Đang tải... (xem toàn văn)
Phôi và hạt là khởi thủy của cây mầm. Các cơ quan sinh sản đực (bông cờ) và cái (mầm bắp) khác biệt nhau nhưng nằm trên cùng một cây. Bắp giao phấn chéo nhờ gió và côn trùng. Khi thu hoạch, con người chỉ sử dụng hạt bắp làm thực phẩm. Hạt bắp thuộc loại quả dĩnh gồm 4 bộ phận chính: vỏ hạt, lớp aleron, phôi, và nội nhũ. Vỏ hạt (chiếm 6–9% khối lượng hạt bắp): là một màng nhẵn bao bọc xung quanh hạt có màu trắng, màu tím hoặc vàng tùy thuộc vào giống. Lớp aleron (6–8%): nằm sau vỏ hạt bao bọc lấy nội nhũ và phôi. Nội nhũ (70–85%): là bộ phận chính chứa đầy các chất dinh dưỡng để nuôi phôi. Nội nhũ chứa tinh bột. Tinh bột nội nhũ gồm 3 loại: bột, sừng và pha lê. Đặc điểm và màu sắc nội nhũ là căn cứ để phân loại bắp. Phôi (8–15%): bao gồm lá mầm, trụ dưới lá mầm, rễ mầm, và chồi mầm. Phôi bắp chiếm gần 13 thể tích hạt, bao quanh phôi có lớp tế bào xốp giúp cho vận chuyển nước vào phôi và ngược lại thuận lợi. Thành phần hóa học của hạt Phôi và hạt là khởi thủy của cây mầm. Các cơ quan sinh sản đực (bông cờ) và cái (mầm bắp) khác biệt nhau nhưng nằm trên cùng một cây. Bắp giao phấn chéo nhờ gió và côn trùng. Khi thu hoạch, con người chỉ sử dụng hạt bắp làm thực phẩm. Hạt bắp thuộc loại quả dĩnh gồm 4 bộ phận chính: vỏ hạt, lớp aleron, phôi, và nội nhũ. Vỏ hạt (chiếm 6–9% khối lượng hạt bắp): là một màng nhẵn bao bọc xung quanh hạt có màu trắng, màu tím hoặc vàng tùy thuộc vào giống. Lớp aleron (6–8%): nằm sau vỏ hạt bao bọc lấy nội nhũ và phôi. Nội nhũ (70–85%): là bộ phận chính chứa đầy các chất dinh dưỡng để nuôi phôi. Nội nhũ chứa tinh bột. Tinh bột nội nhũ gồm 3 loại: bột, sừng và pha lê. Đặc điểm và màu sắc nội nhũ là căn cứ để phân loại bắp. Phôi (8–15%): bao gồm lá mầm, trụ dưới lá mầm, rễ mầm, và chồi mầm. Phôi bắp chiếm gần 13 thể tích hạt, bao quanh phôi có lớp tế bào xốp giúp cho vận chuyển nước vào phôi và ngược lại thuận lợi. Thành phần hóa học của hạt
Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h MỤC LỤC MỞ ĐẦU I Tính chất vật liệu Quá trình sấy .1 2.1 Khái niệm chung 2.2 Các phương thức sấy Thiết bị sấy II CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ Quy trình cơng nghệ Thuyết minh quy trình cơng nghệ III TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Thông số vật liệu Tính cân vật chất .5 Tính cân lượng .6 IV 3.1 Công thức xác định thông số tác nhân sấy 3.2 Các thơng số tác nhân sấy q trình sấy lý thuyết 3.3 Cân lượng cho thiết bị sấy lý thuyết 12 3.4 Cân lượng cho thiết bị sấy thực 12 3.5 Các thơng số tác nhân sấy sau q trình sấy thực 14 3.6 Lưu lượng thể tích tác nhân sấy trình sấy thực 16 3.7 Lượng nhiên liệu tiêu hao 16 3.8 Hiệu suất thiết bị sấy 16 TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ THIẾT BỊ CHÍNH .17 Thời gian sấy 17 Thời gian vật liệu lưu trú thùng 17 Các kích thước thùng sấy 18 Tốc độ tác nhân sấy thiết bị 18 Công suất cần thiết để quay thùng 18 Chiều cao lớp vật liệu thùng 19 Tính trở lực qua thùng sấy .19 GVHD: Trần Tấn Việt SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h TÍNH TỐN KẾT CẤU THIẾT BỊ CHÍNH 21 V Kiểm tra bề dày thùng sấy .21 Tính chọn cánh đảo trộn 22 Thiết kế phận truyền động 23 3.1 Chọn động 23 3.2 Chọn tỉ số truyền động 23 3.3 Tính truyền bánh 24 Tính vành đai 30 Tính lăn đỡ .31 Tính lăn chặn 32 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 33 VI Tính tốn buồng đốt 33 Tính tốn buồng hòa trộn .34 Tính gầu tải nhập liệu 36 3.1 Chọn chi tiết gầu tải 36 3.2 Xác định suất công suất gầu tải 37 Tính chọn cyclon .37 Thiết kế tính trở lực đường ống .39 5.1 Tính trở lực ma sát đường ống 40 5.2 Tính trở lực cục 41 5.3 Tính trở lực cho hệ thống 42 Tính tốn chọn quạt 43 VII KẾT LUẬN 44 VIII TÀI LIỆU THAM KHẢO .45 GVHD: Trần Tấn Việt SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Thành phần hóa học bắp hạt Bảng 2: Thành phần than sử dụng Bảng 3: Trạng thái tác nhân sấy trình sấy lý thuyết 12 Bảng 4: Trạng thái tác nhân sấy trình sấy thực 15 Bảng 5: Tỉ số truyền động 24 Bảng 6: Kết tính tốn ứng suất tiếp xúc cho phép 25 Bảng 7: Kết tính tốn ứng suất uốn cho phép 26 Bảng 8: Kết tính tốn giá trị mođun 28 Bảng 9: Thơng số hình học chủ yếu truyền 29 Bảng 10: Kích thước cyclon đơn 38 Bảng 11: Các thông số hệ thống đường ống 40 Bảng 12: Trở lực ma sát đường ống 41 Bảng 13: Trở lực cục đột mở 41 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Sơ đồ quy trình cơng nghệ Hình Đồ thị I-d trình sấy thực 15 Hình Chiều cao lớp vật liệu thùng 19 Hình Kích thước cách đảo 22 Hình Cấu tạo hộp giảm tốc 23 Hình Sơ đồ bố trí lăn đỡ 31 Hình Buồng đốt thủ công ghi phẳng 33 Hình Buồng hòa trộn 34 Hình Cyclon đơn ЦH-15 38 GVHD: Trần Tấn Việt SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h I MỞ ĐẦU Tính chất vật liệu Các quan sinh dưỡng bắp gồm: rễ, thân, làm nhiệm vụ trì đời sống bắp Phôi hạt khởi thủy mầm Các quan sinh sản đực (bông cờ) (mầm bắp) khác biệt nằm Bắp giao phấn chéo nhờ gió trùng Khi thu hoạch, người sử dụng hạt bắp làm thực phẩm Hạt bắp thuộc loại dĩnh gồm phận chính: vỏ hạt, lớp aleron, phơi, nội nhũ Vỏ hạt (chiếm 6–9% khối lượng hạt bắp): màng nhẵn bao bọc xung quanh hạt có màu trắng, màu tím vàng tùy thuộc vào giống Lớp aleron (6–8%): nằm sau vỏ hạt bao bọc lấy nội nhũ phơi Nội nhũ (70–85%): phận chứa đầy chất dinh dưỡng để nuôi phôi Nội nhũ chứa tinh bột Tinh bột nội nhũ gồm loại: bột, sừng pha lê Đặc điểm màu sắc nội nhũ để phân loại bắp Phôi (8–15%): bao gồm mầm, trụ mầm, rễ mầm, chồi mầm Phôi bắp chiếm gần 1/3 thể tích hạt, bao quanh phơi có lớp tế bào xốp giúp cho vận chuyển nước vào phôi ngược lại thuận lợi Thành phần hóa học hạt bắp cho bảng sau: Bảng 1: Thành phần hóa học bắp hạt Thành phần hóa học (% khối lượng) Nước Chất đạm Chất béo Tinh bột Xơ Chất khoáng Sinh tố Các chất khác Bắp nếp Bắp đá vàng 14.67 9.19 5.18 65.34 3.25 1.32 0.08 0.40 13.65 917 5.14 67.02 3.61 1.32 0.05 0.33 Quá trình sấy 2.1 Khái niệm chung Sấy trình làm bốc nước khỏi vật liệu nhiệt Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm dẫn nhiệt, đối lưu, xạ lượng điện trường có tần số cao Mục đích q trình sấy giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền bảo quản tốt Trong trình sấy, nước cho bay nhiệt độ khuếch tán chênh lệch độ ẩm bề mặt bên vật liệu chênh lệch áp suất riêng phần nước bề mặt vật liệu môi trường chung quanh Sấy q trình khơng ổn định, độ ẩm vật liệu thay đổi theo không gian thời gian GVHD: Trần Tấn Việt SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h 2.2 Các phương thức sấy Sấy có bổ sung nhiệt phòng sấy: lượng nhiệt cần thiết cho tồn q trình sấy khơng cung cấp phận đốt nóng mà bổ sung phòng sấy Sấy có đốt nóng khơng khí chừng: để giảm nhiệt độ khơng khí sấy, chia phòng sấy làm nhiều khu vực sấy trước khu vực có đặt phận đốt nóng Sấy tuần hồn khí thải: khơng khí sau sấy xong thải ngồi phần, phần lại tuần hồn trở lại trộn lẫn với khơng khí bổ sung vào Thiết bị sấy Dựa vào tác nhân sấy: thiết bị sấy khơng khí thiết bị sấy khói lò Ngồi có thiết bị sấy phương pháp đặc biệt sấy thăng hoa, sấy tia hồng ngoạihay dòng điện cao tần Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân không, thiết bị sấy áp suất thường Dựa vào phương thức làm việc: sấy liên tục hay sấy gián đoạn Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc, thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy xạ… Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy phun, sấy tầng sôi… Dựa vào chiều chuyển động tác nhân sấy vật liệu sấy: chiều, nghịch chiều giao chiều GVHD: Trần Tấn Việt SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h II CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ Quy trình cơng nghệ Hình 1: Sơ đồ quy trình cơng nghệ Thuyết minh quy trình cơng nghệ Vật liệu sấy bắp hạt sau rửa sạch, tuốt khỏi cùi, cho vào buồng chứa, sau nhập liệu vào thùng sấy hệ thống gầu tải Bắp hạt vào thùng sấy có độ ẩm 35%, chuyển động chiều với tác nhân sấy Tác nhân sấy sử dụng khói lò, tạo từ nhiên liệu đốt than, sau qua buồng đốt hòa trộn với khơng khí bên ngồi để đạt nhiệt độ thích hợp cho q trình sấy Dòng tác nhân sấy gia tốc quạt đẩy đặt trước thiết bị, quạt hút đặt cuối thiết bị Trên đường ống dẫn khói lò vào buồng hòa trộn đường ống dẫn khơng khí từ mơi trường vào buồng hòa trộn có van, dùng để điều chỉnh lưu lượng dòng Đặt nhiệt kế sau buồng hòa trộn để xác định nhiệt độ tác nhân sấy trước vào thùng sấy, nhiệt độ cao ta mở van để tháo bớt khói lò ngồi, giảm lượng khói lò vào buồng hòa trộn để giảm bớt nhiệt độ, ngược lại nhiệt độ chưa đủ, ta khóa bớt van dẫn khơng khí từ mơi trường vào buồng hòa trộn Thùng sấy có dạng hình trụ đặt nằm nghiêng góc 1.5 so với mặt phẳng ngang, đặt hệ thống lăn đỡ chặn Chuyển động quay thùng thực nhờ truyền động từ động sang hộp giảm tốc đến bánh gắn thùng Bên thùng có gắn cánh nâng, dùng để nâng đảo trộn vật liệu sấy, mục đích tăng diện tích tiếp xúc vật liệu sấy tác nhân sấy, tăng bề mặt truyền nhiệt, tăng cường trao đổi nhiệt để trình sấy diễn triệt để Trong thùng sấy, bắp hạt nâng lên đến độ cao định, sau rơi xuống Trong q trình đó, vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy, thực trình truyền nhiệt truyền khối làm bay ẩm Nhờ độ nghiêng thùng mà vật liệu vận chuyển dọc theo GVHD: Trần Tấn Việt SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h chiều dài thùng Thời gian lưu vật liệu thùng 53.46 phút Khi hết chiều dài thùng sấy, vật liệu sấy đạt độ ẩm cần thiết cho trình bảo quản 12% Sản phẩm bắp hạt sau sấy đưa vào buồng tháo liệu, sau qua cửa tháo liệu bao gói, để bảo quản hay dùng vào mục đích chế biến khác Dòng tác nhân sấy sau qua buồng sấy chứa nhiều bụi, cần phải đưa qua hệ thống lọc bụi để tránh thải bụi bẩn vào không khí gây nhiễm Ở đây, ta sử dụng hệ thống lọc bụi nhóm hai cyclon đơn Khói lò sau lọc bụi thải vào môi trường Phần bụi lắng thu hồi qua cửa thu bụi cyclon xử lý riêng GVHD: Trần Tấn Việt SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h III TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Thông số vật liệu - - - - Độ ẩm ban đầu vật liệu sấy (theo vật liệu ướt): 1 = 35% Độ ẩm cuối vật liệu sấy (theo vật liệu ướt): 1 = 12% Khối lượng riêng hạt vật liệu: r = 1253 kg/m3 (Bảng 2.4/47–[2]) Khối lượng riêng khối hạt: v = 850 kg/m3 Nhiệt dung riêng vật liệu khô: Ck = 1.2 – 1.7 kJ/kg.K Chọn Ck = 1.7 kJ/kg.K Kích thước hạt bắp: (Phụ lục 7/351–[1]) Dài : l = 5.2 – 14 mm Rộng : b = – 11 mm Dày : = – mm Đường kính tương đương: dtđ = 7.5 mm Năng suất nhập liệu: G1 = 500 kg/h Cường độ bốc ẩm: A = 45 kg/m3.h (Phụ lục 4/230–[3]) (Trang 20–[1]) (Bảng 10.1/207–[1]) Tính cân vật chất Phương trình cân vật chất: W G1 G2 W G11 G22 (Trang 127–[1]) Trong đó: G1, G2 (kg/h) : khối lượng vật liệu sấy vào, thiết bị sấy 1, 2 : độ ẩm tương đối vật liệu sấy đầu vào, thiết bị sấy W (kg/h) : lượng ẩm bay Gk (kg/h) : khối lượng vật liệu khô tuyệt đối Lượng ẩm bốc giờ: W G1 1 2 0.35 0.12 500 130.68 (kg / h) 2 0.12 Lượng vật liệu khô tuyệt đối: Gk G1 1 1 G2 1 2 Gk 500 1 0.35 325 (kg / h) Năng suất sản phẩm sấy: G2 G1 W 500 130.68 369.32 (kg / h) GVHD: Trần Tấn Việt SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSVết diện ngang ống Chọn quạt ly tâm áp suất trung bình Ц 9–57, N5, ta có: - Mặt bích cửa vào: hình tròn, D = 509 mm - Mặt bích cửa ra: hình vng, B = 350 mm Ta chọn hệ thống đường ống sau: GVHD: Trần Tấn Việt 39 SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h Bảng 11: Các thông số hệ thống đường ống Đoạn đầu ống STT Đoạn ống Lưu Chiều lượng dài khí (m) (m3/s) Vận tốc khí (m/s) Điểm kết thúc Kích thước (mm) 2.271 20 Cửa vào buồng hòa trộn 409.6 2.702 20 Cửa vào thùng sấy 444.5 444.5 2.587 30.77 Cửa vào cyclon 462 x 182 462 x 182 2.587 30.77 Cửa vào quạt hút 509 Điểm bắt đầu Kích thước (mm) Cửa quạt đẩy 350 x 350 409.6 444.5 444.5 444.5 462 x 182 Cửa buồng hòa trộn Cửa thùng tháo liệu Cửa cyclon Đoạn cuối ống Kích thước (mm) 5.1 Tính trở lực ma sát đường ống Chế độ dòng chảy xác định: Re v Dtđ Trong đó: v (m/s) : (m2/s) : Dtđ (m) : vận tốc dòng khí độ nhớt động đường kính tương đương ống - Đối với ống tròn : Dtđ = Dống - Đối với ống hình chữ nhật : Dtñ 4 S 4 a b a b a, b (m) : chiều dài cạnh tiết diện ống Khi Re 4000: dòng khí chế độ chảy xốy, xem dòng chảy khu vực nhẵn thủy lực Từ xác định hệ số trở lực ma sát theo bảng II.12/379–[4] Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực ma sát dòng chảy ổn định ống dẫn thẳng: L v2 pms (N / m2 ) Dtñ (CT II.55/377−[4]) L v2 (mmH 2O ) Dtñ g GVHD: Trần Tấn Việt 40 SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h Bảng 12: Trở lực ma sát đường ống Đoạn ống STT Từ cửa quạt đẩy đến cửa vào buồng hòa trộn Từ cửa buồng hòa trộn đến cửa vào thùng sấy Từ cửa thùng tháo liệu đến cửa vào cyclon Từ cửa cyclon đến cửa vào quạt hút pms (kg/m3) (mmH2O) 0.013 1.177 0.761 439560 0.014 1.029 1.336 16.48 485449 0.013 1.147 2.768 16.48 485449 0.013 1.147 2.768 L (m) Dtđ (m) ×106 0.41 Re 15.72 521628 0.44 20.02 0.26 0.26 (m2/s) pms 0.761 1.336 2.768 2.768 7.633 (mmH2O) 5.2 Tính trở lực cục Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục ống dẫn: v2 pcb (mmH 2O ) 2 g (CT II.56/377−[4]) Trong đó: hệ số trở lực Hệ số trở lực đột mở: Bảng 13: Trở lực cục đột mở STT Vị trí trở lực Ống nhỏ Dtđ0 F0 (m) (m2) Ống mở rộng Dtđ1 F1 (m) (m2) F0 F1 Từ cửa quạt đẩy 0.35 0.096 0.41 0.132 0.73 0.075 đến đường ống Từ đường ống đến cửa 0.26 0.053 0.509 0.204 0.26 0.556 vào quạt hút F0, F1 (m2) : tiết diện ống nhỏ tiết diện ống mở rộng Theo bảng N11/387–[4], xác định Pl (mmH2O) 1.80 30.77 pcb1 1.80 30.77 32.57 (mmH2O) Hệ số trở lực đoạn ống uốn cong 90: Đối với ống tiết diện hình chữ nhật, vị trí uốn sau thùng sấy, trước vào cyclon Hệ số tổn thất cột áp cục dòng chảy chỗ uốn cong 90: A B C Trong đó: = 90 (Bảng N24/393–[4]) : A=1 GVHD: Trần Tấn Việt 41 SVTH: Huỳnh Thị Phương Anh MSSV: 61200050 ... Anh MSSV: 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h VII KẾT LUẬN Thiết bị sấy thùng quay thiết kế làm việc với thông số kỷ thuật sau: - Năng suất 500kg/h - Độ... 61200050 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h chiều dài thùng Thời gian lưu vật liệu thùng 53.46 phút Khi hết chiều dài thùng sấy, vật liệu sấy đạt độ ẩm cần thiết cho.. .Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt suất 500kg/h TÍNH TỐN KẾT CẤU THIẾT BỊ CHÍNH 21 V Kiểm tra bề dày thùng sấy .21 Tính chọn cánh đảo trộn 22 Thiết