Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH DANH MỤC CÁC BẢNG LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU HẠT TIÊU 1.1.1 Tên gọi phân loại khoa học 1.1.2 Thành phần hóa học 1.1.3 Phân bố 1.2 TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP SẤY 10 1.2.1 Bản chất trình sấy 10 1.2.2 Phân loại trình sấy 10 1.2.3 Thiết bị sấy thùng quay 12 1.2.4 Nguyên lý hoạt động máy sấy thùng quay 14 1.3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY TIÊU 16 1.3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ 16 1.3.2 Giải thích quy trình 16 CHƢƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH 21 2.1 CÁC THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY 21 2.2 CÁC CÔNG THỨC SỬ DỤNG 21 2.3 TÍNH CÁC THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY 22 2.4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 27 2.5 TÍNH THỜI GIAN SẤY 28 GVHD: Đào Thanh Khê [1] Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ 2.5.1 Tính cƣờng độ sấy 28 2.5.2 Tính thời gian sấy 30 2.6 TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH 30 2.6.1 Tính kích thƣớc thùng quay 30 2.6.2 Thời gian lƣu 31 2.6.3 Kiểm tra vận tốc tác nhân sấy 31 2.7 TÍNH BỀ DÀY CÁCH NHIỆT CỦA THÙNG 32 2.7.1 Hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy đến thành thùng 32 2.7.2 Hệ số cấp nhiệt từ thành thùng sấy đến môi trƣờng xung quanh 34 2.8 TÍNH TRỞ LỰC QUA THÙNG SẤY 38 2.9 CHỌN KÍCH THƢỚC CÁNH ĐẢO TRONG THÙNG SẤY 39 CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 42 3.1 TÍNH CALORIFER CẤP NHIỆT 41 3.1.1 Tính hiệu số nhiệt độ trung bình 43 3.1.2 Tính hệ số cấp nhiệt phía không khí ống 44 3.1.2.1 Các thông số không khí ống 44 3.1.2.2 Tính hệ số cấp nhiệt 45 3.1.2.3 Tính hệ số cấp nhiệt phía ống 47 3.1.2.4 Hệ số truyền nhiệt K 48 3.1.2.5 Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt kích thƣớc calorifer 48 3.1.2.6 Trở lực qua calorifer 49 3.2 TÍNH VÀ CHỌN XYCLON 49 3.3 TÍNH TRỞ LỰC VÀ CHỌN QUẠT 52 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN 55 GVHD: Đào Thanh Khê [2] Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 GVHD: Đào Thanh Khê [3] Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Cây tiêu……………………………………………………………………… Hình 2: Hạt tiêu…………………………………………………………………………8 Hình 3: Biểu đồ dự báo sản lƣợng hạt tiêu giới năm 2011……………………… 10 Hình 4: Máy sấy thùng quay………………………………………………………… 12 Hình 5: Sơ đồ thiết bị sấy thùng quay…………………………………………………14 Hình 6: Sơ đồ sấy nguyên liệu……………………………………………………… 18 Hình 7: Hạt tiêu sấy thành phẩm………………………………………………………20 Hình 8: Đồ thị H- d không khí ẩm……………………………………………… 23 Hình 9: Đồ thị biểu diễn ba điểm A, B, C trình sấy………………………… 27 Hình 10: Sơ đồ truyền nhiệt qua vách thùng………………………………………… 35 Hình 11: Hình dạng số cánh đảo thùng…………………………………….39 Hình 12: Diện tích phần chứa vật liệu thùng……………………………………40 Hình 13: Các kích thƣớc cánh tròn……………………………………………… 43 Hình 14: Sơ đồ truyền nhiệt………………………………………………………… 44 Hình 15: Các diện tích bề mặt ống có cánh……………………………………….45 Hình 16: Xyclon đơn………………………………………………………………… 51 GVHD: Đào Thanh Khê [4] Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Trạng thái tác nhân sấy trình sấy thực……………………………26 Bảng 2: Các thông số chọn để tính cƣờng độ sấy…………………………………… 29 Bảng 3: Bảng M theo d……………………………………………………………… 30 Bảng 4: Lƣu lƣợng khối lƣợng riêng không khí sấy trình sấy thực…31 Bảng 5: Các thông số tác nhân sấy thùng sấy………………………………32 Bảng 6: L/D theo chuẩn số Reynolds………………………………………………….33 Bảng 7: Các thông số không khí bên thùng sấy…………………………….34 Bảng 8: Các bề dày thùng vật liệu………………………………………………….35 Bảng 9: Các thông số tác nhân qua calorifer……………………………… 42 Bảng 10: Một số kích thƣớc calorifer…………………………………………… 42 Bảng 11: Các thông số không khí di chuyển ống………………………… 44 Bảng 12: Các thông số nƣớc bão hòa ngƣng tụ ống……………………47 Bảng 13: Kích thƣớc xyclon đơn………………………………………….50 GVHD: Đào Thanh Khê [5] Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam nƣớc có sản xuất nông nghiệp lâu đời giới Hiện nay, nông nghiệp chiếm tỉ trọng cao cấu kinh tế nƣớc ta.Mặc dù vậy, ngành nông nghiệp chƣa đem lại hiệu tƣơng xứng với vị trí kinh tế Nguyên nhân chủ yếu khâu thu hoạch, bảo quản chế biến nông sản Việt Nam thực chƣa khoa học Điều làm giảm giá trị sản phẩm đƣa thị trƣờng tiêu thụ Để cải thiện vấn đề có nhiều phƣơng pháp đƣợc đƣa ra, sấy phƣơng pháp thông dụng Sản phẩm sau trình sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lƣợng sản phẩm, tăng cảm quan nhƣ giá trị kinh tế Trong công nghiệp thực phẩm, sấy thùng quay phƣơng pháp phổ biến mang lại hiệu kinh tế cao, thuận tiện vận hành tiết kiệm thời gian Do đó, ngƣời ta thƣờng chọn thiết bị sấy thùng quay việc sấy sản phẩm lƣơng thực, hạt, quả,… Trong phạm vi đồ án môn học này, chúng em trình bày quy trình công nghệ thiết bị sấy thùng quay để sấy hạt tiêu, suất 120 kg hạt tiêu khô/mẻ Mặc dù cố gắng nhiều song nhiều thiếu sót lần làm đồ án nên chƣa có kinh nghiệm Bên cạnh trình độ tự nghiên cứu khả tƣ giới hạn nên đồ án nhóm tránh nhiều thiếu sót Qua đồ án này, chúng em kính mong quý thầy cô bảo để hoàn thiện tốt đồ án nhƣ tập lớn mà thầy cô giáo cho chúng em vào lần sau Chúng em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy giáo hƣớng dẫn, thầy cô giáo bạn bè giúp đỡ chúng em hoàn thiện đồ án thời hạn GVHD: Đào Thanh Khê [6] Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU HẠT TIÊU 1.1.1 Tên gọi phân loại khoa học  Tên khoa học: Piper nigrum  Giới: Plantae  Ngành: Angiospermae  Lớp: Magnoliidae  Phân lớp: Rosidae  Bộ: Piperales  Họ: Piperaceae  Chi: Piper  Loài: P.nigrum Hồ tiêu gọi cổ nguyệt, hắc cổ nguyệt, bạch cổ nguyệt (danh pháp hóa học: Piper nigrum) loài leo có hoa thuộc họ Hồ tiêu (Piperaceae), trồng chủ yếu để lấy hạt, thƣờng dùng làm gia vị dƣới dạng khô tƣơi Hình 1: Cây tiêu GVHD: Đào Thanh Khê [7] Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ Hồ tiêu loại dây leo, thân dài, nhẵn không mang lông, bám vào khác rễ Thân mọc cuốn, mang mọc cách Lá nhƣ trầu không, nhƣng dài thuôn Có hai loại nhánh: loại nhánh mang quả, loại nhánh dinh dƣỡng, hai loại nhánh xuất phát từ kẽ Đối chiếu với cụm hoa hình đuôi sóc Khi chín, rụng chùm Quả hình cầu nhỏ, chừng 20- 30 chùm, lúc đầu màu xanh lục, sau có màu vàng, chín có màu đỏ Từ thu hoạch đƣợc hồ tiêu trắng, hồ tiêu đỏ, hồ tiêu xanh hồ tiêu đen Đốt dòn, vận chuyển không cận thận chết Quả có hạt Hồ tiêu đƣợc thu hoạch năm hai lần Muốn có hồ tiêu đen, ngƣời ta hái vào lúc xuất số đỏ hay vàng chùm, nghĩa lúc xanh; non chƣa có sọ giòn, phơi dễ vỡ vụn, khác phơi vỏ săn lại, ngả màu đen Muốn có hồ tiêu trắng (hay hồ tiêu sọ), ngƣời ta hái lúc chúng thật chín, sau bỏ vỏ Loại có màu trắng ngà hay xám, nhăn nheo thơm (vì lớp vỏ chứa tinh dầu mất) nhƣng cay (vì chín) Hình 2: Hạt tiêu GVHD: Đào Thanh Khê [8] Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ 1.1.2 Thành phần hóa học Hồ tiêu giàu vitamin C, chí nhiều cà chua Một nửa cốc hồ tiêu xanh, vàng hay đỏ cung cấp tới 230% nhu cầu canxi ngày/1 ngƣời Trong tiêu có 1,2- 2% tinh dầu, 5- 9% piperin 2,2- 6% chanvixin Piperin chanvixin loại ankaloit có vị cay hắc làm cho tiêu có vị cay Trong tiêu có 8% chất béo, 36% tinh bột 4% tro Thƣờng dùng hạt tiêu rang chín, thơm cay làm gia vị Tiêu thơm, cay nồng kích thích tiêu hoá, có tác dụng chữa số bệnh Hạt tiêu giàu chất chống oxy hóa, chẳng hạn nhƣ beta carotene, giúp tăng cƣờng hệ miễn dịch ngăn ngừa hủy hoại tế bào, gây bệnh ung thƣ tim mạch 1.1.3 Phân bố Ở nƣớc ta hồ tiêu đƣợc phân bố thành vùng sản xuất Bắc Trung Bộ, Duyên hải Trung Bộ, Tây Nguyên, vùng Đông Nam Bộ đồng sông Cửu Long, Tây Nguyên Đông Nam Bộ vùng sản xuất Sản xuất hồ tiêu thƣờng hình thành vùng tiếng nhƣ: Tân Lâm (Quảng Trị), Lộc Ninh (Bình Phƣớc), Bà Rịa (Bà Rịa– Vũng Tàu), Phú Quốc (Kiên Giang), Dak R’Lắp (Đăk Nông), Chƣ Sê (Gia Lai), điều tạo điều kiện thuận lợi cho việc quy hoạch thành vùng sản xuất hàng hóa tập trung, đạt chất lƣợng xuất cao Việt Nam nƣớc xuất tiêu đứng hàng đầu giới nhƣng chủ yếu xuất dạng thô Vì vấn đề bảo quản tiêu hạt để xuất quan trọng cần thiết kinh tế quốc dân GVHD: Đào Thanh Khê [9] Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ Hình 3: Biểu đồ dự báo sản lượng hạt tiêu giới năm 2011 Vấn đề bảo quản tiêu nhìn chung khó, tiêu môi trƣờng thuận lợi thích hợp cho sâu mọt phá hoại Muốn bảo quản lâu dài hạt phải có chất lƣợng ban đầu tốt, có độ ẩm an toàn Vì vậy, trình sấy hạt sau thu hoạch có vai trò quan trọng bảo quản, chế biến nhƣ nâng cao chất lƣợng hạt Với phƣơng pháp bảo quản hạt tiêu đƣợc lâu hơn, dễ dàng trình vận chuyển, ứng dụng nhiều trình chế biến sản phẩm ăn liền 1.2 TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP 1.2.1 Bản chất trình sấy Sấy bốc nƣớc sản phẩm nhiệt nhiệt độ thích hợp, trình khuếch tán chênh lệch ẩm bề mặt bên vật liệu, hay nói cách khác chênh lệch áp suất riêng phần bề mặt vật liệu môi trƣờng xung quanh 1.2.2 Phân loại trình sấy - Ngƣời ta phân biệt loại: + Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân nắng, gió, Phƣơng pháp thời gian sấy dài, tốn diện tích sân phơi, khó điều chỉnh độ ẩm cuối vật liệu lớn, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu GVHD: Đào Thanh Khê [10] Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ Bƣớc ống ngang dòng lƣu chất Bƣớc ống dọc dòng lƣu chất ống Chiều dài cánh Cánh Khoảng cách cánh liên tiếp Bề dày cánh Đƣờng kính cánh s1 m Chọn 0,08 Trƣờng hợp xếp ống so le (ở s2 m 0,06928 đỉnh tam giác đều) (33,[8]) s2 = 0,866.s1 h m 0,002 tc m 0,005 c m 0,0005 dc m 0,036 dc = d2 + 2h W/mK 57 Thép CT20 Hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm ống cánh Chọn dc 𝛿c t s1 d2 s2 s1 Hình 13: Các kích thước cánh tròn 3.1.1 Tính hiệu số nhiệt độ trung bình - Hiệu số nhiệt độ dòng lƣu chất đầu vào calorifer: tmax = T – t2đ = 120 – 27 = 93 (oC) tmin = T – t2c = 120 – 55 = 65 (oC) GVHD: Đào Thanh Khê [43] Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ t T t2c t2đ F Hình 14: Sơ đồ truyền nhiệt Hiệu số nhiệt độ trung bình tác nhân sấy nƣớc cấp nhiệt: ttb  t m ax  t m in 93  65   78,166 t m ax 93 ln( ) ln( ) 65 t m in [oC] 3.1.2 Tính hệ số cấp nhiệt phía không khí ống 3.1.2.1 Các thông số không khí ống Tác nhân sấy không khí nhiệt độ môi trƣờng t2đ = to = 27oC sau qua calorifer đƣợc gia nhiệt lên t2c= t1 = 55oC để vào thùng sấy Bảng 11: Các thông số không khí di chuyển ống STT Thông số Kí hiệu Đơn vị Nguồn–công thức Giá trị o t t tk  o đơn vị k  k W/m.oK Phụ lục 6, 258,[6] 0,02767 Độ nhớt k Ns/m2 Phụ lục 6, 258,[6] 1,915.10-5 Áp suất bão hòa pb Bar Khối lƣợng riêng k kg/m3 Nhiệt độ trung bình Độ ẩm trung bình Hệ số dẫn nhiệt GVHD: Đào Thanh Khê tk C k [44]  o  1 41 0,51577 0,077143 Phụ lục 6, 258,[6] 1,1245 Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ k Độ nhớt động 3.1.2.2 Tính hệ số cấp nhiệt m2/s k  k k 1,7030.10-5 : diện tích phần cánh ống : diện tích phần không cánh ống : diện tích ống có cánh (phía không khí) : diện tích ống có cánh (phía nƣớc ngƣng tụ) l Hình 15: Các diện tích bề mặt ống có cánh - Số cánh ống: nc  L 1,2   218 ,182 (cánh) t c   c 0,005  0,0005  Làm tròn nc = 219 cánh - Diện tích phần không làm cánh ống: Fol   d t c nc   0,032 0,005 219  0,11008 [m2] 35,[8] [m2] 219,[6] [m] 219,[6] - Diện tích phần cánh ống:   d c2  d 22    0,0362  0,0322  .nc  2. .219  0,093569 Fcl  2.    4    - Đƣờng kính tƣơng đƣơng ống: Fcl 0,093569 F d  F 0,11008.0,032  0,093569 2nc 2.219  0,024013 dE   l l Fo  Fc 0,11008  0,093569 l o l c GVHD: Đào Thanh Khê [45] Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ Chọn vận tốc dòng khí vào calorifer = 2,5 m/s - Vận tốc không khí khe hẹp calorifer: max   d 2.h. c       s1 s1 (t c   c )   2,5  4,1985  0,032 2.0,002.0,0005       0,08 0,08.(0,005  0,0005)  [m/s] 36,[8] - Chuẩn số Reynolds: Re   m ax.d E 4,1985 0,024013   5920 ,06 k 1,7030 10 5 - Với ống xếp so le, chuẩn số Nusselt: Nu  0,251 Re , 67  s  d2    d    0,251.(5920,06) , 67 0 ,  s1  d    1 t  c   0,08  0,032     0,032  0 , 0 ,  0,08  0,032   1   0,005  36,[8] 0 ,  48,624 - Hệ số cấp nhiệt cánh: c  Nu.k 48,624 0,02767   56 ,0291 dE 0,024013 [W/m2.oK] 12,[12] - Hệ số cấp nhiệt tƣơng đƣơng phía ống có cánh: 2  c Fcl c    F2l Trong đó:  F2l : diện tích ống có cánh [m2] F2l  Fol  Fcl  0,11008  0,093569  0,20365  Fol 0,11008   1,1765 l Fc 0,093569 Chọn hiệu suất cánh tròn c 0,95 GVHD: Đào Thanh Khê [46] Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ Vậy, hệ số cấp nhiệt phía ống: 2  c Fcl  c    F2l [W/m2K] 37,[8] [W/m2.độ] 37,[8] 0,093569  56,0291 .0,95  1,1765  54,7427 0,20365 - Hệ số làm cánh:  c  1 nc (d c2  d 22 ) 219.(0,0362  0,0322 )  1  1,9695 2.d1.L 2.0,0256.1,2 3.1.2.3 Tính hệ số cấp nhiệt phía ống Sự cấp nhiệt phía ống cấp nhiệt nƣớc bão hòa ngƣng tụ ống đứng Bảng 12: Các thông số nƣớc bão hòa ngƣng tụ ống STT Thông số Áp suất nƣớc ngƣng tụ Nhiệt độ nƣớc ngƣng Nhiệt độ thành ống phía tiếp xúc nƣớc ngƣng tụ Nhiệt độ trung bình màng nƣớc ngƣng tụ Ký Đơn vị Giá trị Ghi P at Chọn T o 120 Chọn tw o 117 Chọn tm o C 118,5 hiệu C C tm  T  tw Hệ số dẫn nhiệt n W/m.oK 0,6859 Độ nhớt n Ns/m2 2,4064.10-4 - Lấy tm Khối lƣợng riêng n kg/m3 944,285 144,[12] Độ nhớt động n m2/s 2,55.10-7 Ẩn nhiệt ngƣng tụ R J/kg 2202,8.103 GVHD: Đào Thanh Khê [47] - Lấy T 145,[12] Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ - Hệ số cấp nhiệt ngƣng tụ nƣớc bão hòa ống đứng, màng chất ngƣng tụ chảy tầng: 1  0,720.4  n g.3 r  n (T  t w ).d1 [W/m2K] 221,[6] 944,285.9,81.0,6859 2202,8.10  0,720.4  17337,62 2,55.107.(120  117).0,0256 3.1.2.4 Hệ số truyền nhiệt K - Tỷ số đƣờng kính đƣờng kính ống: d2 0,032   1,25 d1 0,0256 - Với d2/d1 < 1,4 hệ số truyền nhiệt K đƣợc tính nhƣ với vách phẳng: K 1 1       c [W/m2K]   106,51 0,0032   17337,62 57 54,7427.1,9695 38,[8] 3.1.2.5 Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt kích thƣớc calorifer - Nhiệt lƣợng cần cung cấp cho calorifer: Q = L(H1 – Ho) = 7891,492.(105,839- 76,723) = 229768,68 = 63824,63 [kJ/h] 116,[12] [J/s] - Diện tích bề mặt ống: Chọn hiệu suất calorifer η = 0,75 Khi F1 bằng: F1  Q 63824 ,63   10 ,222 K ttb  106 ,51 78,166 0,75 GVHD: Đào Thanh Khê [m2] [48] 221,[6] Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ - Tổng số ống calorifer: n F1 10 ,222   105 ,92  d1.L  0,0256 1,2 [ống] 221,[6]  Chọn số ống n = 106 ống Số ống hàng m Chọn số hàng Z= 9, đó: m 221,[6] n 106   11,78  12 Z  Tổng số ống calorifer là: [ống] N = m.Z = 12.9 = 108 - Kích thƣớc calorifer bố trí ống đứng: + Chiều dài: L = m.s1 = 12.0,08 = 0,96 [m] + Chiều rộng: a = Z.s2 = 9.0,06928 = 0,62 [m] + Chiều cao: h = 1,2 [m] 3.1.2.6 Trở lực qua calorifer Hệ số trở lực: 0,9   0,72 Re 0 , 245 s d  s d        tc   c   d2  0 , d  E  d2 0,9   s1  d       s2  d  0,9  0,72.5920,06  0,08  0,032   0,08  0,032        0,005  0,0005   0,032  0 , 245 0 , 0 ,1 0,9  0,024013   0,08  0,032       0,032   0,06928  0,032   0,3792 Trở lực cục qua calorifer: Pc     max z  0,3792 1,1245  GVHD: Đào Thanh Khê 4,1985   33,8243 [49] N/m2 0 ,1 Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ 3.2 TÍNH VÀ CHỌN XYCLON Khi tác nhân sấy không khí nóng qua máy sấy thƣờng có mang theo nhiều hạt bụi nhỏ, chúng cần đƣợc thu hồi để làm môi trƣờng không khí thải Trong hệ thống sấy thùng quay thƣờng dùng xyclon đơn Loại đảm bảo độ làm bụi lớn với hệ số sức cản thủy lực nhỏ Theo kinh nghiệm, diện tích tiết diện ống xyclon nên lấy (3÷ 4) lần tiết diện kênh dẫn Tốc độ tác nhân sấy kênh dẫn không nên vƣợt (20÷ 25) m/s Thể tích xyclon tính theo lƣu lƣợng tác nhân sấy khỏi thiết bị sấy nên vào số liệu thực nghiệm hay nhiều xyclon - Quan hệ bán kính xyclon ống trung tâm Nếu kênh dẫn có tiết diện hình chữ nhật với kích thƣớc b/a = (1,5÷ 2) bán kính xyclon R bán kính trung tâm R1 nên lấy theo quan hệ: D D1  a 2 - Lƣu lƣợng khí vào xyclon lƣu lƣợng tác nhân sấy khỏi thùng sấy: [m3/h] Vxyclon = V2 = 7349,347 [m3/s] = 2,0415 - Chọn kích thƣớc xyclon đơn dựa vào Vxyclon theo bảng 16.1 trang 237,[6] Bảng 13: Kích thƣớc xyclon đơn STT Kích thƣớc xyclon Ký hiệu Đƣờng kính xyclon D Đƣờng kính ống trung tâm D1 0,5D 900 Chiều rộng tiết diện kênh dẫn a D D1   0,25D 2 450 b 0,5D 900 Chiều dài tiết diện kênh dẫn vào xyclon GVHD: Đào Thanh Khê [50] Công thức Giá trị Đơn vị 1800 mm Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ Chiều dài phần ống trung tâm cắm vào xyclon Chiều cao phần hình trụ xyclon Chiều cao phần hình nón Đƣờng kính phần bé phễu h1 0,33D 600 h2 0,46D 825 h3 0,8D 1440 d 0,2D 360 D1 mm mm h1 h2 D h3 d Hình 16: Xyclon đơn - Bunke chứa bụi: + Thể tích làm việc bunke nhóm xyclon: Vbunke = 1,1m3 + Góc nghiêng thành bunke: chọn 60o - Độ làm xyclon: 80- 85%, đƣờng kính hạt bụi đƣợc tách 5- 100mm GVHD: Đào Thanh Khê [51] Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ - Tốc độ quy ƣớc khí: 4V  q D q  [m] 4V 4.2,0415   0,802 D  1,82 [m/s] - Trở lực qua xyclon: Chọn hệ số trở lực xyclon  = 105 p    q2  2  105 0,802 2.1,1465  38,715 ( N / m )  3,947 [mmH2O] 47,[8] 3.3 TÍNH TRỞ LỰC VÀ CHỌN QUẠT Quạt phận vận chuyển không khí tạo áp suất cho dòng khí qua thiết bị: calorifer, thùng sấy, đƣờng ống, xyclon,… Năng lƣợng quạt tạo cung cấp cho dòng khí áp suất động học để di chuyển phần để khắc phục trở lực đƣờng ống vận chuyển Năng suất quạt đƣợc đặc trƣng thể tích khí vào hay khỏi thiết bị sấy Do hệ thống sấy dài, có trở lực lớn nên ta dùng quạt đặt đầu cuối hệ thống:  Quạt đặt đầu hệ thống – quạt đẩy, có nhiệm vụ cung cấp không khí cho caloriphe Không khí trời đƣợc quạt đẩy đƣa qua caloriphe, trao đổi nhiệt đƣa vào thùng sấy, qua đoạn ống cong 90o  Quạt đặt cuối hệ thống – quạt đẩy, có nhiệm vụ hút tác nhân sấy qua thùng sấy để cấp nhiệt cho vật liệu sấy qua xyclon để thu hồi bụi Đƣờng ống từ sau thùng sấy đến trƣớc xyclon có tiết diện hình chữ nhật tiết diện cửa vào xyclon, có đoạn cong 90o rẽ làm nhánh để vào xyclon GVHD: Đào Thanh Khê [52] Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ  Tính trở lực qua lớp hạt thùng sấy: d d 2,2.7.103 Re    834,236  55 1,846.105 Ta có:  dx   C 1 2 0,25 (G1  G2 ). 0,25 (184  120 ) 0,18   1,2406 0,75 2.V 0,75 2.7,3513 [kg/m3]  v   dx 750  1,2406   0,9983 v 750 C  a  5,85  1     0,9983  1,7058 10 3 0,9983 490 100 490 100   5,85    9,90 Re 834 ,236 Re 834 ,236 - Trở lực P P  a.L.v  k C 9,90 6,5.2,2 2.1,0765 1,7058 10 3   4,16 2.g d 2.9,81 0,007 [mmH2O] Trong đó: L: chiều dài thùng sấy (m) v: tốc độ tác nhân sấy (m/s)  k : khối lƣợng riêng tác nhân sấy (kg/m3) d: đƣờng kính hạt (mm)  Trở lực qua xyclon: - Theo kinh nghiệm lấy trở lực qua xyclon Px = 20 mmH2O, trở lực cục tổn thất phụ đƣợc lấy thêm 5% GVHD: Đào Thanh Khê [53] Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ Pt  1,05 ( P  Px )  1,05 ( 4,16  20 )  25,368 [mmH2O] - Giáng áp động Giả sử tốc độ tác nhân sấy khỏi quạt vq = m/s, Khi đó: v q  k Pđ  2.g  82.1,0765  3,512 2.9,81 - Cột áp quạt [mmH2O] 125,[6] [mmH2O] 125,[6] Pq: Pq  Pt  Pđ  25,368  3,512  28,88  Chọn quạt: Căn vào Vtb = 0,123.3600 = 443 (m3/h), P = 28,88 mmH2O, chọn quạt N4 có hiệu suất quạt ηq = 0,45, A = 6000 Do đó, số vòng quay quạt là: Pq  Pt  Pđ  25,368  3,512  28,88 n A 6000   1500 No GVHD: Đào Thanh Khê [54] [mmH2O] 125,[6] [vòng/ phút] 125,[6] Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN Đối với hệ thống sấy thùng quay này, việc thiết kế, tính toán dựa nhiều vào công thức thực nghiệm, đƣợc cho nhiều tài liệu khác Mặt khác, nguyên liệu sấy tiêu hạt nhiều tài liệu tham khảo, nên trình tính toán sử dụng số liệu thay loại nguyên liệu khác Việc sử dụng công thức, số liệu nhƣ không tránh khỏi sai số trình thiết kế Để thiết kế đƣợc xác ta cần lập hệ thống hoạt động thử để kiểm tra chọn chế độ làm việc tối ƣu Đồng thời, việc thiết kế hệ thống dựa nhiều tài liệu lý thuyết thực tế kinh nghiệm, nên có nhiều điều chƣa thật hợp lý, nhóm em mong đƣợc hƣớng dẫn, góp ý thêm thầy để hệ thống hoàn thiện GVHD: Đào Thanh Khê [55] Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS – TSKH Trần Văn Phú, Tính toán thiết kế hệ thống sấy, NXB giáo dục, 2002 [2] PGS – TS Hoàng Văn Chƣớc, Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, NXB KH – KT, 2006 [3] Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 1, NXB KH – KT [4] Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2, NXB KH – KT [5] Bảng tra cứu trình thiết bị, truyền nhiệt truyền khối, Trƣờng Đại học Bách khoa TP.HCM [6] GS.TSKH Trần Văn Phú, Kĩ thuật sấy, NXB giáo dục, 2008 [7] Nguyễn Văn May, Kĩ thuật sấy nông sản [8] Đặng Thị Hoàng Lan, Đồ án Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt [9] Đồ án Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy muối [10] Nguyễn Thị Tƣ Diệp, Đồ án Thiết kế thiết bị sấy băng tải sấy chè [11] Đồ án Thiết kế thiết bị sấy băng tải sấy cà rốt [12] Th.S Đào Thanh Khê, Bài giảng Kĩ thuật thực phẩm 2, Trƣờng Đại học công nghiệp thực phẩm TP.HCM [13] Nguyễn Văn Lụa, Kĩ thuật sấy vật liệu [14] http://ttmindustry.vn [15] http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-tinh-toan-thiet-bi-say-muoi-bang-phuong-phap-saythung-quay-8618/ GVHD: Đào Thanh Khê [56] Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, suất 120 kg khô/ mẻ GVHD: Đào Thanh Khê [57] [...]... 1.2.3 Thiết bị sấy thùng quay Hình 4: Máy sấy thùng quay Hệ thống sấy thùng quay là một hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng để sấy vật liệu hạt, cục nhỏ nhƣ lúa, ngô (bắp), hạt đậu xanh, hạt tiêu, Máy sấy thùng quay là 1 thùng hình trụ đặt nghiêng 1– 6o, có 2 vành đai đỡ, vành đai này tỳ vào con lăn đỡ khi thùng quay Vật liệu vào sấy qua phễu nạp vật liệu Vật liệu GVHD: Đào Thanh Khê [12] Tính toán. .. 2.3 TÍNH CÁC THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY - Trạng thái không khí ngoài trời: đƣợc biễu diễn bằng trạng thái A, xác định bằng cặp thông số (t0, o) GVHD: Đào Thanh Khê [22] Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻ Hình 8: Đồ thị H- d của không khí ẩm GVHD: Đào Thanh Khê [23] Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻ - Do vật liệu sấy. .. thu đƣợc: tiêu đen sạch đạt tiêu chuẩn ASTA Hình 7: Hạt tiêu sấy thành phẩm - Công suất: 4000 tấn/ năm GVHD: Đào Thanh Khê [20] Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻ CHƢƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH 2.1 CÁC THÔNG SỐ TÁC NHÂN SẤY Các ký hiệu: - G1, G2: lƣợng vật liệu trƣớc và sau khi sấy (kg/h) - Gk: lƣợng vật liệu khô tuyệt đối đi qua máy sấy (kg/h)... của thùng đƣợc dùng để sấy các vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi thùng quay vật liệu đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy lớn - Đệm ngăn kiểu phân khu: để sấy các vật liệu đã đƣợc đạp nhỏ, bụi Loại này chỉ cho phép hệ số điền đầy khoảng 0,15– 0,25 GVHD: Đào Thanh Khê [13] Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻ - Nếu nhiệt độ sấy cần... thải ra ngoài GVHD: Đào Thanh Khê [15] Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻ 1.3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY TIÊU 1.3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ Nguyên liệu Sàng tạp chất Sàng đá Phân loại tỉ trọng xoắn ốc Xử lý vi sinh Sấy Làm nguội Tiêu Cân Đóng bao Bảo quản 1.3.2 Giải thích quy trình  Công đoạn 1: Làm sạch Để chế biến tiêu đen, tiêu đƣợc hái cả chum quả khi thấy... Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻ trong thùng không quá 20- 25% thể tích thùng Sau khi sấy xong, thành phẩm qua bộ phận tháo sản phẩm ra ngoài Bên trong thùng có lắp các cánh đảo để xáo trộn vật liệu làm cho hiệu suất sấy đạt đƣợc cao hơn, phía cuối thùng có hộp tháo sản phẩm còn đầu thùng cấm vào lò đốt hoặc nối với ống tạo tác nhân sấy Giữa thùng quay, hộp... Chú thích: 1 Thùng quay 5 Phễu hứng sản phẩm 9 Con lăn chặn 2 Vành đi đỡ 6 Quạt hút 10 Mô tơ quạt 3 Con lăn đỡ 7 Thiết bị lọc bụi 11 Bê tông 4 Bánh răng 8 Lò đốt 12 Băng tải Máy sấy thùng quay gồm 1 thùng hình trụ (1) đặt nghiêng với mặt phẳng nằm ngang 160C Toàn bộ trọng lƣợng của thùng đƣợc đặt trên 2 bánh đai đỡ (2) GVHD: Đào Thanh Khê [14] Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng.. .Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻ + Sấy nhân tạo: quá trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa là phải dùng đến tác nhân sấy nhƣ khói lò, không khí nóng, hơi quá nhiệt,… và nó đƣợc hút ra khỏi thiết bị khi sấy xong Quá trình sấy nhanh, dễ điều khiển và triệt để hơn sấy tự nhiên - Nếu phân loại phƣơng pháp sấy nhân tạo, ta có: * Phân loại... Thanh Khê [19] Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻ ngƣời ta phải dùng quạt để thông gió cƣỡng bức với tốc độ trong khoảng 0,4- 4,0 m/s trong các thiết bị sấy Nếu tốc độ gió quá lớn (trên 4,0 m/s) sẽ gây tổn thất nhiệt lƣợng - Độ dày của lớp sấy: Độ dày của lớp hạt nông sản sấy cũng ảnh hƣởng đến quá trình sấy. Lớp nguyên liệu càng mỏng thì quá trình sấy càng nhanh... Nu = 0,018.1,1447.(1,43175.105)0,8 = 274,5731 - Hệ số cấp nhiệt 1  1: Nu.k 274 ,5731 0,02865   6,5554 DT 1,2 GVHD: Đào Thanh Khê (W/m2.K) [33] Tính toán và thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay, năng suất 120 kg khô/ mẻ 2.7.2 Hệ số cấp nhiệt từ thành ngoài của thùng sấy đến môi trƣờng xung quanh 2 Quá trình truyền nhiệt từ thành ngoài của thiết bị sấy đến môi trƣờng xung quanh là quá trình truyền