Đang tải... (xem toàn văn)
Bán bản CAD liên hệ thehoang1801@live.com 1.2. Máy sấy tháp (Tower Dryer – Shaft Grain Dryer) 1.2.1. Cấu tạo, nguyên lí hoạt động và đặc điểm: Hệ thống máy sấy gồm calorifer hoặc cấp nhiệt trực tiếp từ buồng đốt hòa trộn với không khí tươi, hệ thống quạt và các thiết bị phụ trợ khác. Tháp sấy là một không gian hình hộp mà chiều cao lớn hơn rất nhiều so với chiều rộng và chiều dài. Trong tháp sấy người ta bố trí hệ thống kênh dẫn và thải tác nhân xen kẽ nhau ngay trong lớp vật liệu sấy (đặc điểm này khác với các thiết bị sấy buồng và hầm). Tác nhân sấy từ kênh dẫn gió nóng luồng lách qua lớp vật liệu thực hiện quá trình trao đổi nhiệt sấy và nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải ra ngoài. Vật liệu sấy chuyển động từ trên xuống dưới từ tính tự chảy do trọng lượng bản thân của chúng. Tháp sấy nhận nhiệt do trao đổi nhiệt đối lưu giữa dòng tác nhân chuyển động vừa ngược chiều vừa cắt ngang và do dẫn nhiệt từ bề mặt kênh dẫn và kênh thải qua lớp vật liệu nằm trên các bề mặt đó. Vì vậy trong thiết bị sấy tháp, nhiệt lượng vật liệu sấy nhận được gồm 2 thành phần: thành phần đối lưu giữa tác nhân sấy với khối lượng hạt và thành phần dẫn nhiệt giữa bề mặt các kênh gió nóng, kênh thải ẩm với chính lớp vật liệu nằm trên đó. Khi sấy hạt di chuyển từ trên cao (do gàu tải hoặc vít tải đưa lên) xuống mặt đất theo chuyển động thẳng đứng hoặc dzích dzắc trong tháp sấy. Để tăng năng suất thiết bị ngoài phương pháp mở rộng dung lượng của tháp thì ở một mức độ đáng kể người ta còn tìm cách tăng tốc độ tác nhân chuyển động qua lớp hạt. Tốc độ này có thể từ 0.20.3ms đến 0.6 ÷ 0.7 ms hoặc lớn hơn 5. Tuy nhiên, tốc độ tác nhân khi ra khỏi ống góp kênh thải theo kinh nghiệm không nên vượt quá 6ms để tránh hạt bị cuốn theo tác nhân đi vào hệ thống thải ẩm (đọng lại trong các đoạn ống, dẫn đến quạt thải…) 5. Các loại máy sấy tháp phổ biến:
MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG LỜI CẢM ƠN ĐAMH Quá trình & Thiết bị: Thiết kế tháp sấy lúa GVHD: TS Lại Quốc Đạt PHẦN 1. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY LÚA 1.1. Tóm tắt qui trình công nghệ Hình 1 Qui trình công nghệ sau thu hoạch của lúa 1.2. Máy sấy tháp (Tower Dryer – Shaft Grain Dryer) 1.2.1. Cấu tạo, nguyên lí hoạt động và đặc điểm: Hệ thống máy sấy gồm calorifer hoặc cấp nhiệt trực tiếp từ buồng đốt hòa trộn với không khí tươi, hệ thống quạt và các thiết bị phụ trợ khác. Tháp sấy là một không gian hình hộp mà chiều cao lớn hơn rất nhiều so với chiều rộng và chiều dài. Trong tháp sấy người ta bố trí hệ thống kênh dẫn và thải tác nhân xen kẽ nhau ngay trong lớp vật liệu sấy (đặc điểm này khác với các thiết bị sấy buồng và hầm). Tác nhân sấy từ kênh dẫn gió nóng luồng lách qua lớp vật liệu thực hiện quá trình trao đổi nhiệt sấy và nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải ra ngoài. Vật liệu sấy chuyển động từ trên xuống dưới từ tính tự chảy do trọng lượng bản thân của chúng. Tháp sấy nhận nhiệt do trao đổi nhiệt đối lưu giữa dòng tác nhân chuyển động vừa ngược chiều vừa cắt ngang và do dẫn nhiệt từ bề mặt kênh dẫn và kênh thải qua lớp vật liệu nằm trên các bề mặt đó. Vì vậy trong thiết bị sấy tháp, nhiệt lượng vật liệu sấy nhận được gồm 2 thành phần: thành phần đối lưu giữa tác nhân sấy với khối lượng hạt và thành phần dẫn nhiệt giữa bề mặt các kênh gió nóng, kênh thải ẩm với chính lớp vật liệu nằm trên đó. Khi sấy hạt di chuyển từ trên cao (do gàu tải hoặc vít tải đưa lên) xuống mặt đất theo chuyển động thẳng đứng hoặc dzích dzắc trong tháp sấy. Để tăng năng suất thiết bị ngoài phương pháp mở rộng dung lượng của tháp thì ở một mức độ đáng kể người ta còn tìm cách tăng tốc độ tác nhân chuyển động qua lớp hạt. Tốc độ này có thể từ 0.2- 0.3m/s đến 0.6 ÷ 0.7 m/s hoặc lớn hơn [5]. Tuy nhiên, tốc độ tác nhân khi ra khỏi ống góp kênh thải theo kinh nghiệm không nên vượt quá 6m/s để tránh hạt bị 5 ĐAMH Quá trình & Thiết bị: Thiết kế tháp sấy lúa GVHD: TS Lại Quốc Đạt cuốn theo tác nhân đi vào hệ thống thải ẩm (đọng lại trong các đoạn ống, dẫn đến quạt thải…) [5]. Các loại máy sấy tháp phổ biến: Hình 2 Các dạng tháp sấy thường được sử dụng để sấy lúa 6 ĐAMH Quá trình & Thiết bị: Thiết kế tháp sấy lúa GVHD: TS Lại Quốc Đạt 1.2.2. Tháp sấy liên tục. Hạt qua tháp sấy một lượt rồi được ủ và “nghỉ” ở đó một thời gian (từ 2 đến 24 giờ tùy chế độ sấy và loại hạt), sau đó hạt lại qua tháp sấy lượt thứ hai và cứ tiếp tục như thế lượt thứ 3, 4 … Mục đích của bin ủ là cho ẩm độ ở trung tâm hạt có thời gian ra ngoài bề mặt để dễ bốc hơi. Chênh lệch ẩm độ quá nhiều giữa bề mặt hạt và tâm hạt sẽ gây ứng suất làm gãy, vỡ hạt. Điều này là tối kị khi sấy lúa, khi xay ra gạo sẽ bị bể thành tấm. Kết cấu và cách bố trí các kênh dẫn và kênh thải ẩm có một ý nghĩa đặc biệt đến sự dịch chuyển của lớp hạt và độ sấy đồng đều của sản phẩm. Nói cách khác nó góp phần tăng năng suất thiết bị và nâng cao chất lượng sản phẩm. Khoảng cách tối thiểu giữa kênh dẫn và kênh thải phụ thuộc vào kích thước hạt cần sấy. Khoảng cách này có thể lấy từ 70 ÷ 100 mm. Hạt có kích thước bé ta lấy giới hạn dưới và ngược lại. Các kích thước khác không đóng vai trò quan trọng. Theo kinh nghiệm, khoảng cách tối thiểu giữa hai kênh cho vật liệu sấy chuyển động phụ thuộc vào từng loại vật liệu và có thể từ 70 ÷ 100 mm hoặc lớn hơn. Do các hạt ngũ cốc chỉ chịu được một giới hạn nhất định về nhiệt độ và độ ẩm nên hệ thống sấy tháp thường được tổ chức sấy phân vùng. Sau vùng sấy cuối cùng vật liệu sấy thường được làm mát đến gần nhiệt độ môi trường để đưa vào kho bảo quản. 1.2.3. Tháp sấy tuần hoàn – sấy theo mẻ. Hạt đi qua tháp sấy được gàu tải đưa trở lại tháp. Thời gian ủ thực chất là thời gian hạt ở trong gàu tải và ở trong thùng chứa trên buồng sấy nên tương đối ngắn, khoảng 0.5 giờ. Vì thế cùng với một máy sấy tháp, nhiệt độ dùng trong chế độ sấy tuần hoàn phải thấp hơn so với sấy liên tục. Thực sự, chọn chế độ nhiệt cho máy sấy là một bài toán cân đối kinh tế. Tăng nhiệt độ sấy thì giảm chi phí vì thời gian sấy nhanh hơn nhưng hao hụt giá trị hạt vì giảm chất lượng. Máy sấy tháp có các ưu điểm sau: • Sản phẩm trong máy sấy tháp có thể lấy ra liên tục hoặc định kì • Chi phí sấy thấp • Năng suất lớn và rất lớn • Chất lượng tốt và ổn định • Tiêu thụ năng lượng thấp • Máy sấy tháp cho độ đồng nhất ẩm độ rất tốt 1.2.4. Ứng dụng: Thiết bị sấy tháp là thiết bị sấy chuyên dụng để sấy các loại hạt cứng như thóc, ngô, đậu… có độ ẩm ban đầu không lớn lắm (w = 20 ÷ 30%) và có thể dịch chuyển dễ dàng từ trên đỉnh tháp xuống dưới nhờ chính trọng lượng của nó. Đôi khi trong thiết bị sấy tháp người ta còn đặt các kết cấu cơ khí để làm chậm hoặc tăng cường tốc độ dịch chuyển của khối hạt. Sản phẩm trong máy sấy tháp có thể lấy ra liên tục hoặc định kì. Tóm lại: Trong các loại máy sấy có thể sấy được hạt lúa như trên, ta chọn máy sấy tháp với các ưu điểm có thể áp dụng thực tế tại địa phương. 7 ĐAMH Quá trình & Thiết bị: Thiết kế tháp sấy lúa GVHD: TS Lại Quốc Đạt 1.3. Các yêu cầu đặc trưng của hạt lúa sau sấy Lúa sau khi sấy có thể được dùng làm lương thực hoặc để làm giống, dự trữ. Vì vậy, lúa sau khi sấy cần đảm bảo được các yêu cầu sau: • Hạt lúa còn nguyên vẹn vỏ trấu bao bọc hạt gạo. • Hạt lúa còn giữ nguyên hình dạng, kích thước và màu sắc. • Có mùi vị đặc trưng của lúa và không có mùi khác (mùi tác nhân sấy ) • Hạt lúa không bị rạn nứt, gãy vụn và đặc biệt là lúa giống phải đảm bảo khả năng nảy mầm của hạt sau khi sấy hoặc hạt không bị gãy, vỡ trong quá trình xay xát. • Sau khi sấy, lúa phải đạt độ ẩm bảo quản, nếu không sẽ là môi trường tốt cho mối, mọt phá hoại. 8 ĐAMH Quá trình & Thiết bị: Thiết kế tháp sấy lúa GVHD: TS Lại Quốc Đạt PHẦN 2. THIẾT KẾ THÁP SẤY 2.1. Yêu cầu Thiết kế hệ thống sấy tháp để sấy lúa ở tỉnh An Giang với các thông số: Năng suất L 2 =2500 kg nguyên liệu/h Nhiệt độ không khí t=30 o C, độ ẩm 80% Sử dụng vỏ trấu để cung cấp nhiệt cho quá trình sấy. 2.2. Lựa chọn tác nhân sấy Trong kĩ thuật sấy các loại vật liệu ẩm bằng phương pháp đối lưu, người ta thường dùng các môi chất như không khí, khói lò hoặc các loại khí trơ và hơi nước quá nhiệt để làm tác nhân sấy. Không khí là loại tác nhân sấy rẻ tiền thường có sẵn trong tự nhiên, không độc hại, không làm bẩn sản phẩm. Thành phần không khí gồm hỗn hợp nhiều chất khí khác nhau như: N 2 , O 2 , CO 2 và một số khí khác. Khi nghiên cứu về không khí ẩm, ta xem nó là một thành phần đồng nhất và khi sấy không khí thường ở áp suất khí quyển, nhiệt độ trong phạm vi từ vài chục độ đến vài trăm độ C. Khi tính toán, ta xem không khí là khí lí tưởng. Khả năng sấy của không khí thể hiện bởi sự chênh lệch giữa nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ bầu ướt (Dt = t k – t ư ) hoặc sự chênh lệch giữa áp suất bão hòa và áp suất hơi riêng phần (DP = P b – P h ) cũng như chênh lệch hàm ẩm (Dd = d b – d h ). Bằng sự thay đổi trạng thái của không khí, người ta có thể tạo ra các chế độ sấy khác nhau phù hợp với từng loại vật liệu sấy khác nhau. Như chúng ta đã biết, ngoài không khí ẩm, khói lò cũng là tác nhân sấy phổ biến. Khói lò có thể được tạo ra nhờ đốt nhiều loại nhiên liệu khác nhau trong đó chủ yếu là nhiên liệu hóa thạch (than đá) và các nhiên liệu gốc sinh khối khác như củi, trấu, bã mía… Khói lò thường được sử dụng trong các thiết bị sấy với tư cách là nguồn cung cấp gián tiếp để đốt nóng tác nhân sấy (trong calorifer không khí – khói lò) hoặc với tư cách là tác nhân sấy trực tiếp, vừa cung cấp nhiệt cho vật liệu sấy vừa mang ẩm thải vào môi trường. Trong khói lò chỉ có hai thành phần là khói khô và hơi nước. Nếu sử dụng khói lò với tư cách là một tác nhân sấy thì trong tính toán ta sẽ xem khói lò như là một dạng nào đó của không khí ẩm, và vì thế ta có thể dùng đồ thị I – d của không khí ẩm để biểu diễn các trạng thái hay quá trình nhiệt động của khói lò. Hay nói cách khác, khói lò cũng có các thông số như entanpy I, độ chứa ẩm d, độ ẩm tương đối giống như không khí ẩm. Khói lò được sinh ra do đốt trấu, nguồn nhiên liệu rất dồi dào ở vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long. Trong bài đồ án, dùng khói lò làm tác nhân sấy trực tiếp bằng cách đốt trấu cấp nhiệt. 9 ĐAMH Quá trình & Thiết bị: Thiết kế tháp sấy lúa GVHD: TS Lại Quốc Đạt Hình 3 Quy trình công nghệ sấy tháp 2.3. Lựa chọn chế độ sấy. Chọn chế độ sấy giáng ẩm cho hai vùng sấy và một vùng làm mát theo thông số sau: 10 [...]... GVHD: TS Li Quc t 33 14 13 Ton b quỏ trỡnh sy W= L2 ( x1 x2 ) 2500( 27 13) = = 402.30 100 x1 100 13 W1 = Vựng sy 1: W2 = Vựng sy 2: (kg m/h) L( x11 x21 ) 2500( 27 21) = = 189.87 100 x11 100 21 (kg m/h) ( L1 W1 ).( x12 x22 ) (2500 189.87 ) (21 14) = = 188.03 100 x12 100 14 (kg m/h) Khi lng lỳa sau khi khi khu vc 1 L21= L11-W1= 2500- 189.87= 2310.13 kg/h Khi lng lỳa sau khi khi khu vc 2 L22=... Entanpy ca khúi lũ: Tớnh toỏn quỏ trỡnh hũa trn Gi i l h s hũa trn khụng khớ v khúi cỏc khu vc sy H s khụng khớ tha sau bung hũa trn ca giai on th I tớnh theo cụng thc ia1 =2500+ 1.842*t1 =2500+ 1.842*75=2638.15 (kJ/kg) ia2 =2500+ 1.842*t2 =2500+ 1.842*85= 2656.57 (kJ/kg) Thay cỏc i lng vo cụng thc (1) vi Cpk=1.005 kJ/kg.K Ta c: 1= 40.41 2= 32.57 Vy hũa trn khúi lũ v khụng khớ khu vc sy 1 v khu vc sy 2 ln lt... nh thụng qua cp thụng s (I 2,d2) dú ú I2=I1 Lng m cha ca tỏc nhõn sy sau quỏ trỡnh sy lý thuyt c tra trờn gin I-d Tuy nhiờn, d 2i cng cú th c xỏc nh nh sau: Trong ú i21 =2500+ 1.842t21 =2500+ 1.842*45=2582.89 kJ/kg i22 =2500+ 1.842t22 =2500+ 1.842*55= 2601.31 kJ/kg ta cú: kg m/kg kkk kg m/kg kkk 14 AMH Quỏ trỡnh & Thit b: Thit k thỏp sy lỳa GVHD: TS Li Quc t Lng khụng khớ khụ cn thit bc hi m: Khu vc sy 1:... lng lỳa sau khi khi khu vc 2 L22= L11-W1 W2= 2310.13- 188.03= 2122.09 kg/h Lng sn phm to thnh sau khi ra khi khu vc lm lnh: L23=L1-W= 2122.09- 24.39= 2097.70 (kg/h) Lng vt liu khụ tuyt i: Lk=L2.(1-x2) =2500( 1-0,27)= 1825 kg/h Vi W l lng nc tron 2.5 Quỏ trỡnh sy lý thuyt Lng khụng khớ khụ cn thit: Chn khụng khớ vo cú nhit 30 oC, 0=0.8 d0= 0.022 kg m/kkk Entanpi: I0= 85.01 Kj/kg kkk Tớnh toỏn khúi lũ... tớnh nhit lng ny trc ht cn tớnh nhit dung riờng trung bỡnh ca vt liu sy: C=CA*x23+(1-x23)*Ck==4.18*0.135+(1-0.135)*1.55=1.905 (kJ/kg.K) Nhit lng do lỳa nh ra cho vựng lm mỏt: Q3=G23*C3*(tvl13-tvl23)= (2500- 189.87- 188.03)*(1-0.135)*1.932*(53-33)= 51166.8 kJ/h q3=Q3/W3=51166.8054/24.39= 2907.86 kJ/kg m B qua nhit lng ta ra mụi trng, ta cú: 3=q3 =2907.86 kJ/kg m Thụng s khụng khớ sau bung mỏt Nhit vt... sy ca lỳa 2.7 Tớnh toỏn thit b sy 2.7.1 Kớch thc chớnh ca thit b Cho rng ca khi ht l 30% T trng ca khi ht l trờn nh thỏp cú khong khụng cao 0.5m in y nguyờn liu vo Lng lỳa cha trong thỏp sy Ls=L1* =2500* 3.43= 8573 kg Th tớch lỳa chim trong thit b Vl= Ls/(dkh*1000)= 14.86 m3 Chn thỏp cú chiu rng v chiu di l 1.8m Chn tc tỏc nhõn sy i trong mỏng dn l 5 m/s 18 AMH Quỏ trỡnh & Thit b: Thit k thỏp sy... CT 3 ta tra c trong ti liu [5] bng 60 c à = 0.6 Q = Fms/ à Do (1) Q = P/ à = mg/ à 21 AMH Quỏ trỡnh & Thit b: Thit k thỏp sy lỳa GVHD: TS Li Quc t Khi lng ton b vt liu cha trong thỏp : m1= Ls=L1* =2500* 3.43= 8573 kg Khi lng ca mỏng: Tng s mỏng trong thỏp: 267 mỏng Chn thộp lm mỏng cú b dy 2 mm Lng vt liu to thnh 1 mỏng Th tớch ton b mỏng trong thỏp: V=Vm*252=0.265 m3 Vy khi lng thộp s dng lm mỏng . tháp sấy lúa GVHD: TS Lại Quốc Đạt Cường độ bay hơi ẩm J 2b : Tốc độ sấy N: Góc nghiêng của đường cong sấy: Thời gian sấy đẳng tốc: Thời gian sấy giai đoạn sấy giảm tốc Hệ số χ: Thời gian sấy. cầu đặc trưng của hạt lúa sau sấy Lúa sau khi sấy có thể được dùng làm lương thực hoặc để làm giống, dự trữ. Vì vậy, lúa sau khi sấy cần đảm bảo được các yêu cầu sau: • Hạt lúa còn nguyên vẹn. nhiệt độ đầu ra của lúa ở các khu vực sấy. 17 ĐAMH Quá trình & Thiết bị: Thiết kế tháp sấy lúa GVHD: TS Lại Quốc Đạt Hình 5 Đường cong sấy của lúa 2.7. Tính toán thiết bị sấy 2.7.1. Kích thước