Đang tải... (xem toàn văn)
Trong những năm gần đây nền nông nghiệp nước ta đã đạt nhiều thành tựu to lớn.Ngoài việc đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa, nước ta đã bắt đầu xuất khẩu nông sản cùng với các chế phẩm của nó. Do đó việc ứng dụng các công nghệ mới đóng một vai trò hết sức quan trọng.Trong đó, công nghiệp sấy là khâu quan trọng trong công nghệ sau thu hoạch, chế biến và bảo quản nông sản. Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng trong rất nhiều ngành công nông nghiệp. Quá trình sấy không chỉ là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu một cách đơn thuần mà là quá trình công nghệ. Nó đòi hỏi sau khi sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp. Để thực hện quá trình sấy người ta sử dụng một hệ thống gồm nhiều thiết bị như thiết bị sấy ( hầm sấy, tháp sấy, thùng sấy….), thiết bị đốt nóng tác nhân( calorifer) hoặc thiết bị làm lạnh để làm khô tác nhân, quạt, bơm và một số thiết bị phụ như hầm đốt, cyclone…
SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 THIẾT KẾ TỦ SẤY CHUỐI LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần nông nghiệp nước ta đạt nhiều thành tựu to lớn.Ngoài việc đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa, nước ta bắt đầu xuất nông sản với chế phẩm Do việc ứng dụng công nghệ đóng vai trò quan trọng.Trong đó, công nghiệp sấy khâu quan trọng công nghệ sau thu hoạch, chế biến bảo quản nông sản Sấy trình công nghệ sử dụng nhiều ngành công nông nghiệp Quá trình sấy không trình tách nước nước khỏi vật liệu cách đơn mà trình công nghệ Nó đòi hỏi sau sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn lượng chi phí vận hành thấp Để thực hện trình sấy người ta sử dụng hệ thống gồm nhiều thiết bị thiết bị sấy ( hầm sấy, tháp sấy, thùng sấy….), thiết bị đốt nóng tác nhân( calorifer) thiết bị làm lạnh để làm khô tác nhân, quạt, bơm số thiết bị phụ hầm đốt, cyclone… Chúng ta gọi hệ thống thiết bị thực trình sấy cụ thể hệ thống sấy Tú sấy hệ thống sấy đối lưu thông dụng hệ thống tủ sấy hệ thống sấy mẻ, suất sấy không lớn tổ chức cho tác nhân sấy đối lưu tự nhiên cưỡng Sấy nông sản qui trình công nghệ phức tạp.Nó thực thiết bị sấy khấc Ứng với loại nông sản ta cần chọn chế đọ sấy thích hợp nhằm đạt suất cao,chất lượng sản phẩm sấy tốt tiết kiệm lượng Trong đồ án em giao nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy dùng cho việc sấy sản phẩm chuối Với nhiệm vụ đó, công nghệ sấy yêu cầu sấy tủ với tác nhân sấy không khí gia nhiệt nhờ quạt thổi vào Hệ thống lăp đặt Cần Thơ với nhiệt độ không khí với độ ẩm trung bỉnh năm t=20 0C; φ=80% Đây lần thiết kế hệ thống sấy nên trình tính toán có nhiều sai sót kiến thức hạn chế, kính mong Thầy Cô thông cảm tận tình giúp đỡ Nhân tiện em xin chân thành cám ơn Ts Nguyễn Đức Trung tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 MỤC LỤC: LỜI MỞ ĐẦU…………………………………………………………………… CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU CHUỐI QỦA……………… I NGUỒN GỐC………………………………………………………… .5 II PHÂN LOẠI CHUỐI Ở VIỆT NAM……………………………………… III .ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA CHUỐI…………………………………… IV .GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA CHUỐI………………………………… 4.1.Công dụng chuốI…………………………………………………….7 4.2.Tính chất vật lí chuối…………………………………… .7 CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY……………………… I.ĐỊNH NGHĨA……………………………………………………………… II.MỤC ĐÍCH…………………………………………………………………… III.CHỌN PHƯƠNG ÁN SẤY……………………………………………………8 1.HTS buồng…………………………………………………………………8 2.HTS hầm………………………………………………………………… 3.HTS phun………………………………………………………………… 4.HTS tháp………………………………………………………………… 5.HTS quay……………………………………………………… thùng 6.HTS tầng sôi………………………………………………………….… IV ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH SẤY………………… 10 1.Ưu điểm………………………………………………………………… 10 SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 2.Khuyết điểm……………………………………………………………… 10 V.ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SẤY……………………………………………… 10 1.Quy luật trình sấy: ……………………………………… 11 2.Các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy………………………………….….11 3.Thời sấy……………………………………………………………….12 CHƯƠNG III: LỰA CHUỐI…………………….13 CHỌN PHƯƠNG PHÁP gian SẤY I.BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY………………………………………… 13 II.PHÂN LOẠI QUÁ TRÌNH SẤY……………………………………………… 13 III.NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SẤY……………………… ….13 IV.CÔNG NGHỆ SẤY CHUỐI………………………………………………… 14 V.CÔNG NGHỆ SẤY CHUỐI QUẢ………………………………………… 16 VI.LỰA CHỌN PHƯƠNG SẤY…………………………………………… 18 ÁN 1.Thiết BỊ sấy……………………………………………………………… 18 2.Nguyên lí hoạt động……………………………………………………… 19 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TỦ SẤY CHUỐI…………………….… 20 I.CHỌN CHẾ ĐỘ SẤY………………………………………………………….…20 II TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG……………………… 20 1.Trạng thái không trời ……………………………………………….20 2.trạng thái không khí vào buống sấy………………………………… …… 21 3.Trạng thái không khí cuối trình sấy…………………………… …… 21 SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 III.TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT…………………………………………….….24 IV.TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG……………………………………… … 24 1.Quá trình sấy lý thuyết………………………………………………… … 24 1.1.tiêu hao không khí lý thuyết……………………………………… .24 1.2.tiêu hao nhiệt lý thuyết…………………………………………… … 24 1.3 tiêu hao nhiệt lý thuyết hiệu suất tủ sấy: ……………………… 24 2.Xác định kích thước bản……………………………………… ……25 3.Quá trình sấy thực : ……………………………………………………… 26 3.1: Tổn thất vật liệu sấy mang : ………………………………… 26 3.2.Tổn thất khay mang đi………………………………………… … 27 3.3.tổn thất nhiệt tỏa vào môi trường……………………………….… 27 4.Xác định thông số thực tế:………………………………………… … 28 CHƯƠNG 5: TÍNH CƠ KHÍ – THIẾT KẾ CALORIFE VÀ CHỌN QUẠT…… 31 I.CÔNG SUẤT NHIỆT MÀ CALORIFE CẦN CUNG CẤP………………… … 31 II.CHỌN ỐNG TRONG CALORIFE : ………………………………………… 31 III ĐƯỜNG ỐNG DẪN KHÔNG KHÍ……………………………………… … 34 IV.TÍNH TRỞ LỰC CỦA HỆ THỐNG……………………………………… … 35 1.Trở lực từ miệng quạt đến calorife: …………………………………… 35 2.Tổn thất cục bộ………………………………………………………… … 35 SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 3.tổn thất từ calorifer vào tủ: ……………………………………………….…36 thất qua thiết bị hệ thống……………………………………… 36 V.CHỌN QUẠT:……………………………………………………………….… 36 KẾT LUẬN…………………………………………………………………… 37 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………… …38 SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU CHUỐI QUẢ Hình I Nguyên liệu chuối I NGUỒN GỐC Chuối tên gọi loài thuộc chi Musa; trái trái ăn rộng rãi Những có gốc từ vùng nhiệt đới Đông Nam Á Úc Ngày nay, trồng khắp vùng nhiệt đới • Được trồng 107 quốc gia Ở nhiều vùng giới thương mại, "chuối" từ thường dùng để loại chuối mềm Những giống trồng có gọi chuối Cũng cắt chuối mỏng, sau đem chiên hay nướng để ăn giống khoai tây Chuối khô nghiền thành bột chuối • Quả chuối dại (ở Việt Nam gọi chuối rừng) có nhiều hột lớn cứng Nhưng hầu hết loại chuối buôn bán để ăn thiếu hột (xem Trái hột) hóa lâu đời nên có nhiễm sắc thể tam bội Có hai loại chuối bản: dạng chuối tráng miệng có màu vàng ăn chín, loại chuối nấu nấu màu xanh Hầu hết chuối xuất thuộc loại đầu tiên; nhiên, khoảng 10–15% tổng sản lượng chuối xuất Hoa Kỳ nước Liên minh châu Âu nhập chuối nhiều • SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 II PHÂN LOẠI CHUỐI Ở VIỆT NAM Chuối có nhiều loại có loại chính: • Chuối tiêu( hay gọi chuối già) • Chuối gòong( hay gọi chuối Tây, chuối sứ, chuối Xiêm) • Chuối bom III.ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA CHUỐI Chuối loại dài, vỏ nhẵn có quanh năm Chúng trồng chủ yếu phục vụ cho ẩm thực, cho việc sản xuất sợi bông, dùng ngành công nghiệp dệt chế tạo giấy Chúng ta thưởng thức loại cách ăn trực tiếp chín, chế biến thành nhiều ăn hấp dẫn khác từ chuối, chẳng hạn loại bánh chuối, salad hoa quả, bánh nướng, tráng miệng… • Chuối có nhiều màu sắc kích cỡ khác Khi chín, chuối có màu vàng, màu đỏ sẫm màu tía( hay màu trứng quốc) Có tất 50 loại chuối khác giới Đặc điểm chung hình dạng chuối chuối gắn kết với thành buồng, buồng chia thành nhiểu nãi, nãi có khoảng từ 10-20 Chuối tốt có nhiều công dụng, đặc biệt chuối chín Khi chín, tinh bột chuyển hoá thành đườngtự nhiên, chuối chín thường có vị dịu thơm • IV.GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA CHUỐI Bảng 1:Thành phần hoá học chuối Nư ớc Đườ ng khử Sacha rose Acid hữu Tin h bột Pro tit Acid Lipi ami d n Tani n Vita (mg %) Tro 76, 38 14,1 2,35 0,326 3,2 98 0,9 0,0 83 0,0 68 0,56 0,7 1,1 Chuối chứa lượng lớn protein hydrat cacbon Trong chuối bao gồm số loại đường khác glucose, lactose, maltose, galatose, sucrose, fructose, tinh bột Chuối giàu loại vitamin như: Vitamin A,C,E,B2, sinh tố R,dưỡng chất niacin,vitamin b12 số khoáng chất sắt, canxi, magie, photpho, kẽm, florua… • Ngoài có acid amin thiết yếu chất tryptophan, lizin, Leucin, glyxin, khoáng chất agrinin…cũng có thành phần chuối.trong chuối chứa trung bình lượng calo • SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 100-125 calo Có thể nói chuối loại tốt cho sức khoẻ loại thực phẩm giàu lượng 4.1.Công dụng chuối • • • • • • • Chuối dùng phương thuốc chữa bệnh hiệu Hơn nữa, chúng có chứa lượng đường cao nên xem thực phẩm giàu lượng Với giá trị dinh dưỡng thiết yếu, loại hoa mang lại số lợi ích cho sức khoẻ Chuối tốt việc cải thiện hệ tiêu hoá khôi phục chức hoạt động ruột, chuối giúp giảm thiểu bị táo bón Trong trường hợp bị tiêu chảy, thể lượng chất điện giải quan trọng, ăn chuối giúp thể khôi phục lại chất điện giải chuối có lượng kali cao Acid béo có chuối xanh giúp nuôi dưỡng tế bào niêm mạc dày Những tế bào có ích việc hấp thụ canxi cách hiệu quả, cần thiết cho phát triển khoẻ mạnh hệ xương Chất amino acid tryptophan có chuối chuyển hoá thành serotonin, giúp giảm thiểu triệu chứng trẩm cảm cải thiện tâm trạng Như vậy, chuối phương thức tốt nhằm giảm căng thẳng tâm trạng stress Ăn chuối thường xuyên giúp giảm nguy thoái hoá điiểm vàng, nguyên nhân gây giảm thị lực người cao tuổi • Do chứa hàm lượng kali cao natri thấp, nên chuối lựa chọn thích hợp đẻ giảm thiểu nguy bị huyết áp cao đọt quỵ Chuối giàu hợp chất phenolic giúp chống lão hoá,vì ăn chuối thường xuyên giúp ngăn ngừa nguy ung thư thận Do hàm lượng sắt cao nên chuối giúp tăng thành phần hemoglobintrong máu giảm thiểu bệnh máu 4.2.Tính chất vật lí chuối • • • • • • • Khối lượng riêng: ρ=977 kg/m3 Nhiệt dung riêng: c=1,0269 kJ/kg.độ Hệ số dẫn nhiệt:λ=0,52 W/m.độ Kích thước chuối: đường kính -5 cm Dài 8-20 cm Khối lượng: 50-200 gr Độ ẩm vật liệu sấy: - Độ ẩm trước đưa vào sấy: 75-80% - Độ ẩm chuối sau sấy : 15- 20% - Nhiệt độ sấy cho phép : t = 60-900C SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY I.ĐỊNH NGHĨA Sấy trình tách ẩm khỏi vật liệu nhằm tránh hư hỏng trình bảo quản, tăng độ bền cho sản phẩm.Dưới thời đại công nghiệp, sấy xem trình công nghệ ứng dụng rộng rãi ngành công nghiệp, nông nghiệp II.MỤC ĐÍCH Giảm trọng lượng Giảm chi phí chuyên chở đồng thời làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm • Vi sinh vật( vi khuẩn, nấm mốc nấm men) cần nước thực phẩm để phát triển Sấy hiệu ngăn cản chúng sống sót thực phẩm • Loại bỏ phần nước tự sản phẩm, làm giảm hoạt độ nước a w , làm chậm bớt trình sinh học => bảo quản sản phẩm thực phẩm • • III.CHỌN PHƯƠNG ÁN SẤY Để làm khô loại vật liệu có nhiều cách khác Từ trước đến biết tận dụng số phương pháp đơn giản mà chi phí lại không tốn Đó hình thức tận dụng ánh mặt trời để làm khô Tuy nhiên phương pháp lại tùy thuộc vào thời tiết, thời gian phơi kéo dài Để làm khô vật liệu nông sản, người ta thường dùng phương pháp sau: Hệ thống sấy (HTS) đối lưu gồm dạng: HTS buồng, HTS hầm, HTS tháp, HTS thùng quay, HTS khí động, HTS tầng sôi, HTS phun… 1.HTS buồng Buồng sấy có hình dạng chữ nhật, khối lập phương đứng hay nằm, trụ đứng hay nằm thành buồng sấy bọc cách nhiệt cách ẩm, có cửa để nạp lấy sản phẩm vật liệu sấy rải thành nhiều lớp tầng khay đặt gác khung giá buồng sấy phận gia nhiệt cho tác nhân sấy đặt buồng sấy tác nhân sấy đối lưu tự nhiên cưỡng nhờ hệ thống quạt trình sấy gián đoạn theo chu kì Nạp tháo sản phẩm theo thủ công giới Buồng sấy ứng dụng rộng rãi công nghệ chế biến nông lâm thủy sản chế biến thực phẩm, dược phẩm….nó sấy vật liệu dạng Buồng sấy có kích thước nhỏ gọi tủ sấy tủ sấy thường dùng để sấy loại vật liệu có độ ẩm thấp, nhẹ với suất sản xuất không lớn 2.HTS hầm SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 Hầm sấy có cấu tạo khác với buồng sấy chiều dài có kích thước lớn gấp nhiều lần kích thước chiều rộng chiều cao Hầm sây thường dùng để sấy vật liệu chịu nhiệt khó khô Vật liệu sấy dạng rời xếp lớp loại hạt, củ, quả, chè… khay xếp xe goong, xe treo băng tải Vật sấy phương tiện vận chuyển vào hầm sấy cuối hầm sấy Để kéo xe goong, xe treo, băng tải dùng xích tải Tác nhân sấy chuyển động ngược chiều chiều với vật liệu sấy Để tác nhân sấy không tràn không khí không bị hút vào hầm đầu cuối hầm có khoang xếp nạp lắp xe Hệ thống quạt vận chuyển tác nhân phận gia nhiệt lắp bên hầm sấy, calorife lắp hầm sấy 3.HTS phun Hệ thống sấy phun hệ thống sấy chuyên dụng dùng để sấy dung dịch huyền phù dây chuyền sản xuất sữa bột, sữa đậu nành… Thiết bị sấy hệ thống sấy hình chóp trụ, phần chóp hướng xuongs dung dịch huyền phù bơm cao áp đưa vào vòi phun đĩa quay đỉnh tháp tạo thành nhứng hạt dung dịch bay lơ lửng thiết bị sấy thiết bị sấy đưa vào cungf chiều hay ngược chiều thực trình truyền nhiệt, truyền ẩm với hạt dung dịch thoát nhờ cyclon Vật liệu khô thu đáy chóp lấy liên tục theo chu kỳ 4.HTS tháp Đây hệ thống sấy chuyên dụng dùng để sấy vật liệu sấy dạng hạt thóc, lúa mì, ngô…hệ thống sấy hoạt dộng liên tục bán liên tục thiết bị sấy hệ thống sấy tháp sấy người ta đặt loạt kênh dẫn xen kẽ với loạt kênh thải Vật liệu sấy từ xuống tác nhân sấy từ kênh dẫn xuyên qua vật liệu sấy thực trình trao đổi nhiệt ẩm với vật liệu sấy vào kênh thải thải môi trường 5.HTS thùng quay Cũng HTS tháp, HTS phù hợp đẻ sấy hạt, VLS đượcxáo trộn nhờ cánh xaó trộn thùng quay TNS vào đầu khỏi đầu thùng sấy Do QTS lien tục HTS có ưu điểm xáo trộn đồng nhiều so với HTS tháp có cánh xáo trộn dẫn động nhờ động quay Nhưng điều mà có hiệu sấy với suất trung bình sấy với suất lớn việc dẫn động cho thùng quay đòi hỏi tốn phức tạp 6.HTS tầng sôi Ngay tên gọi HTS tầng sôi ta hình dung VLS xáo trộn trình sấy VLS phù hợp dạng hật, tác dụng TNS với thông số thích hợp→ VLS bồng bềnh QTS liên tục hạt khô nhẹ phần lớp sôi→lấy khỏi TBS Trong HTS tầng sôi, truyền nhiệt ẩm TNS VLS 10 SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 ρ( kg/m3 ) 1.18 0.95 1.11 III TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT -Lượng ẩm bốc lên trình sấy: W = G2= 15 = 45 kg Trong đó: -G2 khối lượng vật liệu khỏi tủ sấy ( kg) -W1 độ ẩm vật liệu trước sấy (%) -W2 độ ẩm vật liệu sau sấy( %) -Khối lượng vật liệu đưa vào tủ sấy là: G1 = W + G2 = 45 +15 = 60 kg IV TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 1.Quá trình sấy lý thuyết 1.1.tiêu hao không khí lý thuyết - Lượng không khí khô cần thiết để bốc kg ẩm là: l = = = 50 25 kg kkk/ kg ẩm -Lượng ẩm tiêu hao trình sấy là: L = l×W = 50.25×45 = 2261.25 kgkkk -Lưu lượng không khí trước trình sấy : V1 = = = 2380.260 m3 -Lưu lượng không khí sau trình sấy : V2 = = = = 2037.162 m3 Lưu lượng không khí trung bình : V = ( V1 + V2) = ( 2380.260 + 2037.162 ) = 2208.713 m3 24 SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 1.2.tiêu hao nhiệt lý thuyết Q01 = L( I2 –I1) = 2261.25( 123.948 – 52.0442) = 162.592×10 kJ 1.3 tiêu hao nhiệt lý thuyết hiệu suất tủ sấy: Qv = Q01 + Q0 Q0 : Nhiệt lượng không khí đưa vào Q0 = G0L = LI0 = 2261.25 × 52.0442 = 117.685× 103 kJ Vậy : Qv = Q01 + Q0 = ( 162.592 + 117.685) × 103 = 280.277× 103 kJ Nhiệt khỏi hệ thống : Q r = Q + Q2 ʹ Q1 : nhiệt hữu ích Q1 = W [ ( r + Cht2) – Ctv1 ] = 45 ( 2500 + 1.842 × 40 – 4.18 × 25 ) = 111.113 × 103 kJ Q2ʹ : tổn thất khí thoát Q2ʹ = LI2ʹ = L [ Ckt2 + d0( r + Cht2)] = 2261.25 [ 1.004× 40 + 0.0126( 2500 + 1.842 × 40 )] = 164.140× 10 kJ Vậy Qr = Q1 + Q2ʹ = ( 111.113 + 164.140 ) × 103 kJ = 275.253× 103 kJ Tổn thất nhiệt: = Qv – Qr = ( 280.277 – 275.253 ) × 103 = 5.024× 103 kJ = = = 1.79 % Hiệu suất nhiệt buồng sấy : ƞ = = = 94.42 % 2.Xác định kích thước - Tiết diện thông gió buồng : F = = = 0.33 m2 Chọn v = 2m/s tốc độ môi chất sấy - Chọn chiều dài khay sấy : Lc = 0.7 m - Vậy chiều cao thông gió : Hc = = 0.47 m 25 SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 - Số khay vật liệu buồng : - m = = = khay Tổng diện tích khay sấy : Fkh = = = 3.16 m2 ( g1 khối lượng vật liệu 1m2 khay) - Diện tích khay sấy : F1kh = = = 0.39 m2 -Chiều rộng khay sấy : Bc = = = 0.56 m -Chọn chiều dày khay sấy : H = 0.03 m Kích thước khay ( Lc× Bc ×Hc ) = ( 0.7 ×0.56 × 0.03 ) m -Độ dày lớp chuối : hc = 0.02 m -Khoảng thông gió khay : hk = 0.06 m -Khối lượng vật liệu khay : G = = 7.5 kg Chiều cao bên buồng : Hb = m( hkh + hc + hk ) + = 8( 0.02 + 0.03 + 0.06 ) + 0.06 = 0.94 m ( = 0.06m khoảng cách vật liệu khay tới trần buồng) -Chiều dài bên buồng : L = Lc + = 0.7 + 2× 0.1 = 0.9 m -Chiều rộng bên buồng : B = Bc + = 0.56 + 2× 0.025 = 0.61 m ( khoảng dẫn khí ) -Chiều cao tủ là: Ht = Hb + + Ʃδ = 0.94 + 0.07 + 0.006 + 0.002 + 0.04 = 1.058 m -Chiều dài tủ : Lt = L + 2Ʃδ= 0.9 + 2× 0.048 = 0.996 m -Chiều rộng tủ: Bt = B + 2Ʃδ = 0.61 + 2× 0.048 = 0.706 m Kích thước tủ: ( Lt × Bt ×Ht) = ( 0.996 × 0.706 × 1.058) m Diện tích xung quanh tủ: Fxq = 2( Bt + Lt) Ht = 2( 0.996 + 0.706) 1.058 = 3.54 m2 Diện tích trần : Ftr = Bt ×Lt = 0.966 ×0.706 = 0.68 m2 3.Quá trình sấy thực : 3.1: Tổn thất vật liệu sấy mang : - nhiệt dung riêng chuối C = 1.0269 kJ/ kg.K - nhiệt dung riêng chuối khỏi tủ : Cv2 = Cvk ( 1- ω2) + Ca.ω2 = 1.0269( – 0.2) + 4.18×0.2 = 1.66 kJ/kg.K Trong : Cvk- nhiệt dung riêng vật liệu sấy khô 26 SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 Ca – nhiệt dung riêng nước Ca = 4.18 kJ/kg.K ω2 – độ ẩm tương đối vật liệu sấy 20% Vậy tổn thất vật liệu sấy mang : Qv = Gv.Cv2.( tv2 – tv1) = 15×1.66×( 80 – 25) = 1369.5 Trong : Gv = G2 = 15kg Chọn nhiệt độ mít tv2 = 800C Chọn nhiệt độ vào mít tv1 = 250C qv = = = 30.43 kJ kJ/kg ẩm 3.2.Tổn thất khay mang - tổn thất nhiệt qua khay từ nhôm có Cp = 0.86 kJ/kg.K Khối lượng khay : Gkh = 3kg Qvt = Gkh.Cp.(tv2 – tv1) = 3×8×0.86×( 80 – 25 ) = 1135.2 qvt = = = 25.23 kJ kJ/kg ẩm 3.3.tổn thất nhiệt tỏa vào môi trường - Tổn thất nhiệt qua tường cửa : Qxq = kxq.Fxq.( tk – t0) Trong đó: kxq – hệ số truyền nhiệt từ tác nhân sấy qua tường bao xung quang cửa Fxq – diện tích xung quanh tường bao cửa tk – nhiệt độ trung bình khí buồng Với tk = ( t1+t2) = ( 90 + 40 ) = 65 0C -Hệ số truyền nhiệt: kxq= với α1 α2 hệ số tỏa nhiệt bên bên bề mặt truyền nhiệt Tường cửa buồng sấy làm thép có độ dẫn nhiệt λ = 36 W/m.K góc ghép tôn tráng kẽm với lớp thép dày 0.006m, lớp thép dày 0.002m, có lớp nhiệt dày 0.04m có hệ số dẫn nhiệt λ = 0.58 W/m.K Khi v< 5m/s α1 = 6.15 + 4.17v = 6.15 + 4.17 ×1 = 10.32 m/s Chọn nhiệt độ tường tw2 = 37 0C => α2 = 10 27 W/m.K SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 Mật độ dòng điện: q2 = α2.2 = α2( tw2 – t0 ) = 10 ( 37 – 20 ) = 170 W/m.k kiểm tra lại giả thiết : tw2 = tk – q2() = 65 – 170 ( ) = 36.78 0C Giả thiết tw2 = 37 0C chấp nhận Như vậy, ta có: kxq = = 3.76 W/m.K Nhiệt tổn thất: Qxq = kxq.Fxq = 3.76×3.54×( 65 – 20 ) = 598.968 W -Nhiệt truyền qua buồng sấy: Giả sử buồng cách tường 1m => qn = 48 W/m.K Khi Qn = qn.Ftr = 48×0.68 = 32.64 W -Hệ số truyền nhiệt khí buồng qua trần : ktr = = = 4.1 W/m.K với α2tr = 1.3α2 = 1.3 × 10 = 13 W/m.K Qtr = ktr.Ftr.(tk – t0) = 4.1×0.68×( 65 – 20) = 125.46 W Như vậy, tổng tổn thất nhiệt tỏa vào môi trường là: Qs = Qxq + Qn + Qtr = 598.968 + 32.64 + 125.46 = 757.068 qs = = = 16.83 W/ kg ẩm = 60.57 W kJ/ kg ẩm từ ta có : = Cn.tv1 – ( qv + qs + qvt ) = 4.18×25 – ( 30.43 + 60.57 + 25.23) = -11.73 kJ/ kg 4.Xác định thông số thực tế: • Hàm ẩm d2’: d2’ = d1 + = 0.01126 + = 0.0325 kg ẩm/ kgkkk = = = 0.6749 = 67.49 % • Hàm nhiệt I2’: 28 SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 I2’ = 1.004t2 + d2’×( r + 1.842×40 ) = 1.004×40 + 0.0325 ×( 2500 + 1.842 ×40 ) = 123.805 • kJ/ kgkk Tiêu hao không khí thực tế: l’= = = 50.251 kgkk/kg ẩm L’ = l’.W = 50.251× 45 = 2261.295 Tổng diện tích khoảng thông gió: m2 kgkk F = 0.7×8×0.06 = 0.336 Vận tốc tác nhân sấy: v = = = 1.97 m/s Vậy giả thiết v = 2m/s chấp nhận Tiêu hao nhiệt thực tế: -Tổng nhiệt lượng tiêu hao thực tế: q= l’( I1 – I0 ) = l’( I2’ – I0 ) với I1 = I2’ - = 123.805 - = 124.038 kJ/kgk q = 50.251×( 123.805 – 52.0442) + 11.73 = 3612.782 kJ/ kg ẩm Q = q.W = 3612.782× 45 = 162.800×10 kJ= 45.22 W -Nhiệt lượng có ích: q1= i2 – Cntv1 = 2500+ 1.842×40 – 4.18×25 = 2469.18 kJ/kg ẩm -Tổn thất nhiệt TNS mang đi: q2= l’Ck(t2 –t0) = 50.251×1.004×( 40 – 20) = 1009.04 kJ/kg ẩm -Tổng tổn thất nhiệt tính toán: qtt = q1 + q2 +qv + qmt +qvt • = 2469.18 + 1009.04 + 30.43 + 60.57 + 25.23 = 3594.45 kJ/ kg ẩm Qtt = qtt.W = 3594.45 ×45 =161750.25 - Sai số tương đối : ɛ = = = 0.65% bảng kết cân nhiệt trình sấy: 29 kJ SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 Nhiệt lượng có ích Tổn thất TNS Tổn thất VLS Tổn thất khay sấy Tổn thất môi trường Tổng nhiệt lượng tính toán Tổng nhiệt lượng tiêu hao Sai số q1 kJ/kg ẩm 2469.18 % 68.69 q2 1009.04 28.07 qv 30.43 0.85 qvl 25.23 0.71 qmt 60.57 1.68 qtt 3594.45 100 q 3617.782 0.65 Hiệu suất thiết bị sấy: ɳ = = = 68.69% CHƯƠNG 5: TÍNH CƠ KHÍ – THIẾT KẾ CALORIFE VÀ CHỌN QUẠT I.CÔNG SUẤT NHIỆT MÀ CALORIFE CẦN CUNG CẤP Q = L’(I1 – I0) = 2261.295 ( 123.938 – 52.0442) = 162.573× 10 kJ = 45.16 kW = 32514.6 kJ/h -chọn nhiệt độ bão hòa 1000C, nhiệt độ ngưng tụ 1000C - áp suất ngưng tụ p = 1at = 1.0132 bar -nhiệt ẩm ngưng tụ r = 2257 kJ/kg - lượng vào calorife yêu cầu 30 SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 D = = 19.21 kg/h II.CHỌN ỐNG TRONG CALORIFE : -Chọn ống dẫn thép hới có d2 = 18mm, d1 = 15 mm, λống = 45W/m.K -Ống xếp sole với bước ống s1 = s2 = 34mm -Cánh làm đồng có + hệ số dẫn nhiệt :λ c = 380W/m.K + chiều dày cánh : δ c = 0.3mm + đường kính cánh :d c = 32mm +Bước cánh :s c = 3.5mm + Chiều dài ống : l = 500mm - Chênh lệch nhiệt độ: Trong calorife khí- hơi, dịch thể nóng nước ngưng tụ có nhiệt độ không đổi t1’ = t1’’ = tb = const tb nhiệt độ bão hòa nước tb = 1000C = = = 33.70C - Số cách ống: nc = = = 132 ống/ cánh - Chiều cao cánh: h= = =7 mm - Kích thước xác định: dtd= Trong : Fo1: diện tích phần ống không làm cánh F01 = π.sc.d2.nc = π×0.0035×0.018×132 = 0.026 m2 Fc1: diện tích cánh ống Fc1 = 2π nc = 2π××132 = 0.145 m2 Vậy: 31 SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 dtd = = 023 m - Tốc độ khí khe hẹp: Giả sử tốc độ khí vào calorife ɷ = 1.5 m/s2 ɷmax = = = 3.42 m/s2 Chuẩn số Reynols là: Re = Với nhiệt độ không khí qua calorife 650C, thông số vật lý không khí : +ρ = 1.045 + v = 19.49×10-6 +λ = 2.93×10-2 kg/m3 m2/s W/m Re = = 4035.92 Với ống sole, chuẩn số Nuselt Nu = 0.251×Re0.67×(-0.2×() = 0.251×( 4035)0.67×( -0.2 ×( -0.2 -0.2 = 46.79 αc = = = 59.83 - Hệ số tỏa nhiệt đối lưu tương đương: Với hiệu suất cánh ɳc = 0.95%,ta có α2 = αc.(ɳc + ) = 59.83× ( 0.95 + ) = 57.29 W/m2.K α1 = 1.13A() 0.25 Ở 1000C, thông số vật lý + ρ = 958.5 kg/m + λ = 0.683 W/m + r = 2257 kJ/kg + v = 0.295×10 -6 m2/s 32 SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 + μ = 282.5×10 -6 Ns/m2 A=) 0.25 = () 0.25 = 179.41 Chọn = 3.50C α1 = 1.13×179.41 ×( ) 0.25 = 3839.9 -Hệ số làm cánh: ɛc = + = 1+ = 7.16 -Hệ số truyền nhiệt k; ống có chiều dày mỏng ( d2/d1 = 1.2< 1.4), nên tringf truyền nhiệt vách trụ coi truyền nhiệt qua vách phẳng Lúc đó, hệ số truyền nhiệt k tính theo công thức: k = = = 367.33 = 0.5 ( d2 – d1 ) -Mật độ dòng nhiệt truyền qua calorife : qc = k.tb = 367.33×33.7 = 12379.02 -Kiểm tra chênh lệch nhiệt độ chọn: - = = 3.220C ≈ 3.5 0C xác -Diện tích bề mặt bên ống: -Lấy hiệu suất calorife 75%, đó: F1 = = = 4.87 m2 -Số ống cần thiết: N = = = 207 ống Xếp vỉ ống hình chữ nhật với chiều dài 16 ống, chiều rộng 13 ống III ĐƯỜNG ỐNG DẪN KHÔNG KHÍ -Lưu lượng không khí tuần hoàn 1s : Gkk = = 0.13 kg/s 33 SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 -Nhiệt độ sấy trung bình buồng 650C , tra bảng phụ lục 6các thông số vật lý không khí khô ρ = 1.045 kg/m Khi đó: V = = = 0.124 m3/s Vậy F = = = 0.0248m2 Trong : F : diện tích tiết diện đường ống dẫn V : lưu lượng không khí ống ɷ : tốc độ không khí ống Vậy đường kính ỗng dẫn khí d = = = 0.1777 m Ta chọn đường kính ống dẫn khí d = 0.18 m Chiều dài đường ống gió hệ thống từ xử lí không khí đến miệng thổivào buồng sấy khoảng l = 1.5 m IV.TÍNH TRỞ LỰC CỦA HỆ THỐNG 1.Trở lực từ miệng quạt đến calorife: Chọn ống nối từ quạt đến calorife có đường kính d = 0.18m , chiều dài l = 1.5 m 200C, p = 1.205 kg/m3, v = 15.06×10-6 ∆Pms = 6.61.(0.852 = 6.61.(0.852 = 0.267 mmH2O Trong đó: γ: Khối lượng riêng không khí 200C w: Vận tốc không khí đường ống (m/s) d: đường kính ống (mm) 2.Tổn thất cục Hệ thống đường ống gió gồm có: + cút cong tiết diện tròn với góc cong 900 : => ξ= 0.25 +1 Trở lực cục vị trí đột thu từ calorifer vào đường ống:→ ξ= 0.8 ∆Pcb = ξ ρ = (2×0.25 +0.8)×0.972× = 1.61 mm H2O 34 SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 3.tổn thất từ calorifer vào tủ: ∆P2 = 6.61.(0.852 = 6.61.(0.852 = 0.157 mmH2O Trong đó: γ: Khối lượng riêng không khí 900C w: Vận tốc không khí đường ống (m/s) d: đường kính ống (mm) thất qua thiết bị hệ thống Trở lực buồng sấy phụ thuộc vào kiểu buồng sấy, cách bố trí sản phẩm, mật độ sấy,… - trở lực tác nhân sấy bề mặt vật liệu ∆Psấy =n λ =8×0.5× = 5.77 mmH2O Trong đó: λ: hệ số ma sát lấy theo kinh nghiệm = 0.5 (sách ‘Hướng dẫn tính toan thiết kế hệ thống sấy.’ – Hoàng Văn Chước) L: chiều dài lớp vật liệu d: Khoảng cách hai khay ρ: Khối lượng riêng không khí buồng sấy w: Vận tốc tác nhân sấy bề mặt vật liệu • ∆Pđ ∆Pđ: Trở lực thoát đầu ống xả = ρ = 1.128 = 1.16 mmH2O ρ: Khối lượng riêng không khí đầu ống xả (kg/m3) w: Vận tốc khí đầu ống xả (m/s) -Trở lực qua calorife = 9.79 mm H2O Vậy tổng tổn thất trở lực hệ thống : 35 SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 = 0.267 +1.61 +0.157 + 5.77 + 9.79 + 1.16 =17.984 mm H20 V.CHỌN QUẠT: Năng suất quạt : N=k Trong : V lưu lượng nhiệt độ trung bình tác nhân sấy, V = 446.4 m3/h K : hệ số dự phòng, k = ( 1.1 – 1.2 ) , chọn k = 1.2 ɳq : hiệu suất quạt , ɳq = ( 0.4 – 0.7), chọn ɳq = 0.7 ρ0 : khối lượng riêng không khí đktc , ρ0 = 1,293 kg/m ρ : khối lượng riêng không khí 650C , ρ = 1.045 kg/m3 Khi N = 1.2 × = 0.047kW Từ suất quạt cột áp ta chọn quạt ly tâm N021/2 có hiệu suất quạt 70% Với số vòng quay quạt ω = 140 rad/s tốc độ cánh guồng 18.2 m/s 36 SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 KẾT LUẬN Hệ thống sấy chuối tủ sấy vận hành đơn giản, không yêu cầu bề mặt rộng, phù hợp với suát nhỏ thủ công Sản phẩm sấy có chất lượng cao phương pháp truyền thống Hệ thống ứng dụng rộng rãi địa phương nhằm tăng lợi nhuận, nâng cao đời sống Trong trình làm đồ án, với hướng dẫn Ts Nguyễn Đức Trung, em hoàn thành xong đồ án sấy chuối tủ sấy Tuy nhiên , kiến thức hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý thầy cô Em xin chân thành cảm ơn! 37 SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Kỹ thuật sấy – Bùi Hải, Trần Thế Sơn – NXB Khoa học kỹ thuật HÀ Nội, 2007 Thiết kế hệ thống thiết bị sấy – Hoàng Văn Chước – NXB Khoa học kỹ thuật, 2006 Giáo trình kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm – Nguyễn Văn May – NXB Khoa học kỹ thuật, 2002 Kỹ thuật sấy – Trần Văn Phú – NXB giáo dục, 2008 Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất – tập – Trần Xoa, Nguyễn TRọng Khuông, Hồ Lê Viên – NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1992 Quá trình thiết bị công nghệ thực phẩm, tâp – Tôn Thất Minh- NXB Bách Khoa, 2016 38 [...]... nữa, chuối quả có thể bị cháy.vì vậy, để sấy chuối quả thường dùng chế độ sấy ôn hoà, nhiệt độ sấy không quá cao Ngoải ra, độ ẩm tương đối củ chuối, độ ẩm cân bằng… ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sấy IV.CÔNG NGHỆ SẤY CHUỐI 1 Độ chín của chuối nguyên liệu Chuối khi thu hái phải đủ già nghĩa là có thể tự chin Tuy nhiên để chuối tự chin thì chuối chín chậm và không đồng loạt Dấm dú là cách để chuối. .. hợp nhiều mảng VI.LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN SẤY 1 Thiết bị sấy Đề sấy chuối người ta có thể sử dụng thiết bị sấy chân không, sấy hầm, sấy buồng… Ở đây em chọn sấy tủ, tủ sấy là thiết bị chuyên dụng để sấy các vật liệu có dạng cục, hạt hoặc lát với năng suất không lớn lắm và thích hợp choc ác cơ sở sản xuất nhỏ lẻ, phân tán Thiết bị tủ sấy là thiết bị làm việc theo chu kì Tủ sấy có thể làm bằng thép tấm 2 lớp... qua chùm ống và nhận nhiệt mang vào tủ sấy Ở đây các cánh tản gió làm việc phân tán đều không khí khô trong tủ sấy, thực hiện tách ẩm khỏi nguyên liệu Không khí ẩm được hút ra khỏi buồng sấy, qua ống dẫn khí thải ra ngoài CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TỦ SẤY CHUỐI Thiết kế tủ sấy chuối năng suất 15kg/mẻ I.CHỌN CHẾ ĐỘ SẤY Các thông số kỹ thuật : • Độ ẩm đầu của chuối 20 w1 = 80% SVTH: Phan Thị Tú –... không khí ẩm trong buồng sấy thì quá trình thoát ẩm ngừng lại 12 SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 Các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy 2 Tốc độ sấy phụ thuộc vào nhiều yết tố như: vật liêu sấy, tác nhân sấy, chế độ sấy và thiết bị sấy - Loại vật liệu sấy: từng vật liệu có cấu trúc, thành phần hóa học, đặc tính liên kết ẩm khác nhau nên có tốc độ sấy khác nhau Hình dạng vật liệu sấy: kích thước, chiều... 01 K58 tốt nên trong các HTS hạt hiện có thì sấy tầng sôi có năng suất lớn, thời gian sấy nhanh và VLS được rất đều Như vậy: HTS buồng hay hầm sấy phù hợp cho việc sấy chuối Nhưng xét về chi phí đầu tư và chất lượng sản phẩm thì sấy buồng với tủ sấy phù hợp hơn HTS này có chi phí thấp hơn cả, phù hợp để sấy cho năng suất không lớn Nguyên tắc sấy Đa số máy sấy trực tiếp hoặc đối lưu không khí nóng được... nhân sấy từ đó xác định được chế độ sấy, tốc độ sấy và thời gian thích hợp 11 SVTH: Phan Thị Tú – KTTP 01 K58 1.Quy luật cơ bản của quá trình sấy: Trong kỹ thuật sấy, nếu chế độ sấy tương đối dịu, tức là nhiệt độ và tốc độ của TNS không lớn, đồng thời vật có độ ẩm tương đối cao thì quá trình sẽ xảy ra ba giai đoạn: giai đoạn làm nóng vật liệu, giai đoạn tốc độ sấy không đổi và giai đoạn tốc độ sấy giảm... bức vào tủ sấy Vận tốc của dòng không khí nóng phụ thuộc vào lượng ẩm thoát ra trong một đơn vị thời gian Yêu cầu đối với chuối nguyên liệu: chuối quả phát triển đầy đủ, tươi tốt, nguyên vẹn, sạch sẽ Vỏ chuối mỏng, dễ bóc, có màu từ vàng toàn trái đén vàng có chấm nâu Ruột chín mềm nhưng chưa nhũ, hương thơm, vị ngọt, không chát Hình III Sản phẩm chuối sấy QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY CHUỐI CHUỐI NGUYÊN... có chứa nitơ V.ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SẤY Động học quá trình sấy là khảo sát sự thay đổi của các thông số đặc trưng của vật sấy trong quá trình sấy Khi nghiên cứu động học quá trình sấy, các thông sô này thường lấy giá trị trung bình như độ chứa ẩm U, độ ẩm W, nhiệt độ sấy, tốc độ sấy Trong quá trình sấy, các thông số này thay đổi theo thời gian Do đó động học quá trình sấy sẽ nghiên cứu quan hệ giữa sự... mặt F càng lớn, sấy càng nhanh Độ ẩm đầu và cuối của vật liệu Ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm và vận tốc tác nhân sấy + Ảnh hưởng của nhiệt độ tác nhân sấy: Nhiệt độ cao thì thời gian sấy càng giảm và tốc độ sấy càng nhanh, hàm ẩm lúc kết thúc giai đoạn 1 càng cao + Ảnh hưởng của độ ẩm tác nhân sấy + Ảnh hưởng của tốc độ tác nhân sấy: tốc độ TNS càng lớn thì thời gian sấy giảm, cường độ sấy ở giai đoạn... ra từ sản phẩm.trường hợp ngoại lệ đáng chú ý là máy sấy chân không hầu như chỉ được sử dụng dể sấy khô sản phẩm nhạy cảm bởi nhiệt nhưng sấy chân không đắt hơn máy sấy hoạt động gần áp suất khí quyển Trong trường hợp nhất định, chẳng hạn như trong sấy các loại thực phẩm nhão, một số hoặc tất cả nhiệt được cung cấp gián tiếp IV ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH SẤY 1.Ưu điểm - Hàm lượng nước còn lại