diện tích sân phơi, khó điều chỉnh và độ ẩm cuối cùng của vật liệu còn khá lớn, phụthuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu.GVHD: Đào Thanh Khê[10]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻ+ Sấy nhân tạo: quá trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa là phải dùng đến tác nhân sấy nhƣkhói lò, không khí nóng, hơi quá nhiệt,… và nó đƣợc hút ra khỏi thiết bị khi sấy xong.Quá trình sấy nhanh, dễ điều khiển và triệt để hơn sấy tự nhiên.- Nếu phân loại phƣơng pháp sấy nhân tạo, ta có:* Phân loại theo phƣơng thức truyền nhiệt:+ Phƣơng pháp sấy đối lƣu: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt truyền từmôi chất sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lƣu. Đây là phƣơng pháp đƣợcdùng rộng rãi hơn cả cho sấy hoa quả và sấy hạt.+ Phƣơng pháp sấy bức xạ: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là thực hiện bằngbức xạ từ một bề mặt nào đó đến vật sấy, có thể dùng bức xạ thƣờng, bức xạ hồng ngoại.+ Phƣơng pháp sấy tiếp xúc: nguồn cung cấp nhiệt cho vật sấy bằng cách cho tiếp xúctrực tiếp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt.+ Phƣơng pháp sấy bằng điện trƣờng dòng cao tầng: nguồn nhiệt cung cấp cho vật sấynhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trƣờng cao tần trong vật sấy làm vật nóng lên.+ Phƣơng pháp sấy thăng hoa: đƣợc thực hiện bằng làm lạnh vật sấy đồng thời hútchân không để cho vật sấy đạt đến trạng thái thăng hoa của nƣớc, nƣớc thoát ra khỏi vậtsấy nhờ quá trình thăng hoa.+ Phƣơng pháp sấy tầng sôi: nguồn nhiệt từ không khí nóng nhờ quạt thổi vào buồngsấy đủ mạnh và làm sôi lớp hạt, sau một thời gian nhất định, hạt khô và đƣợc tháo rangoài.+ Phƣơng pháp sấy phun: đƣợc dùng để sấy các sản phẩm dạng lỏng.+ Bức xạ: sự dẫn truyền nhiệt bức xạ từ vật liệu nóng đến vật liệu ẩm.* Phân loại theo tính chất xử lý vật liệu ẩm qua buồng sấy:+ Sấy mẻ: vật liệu đứng yên hoặc chuyển động qua buồng sấy nhiều lần, đến khi hoàntất sẽ đƣợc tháo ra.GVHD: Đào Thanh Khê[11]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻ+ Sấy liên tục: vật liệu đƣợc cung cấp liên tục và sự chuyển động của vật liệu ẩm quabuồng sấy cũng xảy ra liên tục.* Phân loại theo sự chuyển động tƣơng đối giữa dòng khí và vật liệu ẩm:+ Loại thổi qua bề mặt.+ Loại thổi xuyên vuông góc với vật liệu.1.2.3. Thiết bị sấy thùng quayHình 4: Máy sấy thùng quayHệ thống sấy thùng quay là một hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng để sấy vậtliệu hạt, cục nhỏ nhƣ lúa, ngô (bắp), hạt đậu xanh, hạt tiêu,...Máy sấy thùng quay là 1 thùng hình trụ đặt nghiêng 1– 6o, có 2 vành đai đỡ, vành đainày tỳ vào con lăn đỡ khi thùng quay. Vật liệu vào sấy qua phễu nạp vật liệu. Vật liệuGVHD: Đào Thanh Khê[12]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻtrong thùng không quá 20- 25% thể tích thùng. Sau khi sấy xong, thành phẩm qua bộphận tháo sản phẩm ra ngoài.Bên trong thùng có lắp các cánh đảo để xáo trộn vật liệu làm cho hiệu suất sấy đạtđƣợc cao hơn, phía cuối thùng có hộp tháo sản phẩm còn đầu thùng cấm vào lò đốt hoặcnối với ống tạo tác nhân sấy. Giữa thùng quay, hộp tháo và lò có cơ cấu bịt kín để khôngkhí và khói lò không thoát ra ngoài. Ngoài ra còn có xyclone để thu hồi sản phẩm baytheo khí và thải khí sạch ra môi trƣờng.Khí nóng và vật liệu có thể đi cùng chiều hay ngƣợc chiều ở bên trong thùng. Phía đầuchỗ nạp liệu bên trong thùng sấy có lắp cánh xoắn 1 đoạn khoảng 700- 1000mm, chiềudài của đoạn này phụ thuộc vào đƣờng kính của thùng.Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng không quá 3 m/s để tránh vật liệu bịcuốn nhanh ra khỏi thiết thùng. Vận tốc quay của thùng là 5– 8 vòng/phút.Các đệm ngăn trong thùng chứa có tác dụng phân phối vừa có tác dụng phân phối đềucho vật liệu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vậtliệu sấy và tác nhân sấy. Cấu tạo của đệm ngăn (cánh trộn) phụ thuộc vào kích thƣớc vậtliệu sấy và độ ẩm của nó.Các loại đệm ngăn dùng phổ biến là:- Đệm ngăn mái chèo nâng và loại phối hợp: dùng khi sấy những vật liệu cực to, ẩm,...Loại này có hệ số chất đầy vật liệu không quá 0,1– 0,2.- Đệm ngăn hình quạt có những khoảng thông với nhau.- Đệm ngăn phân phối hình chữ nhật và kiểu vạt áo đƣợc xếp trên toàn bộ tiết diện củathùng đƣợc dùng để sấy các vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi thùng quay vật liệu đảo trộnnhiều lần, bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy lớn.- Đệm ngăn kiểu phân khu: để sấy các vật liệu đã đƣợc đạp nhỏ, bụi. Loại này chỉ chophép hệ số điền đầy khoảng 0,15– 0,25.GVHD: Đào Thanh Khê[13]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻ- Nếu nhiệt độ sấy cần lớn hơn 2000C thì dùng khói lò nhƣng không dùng cho nhiệt độ> 8000C. Ƣu điểm:+ Quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ sự tiếp xúc tốt giữa vật liệu sấy và tácnhân sấy. Cƣờng độ sấy lớn, có thể đạt 100 kg ẩm bay hơi/m3.h.+ Thiết bị gọn có thể cơ khí và tự động hóa hoàn toàn. Nhƣợc điểm: vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ bị tạo bụi, vỡ vụn. Do đó nhiềutrƣờng hợp sẽ làm giảm chất lƣợng sản phẩm sấy.1.2.4. Nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng quayHình 5: Sơ đồ thiết bị sấy thùng quay Chú thích:1. Thùng quay5. Phễu hứng sản phẩm9. Con lăn chặn2. Vành đi đỡ6. Quạt hút10. Mô tơ quạt3. Con lăn đỡ7. Thiết bị lọc bụi11. Bê tông4. Bánh răng8. Lò đốt12. Băng tảiMáy sấy thùng quay gồm 1 thùng hình trụ (1) đặt nghiêng với mặt phẳng nằm ngang 160C. Toàn bộ trọng lƣợng của thùng đƣợc đặt trên 2 bánh đai đỡ (2).GVHD: Đào Thanh Khê[14]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻBánh đai đƣợc đặt trên bồn con lăn đỡ (3), khoảng cách giữa 2 con lăn cùng 1 bệ đỡ(11) có thể thay đổi để điều chỉnh các góc nghiêng của thùng, nghĩa là điều chỉnh thờigian lƣu vật liệu trong thùng. Thùng quay đƣợc là nhờ có bánh răng (4). Bánh răng (4) ănkhớp với bánh răng dẫn động (12) nhận truyền động của động cơ (10) qua bộ giảm tốc.Vật liệu ƣớt đƣợc nạp liên tục vào đầu cao của thùng phễu chứa (14) và đƣợc chuyểndọc theo thùng nhờ các đệm ngăn. Các đệm ngăn vừa có tác dụng phân bố đều vật liệutheo tiết diện của thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấyvà tác nhân sấy. Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích thƣớc của vật liệu sấy, tínhchất và độ ẩm của nó. Vận tốc của không khí nóng đi trong máy sấy khoảng 2– 3 m/s,thùng quay 5– 8 vòng/phút. Vật liệu khô ở cuối máy sấy đƣợc tháo qua cơ cấu tháo sảnphẩm (5) rồi nhờ băng tải xích (13) vận chuyển vào kho.Không khí thải đƣợc quạt (7) hút vào hệ thống tách bụi,... để tách những hạt bụi cuốntheo khí thải. Các hạt bụi nhỏ đƣợc tách ra, hồi lƣu trở lại bằng tải xích (13). Khí sạch thảira ngoài.GVHD: Đào Thanh Khê[15]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻ1.3. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY TIÊU1.3.1. Sơ đồ quy trình công nghệNguyên liệuSàng tạp chấtSàng đáPhân loại tỉ trọng xoắn ốcXử lý vi sinhSấyLàm nguộiTiêuCânĐóng baoBảo quản1.3.2. Giải thích quy trình Công đoạn 1: Làm sạchĐể chế biến tiêu đen, tiêu đƣợc hái cả chum quả khi thấy chùm có lác đác quả chínhoặc quả đã chuyển sang vàng. Dùng máy tách hạt để tách hạt ra khỏi chum ngay hay cóGVHD: Đào Thanh Khê[16]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻthể để dồn 2– 3 ngày mới tách hạt tùy theo khối lƣợng tiêu thu hái đƣợc. Để việc tách hạtđƣợc dễ dàng ngƣời ta thƣờng ủ quả trong bao hay dồn đống lại rồi lấy bạt phủ lên trongvòng 12– 24 giờ, sau đó mới đem tách hạt.Hạt tiêu nguyên liệu đƣợc đƣa vào một hộp nạp liệu xây chìm dƣới đất sau đó đƣợcchuyển vào sang tạp chất thông qua một gầu tải. Sàng tạp chất hoạt động dựa trên nguyênlý khí động học, nguyên lý phân cách về trọng lƣợng và nguyên lý phân cách về thể tích.Do vậy, sàng tạp chất có thể tách đƣợc khoảng 90% lƣợng tạp chất lẫn trong hạt tiêu gồm:tạp chất nhỏ hơn hạt tiêu, tạp chất lớn hơn hạt tiêu và tạp chất nhẹ hơn hạt tiêu (bao gồmcả bụi).Ngoài ra do có gắn một bộ phận từ tính nên sàng tạp chất còn có tác dụng tách sắt théplẫn trong nguyên liệu.Hạt tiêu nguyên liệu sau khi rời khỏi sàng tạp chất có kích thƣớc trong khoảng từ 2,5mm đến 6,5 mm. Công đoạn 2: Tách đá sạnHạt tiêu trƣớc khi vào máy tách đá sạn vẫn còn lẫn những hạt sạn kích cỡ với hạt tiêu.Máy tách đá sạn hoạt động dựa trên nguyên lý khác biệt về tỷ trọng của hạt tiêu cùng kíchcỡ. Hạt tiêu nhẹ hơn sẽ đƣợc một luồng khí nâng lên tạo thành một dòng chảy song songvới lƣới sàng để chảy ra ngoài. Trong khi đó hạt sạn nặng hơn sẽ rơi xuống va đập với cáchạt của rãnh lƣới và chảy ngƣợc về sau để thoát ra ngoài. Công đoạn 3: Phân loại tỷ trọng xoắn ốcHạt tiêu sau quá trình làm sạch, phân loại kích cỡ, tách đá sạn và phân loại bằng khíđộng học vẫn còn khác nhau về hình dạng: móp méo hoặc tròn hay còn lẫn những cọngtiêu.Máy phân loại hình dạng kiểu oắn ốc đƣợc cấu tạo bởi những vách ngăn xoắn ốc quanhtrục thẳng đứng. Hỗn hợp hạt tiêu gồm hạt tiêu biến dạng và hạt tròn đƣợc nạp vào miệngGVHD: Đào Thanh Khê[17]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻtrên của máy phân loại. Bởi vì hạt tiêu chảy xuống theo chiều xoắn ốc dƣới tác động củatrọng lực. Các hạt tròn xoay tròn trên gia tốc tăng dần đến một điểm mà chúng xoay tròntheo độ nghiêng vách ngăn nằm rìa ngoài và đƣợc tách ra, còn những hạt biến dạng khirơi tự do trên máng xoắn ốc bị lực ma xát cao hơn tốc độ dòng chảy không bằng hạt tròn.Do đó các hạt biến dạng chảy gần hơn trục của máy xoắn ốc và đƣợc đƣa ra ngoài. Công đoạn 4: Rửa và xử lí vi sinh bằng hơi nƣớcĐể khử các vi sinh vật có hại nhất là khuẩn Salmonella, ngƣời ta sử dụng hơi nƣớc vớiáp suất từ 2– 3 kg/cm2 có nhiệt độ từ 120– 1400C để phun vào hạt tiêu trong thời gianngắn nhất (khoảng 20– 40 giây). Trong quá trình hấp thụ hơi nƣớc nóng hạt tiêu đƣợcchuyển qua trống trích ly nƣớc trƣớc khi qua hệ thống sấy.Công đoạn 5: SấyĐối với các nguyên liệu hạt, ngƣời ta thƣờng áp dụng phƣơng pháp sấy đối lƣu. Khôngkhí nóng đƣợc dùng làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ phù hợp, chuyển độngchảy trùm lên vật sấy làm cho ẩm trong vật sấy bay hơi rồi đi theo tác nhân sấy ra ngoài.Không khí có thể chuyển động cùng chiều, ngƣợc chiều hoặc cắt ngang dòng chuyểnđộng của sản phẩm. Sấy đối lƣu có thể thực hiện theo mẻ (gián đoạn) hay liên tục.Hình 6: Sơ đồ sấy nguyên liệuGVHD: Đào Thanh Khê[18]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻ Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy:- Nhiệt độ sấy:Rau quả, hạt là sản phẩm chịu nhiệt kém: trên 900C thì đƣờng fructose bắt đầu bịcaramel hoá, các phản ứng tạo ra melanoidin, polime hoá các hợp chất cao phân tử xảy ramạnh. Còn ở nhiệt độ cao hơn nữa, nó có thể bị cháy. Do vậy, để sấy hạt nông sản thƣờngdùng chế độ sấy ôn hoà. Tuỳ theo loại nguyên liệu, nhiệt độ sấy không quá 80- 900C.Quá trình sấy còn phụ thuộc vào tốc độ tăng nhiệt của vật liệu sấy. Nếu tốc độ tăngnhiệt quá nhanh thì bề mặt mặt quả bị rắn lại và ngăn quá trình thoát ẩm. Ngƣợc lại, nếutốc độ tăng chậm thì cƣờng độ thoát ẩm yếu.- Độ ẩm không khí:Muốn nâng cao khả năng hút ẩm của không khí thì phải giảm độ ẩm tƣơng đối của nóxuống. Sấy chính là biện pháp tăng khả năng hút ẩm của không khí bằng cách tăng nhiệtđộ.Thông thƣờng khi vào buồng sấy, không khí có độ ẩm 10- 13%. Nếu độ ẩm của khôngkhí quá thấp sẽ làm hạt nông sản nứt hoặc tạo ra lớp vỏ khô trên bề mặt, làm ảnh hƣởngxấu đến quá trình thoát hơi ẩm tiếp theo. Nhƣng nếu độ ẩm quá cao sẽ làm tốc độ sấygiảm.Khi ra khỏi lò sấy, không khí mang theo hơi ẩm của rau quả tƣơi nên độ ẩm tăng lên(thông thƣờng khoảng 40- 60%). Nếu không khí đi ra có độ ẩm quá thấp thì sẽ tốn nănglƣợng. Ngƣợc lại, nếu quá cao sẽ dễ bị đọng sƣơng, làm hƣ hỏng sản phẩm sấy. Ngƣời tađiều chỉnh độ ẩm của không khí ra bằng cách điều chỉnh tốc độ lƣu thông của nó và lƣợngrau quả tƣơi chứa trong lò sấy.- Lƣu thông của không khí:Trong quá trình sấy, không khí có thể lƣu thông tự nhiên hoặc cƣỡng bức. Trong các lòsấy, không khí lƣu thông tự nhiên với tốc độ nhỏ (nhỏ hơn 0,4 m/s), do vậy thời gian sấythƣờng kéo dài, làm chất lƣợng sản phẩm sấy không cao. Để khắc phục nhƣợc điểm này,GVHD: Đào Thanh Khê[19]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻngƣời ta phải dùng quạt để thông gió cƣỡng bức với tốc độ trong khoảng 0,4- 4,0 m/strong các thiết bị sấy. Nếu tốc độ gió quá lớn (trên 4,0 m/s) sẽ gây tổn thất nhiệt lƣợng.- Độ dày của lớp sấy:Độ dày của lớp hạt nông sản sấy cũng ảnh hƣởng đến quá trình sấy.Lớp nguyên liệucàng mỏng thì quá trình sấy càng nhanh và đồng đều, nhƣng nếu quá mỏng sẽ làm giảmnăng suất của lò sấy. Ngƣợc lại, nếu quá dày thì sẽ làm giảm sự lƣu thông của không khí,dẩn đến sản phẩm bị "đổ mồ hôi" do hơi ẩm đọng lại.Thông thƣờng nên xếp lớp rau quả trên các thiết bị sấy với khối lƣợng 5– 8 kg/m2 làphù hợp. Đối với nguyên liệu hạt tiêu, ta chọn chế độ sấy ở 50– 600C trong thời gian 2 giờcho thiết bị sấy thùng quay. Công đoạn 6: Làm nguội sau sấy và phân loạiSau khi sấy, hạt tiêu đƣợc đƣa vào một thùng làm nguội và một lần nữa hạt tiêu đƣợctách tạp chất gồm bụi vỏ hạt tiêu phát sinh sau quá trình sấy. Sau đó hạt tiêu đƣợc đƣa vàomáy phân loại hình dạng kiểu xoắn ốc (lần 2). Công đoạn 7: Cân định lƣợng tự độngHạt tiêu thành phẩm đƣợc đƣa vào thùngchứa để trữ hoặc đƣợc đƣa vào hệ thống cântự động định lƣợng theo yêu cầu. Cân địnhlƣợng đƣợc tự động hóa điều khiển bằng hệthống điện tử có hiển thị số với giai bậc từ30– 60kg mà sai số cho phép là45g/50kgnăng suất 200bao/giờ.- Sản phẩm thu đƣợc: tiêu đen sạch đạttiêu chuẩn ASTA.Hình 7: Hạt tiêu sấy thành phẩm- Công suất: 4000 tấn/ năm.GVHD: Đào Thanh Khê[20]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻCHƢƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH2.1. CÁC THÔNG SỐ TÁC NHÂN SẤYCác ký hiệu:- G1, G2: lƣợng vật liệu trƣớc và sau khi sấy (kg/h).- Gk: lƣợng vật liệu khô tuyệt đối đi qua máy sấy (kg/h).- W1, W2: độ ẩm của vật liệu trƣớc và sau khi sấy, tính trên căn bản ƣớt (%).- W: lƣợng ẩm đƣợc tách ra khỏi vật liệu (kg/h).- L: lƣợng không khí khô (kkk) tuyệt đối qua máy sấy (kg/h).- do: hàm ẩm của không khí ngoài trời (kg ẩm/kg kkk).- d1: hàm ẩm của không khí trƣớc khi vào buồng sấy (kg ẩm/kg kkk).- d2: hàm ẩm của không khí sau khi sấy (kg ẩm/kg kkk).2.2. CÁC CÔNG THỨC SỬ DỤNGDùng tác nhân sấy là không khí.- Phân áp suất bảo hòa của hơi nƣớc trong không khí ẩm theo nhiệt độ:4026,42 pb  exp12 235,5  t oC [bar](CT 2.11/14),[6][kg/kgkkk](CT 2.15/15),[6][kj/kgkkk](CT 2.17/15),[6]- Độ chứa ẩm:d  0,621 . pbB   . pbVới: B: áp suất khí trời, B = 1 at = 0,981 bar.- Enthapy của không khí ẩm:H  C pk .t  d .( r  C pa .t )  1,004 .t  d .( 2500  1,842 .t )GVHD: Đào Thanh Khê[21]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻVới: * Cpk: nhiệt dung riêng của không khí khô, Cpk= 1,004 kJ/kg0K.* Cpa: nhiệt dung riêng của hơi nƣớc, Cpa= 1,842 kJ/kg0K.* r: ẩn nhiệt hóa hơi của nƣớc, r = 2500 kJ/kg.- Thể tích riêng của không khí ẩm:v[m3/kgkkk]RT288 .TM ( B   . pb ) B   . pb6,[8]Với: * R: hằng số khí, R = 8314 J/kmol.độ.* M: khối lƣợng không khí, M = 29 kg/kmol.* B, pb: áp suất khí trời và phần áp suất bão hòa của hơi nƣớc trong không khí,N/m2.- Lƣu lƣợng không khí ẩm:V = v.L[m3/kg]6,[8]Với: * L: lƣu lƣợng không khí khô, kg/h.* v: thể tích riêng của không khí ẩm, m3/h.- Khối lƣợng riêng của không khí ẩm:k  oTo 1 T 0,378.. pb B[kg/m3]6,[8]Trong đó: * o = 1,293 kg/m3: khối lƣợng riêng của không khí khô ở điều kiện chuẩn.* T0 = 2730K: nhiệt độ không khí ở điều kiện chuẩn.2.3. TÍNH CÁC THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY- Trạng thái không khí ngoài trời: đƣợc biễu diễn bằng trạng thái A, xác định bằng cặpthông số (t0,o).GVHD: Đào Thanh Khê[22]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻHình 8: Đồ thị H- d của không khí ẩmGVHD: Đào Thanh Khê[23]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻ- Do vật liệu sấy là tiêu hạt có thể đƣợc trồng và thu hoạch nhiều vụ trong một năm,tuy nhiên tính theo mùa mƣa, ít nắng thì thiết bị sẽ làm việc tốt quanh năm. Vì vậy, tachọn trạng thái A theo giá trị nhiệt độ và độ ẩm trung bình của Thành phố Hồ Chí Minh:A:to= 27oCo= 84%4026,42 4026,42   exp12 pbo  exp12   0,035482235,5  t o 235,5  27 d o  0,621.[bar](CT 2.11/14),[6]o . pb o0,84.0,035482 0,621. 0,019459B  o . pb o0,981 0,84.0,035482[kg/kgkk] (CT 2.15/15),[6]H o  1,004.to  d 0 .(2500  1,842.to ) 1,004.27  0,019459.(2500  1,842.27)  76,723vo 288.To288(27  273) 0,90833B  o . pbo 0,981.105  0,84.0,035482.105[kJ/kgkk](CT 2.17/15),[6][m3/kgkk]6,[8]- Không khí đƣợc đƣa vào caloriphe và đƣợc đốt nóng đẳng ẩm (d1 = do) đến trạng tháiB (d1, t1). Trạng thái B cũng là trạng thái của tác nhân sấy vào thùng sấy.Không khí đƣợc quạt đƣa vào caloriphe và đƣợc đốt nóng đẳng ẩm (d1 = do) đến trạngthái B (d1, t1). Điểm B là điểm nhiệt độ sấy sao cho nguyên liệu sấy không bị cháy. Trạngthái B cũng là trạng thái của tác nhân sấy vào thùng sấy.Nhiệt độ t1 tại điểm B là nhiệt độ cao nhất của tác nhân sấy, do tính chất của vật liệusấy và chế độ công nghệ quy định. Nhiệt độ của tác nhân sấy ở B đƣợc chọn phải thấphơn nhiệt độ hồ hóa của tinh bột. Do hạt tiêu chứa khoảng 36% tinh bột, ban đầu độ ẩmcủa vật liệu sấy cao, nếu vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy nhiệt độ cao thì lớp bề mặt củahạt tinh bột bị hồ hóa và tạo thành một lớp keo mỏng bịt kín bề mặt thoát ẩm từ tronglòng vật liệu ra ngoài.GVHD: Đào Thanh Khê[24]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻTheo kinh nghiệm sấy tiêu thủ công thì nhiệt độ không khí sấy từ 50- 60oC.Do đó chọn điểm B:t1 = 55oCd1 = do = 0,019459 (kg/kgkkk)4026,42 4026,42   exp12 pb1  exp12   0,15562235,5  t1 235,5  55 d1  0,621[bar](CT 2.11/14),[6][kJ/kgkkk](CT 2.17/15),[6][m3/kgkkk]6,[8]1 . pb1 d1.B = 0,621. 1 . pb1 + d1. 1 . pb1B  1 . pb1 d1.B = 1 . pb1 (0,621 + d1) 1 d1.B0,019459.0,981 0,19153pb1 (0,621  d1 ) 0,15562.(0,621  0,019459)H1  1,004.t1  d1.(2500  1,842.t1 ) 1,004.55  0,019459.(2500  1,842.55)  105,839v1 288.T1288(55  273) 0,993115B  1. pb1 0,981.10  0,19153.0,15562.105- Không khí ở trạng thái B đƣợc đẩy vào thiết bị sấy để thực hiện quá trình sấy lýthuyết (H1 = H2). Trạng thái không khí ở đầu ra của thiết bị sấy là C (t2, 2).Nhiệt độ của tác nhân sấy ra khỏi thiết bị sấy t2 tùy chọn sao cho tổn thất nhiệt độ dotác nhân sấy mang đi là bé nhất, nhƣng phải tránh hiện tƣợng đọng sƣơng, nghĩa là tránhtrạng thái C nằm trên đƣờng bão hòa. Đồng thời độ chứa ẩm của tác nhân sấy tại C phảinhỏ hơn độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy tại điểm đó để vật liệu sấy không hút ẩm trở lại.Với: H1= H2= 105,839 (kJ/kgkk) = 100% tđs ≈ 31oCChọn t2= 35oCGVHD: Đào Thanh Khê[25]

Tài liệu liên quan

Đồ án tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
- 55
- 4
- 30
Luận văn Tính toán thiết kế hệ thống sấy trong nhà máy sản xuất phân lân nung chảy pptx
- 66
- 1
- 0
tính toán thiết kế hệ thống sấy cá bằng năng lượng mặt trời
- 60
- 3
- 26
TÍNH TOÁN THIẾT kế hệ THỐNG sấy NGÔ TẦNG sôi
- 33
- 2
- 19
Thiết kế hệ thống sấy đường thùng quay năng suất 1000 kg giờ
- 49
- 1
- 11
tính toán thiết kế hệ thống sấy vỉ ngang sấy thóc, 5 tấn mẻ
- 54
- 1
- 24
tính toán ,thiết kế hệ thống sấy băng tải để sấy chè
- 35
- 632
- 0
nghiên cứu công nghệ sấy cà phê, và tính toán thiết kế hệ thống sấy tháp dùng để sấy 500 kg cà phêmẽ
- 42
- 1
- 13
Tính toán thiết kế hệ thống sấy khô khí thiên nhiên bằng phương pháp hấp phụ sử dụng tác nhân sấy là zeolit a
- 70
- 1
- 1
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
- 48
- 2
- 7