GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt PHẦN 1: MỞ ĐẦU Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong thực tế sản xuất và đời sống. Trong công nghiệp như chế biến nông – hải sản, chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng…, kỹ thuật sấy đóng một vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất. Trong nông nghiệp, sấy là một trong những công đoạn quan trọng của công nghệ sau thu hoạch… Sản phẩm sau quá trình sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm. Ở Đồ án môn học này, em xin trình bày về quy trình công nghệ và thiết bò sấy thùng quay để sấy đậu xanh nguyên hạt, năng suất 1 tấn/h theo sản phẩm. I. SƠ LƯC VỀ NGUYÊN LIỆU - Đậu xanh, còn gọi là lục đậu, boubour, haricotdore, green bean. Tên khoa học: Phaseolus aureus Roxb., Vigna aurea Roxb. Thuộc họ đậu Fabaceae (Papilonaceae). Mô tả cây: cây thảo, mọc đứng, ít phân nhánh, cao 0,6m , lá có 3 lá chét, lá chét hình trái xoan, ba cạnh, màu lục sẫm, có lông nháp. Hoa màu vàng hoặc lục, rất dày đặc, xếp thành chùm ở nách, quả nằm ngang hình trụ, có lông rồi nhẵn, có đầu nhọn ngắn. Hạt 10–15, phân cách nhau bởi các vách, màu lục, bóng. - Đậu xanh, cùng với đậu nành, đậu đen, đậu trắng, đậu Hà Lan đều được xếp vào hàng họ đậu. Đặc điểm chung của chúng là chứa nhiều protein (25 –50%). Do ở rễ của cây họ đậu có các nốt sần, ở đó các vi khuẩn cộng sinh phát triển, có khả năng lấy Nitơ từ không khí nên không những cung cấp đủ Nitơ cho cây mà còn làm cho đất đai thêm màu mỡ bằng nguồn Nitơ thừa thải ra. - Về mặt cấu tạo, họ đậu thuộc các hạt họ hòa thảo. Chúng không có nội nhũ, nội nhũ của chúng bò mất trong quá trình hình thành hạt. Cấu tạo chủ yếu của họ đậu gồm 3 phần: vỏ, tử diệp (lá mầm) và phôi (mộng). - Thành phần hóa học của hạt đậu xanh: hạt đậu xanh có trung bình: 13,7% nước 2,4% lipid 4,6% xenluloza 23% protit 52% glucid - Mỗi 100g đậu xanh cung cấp cho cơ thể: 329 calo 62,7 mgCa 369,5 mgP 4,75% Fe 0,06mg% caroten 0,71mg% vitB 1 0,15mg% vitB 2 2,4mg% vitPP 4mg% vitC - Đậu xanh được trồng ở khắp nước ta, lấy hạt chủ yếu làm thực phẩm, thường được chế biến ngay thành thức ăn. Đậu xanh, ngoài protid còn có nhiều glucid, chủ yếu là tinh bột, và ít lipid. Thành phần protein của nó chứa đầy đủ các acid amin không thay thế. Tinh bột đậu xanh có tỷ lệ amyloza tương đối rất cao (45 – 50%), được dùng nhiều để chế biến miến, làm bánh kẹo … - Vấn đề bảo quản đậu xanh cũng như các nguyên liệu họ đậu nói chung là khó, vì đậu là môi trường rất thích hợp cho các loại sâu mọt phá hoại. Mặt khác, nếu điều kiện bảo quản không tốt như nhiệt độ, độ ẩm cao, đậu sẽ bò “sượng” (hóa già) làm giảm chất SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 1 GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt lượng đậu. Muốn bảo quản lâu dài thì hạt phải có chất lượng ban đầu tốt, không sâu mọt và có độ ẩm an toàn. Vì vậy, quá trình phơi, sấy hạt sau khi thu hoạch có vai trò rất quan trọng trong bảo quản, chế biến cũng như nâng cao chất lượng hạt. II. QUY TRÌNH SẤY ĐẬU XANH HẠT Đậu được thu hoạch từ đồng ruộng, người ta chặt cây và nhặt đậu ra. Khi mới thu hoạch từ ruộng về, hạt thường có độ ẩm cao trung bình 20 – 25%. Đối với đậu xanh thu hoạch cả vỏ thì phải phơi, sấy sơ bộ tới độ khô nhất đònh mới tách, lấy hạt khỏi vỏ thuận lợi. Việc đập và tách hạt đậu ra khỏi quả có thể làm bằng máy hoặc bằng tay. Sau đó tiến hành làm sạch, tách những tạp chất trong hạt như cỏ, rác, mảnh, cành lá, đất sỏi, đá, mảnh kim loại… lẫn vào hạt khi thu hoạch, tách hạt…. Có thể tách bằng sàng, rây: tạp chất hữu cơ (cỏ, rác, cành, lá…) lớn hơn hạt nên ở lớp trên cùng, lớp giữa là hạt, lớp dưới cùng là đất, cát, rác vụn nhỏ hơn hạt. Sau khi có khối đậu sạch thì tiến hành lấy mẫu đo độ ẩm bằng máy đo độ ẩm để xác đònh độ ẩm ban đầu. Tiếp theo, người ta phân loại đậu theo loại 1, 2, 3… theo kích cỡ, có thể dùng sàng với các lớp lưới có đường kính lỗ khác nhau. Sau khi phân loại, tiến hành sấy theo từng loại đậu. Sau thời gian sấy phải kiểm tra lại độ ẩm, độ ẩm thành phẩm đạt 14% thì quá trình sấy kết thúc. Sau khi sấy, đậu được làm nguội tự nhiên hoặc có quạt thổi để giảm nóng, tránh dùng không khí có độ ẩm cao để SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 2 Đậu xanh Thu hoạch Phơi (sấy sơ bộ) Đập, tách hạt Vỏ Làm sạch Tạp chất Phân loại Sấy Làm nguội Kiểm tra cỡ hạt Đóng gói Thành phẩm GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt thông gió sẽ làm tăng độ ẩm hạt. Tiếp theo, khối đậu được kiểm tra lại cỡ hạt để loại bỏ những hạt lép, hỏng sau khi sấy. Có thể dùng sàng để phân loại hạt. Cuối cùng, đậu được đóng gói theo yêu cầu thò trường: 50 kg, 25 kg, 10 kg, 5 kg, 1kg. Sản phẩm đậu xanh nguyên hạt. III. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN QUÁ TRÌNH SẤY - Muốn bảo quản lương thực hoặc chế biến sản phẩm có chất lượng cao, các loại hạt cần được sấy khô xuống độ ẩm bảo quản hoặc chế biến. Để thực hiện quá trình sấy có thể sử dụng nhiều hệ thống sấy như buồng sấy, hầm sâùy, tháp sấy, thùng sấy… Mỗi hệ thống có những ưu, khuyết điểm và phạm vi ứng dụng khác nhau. Chế độ sấy có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm vì sấy là một quá trình trao đổi nhiệt – chất phức tạp và làm thay đổi không những cấu trúc vật lý mà còn cả thành phần hóa học của nguyên liệu. - Để sấy đậu xanh là nông sản dạng hạt, người ta thường dùng thiết bò sấy tháp hoặc sấy thùng quay. Ở Đồ án môn học này, em chọn thiết bò sấy thùng quay, là thiết bò chuyên dùng để sấy vật liệu dạng hạt, cục nhỏ và được dùng rộng rãi trong công nghệ sau thu hoạch. Trong thiết bò sấy thùng quay, vật liệu được sấy ở trạng thái xáo trộn và trao đổi nhiệt đối lưu với tác nhân sấy. Trong quá trình sấy, hạt được đảo trộn mạnh và tiếp xúc tốt với tác nhân sấy nên tốc độ sấy nhanh và hạt được sấy đều. Hệ thống sấy thùng quay có thể làm việc liên tục với năng suất lớn. - Tác nhân sấy sử dụng cho quá trình sấy có thể là không khí nóng hoặc khói lò. Quá trình sấy đậu xanh hạt dùng làm thức ăn đòi hỏi đảm bảo tính vệ sinh cho sản phẩm, nên ở đây em chọn tác nhân sấy là không khí, được làm nóng trong caloriphe, nhiệt cung cấp cho không khí trong caloriphe là từ quá trình ngưng tụ hơi nước bão hòa. Nhiệt độ tác nhân sấy được chọn phụ thuộc vào bản chất của hạt. Có loại hạt sấy ở nhiệt độ cao vẫn giữ được tính chất vật lý, sinh lý và công nghệ, nhưng có loại không cho phép sấy ở nhiệt độ cao. Đối với đậu xanh là loại nguyên liệu chứa lượng đạm cao thì sấy ở nhiệt độ thấp, với nhiệt độ không khí sấy từ 40 – 55 o C 1 . Do đó, em chọn nhiệt độ tác nhân sấy đưa vào thùng sấy là 55 o C, chế độ sấy cùng chiều. - Quá trình hoạt động của hệ thống: Đậu xanh có độ ẩm ban đầu 20% được chuyển vào thùng sấy bằng băng tải và di chuyển trong thùng sấy cùng chiều với tác nhân, với độ chứa đầy 18%. Thùng sấy hình trụ tròn, đặt nghiêng 1,7 o so với mặt phẳng ngang, trên hệ thống con lăn đỡ và con lăn chặn. Tốc độ quay thùng là 1 vòng/phút. Hệ thống truyền động cho thùng quay gồm bánh răng vòng lắp trên vỏ thùng, động cơ truyền động và hộp giảm tốc. Bên trong thùng có gắn các cánh nâng dọc theo đường sinh của thùng để nâng và đảo vật liệu, làm tăng diện tích tiếp xúc giữa vật liệu và tác nhân sấy, tăng bề mặt trao đổi nhiệt giúp đẩy nhanh quá trình sấy. Ở đầu nhập liệu của thùng, cánh nâng được bố trí xoắn đóng vai trò như cơ cấu hướng dòng cho vật liệu sấy đi vào thùng. Khi thùng quay, hạt được mang lên cao tới góc rơi rồi đổ xuống, trong lúc đó tác nhân sấy nóng 55 o C, được quạt hút vận chuyển đi với vận tốc 2,6 m/s, thổi qua, trao đổi nhiệt ẩm và làm khô hạt. Nhờ độ nghiêng của thùng mà 1 Theo Đoàn Dụ, Bùi Duy Hân, Võ Văn Mân, Lò sấy thủ công, NXB KHKT, Hà Nội, 1971. SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 3 GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt hạt sẽ được vận chuyển dần ra phía tháo liệu. Thời gian lưu của vật liệu trong thùng sấy là 0,8 giờ. Kết thúc quá trình sấy, đậu xanh có độ ẩm 14%, được dẫn ra ngoài bằng băng tải, đưa vào hệ thống đóng bao. Không khí nóng được đưa qua xyclon để lắng bụi rồi thải ra ngoài. Hình 1 : Một số hệ thống sấy thùng quay PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 4 GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt Vật liệu sấy là đậu xanh nguyên hạt có các thông số cơ bản như sau:  Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy (theo nguyên liệu ẩm):  1 = 20% = 0,2  Độ ẩm cuối của vật liệu sấy (theo nguyên liệu ẩm):  2 = 14% = 0,14  Độ xốp của khối hạt vật liệu (lấy theo hạt đậu nành): [11]   Khối lượng riêng của hạt vật liệu: [5]  r = 1000  1400 kg/m 3  Khối lượng riêng thể tích của vật liệu: r v ρ ρ ε −=1 ⇒ 784560)1( ÷=−= ερρ rv kg/m 3 Chọn  v = 650 kg/m 3  Nhiệt dung riêng của vật liệu khô: [6] C vk = 1,2  1,7 kJ/kg. o K Chọn C vk = 1,5 kJ/kg. o K  Đường kính trung bình của hạt vật liệu: d = 5 mm = 0,005m  Năng suất (theo sản phẩm): G 2 = 1000 kg/h. I. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 1. Tính các thông số của tác nhân sấy: 1.1. Các công thức sử dụng: [1], [10] Dùng tác nhân sấy là không khí. - Phân áp suất bão hòa của hơi nước trong không khí ẩm theo nhiệt độ:         + −= Ct p o b 5,235 42,4026 12exp ,bar (CT 2.31, [10]) - Độ chứa ẩm: b b pB p x . . 621,0 ϕ ϕ − = ,kg/kgkk (CT 2.18, [10]) với: . B: áp suất khí trời, B = 1at = 0,981 bar - Enthapy của không khí ẩm: ).842,12500(.004,1).(. txttCrxtCI papk ++=++= ,kJ/kgkk (CT 2.25, [10]) với: . C pk : nhiệt dung riêng của không khí khô, C pk = 1,004 kJ/kg o K . C pa : nhiệt dung riêng của hơi nước, C pa = 1,842 kJ/kg o K SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 5 GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt . r : ẩn nhiệt hóa hơi của nước, r =2500 kJ/kg - Thể tích riêng của không khí ẩm: bb pB T pBM RT v . .288 ).( ϕϕ − = − = ,m 3 /kgkk (CT VII.8, [1]) với: . R : hằng số khí, R =8314 J/kmol.độ . M : khối lượng không khí, M = 29 kg/kmol . B, p b : áp suất khí trời và phân áp suất bão hòa của hơi nước trong không khí, N/m 2 - Lưu lượng không khí ẩm: V = v.L ,m 3 /kg với: . L : lưu lượng không khí khô, kg/h . v : thể tìch riêng của không khí ẩm, m 3 /h - Khối lượng riêng của không khí ẩm:         −= B p T T boo k 378,0 1 ϕρ ρ ,kg/m 3 (CT 1.11, [8]) trong đó: .  o = 1,293 kg/m 3 : khối lượng riêng không khí khô ở điều kiện chuẩn . T o = 273 o K : nhiệt độ không khí ở điều kiện chuẩn. 1.2. Tính các thông số của tác nhân sấy: - Trạng thái không khí ngoài trời: được biểu diễn bằng trạng thái A, xác đònh bằng cặp thông số (t o ,  o ). Do vật liệu sấy là đậu xanh có thể được trồng và thu hoạch nhiều vụ trong một năm, tuy nhiên tính theo mùa mưa, ít nắng thì thiết bò sẽ làm việc tốt quanh năm. Vì vậy, ta chọn trạng thái A theo giá trò trung bình vào tháng 9 ở Thành phố Hồ Chí Minh: [1] A: t o = 27 o C  o = 84% 0355,0 275,235 42,4026 12exp 5,235 42,4026 12exp =       + −=         + −= o b t p o (bar) 0194,0 0355,0.84,0981,0 0355,0.84,0 621,0 . . 621,0 = − = − = o bo o bo o pB p x ϕ ϕ (kg/kgkk) 7213,76)27.842,12500.(0194,027.004,1 ).842,12500(.004,1 =++= ++= oooo txtI 9083,0 10.0355,0.84,010.981,0 )27327(288 . .288 55 = − + = − = o bo o o pB T v ϕ (m 3 /kgkk) - Không khí được quạt đưa vào caloriphe và được đốt nóng đẳng ẩm (x 1 = x o ) đến trạng thái B (x 1 , t 1 ). Trạng thái B cũng là trạng thái của tác nhân sấy vào thùng sấy. SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 6 (kJ/kgkk) 1915,0 )0194,0621,0.(1556,0 981,0.0194,0 )621,0( . 1 1 1 1 = + = + = xp Bx b ϕ GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt Nhiệt độ t 1 tại điểm B là nhiệt độ cao nhất của tác nhân sấy, do tính chất của vật liệu sấy và chế độ công nghệ quy đònh. Nhiệt độ của tác nhân sấy ở B được chọn phải thấp hơn nhiệt độ hồ hóa của tinh bột đậu xanh. Do đậu xanh là loại hạt giàu tinh bột, ban đầu khi độ ẩm của vật liệu sấy còn cao, nếu vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy nhiệt độ cao thì lớp bề mặt của hạt tinh bột bò hồ hóa và tạo thành một lớp keo mỏng bòt kín bề mặt thoát ẩm từ trong lòng vật liệu ra ngoài. Quy tắc sấy đối với loại nguyên liệu chứa lượng đạm cao thì sấy ở nhiệt độ thấp, ví dụ như sấy một số loại đậu hạt chứa nhiều đạm thì nhiệt độ không khí sấy từ 40 – 55 o C. Do đó, chọn điểm B: t 1 = 55 o C x 1 = x o = 0,0194 (kg/kgkk) 1556,0 555,235 42,4026 12exp 5,235 42,4026 12exp 1 1 =       + −=         + −= t p b (bar) 1 1 1 1 1 . . 621,0 b b pB p x ϕ ϕ − = ⇒ 8369,105)55.842,12500.(0194,055.004,1 ).842,12500(.004,1 1111 =++= ++= txtI 9931,0 10.1556,0.1915,010.981,0 )27355(288 . .288 55 1 1 1 1 = − + = − = b pB T v ϕ (m 3 /kgkk) - Không khí ở trạng thái B được đẩy vào thiết bò sấy để thực hiện quá trình sấy lý thuyết (I 1 = I 2 ). Trạng thái không khí ở đầu ra của thiết bò sấy là C (t 2 ,  2 ). Nhiệt độ của tác nhân sấy ra khỏi thiết bò sấy t 2 tùy chọn sao cho tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi là bé nhất, nhưng phải tránh hiện tượng đọng sương, nghóa là tránh trạng thái C nằm trên đường bão hòa. Đồng thời, độ chứa ẩm của tác nhân sấy tại C phải nhỏ hơn độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy tại điểm đó để vật liệu sấy không hút ẩm trở lại. Với I 2 = I 1 = 105,8369 kJ/kgkk  = 100% Chọn t 2 = 35 o C. 0558,0 355,235 42,4026 12exp 5,235 42,4026 12exp 2 2 =       + −=         + −= t p b (bar) ).842,12500(.004,1 2222 txtI ++= 0290,0 35.842,12500 35.004,18369,105 .842,12500 .004,1 2 22 2 = + − = + − =⇒ t tI x (kg/kgkk) 7844,0 )0290,0621,0.(0558,0 981,0.0290,0 )621,0( . 2 2 2 2 = + = + = xp Bx b ϕ SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 7 (kJ/kgkk)  t đs ≈ 31 o C GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt 9465,0 10.0558,0.7844,010.981,0 )27335(288 . .288 55 2 2 2 2 = − + = − = b pB T v ϕ (m 3 /kgkk) - So sánh x 2 với độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy: Bảng 1: Hàm ẩm cân bằng  cb của vật liệu sấy (với vật liệu sấy là đậu nành): [5], [9] (kg ẩm/kg chất khô) t o C Độ ẩm không khí, % 20 30 40 50 60 70 80 90 100 30 - 0,0563 0,06 0,068 0,0846 0,103 0,142 0,199 0,304 20 0,054 0,065 0,071 0,08 0,095 0,116 0,153 0,209 - Ta thấy, tại điểm C (t 2 = 35 o C,  2 = 78,4%), hàm ẩm cân bằng của vật liệu sấy  cb ≈ 0,128 (kg/kg)  Độ chứa ẩm của không khí x 2 <  cb , vật liệu sấy không hút ẩm trở lại. - Tóm lại, trạng thái tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết: Bảng 2 : Trạng thái tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết: Đại lượng Trạng thái không khí ban đầu (A) Trạng thái không khí vào thiết bò sấy (B) Trạng thái không khí ra khỏi thiết bò sấy (C) t ( o C) 27 55 35  (đơn vò) 0,84 0,1915 0,7844 x (kg/kgkk) 0,0194 0,0194 0,0290 I (kJ/kgkk) 76,7213 105,8369 105,8369 p b (bar) 0,0355 0,1556 0,0558 v (m 3 /kgkk) 0,9083 0,9931 0,9465 2. Tính cân bằng vật chất: [8] - Năng suất thiết bò sấy theo nhập liệu: 1075 2,01 14,01 .1000 1 1 . 1 2 21 = − − = − − = ω ω GG (kg/h) - Lượng ẩm cần tách: W = G 1 – G 2 = 1075 – 1000 = 75 (kg/h) - Lượng tác nhân khô cần thiết: 742,7837 0194,0029,0 75 12 = − = − = xx W L (kg/h) - Lượng tác nhân tiêu hao riêng: 503,104 0194,0029,0 11 12 = − = − == xxW L l (kgkk/kg ẩm) II. TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯNG [10] Quá trình sấy không có bổ sung nhiệt lượng, Q BS = 0 Thiết bò sấy thùng quay không có thiết bò chuyển tải, Q CT = 0 SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 8 GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt - Nhiệt lượng đưa vào thiết bò sấy gồm:  Nhiệt lượng do tác nhân sấy nhận được trong caloriphe: L(I 1 – I o )  Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào: [(G 1 - W)C v1 + WC a ].t v1 - Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bò sấy gồm:  Nhiệt lượng tổn thất do tác nhân sấy mang đi: L(I 2 – I o )  Nhiệt lượng tổn thất qua cơ cấu bao che: Q BC  Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra: G 2 .C v2 .t V2 Với: o t v1 : nhiệt độ ban đầu của vật liệu sấy, thường lấy bằng nhiệt độ môi trường:t v1 = t o = 27 o C o t v2 : nhiệt độ cuối của vật liệu sấy sau khi ra khỏi thiết bò sấy: t v2 = t 2 – (5 10 o C) = 35 – 5 = 30 o C o C v1 = C v2 = C v : nhiệt dung riêng của vật liệu sấy vào và ra khỏi thiết bò sấy là như nhau. Ở đây, C v là nhiệt dung riêng của vật liệu sấy với độ ẩm  2 : C v = C vk (1- 2 ) + C a . 2 ,kJ/kg o K ä C a : nhiệt dung riêng của ẩm. Với ẩm là nước thì: C a = C n = 4,18 kJ/kg o K ⇒ C v = C vk (1- 2 ) + C a . 2 = 1,5.(1 - 0,14) + 4,18.0,14 = 1,8752 (kJ/kg o K) - Cân bằng nhiệt lượng vào và ra hệ thống sấy: L(I 2 – I 1 ) + [(G 1 - W)C v1 + WC a ].t v1 = L(I 2 – I o ) + Q BC + G 2 .C v2 .t V2 Đặt: Q v = G 2 C v (t v2 – t v1 ) : tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi. Mặt khác: G 2 = G 1 – W C v1 = C v2 = C v - Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy thực: Q = L(I 1 – I o ) = L(I 2 – I o ) + Q BC + Q v - WC a t v1 - Nhiệt lượng tiêu hao riêng (cho 1kg ẩm cần bốc hơi): q = l(I 1 – I o ) = l(I 2 – I o ) + q BC + q v – C a t v1 trong đó: W Q q BC BC = ; W ttCG W Q q vvvv v )( 122 − ==  Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy: Q v = G 2 C v (t v2 – t v1 ) = 1000.1,8752.(30 – 27) = 5625,6 (kJ/h) 008,75 75 6,5625 === W Q q v v (kJ/kg ẩm)  Nhiệt do ẩm trong vật liệu đưa vào: SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 9 GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt WC a t v1 = 75.4,18.27 = 8464,5 (kJ/h) C a .t v1 = 4,18.27 = 112,86 (kJ/kg ẩm)  Tổn thất nhiệt qua cơ cấu bao che: Q BC = (0,03  0,05).Q hi [14] Q hi : nhiệt hữu ích, là nhiệt cần thiết để làm bay hơi ẩm trong vật liệu: Q hi = W.[r tv1 + C a (t 2 – t v1 )] [8] với: o r tv1 : ẩn nhiệt hóa hơi của nước trong vật liệu sấy ở nhiệt độ vào, r tv1 = 2500 kJ/kg o C a : nhiệt dung riêng của ẩm. Với ẩm là hơi nước thì: C a = C pa = 1,842 kJ/kg o K ⇒ Q hi = 75.[2500 + 1,842.(35 – 27)] = 188605,2 (kJ/h) ⇒ Q BC = 0,03.Q hi = 0,03.188605,2 = 5658,156 (kJ/h) 4421,75 75 156,5658 === W Q q BC BC (kJ/kg ẩm) - Đặt: C a t v1 – q BC – q v : nhiệt lượng riêng cần bổ sung cho quá trình sấy thực, là đại lượng đặc trưng cho sự sai khác giữa quá trình sấy thực tế và sấy lý thuyết.  Với quá trình sấy lý thuyết: = 0 Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy lý thuyết: Q = L(I 2 – I o ) = 7837,742.(105,8369 – 76,7213) = 228200,399 (kJ/h) q = l(I 2 – I o ) = 104,503.(105,8369 – 76,7213) = 3042,672 (kJ/kg ẩm)  Với quá trình sấy thực tế: ≠ 0  = C a t v1 – q BC – q v = 112,86 – 75,4421 – 75,008 = -37,5901 (kJ/kg ẩm) < 0 ⇒ C a t v1 < q BC + q v ⇒ I 2 < I 1 ⇒ trạng thái tác nhân sấy sau quá trình sấy thực nằm dưới đường I 1 (đường sấy thực tế nằm dưới đường sấy lý thuyết) Từ đó ta xác đònh lại các tính chất của tác nhân sấy khi ra khỏi thùng sấy: l II í ∆ += 2 Tuy nhiên vì l chưa biết nên ta xác đònh độ chứa ẩm x 2 trước thông qua t 2 đã biết: SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 10 [...]... VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt x2 = C pk (t 1 − t 2 ) + x o (i í − ) (i 2 − ∆ ) = C pk (t 1 − t 2 ) + x o [( r + C pat 1 ) − ∆] [( r + C pat 2 ) − ∆] = 1, 00 4(5 5 − 3 5) + 0, 019 4. [(2 500 + 1, 842.5 5) − ( 37,59 0 1) ] = 0,0274 (kg/kgkk) [(2 500 + 1, 842.3 5) − ( 37,59 0 1) ] I 2 = 1, 004.t 2 + x 2 (2 500 + 1, 842.t 2 ) = 1, 004.35 + 0,027 4(2 500 + 1, 842.3 5) = 10 5,5365 (kJ/kgkk)  4026,42... cuối (W 2 = 14 %) > độ ẩm cân bằng (W cb = 12 ,8 %): W2 > Wcb (2 ) (1 ) , (2 ) ⇒ W2  Whmax Vậy ta lấy ⇒ A = 3,03 W2 = 1 trong công thức tính A W h max 1, 0 91. 2,6 0,005 1. ( 0,740 7) 0,5 0 ,18 tg 1, 7 1 = 10 , 712 3 (kg/m3h) tg 27 1 Tính thời gian sấy: τ= 2 ρv β (W 1 − W 2 ) 2.650.0 ,18 .(2 0 − 14 ) = = 0,79 (h) A [200 − (W 1 + W 2 )] 10 , 712 3.[200 − (2 0 + 14 )] = 47,37 (ph) IV TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH [8] 1 Tính kích thước thùng. .. (oC)  ( ơn v ) x (kg/kgkk) I (kJ/kgkk) pb (bar) v (m3/kgkk) Trạng thái không khí ban đầu (A) 27 0,84 0, 019 4 76,7 213 0,0355 0,9083 SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trạng thái không khí vào thiết bò sấy (B) 55 0 ,19 15 0, 019 4 10 5,8369 0 ,15 56 0,99 31 Trạng thái không khí ra khỏi thiết bò sấy (C ) 35 0,7436 0,0274 10 5,5365 0,0558 0,9442 Trang 11 GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên. .. ν o2T = 3 g D ng (t w 4 − t o ) ν o2 (t o + 27 3) 9, 81. 1,22 3 (3 5 − 2 7) = 1, 8849 .10 9 −5 2 (1 , 5875 .10 ) (2 7 + 27 3) - Chuẩn số Nusselt: [1] Nu = 0,47 Gr0,25 = 0,47 (1 , 8849 .10 9)0 ,25 = 97,9 312 - Hệ số cấp nhiệt ’2 : Nu λo 97,9 312 .0,0263 ′ α2 = = = 2 ,11 03 (W/m2K) D ng 1, 22 SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 19 GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt  Hệ số cấp nhiệt... Trang 16 GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt - Lượng tác nhân sấy trung bình trong thùng sấy: V + V 2 9 319 ,18 1 + 8860 ,14 4 V = 1 = = 9089,6622 (m3/h) 2 2 = 2,5249 (m3/s) - Tiết diện chảy của tác nhân: F = (1 − β ). FT = (1 − β ) 2 πDT π 1, 2 2 2 = (1 − 0 ,18 ) = 0,9274 (m ) 4 4 - Vận tốc tác nhân sấy: V 2,5249 ′ vk = = = 2,7226 (m/s) F 0,9274 - Sai số so với vận... BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt - Đường kính ngoài vành đai: Dđai = 12 00 + 2 .(6 0 + 50 + 4 0) = 15 20 (mm) - Khối lượng 2 vành đai: Mđai = 2..(Vđai + Vgân) = 2.7850..[ (1 , 52+0 , 1) .0 ,1. 0,04 + (1 , 320+0,0 4). 0,04.0,05] = 433,32 (kg)  Thùng sấy Bảng 12 : Khối lượng thùng sấy, LT = 6,5m Thông số Thân thùng Lớp cách nhiệt Lớp bảo vệ Vật liệu Khối lượng riêng (kg/m 3) Đường kính trong (m)... ban đầu – A (trạng thái 1) Trạng thái không khí vào thiết bò sấy – B (trạng thái 2) Trạng thái không khí ra khỏi thiết bò sấy C’ (trạng thái 3) Nhiệt độ t (oC) 27 55 35 Độ ẩm  ( ơn v ) 0,84 0 ,19 15 0,7436 Lưu lượng Khối lượng riêng V (m3/h) V (m3/s) 8523,6 411 2,3677 9 319 ,18 10 2,5887 8860 ,14 35 2,4 612  (kg/m 3) 1, 16 31 1,0638 1, 1277 Đại lượng SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Ghi chú Bảng 3 Bảng 3 Trang 16 GVHD:... vật liệu trong thùng sấy: ∆Phạt = 2 a.L v k ρ k C 2.g d ,mmH2O (CT 10 .19 , [10 ]) trong đó:   a : hệ số thủy động 490 10 0 a = 5,85 + + Re Re 490 = 5,85 + + 734,3659 (CT 10 .20, [10 ]) 10 0 734,3659 = 10 ,2074 C : hệ số đặc trưng cho độ chặt của lớp hạt C = 1 ζ ζ2 SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan (CT 10 . 21, [10 ]) Trang 23 GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt với : C =... răng m = (0 , 01 – 0,0 2). A  chọn m = 0, 012 A m 10 = = 833,33 (mm)  A= 0, 012 0, 012  làm tròn A = 835mm Số răng bánh nhỏ: 2A 2.835 Z1 = = = 27,78 m (i + 1) 10 (6 + 1)  Z1 = 28 răng SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 27 GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt  chọn Z1 = 28 rănglúc đầu là hợp lý Xem vận tốc quay thùng bằng vận tốc quay của bánh răng lớn và bằng 1vg/ph... bằng 1vg/ph  Vận tốc quay của bánh răng nhỏ: nII = i nI = 6 .1 = 6 (vg/ph) Vận tốc vòng: 2πAn 1 2π 835.5 v = = = 0,0729(m / s ) 60 .10 00(i + 1) 60 .10 00 .(5 + 1) v < 2 m/s  chọn cấp chính xác của bánh răng = 9  Kđ = 1, 2  Hệ số tải trọng: K = Kt Kđ = 1. 1,2 =1, 2  Độ bền uốn: σu = = 19 .10 6 N K γ y m 2 b Z n 19 .10 6 0,60 21. 1,2 .1, 5 = 24,852(N / mm 2 ) 2 0, 411 .10 12 0.28.6  u < []u  hệ an toàn về uốn . PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt 0274,0 )] 59 01, 3 7 () 35.842 ,12 500 [( )] 59 01, 3 7 () 55.842 ,12 500. [( 019 4, 0)3 55 5(0 04 ,1 ]) [( ]) [ () ( )( )( ) ( 2 12 1 2 21 2 = −−+ −−++− = ∆−+ ∆−++− = ∆− ∆−+− = tCr tCrxttC i ixttC x pa paopk íopk 5365 ,10 5)3 5.842 ,12 50 0(0 274,035.004 ,1 ). 842 ,12 50 0(. 004 ,1 2222 =++= ++=. tính A. ⇒ ( ) 712 3 ,10 1. 27 7 ,1 .18 ,0.7407,0 .1. 005,0 6,2.0 91, 1 .03,3 5,0 == tg tg A (kg/m 3 h) 1. Tính thời gian sấy: 79,0 ) ]14 2 0(2 00.[ 712 3 ,10 )1 4 20. (1 8 ,0.650.2 ) ](2 00[ ) .(. 2 21 21 = +− − = +− − = WWA WW v βρ τ . (kg/kgkk) 15 56,0 555,235 42,4026 12 exp 5,235 42,4026 12 exp 1 1 =       + −=         + −= t p b (bar) 1 1 1 1 1 . . 6 21, 0 b b pB p x ϕ ϕ − = ⇒ 8369 ,10 5)5 5.842 ,12 500 .( 019 4,055.004 ,1 ). 842 ,12 50 0(. 004 ,1 111 1 =++= ++= txtI 99 31, 0 10 .15 56,0 .19 15, 010 .9 81, 0 )2 735 5(2 88 . .288 55 1 1 1 1 = − + = − = b pB T v ϕ (m 3 /kgkk) - Không khí ở trạng