Tải bản đầy đủ

thiết kế hệ thống sấy băng tải sấy hạt tiêu.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG CẤT
BÀI TẬP GIỮA KÌ
GVHD:Th.S Đinh Thành Ngân
SVTH: Nhóm 4


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

Tp.Hồ chí Minh-11/2016

NHÓM 4

2



KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

MỤC LỤC

Phân loại HTS:............................................................................11
2.4 Tính toán nhiệt quá trình sấy..........................................................................24
Phương trình cân bằng.....................................................................................24
Q = Qs + Qvl + Qtn + Qxq – Qa......................................................................24
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Phân loại HTS:............................................................................11
2.4 Tính toán nhiệt quá trình sấy..........................................................................24
Phương trình cân bằng.....................................................................................24
Q = Qs + Qvl + Qtn + Qxq – Qa......................................................................24
DANH MỤC CÁC BẢNG

Phân loại HTS:............................................................................11
Phân loại HTS:............................................................................11
2.4 Tính toán nhiệt quá trình sấy..........................................................................24
Phương trình cân bằng.....................................................................................24
Q = Qs + Qvl + Qtn + Qxq – Qa......................................................................24

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
TNS: tác nhân sấy
VLS: vật liệu sấy
HTS: hệ thống sấy
TBS: thiết bị sấy

NHÓM 4

3


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

PHÂN CÔNG NHÓM 4

STT

1

2
3
4
5

Họ và Tên MSSV

Nhiệm Vụ

Mở đầu
Giới thiệu vật liệu sấy
Nguyễn
Giới thiệu hệ thống sấy băng
14147052
Hữu Luân
tải
Chọn nhiên liệu và TNS
Kết luận
Tính toán nhiệt:
Nguyễn
14147030
• Lượng ẩm
Văn Hoài
• Quá trình sấy lý thuyết
Hà Đăng
14147005
• Quá trình sấy thực
Chung
• Xác định kích thước cơ
Nguyễn
bản của hệ thống sấy
14147052
Hữu Luân
Tính toán các thiết bị phụ:
• Cyclon
Đào Minh
Tuấn
• Quạt
• Trởlực

NHÓM 4

Thời gian nộp
bài cho nhóm
trưởng

Tuần 5-6

Tuần 6-7

Tuần 7-9

Tuần 10

4


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

ĐỀ BÀI:
Tính toán một thiết bị sấy băng tải hạt tiêu, năng suất 120 kg/h, độ ẩm vật liệu
w1=38%, w2=12%. Biết t0=30 0C, w0=85%, t1=65 0C, quá trình sấy vật liệu và tác
nhân chuyển động cùng chiều, hồi lưu 25% khí thải.
BÀI LÀM:

1. Cơ sở tài liệu và phương án tính toán, thiết kế
1.1 Giới thiệu về tiêu
Hồ tiêu là một loại cây đặc trưng của vùng nhiệt đới ẩm. Các vùng trồng hồ
tiêu chính trên thế giới chủ yếu nằm ở vùng Châu Á Thái Bình Dương như Ấn Độ,
Indonesia, Malaysia, Sri Lanca, Thái Lan và Việt Nam. Hồ tiêu cũng được trồng ở
các nước khác như Brazil, Madagascar. Cây hồ tiêu là một loại dây leo, thân dài,
nhẵn, không mang lông, bám vào các cây khác bằng rễ. Thân mọc cuốn, mang lá
mọc cách. Lá như lá trầu không nhưng dài và thuôn hơn. Đối chiếu với lá là một
cụm hoa hình đuôi sóc. Khi chín, rụng cả chùm. Quả hình cầu nhỏ, chừng 20-30
quả trên một chùm, lúc đầu màu xanh lục, sau màu đỏ, khi chín có màu vàng. Đốt
cây rất dòn nên khi vận chuyển phải cẩn trọng để cây khỏi chết. Cây hồ tiêu đòi hỏi
lượng mưa cao, nhiệt độ khá cao đồng đều và ẩm độ không khí cao, đó là kiểu khí
hậu đặc trưng của vùng nhiệt đới nóng và ẩm với sự thay đổi không đáng kể về độ
dài ngày và ẩm độ không khí trong suốt năm. Mỗi năm thu hoạch hai lần. Các tỉnh
miền Nam trồng nhiều hồ tiêu như: Châu Đốc, Hà Tiên, Phú Quốc, Bà Rịa.

Hình 1: Sự phân bố diện tích hồ tiêu.

1.1.1 Đặc điểm của quả (hạt) tiêu
NHÓM 4

5


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

Quả hồ tiêu thuộc loại quả hạch, không có cuống, quả hình cầu. Khi chín
màu đỏ, đem phơi khô thành đen, đường kính 3-4 mm, hạt tròn. Mặt ngoài màu nâu
đen, có nhiều vết nhăn hình vân lưới nổi lên. Đỉnh đầu quả có vết của vòi nhụy nhỏ
hơi nổi lên, gốc quả có vết sẹo của cuống quả. Quả tiêu thì cứng. Vỏ quả ngoài có
thể bóc ra được. Vỏ quả trong màu trắng tro hoặc màu vàng nhạt, mặt cắt ngang
màu trắng vàng. Quả có chất bột, trong có lỗ hổng nhỏ. Quả tiêu thường có mùi
thơm và vị cay.
1.1.2 Phân loại hồ tiêu
Tùy theo cách hái hồ tiêu mà người ta có thể phân loại ra hai loại hồ tiêu
chính: Hồ tiêu đen và Hồ tiêu trắng
Nếu cần hồ tiêu đen, người ta hái quả vào lúc thấy xuất hiện một số quả đỏ
hay vàng trên chùm quả, nghĩa là lúc còn xanh. Những quả còn non quá chưa có sọ,
rất giòn, khi phơi sẽ dễ bị vỡ vụn. Còn những quả khác khi phơi khô, vỏ sẽ nhăn
nheo lại, màu sẽ ngã đen nên người ta gọi là hồ tiêu đen
Nếu cần hồ tiêu trắng (còn gọi là hồ tiêu sọ) phải hái quả vào lúc quả đã thật
chín, sau đó lấy chân đạp loại vỏ ngoài, hoặc cho vào rổ, ngâm dưới nước chảy 3-4
ngày, đạp loại vỏ đen rồi phơi khô. Loại này có màu trắng ngà, xám, ít nhăn nheo
hơn, ít thơm hơn ( vì lớp vỏ ngoài chứa tinh dầu bị loại đi), nhưng cay hơn.
a

Hình 2. a. hồ tiêu trắng

b

b. hồ tiêu đen.

1.1.3 Thành phần hóa học của tiêu
Trong hồ tiêu có tinh dầu và hai ancaloit. Ngoài ra còn một số chất như
xenlulozo, muối khoáng.
Tinh dầu chừng 1,5% - 2,2% tập trung nhiều ở vỏ quả giữa. Tinh dầu gồm
các hydrocacbua như phelandren, cadinen, cariophilen và một ít hợp chất có oxy
NHÓM 4

6


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

Piperin C17H19O3N có trong hạt tiêu từ 5-9%, có tinh thể không màu, không
mùi, không tan trong nước sôi, rất tan trong rượu nóng, tính kiềm nhẹ, đồng phân
với mocphin. Khi đun với dung dịch rượu kali, cho axit piperic C 12H10O4 và một
ancaloit khác lỏng, bay hơi là piperidin C5H11N.
Chavixin C17H19O3N có trong hồ tiêu từ 2,2-4,6%. Chavixin là một chất lỏng
sền sệt, có vị cay hắc, làm cho hồ tiêu có vị cay nóng, tan trong rượu ,ete, chất béo,
đặc ở 00.
Ngoài tinh dầu và ancaloit ra, trong hồ tiêu còn 8% chất béo, 36% tinh bột và
4,5% độ tro.

Hình 3: Cấu tạo của piperin

1.1.4 Thành phần dinh dưỡng
Bảng 1: Thành phần dinh dưỡng hạt tiêu
Thành phần
Năng lượng
Calories from Fat
Tổng số
Tổng chất béo 0,21g
Chất béo bão hòa 0,063g
Chất béo không bão hòa đơn
Chất béo không bão hòa đa
Đường
Cholestreol 0mg
Natri 3mg
Kali 81mg
Tổng Carbohydrate 4,15g
Chất xơ 1,7g
Protein 0,7g
NHÓM 4

Đơn vị
16 calo
%DV
0%
0%
0,065g
0,072g
0,04g
0%
0%
2%
1%
7%
1%
7


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

Canxi 3mg
Sắt 10mg
Vitamin C
Vitamin A

0%
56%
2%
0%

1.1.5 Tác dụng dược lý
Dùng liều nhỏ tăng dịch vị, dịch tụy, kích thích tiêu hóa. Dùng liều lớn gây
kích thích niêm mạc dạ dày, gây sung huyết, gây sốt, viêm đường tiểu tiện.
Có tác dụng sát trùng, diệt ký sinh trùng, gây hắt hơi, đuổi sâu bọ.
Dùng từ 1-3g sẽ kích thích vị giác, giảm đau.
1.1.6 Các chỉ tiêu về tiêu Việt Nam
1.1.6.1 Các chỉ tiêu vật lý của hạt tiêu đen
Bảng 2: Các chỉ tiêu vật lý của hạt tiêu đen

Tên chỉ tiêu
1. Tạp chất lạ, % khối lượng,
không lớn hơn.
2. Hạt lép, % khối lượng, không
lớn hơn.
3. Hạt đầu đinh hoặc hạt vỡ, %
khối lượng, không lớn hơn
4. Khối lượng theo thể tích, g/l,
không nhỏ hơn.

Mức yêu cầu
Hạt tiêu đen NP hoặc SP
Hạt tiêu đã
Loại đặc
Loại 1 Loại 2 Loại 3 chế biến
biệt
0,2

0,5

1,0

1,0

0,2

2

6

10

18

2,0

2,0

2,0

4,0

4,0

1,0

600

550

500

450

600

1.1.6.2 Các chỉ tiêu hóa học của hạt tiêu đen.
Bảng 3 :Các chỉ tiêu hóa học của hạt tiêu đen
Các chỉ tiêu
Mức yêu cầu
NHÓM 4

8


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN
Hạt tiêu đen
NP hoặc SP

1. Độ ẩm, % khối lượng, không lớn hơn.
2. Tro tổng số, % khối lượng theo chất
khô, không lớn hơ
3. Chất chiết ete không bay hơi, % khối
lượng tính theo chất khô, không nhỏ
hơn.
4. Dầu bay hơi, % [ml/100g] tính theo
chất khô, không nhỏ hơn.
5. Piperin, % khối lượng tính theo chất
khô, không nhỏ hơn.
6. Tro không tan trong axit, % khối lượng
tính theo chất khô, không lớn hơn.
7. Xơ thô, chỉ số không hòa tan, % khối
lượng tính theo chất khô, không lớn
hơn.

Hạt tiêu đã Hạt tiêu
chế biến
bột

13,0

12,5

12,5

7,0

6,0

6,0

6,0

6,0

6,0

2,0

2,0

1,0

4,0

4,0

4,0

-

-

1,2

-

-

17,5

1.1.6.3 Các chỉ tiêu vi sinh vật đối với hạt tiêu đã chế biến.
Bảng 4 :Các chỉ tiêu vi sinh vật đối với hạt tiêu đen đã chế biến
Tên chỉ tiêu
1. Coliform, số vi khuẩn trong 1g sản phẩm

Mức giới hạn
102

2. E.coli, số vi khuẩn trong 1g sản phẩm.

0

3. Salmonella, số khuẩn lạc trong 25g sản phẩm.

0

4. S. aureus, số vi khuẩn trong 1g sản phẩm.

102

1.2. Giới thiệu chung về công nghệ và thiết bị sấy
1.2.1 Quá trình sấy

NHÓM 4

9


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

Sấy là một khâu quan trọng trong dây chuyền công nghệ, được sử dụng phổ
biến ở nhiều ngành công nghiệp chế biến nông – lâm – hải sản. Chúng ta có thể
hiểu đơn giản rằng sấy là làm mất nước. Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm
bay hơi nước ra khỏi vật liệu rắn hay lỏng với mục đích giảm khối lượng vật liệu
(giảm công chuyên chở chẳng hạn), tăng độ bền vật liệu (như gốm, sứ, gỗ, …) và
bảo quản lương thực, thực phẩm trong thời gian dài. Sấy không chỉ đơn thuần tách
nước và hơi nước ra khỏi vật liệu mà còn là một quá trình công nghệ phức tạp, đòi
hỏi vật liệu sau khi sấy phải đảm bảo chất lượng theo một chỉ tiêu nào đó với mức
chi phí năng lượng tối thiểu.
1.2.2. Giới thiệu về hệ thống sấy
Như ta biết quá trình sấy là quá trình giảm ẩm trong vật liệu ẩm đến độ ẩm
như mong muốn. Từ ngàn xưa, loài người đã biết dựa vào nguồn nhiệt từ ánh nắng
mặt trời để làm khô những loại thực phẩm và những vật dụng sinh hoạt mà họ kiếm
được để có thể để được lâu. Ngày nay, con người sản xuất ngày càng nhiều thực
phẩm thì nhu cầu chế biến và dự trữ là rất lớn. Với sự phát triển vượt bậc của nền
công nghiệp với những sản phẩm công nghệ của cuộc sống cần qua quá trình làm
mất nước thì công nghệ sấy càng cần thiết. Trong nông nghiệp chế biến nông sản
(lúa, ngô, khoai, sắn, đậu...), lâm sản (gỗ, dược liệu...), hải sản (tôm, cá, cua...) thì
giai đoạn sấy cực kì quan trọng sau khi thu hoạch để thành sản phẩm cuối cùng.
Trong công nghiệp, đặc biệt là vật liệu xây dựng thì giai đoạn sấy là không thể
thiếu.
Quá trình sấy không chỉ đơn giản chỉ làm mất nước trong vật liệu mà đòi hỏi
sau khi sấy thì vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, chi phí vận hành thấp, tiêu tốn
ít năng lượng đáp ứng các yêu cầu về kĩ thuật cũng như tính kinh tế. Thí dụ, khi sấy
nông sản phải đảm bảo giữ nguyên được các tính chất về hình dạng, màu sắc,
hương vị, các thành phần hoá học của nó.
Mỗi loại vật liệu sấy có tính chất riêng về hoá học, sinh học, vật lí khác nhau
nên đòi hỏi quy trình sấy khác nhau. Vật liệu sấy rất đa dạng: dạng hạt, dạng bột,
dạng nhũ tương, dạng bánh, lát, cục, dạng rau, quả... nên mỗi loại thích hợp với
một số phương pháp sấy và một số kiểu thiết bị sấy nhất định. Nên có nhiều loại hệ
thống sấy khác nhau. Ví dụ:các vật liệu dạng hạt như đậu, lúa, bắp... thích hợp với
nhiều kiểu thiết bị sấy như sấy kiểu tháp, sấy thùng quay..., còn các dung dịch thì
thích hợp với kiểu sấy phun hay sấy tiếp xúc với bề mặt nóng, rắn.
Để thực hiện quá trình sấy người ta sử dụng một hệ thống gồm nhiều thiết bị
như các thiết bị sấy, thiết bị đốt nóng (calorifer) và các thiết bị phụ cần thiết khác
như: thiết bị gia nhiệt không khí, quạt gió, thiết bị khử bụi, bơm, các cánh cửa.. Tất
cả hợp thành một hệ thống sấy hoàn chỉnh mà tuỳ từng loại vật liệu ta chọn hệ
thống sấy phù hợp đáp ứng các yêu cầu chất lượng sản phẩm, khả năng chế tạo,
NHÓM 4

10


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

mặt bằng lắp đặt, nguồn năng lượng, năng suất, vốn đầu tư, điều kiện lắp đặt...
Các phương pháp sấy hiện nay:
-Phương pháp sấy nóng: Là phương pháp mà TNS (tác nhân sấy) và VLS
(vật liệu sấy) được đốt nóng. Hệ thống sấy nóng được phân loại theo phương pháp
cung cấp nhiệt:
+ HTS đối lưu.
+ HTS tiếp xúc.
+ HTS bức xạ.
+ Các hệ thống sấy khác: dùng dòng điện cao tần hoặc dùng năng lượng
điện từ trường để đốt nóng vật.
-Phương pháp sấy lạnh: Là phương pháp tạo ra độ chênh phân áp suất hơi
nước giữa VLS và TNS chỉ bằng cách giảm phân áp suất hơi nước trong TNS nhờ
giảm lượng chứa ẩm d. Phân loại hệ thống sấy lạnh:
+ HTS lạnh ở nhiệt độ t > 0.
+ HTS thăng hoa.
+ HTS chân không.
1.2.2.1 Hệ thống, thiết bị sấy phổ biến.
Thông thường một hệ thống sấy thường có các thiết bị chính sau đây:
calorifer, thiết bị sấy, quạt, xyclon, buồng đốt.
Phân loại HTS:
-HTS tiếp xúc:

+ HTS lô: Chuyên dùng để sấy hoặc là các VLS dạng tấm như: vải, giấy,
carton...
+ HTS tang: Chuyên dùng để sấy các vật liệu dạng bột nhão.
+ HTS bức xạ: Dùng để sấy các vật liệu dạng tấm mỏng như vải, sơn trên
các chi tiết kim loại. Có loại HTS bức xạ dùng đèn hồng ngoại, có loại HTS dùng
bề mặt bức xạ.
-HTS đối lưu: là HTS đa dạng nhất với nhiều loại sấy khác nhau được phân
loại theo cấu tạo của TBS (thiết bị sấy).
+ HTS hầm: sấy được nhiều dạng vật liệu.
+ HTS tháp: chuyên dùng để sấy hạt.
+ HTS thùng quay: dùng để sấy hạt hoặc cục nhỏ.
+ HTS khí động: dùng để sấy những hạt mảnh nhỏ và độ ẩm trong quá
trình lấy đi thường là độ ẩm bề mặt.
+ HTS tầng sôi: chuyên dùng để sấy hạt.
+ HTS phun: dùng để sấy các dung dịch huyền phù như trong dây chuyền
NHÓM 4

11


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

sản xuât sữa bột, sữa đậu nành.
+ HTS buồng: có thể sấy nhiều dạng vật liệu khác nhau từ dạng cục, hạt
đến các dạng thanh, tấm.
Máy sấy băng tải là máy sấy đa năng nhất được sử dụng để sấy nhiều loại
sản phẩm với kích cỡ, cấu tạo và hình dạng khác nhau. Ví dụ: lúa, thức ăn gia súc,
than, cao su…Việc hiểu sai về quá trình truyền nhiệt truyền khối trong máy sấy sẽ
dẫn đến giảm năng suất, tiêu hao năng lượng và chất lượng sấy không đồng đều.
Nhìn chung loại máy sấy này thích hợp để sấy vật liệu dạng hạt có đường kính từ 1
– 50mm, không thích hợp để sấy vật liệu màng và huyền phù đặc.
1.2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy sấy băng tải
1.2.3.1 Hệ thống băng tải
Hệ thống băng tải vận chuyển sản phẩm qua máy sấy. Chúng được lắp đặt
chắc chắn để chịu sức nặng của sản phẩm và có thể vận chuyển sản phẩm liên tục
mà ít khi hư hỏng. Chúng thường được làm từ lưới kim loại hoặc tấm kim loại được
đục lỗ, những lỗ đó thường có dạng lỗ tròn hay rãnh tròn, những rãnh tròn có khả
năng giữ sản phẩm kém hơn lỗ tròn ngoại trừ sản phẩm dẹt.

Hình 4: Lưới băng tải có bản tựa tiếp hợp
Việc lựa cho chọn chính xác kích thước lỗ và phần trăm kích thước lỗ hoặc
kích thước lưới có tính quyết định đến hoạt động chính xác của máy sấy, nó phải đủ
lớn để dòng khí có thể đi xuyên qua sấy sản phẩm nhưng phải đủ nhỏ để giữ sản
phẩm không rớt xuống băng dưới. Nhưng lỗ nhỏ thường bị hút bởi sản phẩm nhỏ,
mịn hay dạng vật liệu màng làm cho dòng khí không đi qua được nên tốc độ sấy và
sự đồng đều bị giảm.
Băng tải được cố định bởi những con chạy hoặc bởi khung chịu lực di
động nhằm chịu sức nặng của sản phẩm. Bản tựa để cố định tấm kim loại đục lỗ
bao gồm toàn bộ gân chịu lực được thiết kế để chịu sức nặng của sản phẩm mà
NHÓM 4

12


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

không cần con chạy hoặc kết cấu chịu lực khác. Nó thường rộng 100 – 300 mm
theo hướng chuyển động và 1 – 4m theo chiều ngang của máy.
Băng tải được truyền động trực tiếp bởi băng tải khác hoặc bởi dây đai được
gắn liền với hai bên con chạy của băng. Truyền động bằng con chạy thường gặp
hơn trong sản xuất.
Kết cấu của băng tải phụ thuộc vào vật liệu được sấy. Sản phẩm được tính
toán trước mức tiêu thụ của con người hoặc có tính chất ăn mòn đòi hỏi băng tải
bằng thép không gỉ, thường dùng AISI 300.
Khi sản phẩm được xếp chồng lên từ 25mm đến 1m trên băng tải thì một số
phương pháp giữ sản phẩm ở hai bên của băng phải được hợp nhất vào trong thiết
kế. Việc này được hoàn thành bởi rãnh dẫn hướng ở hai bên. Rãnh động được nối
liền với bản tựa để cố định phần dưới của băng tải và rãnh tĩnh được gắn với khung
của máy sấy. Khe hở giữa thanh dẫn động và thanh dẫn tĩnh phải không rò rỉ sản
phẩm và hạn chế tối đa sự chuyển dòng của không khí. Trong một số trường hợp
thanh dẫn tĩnh có thể được đệm kín trực tiếp với băng tải để di chuyển mà không
cần sử dụng thanh dẫn động.
1.2.3.2 Vỏ máy sấy
Vỏ máy sấy được thiết kế bằng một khung thép với bản cách âm và cửa giữ
nhiệt. Vỏ máy phải chứa được không khí nóng và chống lại sự ăn mòn. Những máy
sấy dùng để sấy thực phẩm, sấy những sản phẩm ăn mòn hoặc được vệ sinh bằng
nước thì có vỏ được làm bằng thép không gỉ. Vỏ máy được thiết kế đúng sẽ dễ
dàng vệ sinh, kiểm tra và bảo dưỡng.

1.2.3.3 Quạt khí

NHÓM 4

13


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

Quạt sử dụng trong máy sấy có thể được gắn trong hoặc ngoài máy. Có hai
loại: quạt tuần hoàn không khí qua các băng tải và quạt xả khí ra từ máy sấy. Quạt

Hình5: Một loại “scroll fan”

Hình 6: Quạt ly tâm có cánh
nghiêng ra sau

tuần hoàn được gắn vào trong vỏ máy là quạt ly tâm, cánh quạt không nằm trong
“scroll fan”, nó làm tăng áp lực ở ngăn mà nó được gắn. Quạt được thiết kế đúng
và đặc điểm của quạt quyết định đến hoạt động của băng tải. Hầu hết máy sấy băng
tải có thể sấy được nhiều loại sản phẩm ở nhiều lưu lượng khác nhau. Nên quạt
được chọn không nhạy với sự thay đổi về sản phẩm sấy hay lưu lượng sấy. Đa số
quạt được sử dụng là loại quạt ly tâm có cánh nghiêng về phía sau. Quạt này được
chọn vì lưu lượng lớn, hiệu suất cao, ít tiếng ồn và giá tương đối thấp
1.2.3.4 Nguồn nhiệt
Nhiệt trong máy sấy băng tải thường được cung cấp trực tiếp do đốt cháy
khí thiên nhiên hoặc gián tiếp do hơi nóng trong óng xoắn. Tuy nhiên một số nguồn
nhiệt khác cũng được sử dụng như: khí LB, dầu mazut, nhiên liệu lỏng hoặc lò
nung điện. Nguồn nhiệt được lắp đặt ngay sau quạt tuần hoàn. Trong một số trường
hợp như: khi sử dụng dầu mazut với thực phẩm cho người hoặc khi một lượng bụi
lớn bị lôi cuốn theo dòng khí nhiệt được truyền không trực tiếp qua thiết bị trao đổi
nhiệt gió – gió. Một số trường hợp khác như tận dụng nguồn khí thải có độ ẩm thấp
nhưng nhiệt độ cao từ những quá trình khác hoặc việc đốt nóng trực tiếp trong quá
trình tuần hoàn khí không thực hiện được, người ta có thể sử dụng không khí nóng
để bổ sung một phần nhiệt lượng cho máy sấy
1.2.3.5 Tiếp liệu
Máy tiếp liệu là một trong những bộ phận quan trọng nhất của máy sấy
băng tải. Trong các hệ thống sấy đối lưu bắt buộc dòng khí qua sản phẩm phải đồng
đều. Quá trình truyền nhiệt và truyền khối trong hệ thống này tỉ lệ với vận tốc dòng
khí qua vật liệu
NHÓM 4

14


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

Dòng khí sẽ ưu tiên qua những khu vực có lớp vật liệu mỏng hơn do trở lực
nhỏ hơn. Nên lớp vật liệu khô hơn phần còn lại. Sản phẩm có thể được tải lên băng
tải theo một số cách. Người ta có thể sử dụng loại máy tiếp liệu có máng rung hoặc
băng tải rung để rải đều sản phẩm trên băng tải.
Hình 7:
Mô tả
sự quan
trọng
của
máy
tiếp liệu
Hình 8: Máy tiếp liệu rung

1.2.3.6 Các bộ phận khác
Những sản phẩm như ngũ cốc có khung hướng dính lại với nhau hoặc bám
lên băng tải. Khối sản phẩm bám lên băng tải là một vấn đề trong quá trình sấy khi
không khí không xuyên qua được. Sự dính của sản phẩm lên băng tải cũng là một
vấn đề làm cho sản phẩm không di chuyển xuống băng tải kế tiếp hoặc đổ ra ngoài.
Một số phụ kiện có thể giúp giải quyết vấn đề này. Máy ghè đục hoặc máy khoan,
bao gồm một trục quay có những đinh lớn. Những cái đinh này xuyên qua và bẻ
gãy khối sản phẩm hoặc giúp gỡ bỏ chúng ra khỏi băng tải. Những phụ kiện này
phải được đặt vào đúng vị trí cần thiết, nếu đặt sai vị trí các sản phẩm sẽ dính lại
với nhau hoặc sẽ gây hư hỏng sản phẩm. Những bàn chải cũng có thể được sử dụng
để làm sạch băng tải.
1.2.4 Một số hệ thống, thiết bị sấy băng tải phổ biến.
1.2.4.1 Máy sấy dạng một chặng – một tầng

Hình 9: Sơ đồ máy băng tải một chặng một tầng
NHÓM 4

15


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

Hình 10: Máy sấy băng tải loại một chặng – một tầng
Máy sấy băng tải một chặng - một tầng là loại máy sấy băng tải đơn giản
nhất chỉ có một băng tải đơn để di chuyển sản phẩm. Sản phẩm trên băng tải được
phân phối ở phía cấp liệu và được băng tải di chuyển qua suốt máy sấy. Trong khi
đó, những quạt thổi khí gắn trên vỏ máy thổi không khí đi từ trên xuống xuyên qua
nó được sử dụng như môi trường làm lạnh
Buồng khí thường đặt bên cạnh băng tải có tác dụng cung cấp không khí
nóng và thu khí thải ra khỏi máy sấy. Một số máy sấy loại này có đến hai buồng khí
cho phép điều chỉnh dòng khí linh hoạt và sấy đều hơn.
Phía cuối máy sấy có bộ phận để làm lạnh những sản phẩm bị đặc lại trước
khi đóng gói. Nếu nhiệt độ làm lạnh lớn hơn nhiệt độ môi trường xung quanh, thì
không khí trong môi trường sẽ được đưa vào làm lạnh trực tiếp trong máy sấy,
ngược lại thì phải được làm lạnh trước.

Hình 11: Quá trình dòng khí chuyển động trong máy sấy một chặng – một tầng với
một buồng khí đơn
NHÓM 4

16


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

1.2.4.2 Máy sấy dạng một chặng – nhiều tầng

Hình 12: Mô hình mấy sáy băng tải một chặng – ba tầng
Nhiều sản phẩm có thể xếp chồng lên nhau dày hơn sau khi chúng được sấy
riêng từng phần.
Máy sấy một chặng – nhiều tầng cho phép điều khiển những băng tải chạy
với tốc độ khác nhau. Bằng cách cho tầng sau chạy chậm hơn tầng trước, người ta
có thể tăng chiều dày của lớp vật liệu. Phương pháp này làm giảm kích thước thiết
bị so với máy một chặng – một tầng với cùng một thời gian sấy xác định. Sự di
chuyển của sản phẩm từ tầng trên xuống tầng dưới làm bẻ gãy những khối sản
phẩm đã kết dính tạo điều kiện để sấy đồng đều
Máy sấy một chặng – nhiều tầng là máy sấy đa năng nhất trong các loại
máy sấy băng tải. Không chỉ điểu chỉnh được nhiệt độ và vận tốc dòng khí qua lớp
sản phẩm mà còn điều chỉnh được bề dày của nó
Loại máy sấy này có một hạn chế là giá thành cao và đòi hỏi không gian lắp
đặt lớn
Các sản phẩm có thể sấy bằng loại máy sấy này là: ngũ cốc, hạnh nhân, rau
quả, sợi tổng hợp …

Hình 13: Sơ đồ máy sấy băng tải một chặng – hai tầng

NHÓM 4

17


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

1.2.4.3 Máy sấy dạng nhiều chặng
Có nhiều ưu điểm như máy sấy một chặng – nhiều tầng. Những băng tải
được xếp chồng lên nhau và chuyển động ngược chiều nhau. Vật liệu đưa vào máy
ở băng trên cùng và di chuyển xuống những băng phía dưới. Cấu hình máy sấy kiểu
này thường có 2 hoặc 3 chặng, số chặng nhiều hơn 3 hiếm thấy. Máy sấy loại này
cho điều chỉnh bề dày sản phẩm một cách linh động. Nhưng do khó chia vùng sấy
nên không điều chỉnh được nhiệt độ và tốc độ dòng khí. Để có thể chia vùng thì cần
bố dòng khí liên hợp trong buồng khí và khu vực nguồn nhiệt.
Việc bố trí nhiều lớp băng tải dạng này sẽ làm cho việc làm sạch băng tải
gặp khó khăn hơn so với máy một chặng – nhiều tầng. Mặc dù có những nhược
điểm đó nhưng máy sấy băng tải nhiều tầng là máy sấy băng tải thông dụng nhất
trong nhiều ngành công nghiệp. Giá và không gian lắp tương đối nhỏ, khả năng
điều chỉnh bề dày sản phẩm khiến nó trở thành máy sấy lý tưởng cho nhiều quá
trình sấy.
Một số loại sản phẩm được sấy bằng máy sấy này: thức ăn gia súc, ngũ cốc,
các vật liệu dạng paste…

Hình 14: Sơ đồ máy sấy băng tải ba chặng.

Hình 15: Máy sấy băng tải ba chặng thực tế.

NHÓM 4

18


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

1.2.5. Ưu nhược điểm của hệ thống sấy băng tải.
- Ưu điểm
+ Máy sấy được chia thành nhiều khu vực sấy độc lập, ở đó có nguồn
nhiệt và quạt tuần hoàn riêng nên sấy đồng đều hơn.
+ Nhiệt độ, tốc độ của dòng khí có thể được điều chỉnh khi vật liệu đi qua
máy sấy.
+ Sự tuần hoàn của băng tải cho phép chải sạch băng khi sấy và tạo điều
kiện cho bộ phận làm sạch hoạt động dễ dàng.
- Nhược điểm
+ Dòng khí phải xuyên qua hết chiều dày của lớp vật liệu quá trình sấy
mới được hoàn thành
2. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ.
2.1. Chọn tác nhân sấy và vật liệu sấy.
- Chọn tác nhân sấy:
Khi chọn tác nhân sấy thì dựa vào các điều kiện sau:
+ Trường hợp vật sấy chịu được nhiệt độ cao và không sợ bị nhiễm bẩn bởi
tro, bụi thì nên dùng khói làm tác nhân vì dùng khói sẽ sấy được nhiệt độ cao hơn,
cường độ bay hơi ẩm lớn hơn, đồng thời thiết bị sấy rẻ tiền vì không dùng calorifer.
+ Trường hợp sản phẩm sấy cần tránh nhiễm bẩn do khói thì nên chọn không
khí nóng làm tác nhân sấy. Để gia nhiệt cho không khí có thể dùng calorifer hơikhí, khói-khí hay calorifer điện. Dùng kiểu calorifer nào là tuỳ vào từng trường hợp
cụ thể và do tính toán kĩ thuật quyết định.
+ Hơi quá nhiệt dùng trong trường hợp sấy các vật liệu dễ cháy, dễ nổ. Hơi
quá nhiệt dùng có nhược điểm là phải dùng lò hơi để sản xuất nên giá thành thiết bị
cao.
Việc chọn chất tải nhiệt là lò hơi nước hay khói là tùy thuộc vào các điều kiện cụ
thể và trải qua nghiên cứu tính toán nhiều phương án kinh tế kỹ thuật để chọn
phương án hợp lý. Về nguyên tắc có thế sơ bộ đánh giá theo các yếu tố sau:
Những nơi có nhiều hộ tiêu thụ nhiệt về sấy cũng như nhiều hộ tiêu thụ công
nghệ khác dùng hơi nước thì việc dùng lò hơi là hợp lý vì dùng lò hơi cho phép sản
xuất nhiệt tập trung có hiệu suất cao hơn so với sản xuất phân tán.
NHÓM 4

19


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

Những nơi chỉ có hộ tiêu thụ nhiệt về sấy thì dùng calorifer khí-khói hay
calorifer kiểu ống nhiệt là hợp lý. Ở đây, vì sấy hạt tiêu sử dụng sấy bang tải không
thể bị nhiễm bẩn bởi tro bụi nên không chọn TNS là khói nóng, và cũng không
dùng hơi quá nhiệt vì giá thành thiết bị cao không kinh tế nên nhóm 4 chọn không
khí nóng làm TNS. Quá trình là sấy đối lưu, không khí là TNS, nó đóng cả hai vai
trò: vừa làm chất tải ẩm vừa gia nhiệt.
- Chọn nguồn năng lượng sấy:
+ Đối với thiết bị sấy đối lưu : đốt nóng vật liệu và mang ẩm vào môi trường,
được thực hiện nhờ không khí nóng hay khói lò.
+ Đối với thiết bị sấy tiếp xúc: bề mặt được đốt nóng hay dịch thể nóng làm
nhiệm vụ cung cấp nhiệt cho vật liệu, còn không khí lưu thông qua thiết bị để thải
ẩm ra ngoài.
+ Đối với thiết bị sấy bức xạ, nguồn đốt nóng vật liệu là tia bức xạ nhiệt còn
không khí lưu thông qua thiết bị thải ẩm ra ngoài. Nguồn năng lượng để gia nhiệt
cho TNS có thể là hơi nước, điện, dầu, củi, khí đốt, các phế liệu nông nghiệp, than
đá, bức xạ mặt trời, gió, địa nhiệt... Khi dùng khí đốt, dầu mỏ, than đá, củi...hay
phế liệu nông nghiệp như cùi bắp, rơm rạ, bã mía thì ta phải thiết kế thêm buồng
đốt trong hệ thống sấy. Khi đó, có thể dùng khói lò từ buồng đốt để gia nhiệt cho
TNS trong calorifer khí-khói hoặc dùng ngay khói lò làm chất vừa mang nhiệt vừa
thải ẩm. Với những VL sấy sơ chế để bảo quản không đòi hỏi cao về mặt vệ sinh
như lúa, bắp, thức ăn gia súc thì có thể dùng khói lò làm TNS để giảm vốn đầu tư
cho calorifer khí- khói và tổn thất nhiệt.
Đối với sấy hạt tiêu, nhóm 4 chọn nguồn năng lượng sấy là than bùn. Vì nhiệt
lượng than bùn mang lại khá cao, ổn định và khá hợp túi tiền với người dân.
2.2. Hệ thống sấy để tính toán và thiết kế.

NHÓM 4

20


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

2.3. Tính toán sơ bộ các thông số và kích thước cơ bản.
2.3.1. Tính năng suất sấy.
Gọi: Ι0[kj/kgkk], d0[g/kgkk], ϕ0[%], t0[oC] lần lượt là Enthalpy, hàm ấm, độ ẩm,
nhiệt độ của khí trời.
Ι1[kJ/kgkk], d1[g/kgkk], ϕ1[%], t1[oC] lần lượt là Enthalpy, hàm ẩm, độ ẩm của
tác nhân sấy trước khi vào buồng sấy.
Ι2 [kj/kgkk], d2[g/kgkk], ϕ2[%], t2[oC] lần lượt là Enthalpy, hàm ẩm, độ ẩm của
tác nhân sấy sau khi ra khỏi buồng sấy.
G1[kg/h], T1[oC], ω1[%] là năng suất VLS vào buồng sấy, nhiệt độ, độ ẩm của
VLS.
G2 [kg/h], T2 [oC], ω2[%] là năng suất VLS sau khi ra khỏi buồng sấy, nhiệt độ,
độ ẩm của sản phẩm sấy.
Thông số ban đầu là: năng suất 120 kg/h, độ ẩm của vật liệu w1 = 38%,
w2=12%. Biết t0=30°c, w=85%, t1=65°c.
Năng suất sấy: G2 = 120kg/h
G1 = G2

= 120

=170,32 [kg/h]

Lượng ẩm cần bốc hơi trong 1h:
W = G1 – G2 = 170,32 -120 = 50,32 [kg/h]
2.3.2. Tính lượng tác nhân sấy.
Với t0 = 300c và φ 0 = 85% ,tra đồ thị i – d ta được:
I0 =21,5 [kcal/kgkk], d0 = 23 [g/kgkk].
Với t1 = 650c và φ = 98%, tra đồ thị i – d ta được:
I1 = 31 [kcal/kgkk], d1 = d0 = 23[g/kgkk].
I20 = I1 = 31 [kcal/kgkk], d20 =36 [g/kgkk].
NHÓM 4

21


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

Hình 16: Biểu diễn quá trình sấy lí thuyết trên đồ thị I-d.
Bảng 5: Các thông số tra đồ thị I-d
I [kcal/kgkk]
21,5
31
23,875
31

A
B1
M
C0

Vậy : Llt =

llt =

d [g/kgkk ]
23
23
26,25
36

=

=

t, [0C]
30
65
31.5
36

φ [%]
85
15
89
98

=3870,76923 [Kg/h].

=76,92307 [KgKK/Kg]

Qlt = Llt (I20 – I0) = 3870,76923.(31-21,5) = 36772,3076 [kcal/kgkk]
+Vì có hồi lưu khí thải 25%:
-Xác định hệ số hồi lưu:

NHÓM 4

22


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

n=

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

=

-Lượng không khí hồi lưu:
LH = n. Llt = . 3870,76923= 1290,25641 [kg/h]

 lH =

=

= 25,64103 [kgkk/kg]

-Lượng không khí khô lưu chuyển trong TBS là:
L = Llt + LH = 3870,79623 + 1290,25641 = 5161,02564 [kg/h]
- Các thông số của không khí tại điểm M:

=

=

=

=

= 26.25 [g/kgkk].

= 23,875 [kcal/kgkk].

2.3.3. Xác định kích thước sơ bộ của TBS.
Khối lượng thể tích của tiêu là:

600 Kg/m3

Chọn tốc độ tác nhân sấy đi qua lớp vật liệu sấy và băng tải sao cho nhỏ hơn
vận tốc lắng của vật liệu sấy đã khô theo điều kiện:


 Trong đó:
NHÓM 4

600.9,81.0,15. = 529,74 N/m
là trở lực thủy lực của lớp vật liệu sấy
23


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY


GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

: khối lượng riêng của vật liệu sấy [kg/m3]

 g: gia tốc trọng trường m/s2
 h: chiều dày lớp vật liệu sấy [m]
chọn chiều dày của lớp vật liệu sấy h = 0,15m
Tính khối lượng vật liệu sấy trên 1m2 băng tải:
mF=

= 600.0,15 = 90 kg/m2

Bề mặt làm việc của băng tải: Fs=

=

= 1,333 m2

Trong đó : m là năng suất sấy [Kg]
Chọn chiều rộng băng tải là B[m] = 0,3 m
Chiều dài băng tải trong khoang sấy là
L=

=

=4,44 m chọn L = 4,5 [m]

Chọn thời gian sấy: 1 [h]
Vận tốc của băng tải là: v =

=

= 4,5 [m/h].

2.4 Tính toán nhiệt quá trình sấy.
Phương trình cân bằng
Q = Qs + Qvl + Qtn + Qxq – Qa
Tổng nhiệt lượng tiêu hao chung cho TB là :
Qlt = Llt*(I1 – I0) = 3870,76923 *(31-21,5) = 36772,30769 [kcal/h]
Qlt = 153708,2461 [kJ/h]
q=

=

= 3054,6153 [ kJ/ kg]

Nhiệt lượng tổn thất do TNS mang đi:
NHÓM 4

24


KĨ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG SẤY

GVHD: ĐINH THÀNH NGÂN

QTN = L*Ck*(t2-to) = 3870,76923*1.01481*(32.5-30) = 9815,303075 [kj/h]
Với: Ck là nhiệt dung riêng của không khí ẩm tính theo công thức:
Ck = Ckk + 0.47*d0 = 1.004 + 0.47*d0 = 1.004 + 0.47*0.023 = 1.01481 kJ/ kgkk
=> qtn =

= 195,057 KJ/kg.

Tổng nhiệt lượng tính toán:
Chọn T1 = t0 = 30
T2 = 0.9*65 = 58.5
Qvl = G2Cv(T2 – T1)
Cv = Ck + (Ca – Ck )*ϕo = 1,32 + (4,18 – 1,32)*0.85 = 3,751 [kJ/ kgkk]
Qvl = 120*3,751*(58.5-30) = 12004,2 [kJ/h]

qvl =

= 238,55 [kJ/kg]

Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh:
Qxq = Ki*Fi* ti
Qmtxq = Buồng sấy được làm với 2 lớp cách nhiệt là :
Lớp tôn: λ1 = 46 [W/mK]; δ1 = 2 [mm]

NHÓM 4

25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×