Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án Thiết kế hệ thống sấy bánh phở với năng suất G2= 50 kgh Đồ án Thiết kế hệ thống sấy bánh phở với năng suất G2= 50 kgh 1. Tính toán nhiệt hệ thống sấy. 2. Thiết kế chi tiết hầm sấy, calorifer khí khói. 3. Bố trí thiết bị và chọn quạt.
MỤC LỤC Trang Phần I: Tổng quan công nghệ sản xuất bánh phở khô - I Đặt vấn đề - II Quy trình cơng nghệ sản xuất bánh phở khơ - Chuẩn bị dịch bột - Quá trình tráng: - Quá trình sấy - Bao gói bảo quản - 11 Phần II: Phân tích q trình lựa chọn phương án sấy 12 I- Phân tích q trình sấy: 12 Giai đoạn sấy tăng tốc 12 Giai đoạn sấy giảm dần 12 II- Lựa chọn phương án sấy: 14 Thiết bị sấy đối lưu 14 Thiết bị sấy tiếp xúc 24 Thiết bị sấy xạ 26 Phần 4: Tính tốn hệ thống 29 I Chọn nhiệt độ tác nhân: 29 II Sơ đồ nguyên lý hệ thống Error! Bookmark not defined III Tính nhiệt cho hầm sấy 29 Năng suất sấy suất bốc ẩm 29 Xây dựng trình sấy lý thuyết tính lượng khơng khí cần thiết: 29 IV Xác định kích thước hầm sấy 33 Kích thước phên phơi bánh: Error! Bookmark not defined V Tính tốn nhiệt cho hầm sấy 34 Nhiệt lượng có ích để bốc 1kg ẩm: 34 Tổn thất nhiệt 1kg vật liệu sấy mang đi: 35 Tổn thất xe mang đi: 35 Tổn thất nhiệt môi trường xung quanh 36 -1- Tổng tất tổn thất 41 VI Tính tốn q trình sấy thực 41 Xây dựng đồ thị cho trình sấy thực Error! Bookmark not defined Xác định lượng khơng khí thực tế cần cho trính sấy 41 Kiểm tra tốc độ tác nhân chuyển động buồng sấy: Error! Bookmark not defined Cân nhiệt hiệu suất buồng sấy 42 VI Tính tốn diện tích truyền nhiệt lượng than cho trình sấy: 43 Tính bề mặt truyền nhiệt 43 Tính lượng than tiêu thụ: 47 Diện tích gi lị: 48 VII Tính tốn khí động chọn quạt gió 49 Quạt cách chọn quạt 49 Tính chọn quạt 50 Tài liệu tham khảo 58 -2- LỜI NÓI ĐẦU Sấy q trình cơng nghệ sử dụng nhiêu ngành công nông nghiệp Trong nông nghiệp sấy công đoạn quan trọng sau thu hoạch Trong công nghiệp công nghiệp chế biến nông hải - sản, công nghiệp chế biến gỗ, công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng v v kỹ thuật sấy đóng vai trị quan trọng dây chuyền sản xuất Q trình sấy khơng q trình tách nước khỏi vật liệu cách đơn mà q trình cơng nghệ Nó đòi hỏi sau sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn lượng chi phí vận hành thấp Chẳng hạn, chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng, sản phẩm sau sấy không nứt nẻ cong vênh Trong chế biến nông hải sản, sản phẩm sấy phải bảo đảm trì màu sắc, hương vị, vi lượng Trong sấy thóc phải đảm bảo thóc sau sấy có tỷ lệ nứt gãy xay xát thấp v.v Để thực trình sấy người ta sử dụng hệ thống sấy gồm nhiều thiết bị : thiết bị sấy (thùng sấy, buồng sấy , hầm sấy , tháp sấy v.v ) thiết bị đốt nóng tác nhân sấy (calorifer) thiết bị lạnh để làm khô tác nhân sấy, quạt, bơm số thiết bị phụ khác buồng đốt, xyclon v.v Chúng ta gọi hệ thống thiết bị thực trình sấy cụ thể hệ thống sấy Kỹ thuật sấy ứng dụng rộng rãi Việt Nam để phục vụ sản xuất, nhằm đáp ứng yêu cầu đó, phạm vi đồ án tốt nghiệp tác giả giao nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy hầm để sấy bánh phở, theo yêu cầu mà đề tài đồ án tốt nghiệp có, nội dung sau : “Thiết kế hệ thống sấy bánh phở với suất G2= 50 kg/h” Tính tốn nhiệt hệ thống sấy Thiết kế chi tiết hầm sấy, calorifer khí khói Bố trí thiết bị chọn quạt -3- Phần I: Tổng quan công nghệ sản xuất bánh phở khô I Đặt vấn đề Trong số mặt hàng xuất nông sản, bánh đa nem mặt hàng giới ưa thích, ăn đặc sản Việt Nam Hiện bánh phở chủ yếu sản xuất hộ gia đình Việc trang bị cho người dân thiết bị sản xuất để tăng suất chất lượng sản phẩm công việc cần thiết cán khoa học kỹ thuật, chủ trương sách nhà nước ta Bánh phở gồm hai loại bánh phở khô bánh phở tươi Bánh phở tươi sử dụng làm phở tráng xong Cịn bánh phở khơ phơi khơ cắt sau tráng vận chuyển đến nơi xa, bảo quản thời gian dài ngày Q trình sấy cơng đoạn sản xuất dây truyền khí sản xuất bánh phở khơ Đây công đoạn cuối sản phẩm trước đóng gói để đưa tới tay người tiêu dùng II Quy trình cơng nghệ sản xuất bánh phở khơ Quy trình sản xuất bánh phở khơ bao gồm công đoạn sau: Chuẩn bị dịch bột (gạo→ngâm→xay) → tráng → sấy khô (khô sơ → cắt sợi → khơ lần cuối) → sản phẩm bao gói Trước tráng phải chuẩn bị dịch bột với nồng độ chất lượng Các công đoạn phân tích sau: Chuẩn bị dịch bột 1.1 Chuẩn bị gạo: Bánh phở sản xuất từ gạo có hàm lượng amiloza cao để bánh sản xuất dai Hàm lượng amiloza tinh bột gạo phụ thuộc vào giống lúa Ví dụ loại gạo hạt dài hàm lượng amiloza khoảng 2133% Đối với gạo hạt ngắn khoảng 17 - 19 % Theo số nhà nghiên cứu -4- giống lúa hạt dài có độ trắng cao hàm lượng amiloza tinh bột cao Các loại gạo chọn để sản xuất bánh phải xay xát kỹ, trắng Các loại cám, trấu phải tách hết 1.2 Ngâm gạo: Sau chuẩn bị gạo, ta đem gạo ngâm vào nước để nước ngấm vào hạt gạo nhằm mục đích làm giảm mối liên kết → làm cho hạt nở ra, để tăng hiệu cho giai đoạn xay 1.3 Xay: Trong sản xuất bột tinh bột gạo, muốn giải phóng tinh bột gạo phải xay ướt Xay ướt bột mịn làm bánh dai Cứ 1kg gạo xay cho vào 0,8 lít nước Sau xay xong, dịch bột gạo tập cho vào thùng để lắng đêm Mục đích q trình ngâm gạn nước thành phần gạo có số chất làm giảm độ dai bánh phở tráng như: xenluloza, protein, đường, việc tách xenluloza cách xay xát gạo kỹ, tách đường cách ngâm dịch bột gạn nước thay nước đường tan vào nước cũ Sau ngâm, sáng ngày sau gạn nồi thêm nước vào, điều chỉnh nồng độ bột theo lượng nước Khuấy dịch bột lên dịch cho trình tráng Quá trình tráng: Thiết bị tráng khí: Cấu tạo: -5- 10 Thùng cấp dịch bột Con lăn đỡ Thanh điều chỉnh Bộ phận dẫn động Nắp buồng hấp Phên bánh Băng tải Lò than Nồi nấu nước 10 Cửa lị than Hình 1: Máy tráng bánh phở liên tục + Thùng chứa dịch bột (1): nhôm inox + Băng tráng (4): vải mịn, bề mặt băng rộng 600 mm dệt thành vòng tròn liền phù hợp với bố trí dài khoảng 9000 mm + Nồi nấu nước sôi (5): thép dày mm + Lò than (9): liền với nồi nấu nước sôi thép mm, dài nồi xây gạch Lị có cửa đốt than (do nồi dài m) + Con lăn đỡ (6): ống thép tráng kẽm 20 + Nắp nồi (3): làm tơn hoa + Phên phơi bánh: 600 1800 Hình 2: Phên phơi bánh phở + Bộ phận dẫn động (7): có nhiệm vụ quay băng tráng -6- Q trình tráng sau: dịch bột chuẩn bị chứa nồi phía có van cho dịch bột xuống Thanh (2) điều chỉnh độ dài bánh điều chỉnh lượng bột băng Qua vùng hấp, dịch bột chín, bánh phở tách phên để phơi, sấy, vận chuyển Quá trình tráng tiếp tục vậy, bột tiếp tục tráng băng phên bánh liên tục hết bột Bánh phở sản xuất theo phương pháp có ưu điểm rẻ, suất cao Quá trình sấy Trong sản xuất bánh phở khô, sấy khô công đoạn quan trọng Chế độ sấy hợp lý định thời gian sấy hình dáng sản phẩm, tức sản phẩm có đạt yêu cầu độ thẳng hay khơng, hay bị cong vênh ảnh hưởng đến bao gói chuyên trở Đối với sấy khô bánh phở, trình sấy chia làm cơng đoạn: Sấy từ bánh phở tươi đến độ ẩm 17 - 20%, sau đưa vào máy cắt thành sợi sấy đến độ ẩm nhỏ 14% để bao gói bảo quản 3.1 Quá trình sấy sơ bộ: Quá trình sấy sơ sấy đến độ ẩm khoảng 17 - 20 % để thuận tiện cho công đoạn cắt thành sợi Có nhiều loại thiết bị sấy khác nhau, song tuỳ thuộc vào suất yêu cầu, tính chất vật liệu sấy, kinh phí đầu tư, mức độ tự động hệ thống mà ta chọn thiết bị sấy cho phù hợp Thiết bị sấy thiết bị sấy gián tiếp có cấu tạo sau: Hình 3: Thiết bị sấy bánh phở -7- Lò than Hầm sấy Giàn ống sinh nhiệt Xe chở phên bánh Quạt gió Nguyên lý làm việc thiết bị sau: Đầu tiên đốt lò (cùng lúc với đốt lị máy tráng) Khi q trình tráng bắt đầu, bánh lấy trải phên Lần lượt xếp phên lên xe từ tầng đến tầng Xe đầy đẩy vào hầm sấy Bật quạt thổi gió nóng vào hầm, q trình sấy tiến hành khoảng đảo xe lần Sau thời gian sấy đưa tồn xe cho sản phẩm vào (để nguyên khung bánh cho bánh khơ tiếp) Khi bánh khơ bóc xếp chồng lên để điều hoà ẩm tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn cắt 3.2 Q trình cắt sợi: Cắt sợi cơng đoạn tạo sợi cho bánh phở, bánh sấy đạt độ ẩm từ 17 20% đưa qua thiết bị cắt để cắt thành sợi có chiều rộng từ - mm 3.3 Q trình sấy khơ lần cuối Mục đích sấy khơ lần cuối sấy cho bánh phở đạt độ ẩm bảo quản không bị mốc ( 14%) 3.2.1 Sấy khô thiết bị sấy: Thiết bị sấy tương tự thiết bị sấy sơ bộ, để phù hợp với vật liệu khung xe sấy làm thêm móc trịn Q trình vận hành thiết bị sấy hoàn toàn sấy sơ Bánh phở sau cắt thành sợi tạo thành nắm, người ta vắt sợi bánh lên sào tre dài xe sấy (không nên xếp dày lâu khô, thưa làm giảm suất) sau bánh phở đầy đặt sào bánh lên móc trịn xe theo thứ tự từ bên sang bên Khi xếp đầy theo phương ngang (khoảng cách sào bánh khoảng 150mm) tiếp tục xếp lên tầng thứ 2, thứ xếp đầy xe sấy Khi xe sấy xếp đầy, đẩy xe vào hầm sấy sấy khơ đưa -8- Đối với bánh phở nắm, người ta xếp nắm lên tre nứa gác lên xe sấy Trường hợp xe gia cố thêm khung để đỡ khay Khoảng cách tầng sấy bánh phở nắm từ 120 - 150 mm bánh phở nắm xếp lên khay thiết kế cho vừa khung hầm sấy, tránh có khoảng cách trống hầm làm cho gió phân bố khơng ảnh hưởng đến độ khô sản phẩm sau Theo phương pháp này, sản phẩm sau sấy giòn nên bánh sau khỏi hầm sấy cần để nguội lấy bánh khỏi sào sấy 3.2.2 Sấy khô phịng điều hồ ẩm: Với sở sản xuất quy mơ trung bình lớn thường dùng phịng điều hồ để làm khơ bánh phở giai đoạn cuối Phương pháp gọi sấy nhiệt độ thấp Vậy sấy nhiệt độ thấp xảy nào? Tại không sấy nhiệt độ cao mà lại sấy nhiệt độ thấp? Chúng ta biết trình sấy trình làm bay ẩm khỏi vật liệu Ẩm bay khỏi vật liệu nhờ có chênh lệch ẩm vật liệu khơng khí xung quanh, chênh lệch cao khả ẩm nhanh trính xảy nhanh ngược lại chênh lệch khả bay ẩm vật liệu chậm trình sấy lâu Trường hợp ẩm vật liệu cân với khơng khí khơng có q trình bay nghĩa khơng có q trình sấy xảy Để tạo nên chênh lệch ẩm có hai phương pháp: - Phương pháp tăng nhiệt độ: nhiệt độ tăng độ ẩm tương đối khơng khí giảm dần đến chênh lệch ẩm vật liệu khơng khí tăng Phương pháp phù hợp sấy loại vật liệu chịu nhiệt sấy cao - Phương pháp giảm nhiệt độ: nhiệt độ khơng khí giảm độ bão hồ khơng khí giảm độ ẩm tương đối khơng khí giảm theo dẫn đến chênh lệch ẩm vật liệu khơng khí tăng phương pháp thích hợp cho sấy loại vật liệu thích hợp nhiệt độ thấp -9- Từ phân tích ta thấy với sản phẩm bánh phở sấy khơ nhiệt độ thấp phương pháp thích hợp Thiết bị phương pháp gồm : + Một phịng kín đặt máy điều hồ máy tách ẩm: mục đích tách nước khơng khí làm cho độ ẩm khơng khí giảm khơng khí khơ Kích thước phịng phụ thuộc vào xuất bánh phở cần làm khô + Các giá để treo sào bánh đặt khay bánh phở nắm + Một bàn để bao gói sản phẩm 2 Phịng điều hoà Điều hoà (tách ẩm) Giá đỡ Bàn thao tác Hình 4: phịng điều hồ ẩm Bánh sau cắt thành sợi tạo nắm đưa vào treo xếp phòng điều hồ Nhiệt độ phịng khoảng 150C Bánh sấy phịng đạt độ khô Phương pháp sấy bánh khơ giịn hơn, q trình sấy chủ động ta điều chỉnh nhiệt độ độ ẩm theo ý muốn Một điều không phần quan trọng phương pháp sấy có phịng điều hồ tiết kiệm diện tích sử dụng nhiều - 10 - • tkr- nhiệt độ khỏi • GKK - lượng khơng khí chuyển động ống • t1; t2 nhiệt độ vào khơng khí sấy; t1=600C; t2= 250C Ta có phương trình truyền nhiệt: Qk =k.F.𝛥t [4] Trong đó: • K - Hệ số truyền nhiệt, W/ m2 độ • F - bề mặt trao đổi nhiệt, m2 • t - hiệu nhiệt độ trung bình Tính hệ số truyền nhiệt: 𝐾= 1 𝛿 + + 𝛼𝐾 𝜆 𝛼𝐾𝐾 ; Trong đó: • K - hệ số cấp nhiệt khói đến bề mặt ngồi ống • KK - bề mặt ống đến khơng khí ống • , - bề dày hệ số dẫn nhiệt thành ống thép; = 0,005 m; = 46,5 W/m độ Chọn nhiệt độ khói vào là: tkv =6000C; có Ck = 1,214 kJ/kg độ [4] Lưu lượng khói ngồi ống chọn Gk=1 kg/s Ta tính nhiệt lượng tiêu hao (nhiệt lượng cần thiêt) cho trình sấy: 𝑄 = 109298,1𝑘𝐽/ℎ = 109298,1 = 30,36𝑘𝐽/𝑠 = 30,36𝑘𝑊 3600 Khi bỏ qua tổn thất môi trường nhiệt khơng khí nhận Q nhiệt khói nhả Qk nhiệt truyền qua vách ống Q2: Q = Qk = Q2 = 30,36 kJ/h Để tìm nhiệt độ khói ta dùng cơng thức: tKR = tKV - 𝑄𝐾 𝐺𝐾 𝐶𝐾 [4] Ta có: 44 𝑡𝐾𝑅 = 600 − 30,36 = 575𝐶 1.1,214 Nhiệt độ trung bình khói: 𝑡𝐾𝑡𝑏 = 600 + 575 = 587,50 𝐶 * Xác định hệ số cấp nhiệt khó lị cho thành ống: Ta có: 𝑁𝑢 = 𝛼𝐾 𝑑2 [11] 𝛼2 Trong đó: • d2 - đường kính ngồi ống d2 = 60 =0,06 m • 2 - Hệ số dẫn nhiệt khói lị 2 = 0,0742 W/m độ • K - Hệ số cấp nhiệt khói Mặt khác hàng ống ta xếp so le nhau, nên theo chuẩn số Nuxen ta tính theo cơng thức sau: Nu = 0,41.Re0,6.Pr0,33.A. s [4] Trong đó: • Pr = 0,62 [4] • A - hệ số kể đến ảnh hưởng chiều dịng nhiệt Do Pr thay đổi nên: 𝐴 = ( 𝑃𝑟𝑓 0,25 𝑃𝑟𝜔 ) =1 Với ống thẳng s =1 𝜔𝑘 𝑑2 Re= 𝛾𝑘 [4] Trong đó: • k - tốc độ khói, chọn k = m/s • d2 = 0,06 m - đường kính ngồi ống • k = 93,61.10-6 , m2/s Thay số vào ta có: 𝑅𝑒 = 𝜔𝑘 𝑑 1.0,06 = = 0,64.104 𝛾𝑘 93,61.10−6 45 Vậy ta có: Nu = 0,41.Re0,6.Pr0,33.A.𝜀 s Nu= 0,41.(6400)0,6.(0,62)0,33.1.1 = 123 Hệ số cấp nhiệt K tính sau: 𝛼𝐾 = 𝑁 𝑢𝜆2 𝑑2 = 123.0,742 0,06 ≈ 152 W/m2 độ * Xác định hệ số cấp nhiệt KK từ mặt ống đến khơng khí sấy (tác nhân sấy): 𝑁𝑢 = 𝛼𝐾𝐾 𝑑1 [11] 𝜆𝐾𝐾 Trong đó: • d - đường kính ống dẫn, d1 = 0,06 m (lấy d1= d2).𝜆 • KK - hệ số dẫn nhiệt tác nhân sấy, KK = 0,0283 W/m độ • KK - Hệ số cấp nhiệt mặt ống đến tác nhân sấy Nhiệt độ trung bình tác nhân sấy: 𝑡𝐾𝐾𝑡𝑏 = 𝑡𝐾𝐾𝑅 + 𝑡𝐾𝐾𝑉 60 + 25 = = 42, 50 𝐶 2 𝜔𝑘𝑘 𝑑1 𝑅𝑒 = 𝛾𝑘𝑘 Trong đó: • KK = 18,25.10-6 m2/s - độ nhớt tác nhân 42,5˚C • d1 = 0,06 m - đường kính ống • kk=3,5 m/s (chọn) → 𝑅𝑒 = 3,5.0,06 18,25.10−6 = 1,15.104 Vì Re > 1.104 nên khơng khí sấy ống chảy rối, ta áp dụng công thức: Nu =0,21.Re0,8.Pr0,43.A.s.1 [4] Trong đó: • Pr - chuẩn số Prant Pr = 0,697 [4] • A = 1.𝜀 46 • e1 = 1; R = Thay vào cơng thức tính Nu: Nu = 0,21.(1,15.104)0,8.(0,697)0,43.1.1.1 = 210 Thay vào tính 𝛼KK: 𝛼𝐾𝐾 = 𝑁𝑢 𝜆𝐾𝐾 𝑑1 = 210 0,0283 = 98,7 ≈ 99 W/mđộ 0,06 Và hệ số truyền nhiệt K: K= 𝐾 = 1 𝛿 + + 𝛼𝐾 𝜆 𝛼𝐾𝐾 = 1 0,005 + + 152 46,5 99 = 59 W/m2 độ * Xác định hiệu nhiệt độ trung bình t: 𝛥𝑡𝑡𝑏 = 𝛥𝑡𝑑 −𝛥𝑡𝑐 [4] 𝛥𝑡 2,3.𝑙𝑔 𝑑 𝛥𝑡𝑐 Trong đó: • td = tKKR - tKKV = 60 - 25 = 350C • tc =tkv - tKR = 600 - 575 = 250C Thay số vào ta có: 𝛥ttb=𝛥𝑡𝑡𝑏 = 35−25 2,3.𝑙𝑔 35 25 ≈ 30 𝐶 * Thay giá trị vào ta tìm diện tích truyền nhiệt F sau: 𝐹= 𝑄 30,36𝑥1000 = = 17,15 𝑚2 𝑘 𝛥𝑡 59𝑥30 * Tính số ống dẫn nhiệt: Nếu chọn ống 60, dài 1,2m diện tích bề mặt ngồi 1m là: F0 = .ô.L = 3,14 x 0,06 x 1,2 = 0,226 m2 → Vậy số ống trao đổi nhiệt là: 𝐹 𝐹0 = 17,15 0,226 = 76 ống Tính lượng than tiêu thụ: Nếu lấy hiệu suất buồng đốt 𝜂 = 60% = 0,6 47 Nhiên liệu ta sử dụng than có thành phần tính theo phần trăm sau: • C = 36,70; • H = 2,70; • S = 3,2; • N = 0,7; • O = 11,1; • A = 20,60; • W = 25 Nhiệt dung riêng nhiên liệu Cnl = 0,5 kcal/kg độ Nhiệt trị cao nhiên liệu xác định theo công thức sau: Qc= 81.C+300.H - 26.(O - S) Thay số vào ta có: Qc = 81 x 36,7 + 300 x 2,7 - 26 x (11,1 - 3,2) = 3577 kcal/kg Qc = 14952 kJ/kg Chúng ta có nhiệt lượng tiêu hao cần cho q trình sấy là: Q = 109298,1 kJ/h Vậy lượng than cần cho trình sấy là: 𝑇= 𝑄 109298,1 = ≈ 12,2 𝑘𝑔/ℎ 𝑄𝐶 𝜂 14952.0,6 Diện tích gi lò: Số ống 60 L = 1200 Cách bố trí ống sau: 48 13 x 60 780 60 120 x 60 540 • Chiều ngang ống cách tB =120 mm • Chiều cao 14 hàng ống • Hai hàng liên tiếp xếp so le khoảng cách hàng theo chiều cao th=60 → Vậy diện tích gi lị chọn: Rộng : Bg = 500 mm Dài : Dg = 700 mm Lượng than cho vào đợt đầu: Lớp than dày 10 (HT) Tđ = Bg.Dg.HT. Tđ = 0,5.0,7.0,01.0,9 = 0,0315 = 31,5 kg Với: - khối lượng riêng than đá = 0,9 T/m3 VII Tính tốn khí động chọn quạt gió Quạt cách chọn quạt 1.1 Các loại quạt dùng hệ thống sấy Để vận chuyển tác nhân sấy hệ thống sấy thường dùng hai loại quạt: quạt ly tâm va quạt hướng trục Chọn loại quạt nào, số hiệu phụ thuộc vào đặc trưng hệ thống sấy, trở lực mà quạt phải khắc phục p, 49 suất mà quạt cần tải V nhiệt độ độ ẩm tác nhân sấy Khi chọn quạt, giá trị cần phải xác định hiệu suất quạt, số vòng quay quạt Quạt ly tâm chia làm ba loại theo tổng cột áp mà tạo p: • Quạt hạ áp: p 100 mmH2O • Quạt trung áp: p = (100 300) mmH2O • Quạt cao áp: p (300 1500) mmH2O Căn vào vịng quay riêng nN ta chia chúng thành nhóm sau: • Quạt quay chậm : nN = 100 200; • Quạt quay vừa : nN = 200 600; • Quạt quay nhanh : nN = 600 1200; • Quạt quay đặc biệt nhanh : nN = 1200 4000 Để tiện cho công việc lắp đặt theo yêu cầu sử dụng, người ta sản xuất quạt ly tâm có hai chiều quay với giá trị gá đỡ khác Nếu roto quạt quay theo chiều kim đồng hồ có loại quạt quay phải ngược lại ta có quạt quay trái Quạt ly tâm gắn trực tiếp với động điện qua bánh đai Tính chọn quạt Đối với hệ thống sấy ta chọn quạt dạng quạt đẩy Công suất quạt xác định theo cơng thức: 𝑁= 𝑉.𝐻0 102.𝜂𝑞 , kW [7] Trong đó: • V- lưu lượng thể tích khơng khí, m3/s • H0 - Tổng trở lực hệ thống quy điều kiện tiêu chuẩn, mmH2O 𝐻0 = 𝐻.𝜌0 𝜌𝑡𝑏 ; mm H2O Trong đó: 50 • r0 - khối lượng riêng khơng khí điều kiện tiêu chuẩn, 0=1,29 kg/m3 • tb - khối lượng riêng trung bình khơng khí buồng sấy, kg/m3 • q- hiệu suất quạt Công suất động điện là: 𝑁𝑑𝑐 = 𝑁 𝐾𝑑𝑐 𝜂𝐾 Trong đó: • Kđc - Hệ số an tồn • k- hiệu suất khớp nối H - Trở lực thủy lực toàn hệ thống, N/m2 2.1> Tính trở lực hệ thống Áp suất quạt H tổng áp suất động Hd áp suất tĩnh (bỏ qua chiều cao địa lý khối lượng riêng khơng khí nhỏ): H = Ht + Hd Trong đó: • Ht: tổng tổn thất tĩnh đường ống: 𝐻𝑡 = 𝑃2 −𝑃1 𝜌𝐾 𝑔 ;m • Hd: tổn thất áp suất động năng: 𝐻𝑑 = 𝐶22 2.𝑔 ;m 2.1.1> Tổn thất tĩnh đường ống: Tổn thất tĩnh đường ống bao gồm tổn thất cục tổn thất ma sát đường ống hệ thống: 𝑙 𝜔2 𝜌 𝑑 𝛥𝑃1 = 𝐻1 = (𝜆 + ∑ 𝜉) [8] H1 tính sau: H1 = .l.R + .z ; mmH2O 51 Trong đó: • - hệ số ma sát dịng khí ống • l, d - chiều dài đường kính ống, m • - hệ số trở lực cục • w - vận tốc khơng khí ống, m/s • - khối lượng riêng khơng khí, kg/m3 • R - hệ số tổn thất trở lực ma sát 1m ống thẳng (mmH2O/m) tra đồ thị • z - trở lực cục (mmH2O) phụ thuộc vào cấu tạo đoạn ống to, nhỏ, đột thu, đột mở, van, cút + Tính trở lực cục ma sát đoạn ống cong ống thẳng: + Trở lực cút cong: Ống đưa tác nhân đến hầm sấy tiết diện 200 x 200 đường kính tương ứng là: 𝑑𝑡𝑑 = 2.𝑎.𝑏 [8] 𝑎+𝑏 Trong đó: a, b - kích thước cạnh ống a = b = 200 mmm = 0,2 m Vậy: 𝑑𝑡𝑑 = 2.200.200 200+200 = 200𝑚𝑚 [8] Z xác định sau: 𝑍 = 𝜉 𝜔2 2.𝑔 𝛾 ; mmH2O Với: • - trở lực cục bộ, tra bảng [129 - 8], R* = 400, D = 200 → = 0,1 • - trọng lượng riêng khơng khí, N/m3, =g.K=9,8.1,029=10;[N/m3] • g - gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2 • K - khối lượng riêng khơng khí 600C; K = 1,029 kg/m3 52 • w - vận tốc khơng khí ống: 𝜔= 𝑄 𝑎.𝑏.𝜌𝐾 3600 ; Với Q = 2772 kg khơng khí/h → Ta có: 𝜔= 2772 = 19,4𝑚/𝑠 3600.0,2.0,2.1,029 Thay số vào ta tính Z: 19, 42 𝑍 = 0,1 10 = 19,2(𝑚𝑚𝐻2 𝑂) 2.9,8 Máy sấy có cút 2T ta tính tương tự cút, vậy: Z = 19,2.3 = 57,6 58 mmH2O + Trở lực đoạn ống thẳng: Tổng đoạn ống thẳng 5000 mm =5 m Trở lực đoạn ống thẳng = LR R - tổn thất trở lực ma sát 1m chiều dài, R phụ thuộc vào: R = f(w, d, v) Với tốc độ: w = 19,4 m/s Đường kính ống: dtd = 200 mm Lưu lượng gió: 𝑉= 𝑄 2772 = ≈ 0,747𝑚3 /𝑠 3600 𝜌𝐾 3600.1,029 Trên đồ thị [127-8] ta tra được: R = mmH2O/m Vậy trở lực đoạn ống thẳng: l.R = 5.3 = 15 mmH2O Và : H1 = l.R + Z H1 = 15 + 58 = 73 mmH2O + Trở lực calorifer (buồng đốt) Calorifer khói lị (buồng đốt) có kích thước: 53 Dài x Rộng x Cao = 900 x 720 x 1680 Số ống 70 ống ô = 60 Ống xếp so le nhau, 14 hàng theo chiều cao hàng theo chiều ngang Các hàng ngang cách 120 mm Các hàng theo chiều cao ống cách 60 mm Gió quạt hút ống * Tính tốc độ gió ống + Tiết diện 70 ống: Sô = 70..r2 = 70.3,14.0,032 = 0,22 m2 + Lượng khí quạt hút: 0,747 m2/s = Q Tốc độ gió ống: 𝜈𝑜 = 0,747 𝑆𝑜 = 0,747 0,22 = 3,4 m/s Với thông số: = 3,4 m/s; V = 0,747 m3/s; d = 60 mm Tra bảng trang [127-XII] ta được: R = 0,38 Số ống 60 dài: 70.1,2 = 84 m Vậy trở lực buồng đốt: l.R = 84.0,38 = 31,92 mmH2O 32 mmH2O + Trở lực hầm sấy: Buồng sấy sấy bánh xếp song song theo phương thẳng đứng Ta xem không khí chuyển động theo kênh song song có kích thước: Chiều dài kênh chiều dài hầm L = 6400 Chiều cao chiều cao phên h = 650 Chiều rộng khoảng cách B = 40 Và xem khơng khí chuyển động theo kênh hầm tồn hầm có 42 kênh Ta tính trở lực hầm: - Tốc độ gió hầm: 54 𝜗ℎ = 𝑉 𝐹 Trong đó: • F: diện tích tự hầm sấy F = 0,75 m2 • V: lưu lượng gió V = 0,747 m3/s 𝜗ℎ = 𝑉 0,747 = ≈ 1𝑚/𝑠 𝐹 0,75 Đường kính tương đương; 𝑑𝑡𝑑 = 𝑎 𝑏 2.0,04.0,65 = = 0,75𝑚 = 75𝑚𝑚 𝑎 + 𝑏 0,04 + 0,65 Trở lực 1m chiều dài R = 0,04 mmH2O Trở lực kênh: 6,4 m x 0,04 = 0,256 mmH2O → Trở lực 42 kênh buồng sấy: 0,256 x 42 10,5 mmH2O 11 mmH2O Trở lực (tổn thất) áp suất tĩnh: - Trở lực đoạn cút cong = 58 mmH2O - Trở lực đoạn ống thẳng = 73 mmH2O - Trở lực qua buồng đốt = 32 mmH2O - Trở lực hầm sấy = 11 mmH2O Ht = 58 + 73 + 32 + 11 = 147 mmH2O 2.1.2> Trở lực động dịng khí Khi chuyển động ống dẫn hệ thống chung áp lực tồn phần quạt xác định khơng áp suất tĩnh (tính phần trên) mà áp suất động Áp suất động dịng khí gây là: 𝐶22 𝐻𝑑 = 𝑔 Trong đó: - C2 : vận tốc dịng khí cửa đẩy, 𝐶2 = 𝜔 = 𝑉 𝐹𝐶 55 - V: lưu lượng quạt, V = 0,747 m3/s - F: diện tích tiết diện cửa ra, F = 0,2 x 0,2 = 0,04 m2 →𝜔 = 𝐶22 = 0,747 0,04 = 18,6𝑚/𝑠 Thay vào ta có: 𝐶22 18, 62 𝐻𝑑 = = ≈ 17,6𝑚𝑘𝑘 𝑔 2.9,8 Đổi mmH2O ta có cơng thức: g K hK = g h →ℎ= 𝜌𝐾 ℎ𝐾 𝑔 𝑔.𝜌 = 𝜌𝐾 ℎ𝐾 𝜌 Trong đó: - = 1000 kg/m3 : khối lượng riêng nước - K = kg/m3 : khối lượng riêng khơng khí 800C - hK : chiều cao tổn thất Và: ℎ = 17,6 1000 1000 = 17,6 ≈ 18𝑚𝑚𝐻2 𝑂 Vậy trở lực chung (hay gọi áp suất chung quạt) H = Ht + Hđ = 174 + 18 = 192 mmH2O 2.2 Tính chọn quạt: Lưu lượng khơng khí cần cho q trình sấy là: Q = 2772 kg/h Áp suất tồn phần quạt là: H = 192 mmH2O Khơng khí sấy từ 250C đốt nóng lên 800C Khối lượng riêng khơng khí 250C là: K25 = 1,185 kg/m3 Khối lượng riêng khơng khí 800C là: K80 = 1,000 kg/m3 Ở 250C cột áp không khí HK là: K HK = H [8] Với: - : khối lượng riêng nước HK = 192 mmH2O = 0,192 mH2O Thay số vào ta có: 56 𝜌.𝐻 𝐻𝐾 = = 𝜌𝐾 1000.0,192 1,185 = 104𝑚 cột khơng khí Lưu lượng thể tích qua quạt trường hợp quạt đẩy: 𝑄= 𝐺𝐾 3600.𝜌𝐾80 ; m3/s [8] Ở đây: GK = 2772 kgkk/h K80 = kg/m3; khối lượng riêng khơng khí 800C → 𝑄= 2772 3600.1 = 0,743 ; m3/s Công suất quạt: 𝑁= 𝜌.𝑔.𝑄.𝐻𝐾 𝐾 [8] 1000.𝜂 Trong đó: • K - hệ số an tồn; K = • - khối lượng riêng khơng khí 800C • G - gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2 • HK = 104m cột khơng khí • Q = 0,743 m3/s • = 0,6 hiệu suất quạt → 𝑁= 1.9,8.0,743.104.1,5 1000.0,6 = 1,89𝑘𝑊 Chọn công suất quạt: - Nđc = 1,5 kW - Q = 2772 = 2772 m3/h - H = 192 mmH2O Tra bảng (208-XII) - Q = 2820 m3/h - N = 4,5 kW - H = 217 mmH2O - N = 2900 v/ph - Quạt có ký hiệu: QLT 2820 - 217 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO Những vấn đề kỹ thuật công nghệ sấy sản phẩm thực phẩm Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 1980 Hệ thống sấy công nghiệp dân dụng Nhà xuất khoa học kỹ thuật 1994 Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hố chất, tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật Thiết bị trao đổi nhiệt Nhà xuất khoa học kỹ thuật Kỹ thuật nhiệt Nhà xuất Giáo Dục 1995 Hướng dẫn thiết kế thiết bị sấy Trường đại học bách khoa hà nội 1991 Kỹ thuật sấy Nhà xuất khoa học kỹ thuật 1999 Bơm quạt máy nén Nhà xuất khoa học kỹ thuật 1999 Các trình cơng nghệ sản xuất thực phẩm Nhà xuất giáo dục 1995 10 Tính tốn thiết kế hệ thống sấy Nhà xuất giáo dục 2001 11 Kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm Nhà xuất khoa học kỹ thuật 2002 58