Tải bản đầy đủ

Đồ án sấy chè G2 = 2000 kg khô mẻ

Bộ Công Thương
Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM
Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh
------

Đề tài
Kỹ Thuật Sấy Chè

GVHD : TS. Trần Đình Anh Tuấn
Lớp HP : 211842001 – DHNL 10A
SVTH : Nguyễn Đoàn Đức Vũ

14131311

Phan Hoàng Thiên

14129881

Bùi Thanh Luận

14136381



Lời nói đầu
------
Trong ngành công nghiệp nói chung hiện nay thì việc bảo quản chất lượng
sản phẩm rất quan trọng. Để chất lượng sản phẩm được tốt ta phải tiến hành
sấy để tách ẩm. Vật liệu sau khi sấy có khối lượng giảm do đó giảm chi phí
công chuyên chở, độ bền sản phẩm tăng lên, chất lượng sản phẩm được nâng
cao và thời gian bảo quản được kéo dài.
Quá trình sấy là quá trình làm bốc hơi nước khỏi sản phẩm. Người ta phân
biệt sấy thành 2 loại đó là sấy tự nhiên và sấy nhân tạo.
Sấy tự nhiên dùng năng lượng mặt trời để làm bốc hơi nước khỏi vật liệu
nên việc tiến hành đơn giản, ít tốn kém. Tuy nhiên khó điều chỉnh được quá
trình sấy và vật liệu sau khi sấy vẫn còn độ ẩm cao. Vì vậy trong công nghiệp
người ta thường dùng sấy nhân tạo, tức là phải cũng cấp nhiệt cho vật liệu ẩm.
Phương pháp cung cấp nhiệt có thể là dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hoặc bằng
năng lượng điện trường có tần số cao.
Đối với nước ta là nước có khí hậu nhiệt đới ẩm, do đó việc nghiên cứu công
nghệ sấy để chế biến thực phẩm khô và làm khô nông, thủy sản có ý nghĩa rất
đặc biệt. Kết hợp giữa sấy tự nhiên và nhân tạo nhằm tiết kiệm năng lượng.
Nghiên cứu những công nghệ sấy và thiết bị sấy phù hợp cho từng loại thực
phẩm, nông sản, thủy sản ở điều kiện khí hậu và thực tiễn nước ta. Từ đó tạo ra
được sự đa dạng về hàng hóa và cải tiến về chất lượng nhằm phục vụ cho nhu
cầu tiêu dùng trong nước và xuất khẩu.

Đồ án kỹ thuật sấy chè

Page 2


Phân công nhiệm vụ
STT

1

Họ và tên
Nguyễn Đoàn Đức Vũ

2


Phan Hoàng Thiên

3

Bùi Thanh Luận

Đồ án kỹ thuật sấy chè

Nhiệm vụ
Viết lời mở đầu, kết luận, trình
bày word, chọn phương pháp và
thiết bị sấy và thực hiện tính toán
thiết bị sấy.
Nghiên cứu tính chất vật liệu
sấy, tính toán thiết bị phụ, vẽ auto
cad và làm side thuyết trình.
Tính toán thiết bị phụ, vẽ auto
cad và làm side thuyết trình.

Page 3


Mục Lục

Đồ án kỹ thuật sấy chè

Page 4


Chương 1 : Mở Đầu
1.1 Đặt vấn đề.
Hiện nay sản phẩm chè của Việt Nam đã có mặt trên 110 quốc gia và vùng
lãnh thổ trên thế giới, trong đó thương hiệu “CheViet” đã được đăng ký và bảo
hộ tại 70 thị trường quốc gia và khu vực như Mỹ, EU và Nga. Đưa Việt Nam
trở thành quốc gia đứng thứ 5 trên thế giới về sản lượng cũng như kim ngạch
xuất khẩu chè. Để tăng chất lượng sản phẩm, các đơn vị kinh doanh đã chú
trọng đầu tư xây dựng nhà xưởng chế biến với dây chuyền, thiết bị tiên tiến,
đưa công nghệ mới vào sản xuất, phục vụ sản xuất, chế biến sản phẩm chè
ngay tại vùng nguyên liệu, tạo ra nhiều chủng loại sản phẩm phong phú, đa
dạng, đáp ứng nhu cầu của thị trường trong nước và xuất khẩu. Bên cạnh đó,
các doanh nghiệp còn cân nhắc, tính toán cả về cơ cấu và tỷ trọng giống, loại
bỏ dần giống bị thoái hoá, kém năng suất, nhập giống chè ngoại trồng thay thế,
mở rộng đồng chè giống chất lượng cao thích ứng với nhu cầu thị trường.

Để tìm hiểu trao đổi kinh nghiệm về phương thức sản suất chè và sấy
chè chúng em tham gia việc “ Tính toán thiết kế máy sấy chè năng xuất
2000 Kg/mẻ”. Vào mùa thu hoạch chè tại tỉnh Sơn La.








1.2 Mục đích đề tài.
Nghiên cứu, tính toán thiết kế, đưa ra quy trình sấy chè thành phẩm có chất
lượng cao góp phần cải thiện chè nguyên liệu, nâng cao giá trị kinh tế.
Góp phần đa dạng hóa sản phẩm trái cây sấy và sản phẩm từ chè.
Đóng góp một phần vào việc giải quyết tình trạng ứ đọng nguyên liệu và ổn
định giá cả vào lúc chính vụ.
1.3 Yêu cầu.
Xác định các thống số đầu vào và đầu ra của nguyên liệu: nồng độ đường,
nồng độ acid, độ ẩm, nhiệt độ,…
Xác định nhiệt độ sấy, thời gian sấy.
Xác định lưu lượng TNS và lượng nhiệt cần thiết.
Đồ án kỹ thuật sấy chè

Page 5




Xác định hiệu suất máy sấy.

Đồ án kỹ thuật sấy chè

Page 6


Chương 2: Nghiên cứu tính chất của vât liệu
sấy
1. Đặc tính chung và phân loại của chè
Chè là sản phẩm chế biến từ búp (tôm), cuộng và các lá non thu hái từ cây
chè. Với những phương pháp chế biến khác nhau, người ta phân ra nhiều loại
chè như sau:
- Chè xanh: Nước pha xanh vàng, vị đậm dịu, có hương thơm tự nhiên của chè.
Chè xanh được chế biến bằng cách đem nguyên liệu chè diệt men (men có sẵn
trong nguyên liệu chè) rồi vò, sau đó đem sấy.
- Chè đen: Trong quá trình chế biến không diệt men ngay mà có thêm quá trình
lên men để tạo ra những biến đổi sinh hóa cần thiết làm cho sản phẩm có màu
sắc, hương vị đặc biệt. Màu nước pha chè đen có màu đỏ nâu sáng, vị dịu,
hương thơm nhẹ.
Ngoài hai loại chè được tiêu thụ chủ yếu hiện nay ở trên, phụ thuộc vào công
nghệ chế biến, còn có các loại chè khác như: chè đỏ và chè vàng. Các loại chè
nếu đem ướp hương thì người ta gọi là chè hương, hoặc nếu sản phẩm chè ở
dạng cánh rời thì gọi là chè rời, dạng bánh gọi là chè bánh, dạng bột (nước pha
chè đem cô đặc rồi sấy khô) gọi là chè bột hay chè hòa tan.

2. Thành phần hóa học của chè
Trà xanh từ lâu đã trở thành thức uống quen thuộc của người Việt nhưng ít ai
để ý rằng những thành phần hóa học trong trà xanh có tác dụng tuyệt vời với
sức khỏe con người như thế nào.
Những thành phần hóa học của trà (chè) (tính theo sản phẩm khô kiệt):
 Caffein - Một chất không bị thay đổi trong quá trình chế biến trà (chè): Trong

đọt chè tươi hay còn gọi là chè nõn tôm thì hàm lượng caffein mỗi chỗ có khác
Đồ án kỹ thuật sấy chè

Page 7


nhau: nõn tôm + lá 1 có 4 - 7%; lá thứ 2 có 4 - 5%; lá thứ 3 có 3 - 7%; lá thứ 4
có 3%; cuống có 1,9%. Trong lá chè bánh tẻ có 2% (caffein trong trà (chè) ở
dạng caffein tanat nên tác dụng chậm so với caffein trong cà phê)
 L-theanin - Một loại axít amin tự do, không có trong protein: trong trà (chè)

búp khô chỉ có 1%. Trong lá trà (chè) bánh tẻ trồng trong vườn dưới tán cây to
có 2% (tính theo lá tươi là 0,2%). L-theanin được tổng hợp từ rễ dẫn lên lá trà
(chè), khi gặp ánh nắng mặt trời có cường độ lớn sẽ chuyển thành polyphenol,
vì vậy trà (chè) vườn nhiều L-theanin và ít polyphenol hơn trà (chè) đồi.
 Tanin: 27 - 34%. Hàm lượng tanin trà (chè) càng cao thì chất lượng trà (chè)

càng tốt (sản phẩm của quá trình quang hợp nên trà (chè) đồi nhiều tanin hơn
trà (chè) vườn) nó là hợp chất polyphenol gồm 7 loại catechin; trong đó 3 loại
catechin có vị chát dịu là Epicatechin, Galocatechin, Epigalocatechin. Một loại
catechin có vị đắng đặc biệt, đó là Epigalocatechingalat (EGCG). Búp trà (chè)
và lá 1 có hàm lưọng tanin cao nhưng EGCG lại thấp nên có vị chát dịu, ít
đắng. Trà (chè) trồng trên đất có molipden có vị chát ngọt vì EGCG thấp.
 Flavonol: kaempferol, quercetin, myricetin.
 Tinh dầu và các axít đi cùng tinh dầu: Acetic, butyric, cafeic, caproic, palmitic,

propionic, valeric…
 Các vitamin: tiền sinh tố A, B2, B3, B5, C (C chủ yếu trong trà (chè) tươi, trà

(chè) búp khô thì vitamin C chỉ còn vết).
 Các nguyên tố vi lượng: đặc biệt là kali và fluor.

3.Giá trị dinh dưỡng của chè (Trà)
Nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa học Nhật Bản, Trung Quốc,
Mỹ, Pháp, Úc... chứng minh tác dụng của trà xanh như:
 Theo Y học cổ truyền: trà (chè) có vị đắng chát, hơi ngọt; tính mát; vào kinh

can, thận. Tác dụng : thanh nhiệt, giải khát, lợi tiểu, tiêu thực, cầm tả lỵ, bớt
mụn nhọt, khỏi chóng mặt, đẹp da thịt, minh mẫn đầu óc.
Đồ án kỹ thuật sấy chè

Page 8


 Làm cho đầu óc minh mẫn (cho cả người già và người trẻ) .
 Phòng chống bệnh tim mạch.
 Ngăn chặn tổn thương não ở người đột quỵ.
 Giảm nguy cơ mắc một số bệnh ung thư.
 Bảo vệ vi khuẩn có ích trong ruột, ngăn cản các vi khuẩn, virút gây bệnh.
 Khử mùi hôi chân.
 Chống sâu răng, trị viêm nướu răng, trị hơi thở có mùi hôi.
 Chống lão hóa.
 Chống lú lẫn tuổi già.
 Chống trầm cảm ở người già.
 Giảm các chứng bệnh về mắt.
 Chống lại hiện tượng kháng insulin.
 Giúp cơ thể đốt mỡ thừa (nhất là mỡ bụng và mông).
 Chống độc và giải độc cho cơ thể.
 Ngăn chặn bệnh Parkinson.

4. Vài nét về các phương pháp sản xuất chè (trà)
a) Các phương pháp sản xuất chè xanh: Dựa vào phương pháp diệt men,
người ta chia ra làm ba phương pháp: phương pháp sao, phương pháp hấp bằng
hơi nước và phương pháp hấp bằng không khí nóng. Ngoài ra, còn có những
phương pháp thủ công như phơi trực tiếp dưới ánh nắng mặt trời hoặc phương
pháp hiện đại như diệt men bằng tia hồng ngoại.

Đồ án kỹ thuật sấy chè

Page 9


b) Các bước chính của sản suất chè xanh
Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu chè.
Bươc 2: Diệt men.
Bước 3: Vò, sàng.
Bước 4: Sấy.
Bước 5: Phân loại.
Bước 6: Đấu trộn đóng hộp.
Bước 7: Chè xanh thành phẩm.

Đồ án kỹ thuật sấy chè

Page 10


CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY
Năng suất thiết bị sấy: G2 = 2000 kg khô/ mẻ
I. Chọn phương pháp sấy.
1.1 Chọn loại máy sấy cho chè.
Qua tìm hiểu về các loại máy sấy và căn cứ vào đặc tính của chè ta nhận
thấy rằng máy sấy băng tải có những ưu điểm nổi bật sau:
-

-

Làm việc liên tục phù hợp với sản suất hiện đại.
Giá thành công trình không lớn do các kết cấu các phần nâng băng theo
đường vận chuyển đơn giản, nhưng vẫn đảm bảo an toàn, năng lượng
tiêu tốn không cao, số người phục vụ cho thiết bị hoạt động không
nhiều.
Dễ dàng khống chế các thông số sấy.
Có thể khống chế chiều dày của lớp chè trong quá trình sấy dễ dàng.
Độ ẩm trong chè tương đối đồng đều.
Cấu tạo máy sấy băng tải thực sự tiết kiệm nhiên liệu nhờ mặt
thoáng tiếp xúc nhiệt cao làm giảm đáng kể lượng tiêu hao nhiên
liệu sấy. Nhiệt độ sấy được điều chỉnh tự động phù hợp với vật liệu
sấy.

Vì vậy nên ta chọn máy sấy băng tải cho việc sản suất chè xanh.
1.2

Giới thiệu về thiết bị sấy băng tải:
Thiết bị sấy kiểu băng tải gồm một phòng hình chữ nhật trong đó có một hay
vài băng tải chuyển động nhờ các tang quay, các băng này tựa trên các con lăn
để khỏi bị võng xuống. Băng tải làm bằng sợ bông tẩm cao su, bản thép hay
lưới kim loại, không khí được đốt nóng trong calorifer. Vật liệu sấy chứa trong
phễu tiếp liệu, được cuốn vào giữa hai trục lăn để đi vào băng tải trên cùng.
Nếu thiết bị có một băng tải thì sấy không đều vì lớp vật liệu không được xóa
trộn dó đó loại thiết bị có nhiều băng tải được sử dụng rộng rãi hơn. Ở loại này
vật liệu từ băng trên di chuyển đến đầu thiết bị thì rơi xuống băng dưới chuyển
Đồ án kỹ thuật sấy chè

Page 11


động theo chiều ngược lại. Khi đến cuối cùng thì vật liệu khô được đổ vào
ngăn tháo.
Cấu tạo:

TNS

Phễu nhận vật liệu sấy.
2
Trục lăn dẫn VLS.
Phòng sây hình chữ nhật.
Con lăn đỡ.
Băng tải.
Calorifer sưởi.
Thùng chứa sản phẩm.
Lò Đốt.
9. Tấm chắn khí nóng - tns.
10. Ống khói.
1

3
4
5
6
7
8

VLS

1.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy sấy băng tải.

1.3.1 Cấu tạo.
1: lò đốt

2: ống khói

Đồ án kỹ thuật sấy chè

3: calorifer
Page 12

4: quạt


5: buồng sấy

6: băng tải sấy

7: băng tải cấp liệu

8: cửa tháo chè

1.3.2 Nguyên lý hoạt dộng máy sấy.
Quạt thổi không khí nóng từ calorifer vào buồng sấy từ dưới lên, buồng sấy
là một hộp kim loại có 4 băng chuyền. Nguyên liệu nhờ băng tải cấp liệu 7 vào
băng chuyền trên cùng rồi lần lượt đi xuống phía dưới. Sau khi qua khỏi băng
chuyền dưới cùng thì chè ra khỏi máy sấy theo cửa 8. Năng suất của máy
thường là 100 - 120 kg chè/giờ, vận tốc không khí nóng 0,5 m/s. Tốc độ băng
chuyền 1 tăng 47 % và băng chuyền 2 tăng 20 % so với băng chuyền 3, tốc độ
băng chuyền 4 giảm 20 % so với băng chuyền 3. Vì thế, độ dày của chè rải trên
băng chuyền sẽ tăng từ băng chuyền 1 đến băng chuyền 4, phù hợp với thực tế
là chè sẽ khô dần từ trên xuống dưới.

Đồ án kỹ thuật sấy chè

Page 13


II Tính toán sấy
2.1 Chọn tác nhân sấy và chế độ sấy
2.1.1 chọn tác nhân sấy
Đối với chè là sản phẩm con người dùng để uống cho lên trong quá trình sấy
chè yêu cầu tác nhân sấy phải sạch không bị ô nhiễm và bám bụi nên ta chọn
tác nhân sấy là không khí nóng.
2.1.2 Chế độ sấy
Đối với sấy chè, hiện nay trong nước ta cũng như trên thế giới thường dùng
tác nhân sấy là không khí nóng.
Với tác nhân không khí, người ta thường chia hai phương pháp sấy:
Phương pháp sấy hai lần.
Phương pháp sấy một lần.
- Phương pháp sấy hai lần:
+ Lần thứ I: Dùng nhiệt độ sấy từ 90-95oC, thời gian sấy kéo dài 12-15
phút, sau khi sấy độ ẩm của chè còn lại từ 18-20 %.
+ Lần thứ II: Dùng nhiệt độ sấy từ 80-85oC thời gian sấy gần như lần I,
độẩm của sản phẩm sau khi sấy lần thứ II khoảng 3-5 %.
+ Giữa hai lần sấy (sau khi sấy lần I) chè được rải mỏng và làm nguội
tự nhiên hoặc cưỡng bức. Mục đích làm cho phần ẩm tiếp tục bốc hơi đi, mặt
khác tạo điều kiện phân bố ẩm đồng đều trong sản phẩm tránh hiện tượng ẩm
cục bộ “trong ướt ngoài khô”.
- Phương pháp sấy 1 lần: phương pháp này dùng nhiệt độ sấy >1200 C. Ưu
điểm của phương pháp này nâng cao được hiệu suất sử dụng của thiết bị sấy,
nếu đảm bảo đúng điều kiện kỹ thuật thì chất lượng của sản phẩm vẫn được
đảm bảo. Nhược điểm của phương pháp này: khó khống chế điều kiện kỹ thuật
trong qúa trình sấy đối với nguyên liệu tươi có chất lựông không đồng đều.


Ở đây ta chon phương pháp sấy 2 lần.

Đồ án kỹ thuật sấy chè

Page 14


2.2 Chọn nhiệt độ chế độ sấy
- Nhiệt độ: thường sấy chè ở 800 C, nếu sấy ở nhiệt độ cao hơn 80 0C thì
chè mất đi nhiều hương thơm và màu sáng, nếu sấy thấp hơn 80 0 C thì quá
trình sấy kéo dài, các enzym trong chè không được đình chỉ kịp thời, chè dễ bị
len men quá mức.
- Tốc độ không khí trong máy sấy chè: tốc độ không khí nóng trong máy
sấy chè thường khống chế ở 0,5 m/s, nếu khống chế nhỏ hơn tốc độ này thì
thời gian sấy kéo dài và nếu khống chế ở khoảng 0,6 m/s thì chè vụn sẽ bị cuốn
theo.
- Độ dày của lớp chè rải trên băng chuyền máy sấy: thực nghiệm cho thấy
nếu tốc độ không khí nóng trong máy sấy chè < 0,5 m/s thì độ dày của lớp chè
rải trên băng chuyền không ảnh hưởng đến chất lượng chè sấy được. Do đó,
nếu ta khống chế tốc độ không khí bằng 0,5 m/s và sấy hai lần thì độ dày của
các lớp chè rải trên băng chuyền là:
Sấy lần 1: 2 ÷ 2,5 cm
Sấy lần 2: 3 ÷ 5 cm
Ngoài các phần chè non già khác nhau thì độ dày của lớp chè rải trên băng
chuyền cũng khác nhau, thường thì độ dày chè non sẽ nhỏ chè già.

Đồ án kỹ thuật sấy chè

Page 15


2.3 Tính toán vật liệu và tác nhân sấy
Tính lượng vật liệu sấy vào buồng sấy:
Với G2= 2000 kh/mẻ ; M1 = 4% và M2 = 25% ta tính được:
G1=G2

(CT 3.2 TL1)

G1=2000 = 2560 kg/mẻ
Lượng ẩm bốc hơi trong 1 mẻ: W=G1-G2=2560 – 2000= 560 ( kg/mẻ )
(CT 3.1 TL1)
Thông số không khí ngoài trời: lấy địa điểm là Sơn La có nhiệt độ không khí
trung bình t0= 300C và độ ẩm chọn mùa hè và áp suất khí quyển p = 757 mmHg
Chọn nhiệt độ tác nhân sấy (TNS) để sấy là t1= 800C
2.4 Tính toán quá trình sấy lý thuyết

Các thông số không khí ngoài trời : t0 = 300C và . Dựa vào đồ thị I – d của
không khí ẩm ta xác định
Điểm O có giá trị sau:
Đồ án kỹ thuật sấy chè

do= 0,02 (Kg/Kgkk)
Page 16


Io= 81,2 (kJ/kgkk)
Không khí vào calorifer nhận nhiệt từ hơi nước và tăng lên nhiệt độ t1 = 800C.
Quá trình đốt nóng không khí trong Calorifer là quá trình có d= const nên d1 =
d0 = 0,02(kg/kgkk)
Điểm 1 được xác định bằng 2 thông số t1, d1
I1 = 133,2 (kJ/kgkk) ; = 3.2 %
P hbh1=0,4736 (bar)
Ph1=0.01515(bar)
Tư =40oC
TNS trạng thái 1 đi vào máy sấy đốt nóng vật liệu sấy và nhận ẩm. trong điều
kiện lí tưởng bỏ qua tổn thất thì:
I2=I1=133,2 (kJ/kgkk)

( Theo TL 1 Trang 94)

Ta tính nhiệt độ ra khỏi thiết bị sấy ( TBS) là t2
Thế sấy : = t2 – tư ( CT 2.26 Tài liệu 1)
Ta có t2 = tư . 1,15 = 40 . 1,15 = 46 0C
Vậy xác định được điểm 2 là giao I1 = I2 = const và t1 = t2 = const
Từ đồ thị I – D ta tìm được :
d2 = 0,0336 (kg/kgkk)
Với độ ẩm đảm bảo không sảy ra hiện tượng đọng sương cửa ra hầm
Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi 1kg ẩm:d2-d0
l0 = = = 73,53 (kgkk/kg ẩm) ( CT 3.14 TL1)
Lượng tác nhân sấy cần thiết để bốc hơi lượng ẩm trong VLS :
L0 = W . l0 = 560 . 73,53 = 41176,8 (kgkk/mẻ) ( CT 3.14 TL 1)


Nhiệt lượng tiêu hao riêng lý thuyết :
Phương trình cân bằng năng lượng cho TBS lý tưởng :
Đồ án kỹ thuật sấy chè

Page 17


q0 = l0. ( I1 – I0 ) = l0. ( I2 – I0 ) = 73,53 . ( 133,2 – 81,2 ) = 3823,56
(kJ/kg ẩm)
( CT 3.35 TL 1)
với TBS lý tưởng ∆ = 0
Nhiệt lượng tiêu hao toàn quá trình sấy lý thuyết;
Q0 = W . q0 = 560 . 3823,56 = 2141193,6 (kJ/mẻ)
( CT trang 314 Tài liệu 1)
2.4.1 Chọn kích thước cơ bản của máy sấy băng tải
Theo thực nghiệm, với khối lượng chè ban đầu là 2560 kg/mẻ thì ta chọn
Kích thước băng tải:.
- Chiều rộng băng tải chọn B = 2m
- Chiều dày lớp vật liệu trên băng tải chọn δ = 4,7.10-3m
- Chiều dài băng tải: Lb= = = 102 m
ρ =320 kg/m3 - Có khối lượng riêng của chè.
V1 = = = 8 m3/h – thể tích vật liệu chứa trong thiết bị.
= 0,12h Thời gian sấy theo tính toán ở phần bên dưới.
Do là 4 băng tải nên chiều dài dài của mỗi băng tải là. 102:4 =25,5 m
Chọn Lbs =0,5 ; Bbs = 0,3
-

Chiều dài : Lh = Lb + 2Lbs = 25,5 + 2.05 = 26,5m
Chiều rộng : Bh = B + 2Bbs = 2+ 2.0,3 = 2,6 m
Chiều cao : Hh = 4.dbăng + (4-1)dbs + 2.dbs = 4.0,3 + 3.0,25 + 2.0,25 =2,45 m, chọn
3,35m

-

Số băng tải : 4 băng
Khoảng cách các băng tải: dbs = 25 cm
Kích thước phủ bì:
δ1 = 250mm, bề dày tường xây bằng gạch.
δ2 = 50mm, tường và trần được phủ cách nhiệt.
δ3 = 100mm, trần dổ bể tông.
Chiều dài phủ bì: L = 26,5 + 2.(0,1+ 0,25) = 27,2m
Chiều rộng phủ bì:B = 2,6 + 2(0,05+ 0,25) = 3m
Chiều cao phủ bì: H = 3,35 + 0,1 + 0,05 = 3,5m
Đồ án kỹ thuật sấy chè

Page 18


2.4.2 Tính thời gian sấy
Chọn vận tốc tác nhân sấy qua buồng sấy : v = 0,5 m/s
Diện tích tiết diện tác nhân sấy đi qua : Ftd = 3,35 . 2,6 = 8,71 m2
Lưu lượng tác nhân sấy qua buồng sấy : Gtns = v.Ftns = 8,71 . 0,5 = 4,355 m3/s
Thời gian sấy vật liệu là tổng thời gian của 3 giai đoạn sấy :
( CT 4.68 TL1)
Với

: thời gian đốt nóng vật liệu
: thời gian sấy đẳng tốc
: thời gian sấy giảm tốc

A .Thời gian đốt nóng vật liệu sấy :
F0 =

(CT 4.69 TL1)
Trong đó :
a – hệ số dẫn nhiệt độ của vật liệu sấy ( với a = )
R – phân

nửa chiều dày của vật liệu sấy

F0 – chuẩn số fourier xác định sự phụ thuộc giữa tốc độ biến đổi trường
nhiệt trong vật với các kích thước và đặc trưng của vật đó
Từ đây ta suy ra

= = 60 ( giây) = 1 phút

Theo [1] thì a = m2/s
B. Thời gian sấy đẳng tốc
Tham khảo phần tính toán thời gian sấy đẳng tốc ở tài liệu [1] ta tính như sau:
Xác định tốc độ sấy U thông qua việc xác định mật độ dòng nhiệt J1b và cường
độ bay hơi ẩm trên bề mặt vật liệu J2b
Theo các quy luật truyền nhiệt và truyền chất giai đoạn sấy đẳng tốc hầu như
giống nhau đối với tất cả các vật liệu ẩm.
Trên cơ sở cân bằng nhiệt lượng:
J1b = J2b . r
Đồ án kỹ thuật sấy chè

Page 19


Trong đó : r là ẩn nhiệt hóa hơi, r = 2500 (kJ/kg)
J1b =
là nhiệt độ VLS , = 800C
là nhiệt độ bề mặt VLS, tb = tư = 400C
là hệ số trao đổi nhiệt đối lưu, tính theo vận tốc không khí, với vận tốc khí v <
2 m/s thif dược tính theo công thức:
( W/m2 độ ) =27360(J/m2hđộ)
Suy ra J1b = 27360. ( 80 – 40 ) = 1094,4 ( KJ/m2h )
Vậy : J2b = ( kg/m2h )
Do trong giai đoạn tốc độ sấy không đổi , nhiệt dộ trung bình VLS không đổi,
ta có thể bỏ qua ảnh hưởng của trường nhiệt độ t đến độ chứa ẩm u. Giải bài
toán khuếch tán ẩm đối xứng trong tấm phẳng với điều kiện biên loại 2, ta
được:
U = ( %h )
Theo phương pháp luikov
Ta có:

(CT 4.70 TL1)

Trong đó:
– độ ẩm đầu vào VLA , %
– độ ẩm tới hạn cuối giai đoạn sấy đẳng tốc với
– độ ẩm cân bằng , % ;với
U – tốc độ sấy
– hệ số sấy tương đối phụ thuộc vào độ ẩm ban đầu
Suy ra

= 0,072

Nên :
Vậy (

h ) = 8 ( phút)

C. Thời gian sấy giảm tốc :
Đồ án kỹ thuật sấy chè

Page 20


Tham khảo phần tính thời gian sấy giảm tốc ở tài liệu [1] ta tính như sau:
Nếu trong giai đoạn đẳng tốc quy luật của hầu hết các vật liệu ẩm là như nhau
thì trong giai đoạn giảm tốc quan hệ đó rất khác nhau tùy từng loại vật liệu.
A.V Luikov thấy rằng trong giai đoạn giảm tốc, dặc trưng của các loại vật liệu
khác nhau là khác nhau.
Khi độ ẩm thì xem như tốc dộ giai đoạn này bằng tốc độ giai đoạn đẳng tốc.
( CT 4.83 TL1)
= - ( h) = 6 ( phút)
Tổng thời gian sấy vật liệu là :
( phút )
2.5 Tính toán quá trình sấy thực
Tham khảo phần tính quá trình sấy thực ở tài liệu [1] ta tính như sau:
2.5.1 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi
Qv = G2.Cv.(tv2 –t0)
Suy ra qv

=

Với G2 = 2000 ( kg/mẻ)
W = 560 (kg/mẻ)
Cv nhiệt dung riêng VLS với độ ẩm
Cv = Cvk. ( 1- ) + Ca.
Ca = 4,182 (kJ/kg độ)
=4%
Cvk = 2,85 ( kJ/kg độ)
t0 = 30 0C
tv2 = t2 – 5 0C = 41 0C
Cv = 2,85. ( 1- 0,04) + ( 4,182. 0,04) = 2,9 ( kJ/kg độ)
Đồ án kỹ thuật sấy chè

Page 21


qv = ( kJ/kg ẩm)
2.5.2 Tổn thất nhiệt ra môi trường
Dựa vào phần hướng dẫn tính toán nhiệt tổn thất ra môi trường Trang 321 TL
[1] ta tính theo các bước sau.
a. Tính sơ bộ kích thước buồng sấy
Ta có năng suất sấy Q = 2000 kg. Thực nghiệm đo được khối lượng riêng chè
= 320 kg/m3
b.Thể tích ghi phân phối khí:
V = m3
Diện tích xung quanh buồng sấy

Sxq = 2.Smb + Strụ - Ssàn
Diện tích mặt bên : Smb
Diện tích trụ: Strụ

=

Diện tích sàn ; Ssàn
Vậy Sxq = 2.8,3

=

= 2,5.27,2 = 68 m2

+ – 68 = 247,58 m2

2.5.3. Tính toán tổn thất.
Chọn:
δ



TBS làm bằng thép không rỉ dày



Hệ số dẫn nhiệt



Bên ngoài được bọc một lớp bông thủy tinh dày




Hệ số dẫn nhiệt 2 = 0.055 (W/m độ)
Ngoài cùng là lớp tole dày 0,5 mm, lớp tole xem như dẫn nhiệt hoàn toàn.
Không khí trong buồng sấy chuyển dộng đối lưu cưỡng bức với tốc độ Vt = 0,5
m/s.



λ

1

1

= 0,002 m

= 50 (W/m độ)

λ

Đồ án kỹ thuật sấy chè

Page 22

δ
2

= 0,05 m


Chọn tf1 = 80oC ; tf2 = 30oC
Mật độ dòng nhiệt được tính:

q1 =
Do Vt < 2 m/s nên ( W/m2 độ )
Suy ra qmt1 =8,1 .( 80 – tw1 )
Truyền nhiệt qua tấm thép là bài toán dẫn nhiệt qua vách phẳng có mật độ
dòng nhiệt:

qmt2 =
Hệ số dẫn nhiệt trên một đơn vị bề dày ( W/m2)
Do quá lớn nên xem như tw1 = tw2.
Truyền nhiệt qua lớp bông thủy tinh cũng là truyền nhiệt qua vách phẳng:

qmt3 = = ( tw2 – tw3)
qmt3 = 1,1( tw2 – tw3)
Tỏa nhiệt ra môi trường xem như đối lưu tự nhiên chảy rối với hệ số tỏa nhiệt
α2 = 1,715 ( tw3 – tf2 ) 0,333 = 1,715 ( tw3 – 30 )0,333
Mật độ dòng nhiệt
Đồ án kỹ thuật sấy chè

Page 23


qmt4 = α2( tw3 – tf2 ) =1,715 ( tw3 – tf2 ) 1,333
Giả sử quá trình truyền nhiệt là ổn định. Ta có qmt1 = qmt2 = qmt3 = qmt4
Ta sử dụng phương pháp lặp giả định giá trị tw1 rồi tìm tw3, α2 theo tw1.
Ta có bản kết quả sau:
tw1 (oC)
STT
1
2
3
4
5
6
7

80
79
78
77
76
75,2
75

qmt1
( W/m2)
0
8,1
16,2
24,3
32,4
38,8
40,5

tw3(oC)
80
71,63
63,27
54,9
46,54
39,85
38,18

α2
( W/m2độ)
6,3
5,9
5,4
5
4,36
3,67
3,45

Vậy chọn nhiệt độ bề mặt trong tw1 = 75,2 oC
Nhiệt độ bề mặt ngoài tw2 = 40oC
Hệ số tỏa nhiệt ra bên ngoài α2 = 3,67 ( W/m2 độ)

Mật độ dòng nhiệt truyền qua một đơn vị diện tích bề mặt truyền nhiệt:
q = k. ( tf1 – tf2 ) = k ( 80 – 30 )
Hệ số truyền nhiệt:
k = = 0,77 ( W/m2 độ)
suy ra: q = 0,77 ( 80 – 30 ) = 38,5 ( W/m2) = 142 ( kJ/m2h )
tổn thất nhiệt ra môi trường:
Qmt = Sxq . q = 135,46 . 142 = 19235 (kJ/h)

qmt =

( kJ/kg ẩm)

Đồ án kỹ thuật sấy chè

Page 24

qmt4
( W/m2)
315,49
247,13
179,27
124,65
72,2
36,18
28,24


Nhiệt lượng có ích q1 :
Ta có: q1 = i2 – Ca.t0
Với

i2 = r + Cpk.t2 = ( 2500 + 1,842 .80) = 2647,36 ( kJ/kg ẩm)
q1 = 2647,36 – 4,186 . 30 = 2521,78 (kJ/kg ẩm)

Tổng tổn thất nhiệt:
= Ca.t0 – qv – qmt = 4,186.30 – 113,93 – 34,35 = - 22,7 ( kJ/kg ẩm )
2.5.4. Xác định thông số quá trình sấy thực bằng phương pháp tính toán:
Tham khảo phần hướng dẫn tính toán các thông số sấy thực ở Trang 321 TL [1]
ta tính theo các bước sau.
+ Lượng chứa ẩm d2:
Trong quá trình sấy lý thuyết ta xác định trạng thái diểm 2 nhờ giả thiết I2=I1.
Trong quá trình sấy thực tồn tại một giá trị nhiệt lượng tổn thất nên:
I2 = I1 + ( d2 – d1 )
Từ định nghĩa I = Cpk.t + d.i và đưa vào giá trị nhiệt lượng riêng dẫn suất Cdx
(d) ta được:
Chọn t1 = 80oC
t2 = 46oC
d2 = d0 + ( kg/kgkk)
Nhiệt lượng riêng I2:
I2 = 1,0048.t2 + d2.i2 = 1,0048.46 + 0,0333.2647,36 = 134,37(kJ/kgkk)
Dộ ẩm tương đối
Ta có ;

pbh2 = exp = exp = 0,1 ( bar)
Đồ án kỹ thuật sấy chè

Page 25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×