TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM HUẾ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ - KHÍ CƠNG NGHỆ Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN THIẾT BỊ Họ tên: Nguyễn Thị Thanh Thùy Lớp: CNTP48C Tên để tài: Thiết kế hệ thống sấy phun để sấy cà phê hòa tan Số liệu ban đầu: - Năng suất thiết bị: 1500kg/h - Độ ẩm ban đầu: 40% - Độ ẩm cuối cùng: 3% Nội dung cần thuyết minh tính toán - Lời mở đầu - Tổng quan nguyên liệu - Quá trình sấy – sấy phun - Cân vật chất q trình - Tính thiết bị - Tính cân nhiệt lượng - Tính thiết bị phụ trợ - Kết luận - Tài liệu tham khảo Bản vẽ: Bản vẽ chi tiết thiết bị: A1, A3 Ngày giao nhiệm vụ: 21/02/2017 Ngày hồn thành: Huế, ngày TRƯỞNG BỘ MƠN CNTP tháng năm 2017 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Th.S Nguyễn Quốc Sinh LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô khoa Cơ khí – Cơng nghệ nói riêng tồn thể q thầy trường Đại học Nơng Lâm Huế nói chung truyền đạt kiến thức quý báu bổ ích cho em thời gian qua Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Quốc Sinh – người tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt thời gian thực đồ án Do không tiếp xúc với điều kiện thực tế kiến thức kiến thức hạn chế nên đồ án nhiều thiếu sót Kính mong q thầy người đánh giá, góp ý kiến để đồ án hoàn thiện Qua đó, em rút kinh nghiệm, củng cố kiến thức cũ đồng thời bổ sung nhiều kiến thức để áp dụng vào thực tiễn tốt MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH Hình Cấu tạo giải phẫu hạt cà phê Hình Một số sản phẩm cà phê hòa tan thị trường Hình Hệ thống sấy phun 11 Hình Sấy ngược chiều 13 Hình Sấy chiều 13 DANH MỤC BẢNG Bảng Bảng tổng kết cho vật liệu sấy 19 Bảng Bảng tổng kết cho tác nhân sấy 19 Bảng Tổng kết tính tốn cân nhiệt lượng 34 Bảng Các kích thước xyclon 41 MỞ ĐẦU Công nghệ thực phẩm ngành công nghiệp có xu hướng phát triển mạnh mẽ năm gần Bởi lẽ, sống bắt đầu nâng cao nhu cầu thực phẩm người tăng theo Vì vậy, sản phẩm thực phẩm ngày đa dạng phong phú Để có sản phẩm đòi hỏi có cơng nghệ đại tiên tiến nhất, số công nghệ sấy Việc ứng dụng công nghệ sấy vào lĩnh vực thực phẩm tạo nhiều sản phẩm có giá trị cao như: hoa sấy, loại hải sản sấy khô, sữa bột,… Một sản phẩm ưa chuộng cà phê hòa tan - sản phẩm cơng nghệ sấy phun Cà phê loại thức uống có từ lâu đời liên tục phát triển ngày Đây thức uống ưa chuộng giới có mức tiêu thụ cao Với điều kiện thuận lợi nước ta thích hợp để trồng phát triển loại cơng nghiệp Nó khơng đáp ứng nhu cầu nước mà xuất nước ngồi để đem lại lợi nhuận cao Trong sống hối thời đại công nghiệp với núi công việc khiến người cảm thấy mệt mỏi Những lúc tách cà phê giúp ta tỉnh táo để giải cách nhanh chóng Tuy nhiên, việc pha cà phê phin tốn nhiều thời gian Vì vậy, nhà khoa học tạo sản phẩm gọi cà phê hòa tan Vào năm 1937, nhà khoa học Max Morgenthaler Nestle phát triển kỹ thuật làm sản phẩm cà phê hòa tan phòng thí nghiệm trung tâm nghiên cứu Nestle Thụy Sĩ Các sản phẩm đặt tên Nescafe Tên xuất phát từ kết hợp từ Nestle cafe Với người tiêu dùng, cà phê hồ tan nhanh chóng ưa chuộng tiện lợi Đối với nhà sản xuất, cà phê hòa tan mặt hàng có giá trị cao, thuận lợi việc bảo quản vận chuyển nên thu nhiều lợi nhuận Chính nên em chọn đề tài: “Thiết kế hệ thống sấy phun dùng để sấy cà phê hòa tan với suất 1500kg sản phẩm/h.” CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 1.1 Khái quát cà phê Robusta - Cà Phê Robusta (Coffea canephora Coffea robusta) hay gọi cà phê Vối, hàm lượng cafein hạt 1,97 - 3,06% loại có nhiều cafein - Cây cao từ 3-8m, độc thân hay nhiều thân, cành thường rủ xuống Lá hình trứng hình lưỡi mác, kích thước lớn cà phê chè: dài 10-40 cm, rộng 8-10 cm Quả hình trứng hình tròn, chín có màu đỏ nhạt màu hồng, thường có đường gân dọc Hạt hình bầu dục hình tròn, vỏ lụa màu trắng dễ bong, hạt dài 5-8 mm, trọng lượng hạt 600 – 900 hạt/ 100g Hạt có màu xanh lục, xanh bạc xanh nâu tùy theo chủng cách chế biến - Gần 90% diện tích cà phê Việt Nam trồng cà phê Robusta, đặc biệt vùng Tây nguyên, Buôn Ma Thuột Việt Nam nước xuất Robusta lớn giới - Cà phê Robusta trồng độ cao thấp hơn, dễ trồng hơn, cho sản lượng cao có sức đề kháng mạnh cà phê Arabica Cà phê Robusta có mùi vị gắt gỗ Cà phê Robusta thường dùng cho loại cà phê có giá tương đối tỉ lệ cafein đòi hỏi cao - Vị cà phê Robusta nằm khoảng từ trung tính gắt Vị chúng thường diễn tả giống bột yến mạch Khi ngửi cà phê Robusta chưa rang thấy mùi giống đậu phộng tươi Mùi cà phê Robusta rang chín thoang thoảng mùi cao su bị đốt cháy Thường pha trộn với cà phê chè dùng để chế biến cà phê hòa tan, cà phê sữa, bánh kẹo cà phê - Những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cà phê hạt giống, độ cao, vị trí trồng, chất lượng đất, điều kiện khí hậu, phân bón, chăm sóc, cách thu hoạch phương pháp chế biến Tất yếu tố có tác động quan trọng đến chất lượng cà phê 1.2 Cấu tạo giải phẫu hạt cà phê Hình Cấu tạo giải phẫu hạt cà phê 1.2.1 Vỏ - Là lớp màng mỏng, dai, thành phần chủ yếu xenlulo, chiếm khoảng 20-30% khối lượng Bên lớp mang màu, xanh lớp mang màu clorofit, chín lớp mang màu antoxian Phía ngồi vỏ phủ lớp sáp mỏng có tác dụng chống ẩm cho quả, lớp dần chín 1.2.2 Thịt - Thịt xếp lớp vỏ quả, lớp dày (1,5-2mm) gồm tế bào mềm, khơng có cafein, tanin, nhiều đường pectin, chiếm khoảng 43-45% khối lượng Khi xanh, lớp thịt có tác dụng dự trữ chất dinh dưỡng cung cấp chất dinh dưỡng cho hạt phát triển Khi chín, lớp thịt chuyển sang giai đoạn phân giải 1.2.3 Vỏ trấu - Tiếp theo lớp thịt lớp vỏ trấu hay gọi vỏ thóc, vỏ cứng, chiếm khoảng 6-7,5% khối lượng Thành phần chủ yếu xenlulo, muối khoáng lượng chất béo Lớp vỏ cứng thực chất màng bán thấm thô giữ nhiệm vụ bảo vệ cho nhân 1.2.4 Nhân - Nhân thường có hai hạt, bao bọc bên hạt lớp vỏ lụa, bên phôi nhũ Nhân chiếm khoảng 30% khối lượng - Vỏ lụa màng mỏng, thực chất màng bán thấm tinh Nhũ chứa toàn chất dinh dưỡng hạt, phơi chứa rễ mầm - Các thành phần nhân: + Gluxit: 15-17% + Chất béo: 15-18%, chủ yếu chất béo không no + Cafein: 2-4% + Protit: 3-5%, chủ yếu trạnh thái không tan + Độ ẩm: 13-14% (cà phê thương phẩm) 1.3 Quy trình sản xuất cà phê hòa tan Cà phê nhân Làm Tạp chất Rang Xay Tách bụi cà phê Thu hồi chất thơm Nước Trích ly Phụ gia Khuấy trộn Bã cà phê Lắng Cặn Lọc Cà phê hòa tan Cặn Cơ đặc Sấy Ướp hương Đóng gói bảo quản 1.3.1 Thuyết minh quy trình Cà phê nhân sau chọn lựa qua công đoạn làm Đây giai đoạn tách bỏ đất đá khỏi cà phê nhân sống Thường sử dụng máy sàng rung, sàng hút chổi quét, quạt gió…Sau dùng thiết bị trộn khối hạt trước đưa vào rang Quá trình rang quan trọng rang làm cho hương thơm hình thành Tùy theo cỡ hạt tùy loại thiết bị mà có chế độ rang thích hợp khác Thường rang 1800C tăng dần nhiệt độ lên 200-2400C Trong trình rang màu sắc cà phê có thay đổi, nhiên rang nhiệt độ cao mùi thơm bị tổn thất nhiều Sau cà phê chuyển qua công đoạn xay để tạo thành bột Người ta thường dùng máy sàng ray quạt gió để tách bụi cà phê Bột cà phê đưa từ xuống quạt thổi ngang qua, hạt bụi nhỏ thổi vào.Trước vào q trình trích ly phải tiến hành công đoạn thu hồi chất thơm Nếu để nguyên bột cà phê rang đem trích ly chất thơm bị tổn thất nhiều, trình sấy Do người ta thu hồi chất thơm bột cà phê rang trước trích ly bổ sung trở lại trình sau Mục đích q trình trích ly để đạt hiệu suất cao giữ hương vị tốt, tối đa cà phê rang Trích ly để làm giàu thêm chất hòa tan cà phê qua tháp, thường trích ly 5-6 tháp nối tiếp ống dẫn Sau để yên vài phần tử không tan lắng xuống đáy thiết bị chuẩn bị cho trình lọc Trong sản xuất cà phê người ta thường sử dụng máy ép lọc khung bản, tác dụng áp suất dịch đưa qua rãnh theo van ngồi hạt rắn bị giữ lại tạo thành lớp bã chứa khung Dịch sau lọc đem cô đặc với mục đích tăng thêm nồng độ chất tan dịch, rút ngắn thời gian sấy giữ mùi hương cà phê Nồng độ dịch sau cô đặc tăng từ 20-25% lên 33-40% Dùng bơm để chuyển dịch đặc qua thiết bị sấy, sau thực trình ướp hương, phối trộn để tạo thành sản phẩm Cà phê hòa tan hút ẩm trở lại, phải đóng gói điều kiện áp suất thấp phòng chống ẩm để giữ sản phẩm khô bán mở 10 - Giả sử nhiệt độ trung bình khói lò sau trao đổi nhiệt với khơng khí ttb’ = 4300C Với t = 4300C, = 1,1612 (kJ/kg.độ) (Bảng I.277/355, [1]) - Nhiệt lượng mà khơng khí nhận được: Q2 = Cp.(t2 – t1) = 7,341 1,011 (220 – 25) = 1447,241 (kW) - Nhiệt lượng mà khói lò truyền cho khơng khí: Q1 = (tkl1 – tkl2) Bỏ qua tổn thất nhiệt lượng nhiệt mà khói lò truyền cho khơng khí Q1 nhiệt lượng mà khơng khí nhận Q2, ta có: 1447,241 = (tkl1 – tkl2) tkl2 = tkl1 - = 500 - = 355,0780C Nhiệt độ trung bình khói lò sau trao đổi nhiệt với khơng khí tính lại sau: ttb = = 427,5390C Vậy lựa chọn ban đầu xác Tại t = 4300C, ta có thông số sau: ρ1 = 0,5046 (kh/m3) Cp1 = 1,1612 (kJ/kg.độ) λ1 = 5,964.10-2 (W/m.độ) υ1 = 65,156.10-6 (m2/s) Pr = 0,637 (Bảng I.277/355, [1]) - Chuẩn số Reynolds khói lò: Re = = = 3130,947 Nu = 0,008.Re0.8.Pr0,43 = 0,008 3130,9470.8 0,6370,43 = 4,125 - Hệ số cấp nhiệt khói lò: 38 α1 = = = 7,236 (W/m2.độ) - Các hệ số khơng khí bên ngồi ống: Re = = = 4661,28 Vì ống xếp thẳng hàng trao đổi nhiệt vng góc nên ta có: Nu = 0,21.εφ.Re0,65 = 0,21 4661,280,65 = 50,904 Nu = (Với εφ = 1) = = = 42,747 (W/m2.độ) - Hệ số truyền nhiệt: K = = = 6,184 (W/m2.độ) - Độ chênh lệch nhiệt dộ trung bình logarit Trong calorifer dòng khơng khí dòng khói lò trao đổi nhiệt giao dòng với cách hỗn độn calorifer có nhiều chắn làm đổi hướng dòng khơng khí phía ngồi ống Lúc này, chênh lệch nhiệt độ trung bình lớn trường hợp xuôi chiều nhỏ trường hợp ngược chiều tính theo cơng thức sau: ∆t = ε.∆tn (CT V.10/5, [2]) ∆tn = = = 270,3240C Thông số phụ: R = = = 0,743 P = = = 0,411 Tra đồ thị (V.7/8, [1]), ta có: ε = 0,98 Thay vào: ∆t = ε.∆tn = 0,98.270,324 = 264,9180C - Tổng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: F = = = 883,405 (m2) - Diện tích bề mặt ống: F1 ống = Fng + Ftr = π.l (d2 + d1) = 3,14 (0,04 + 0,034) = 0,5 (m2) Với: l chiều dài ống, l = (m) - Tổng số ống cần thiết cho calorifer: n = = = 1767 (ống) Chọn số ống xếp theo hàng ngang m = 57 ống 39 Chọn số ống xếp theo hàng dọc i = 31 ống - Bước ống: x = 1,5.dtb = 1,5 = 0,056 (m) - Chọn khoảng cách ống đến calorifer a = 0,01 (m) - Chiều dài thiết bị: L = (m – 1).x + m.0,04 + 2.a = (57 – 1) 0,056 + 57 0,04 + 0,01 = 5,436 (m) - Chiều rộng thiết bị: B = (i – 1).x + i.0,04 + 2.a = (31 – 1) 0,056 + 31 0,04 + 0,01 = 2,94 (m) - Chiều cao thiết bị: H = l + 2.hc = + 0,2 = 2,4 (m) Với hc chiều cao chắn, hc = 0,2 (m) * Lượng nhiên liệu tiêu tốn Nhiên liệu dùng để đốt dầu FO có thành phần chủ yếu parafin từ C14 – C17 Nguyên tố % C 82,98 H 12,38 O 0,74 N 1,12 S 2,77 A 0,00 W 0,01 - Lượng không khí khơ lý thuyết đốt cháy kg nhiên liệu: L0 = 0,115.C + 0,346.H + 0,043.(S – O) (CT VII.38/111, [2]) = 0,115 82,98 + 0,346 12,38 + 0,043 (2,77 – 0,74) = 13,9 (kgkkk/kg nhiên liệu) - Nhiệt trị cao dầu FO: Qc = 339.C + 1256.H – 109.(O – S) = 339 82,98 + 1256 12,38 + 109 (0,744 – 2,77) = 43900 (kJ/kg) 40 Sau cháy với dầu trở thành khói lò, dẫn vào buồng hòa trộn với khơng khí ban đầu để có nhiệt độ mong muốn Q trình đặc trưng hệ số dư khơng khí: α= Trong đó: : Hiệu suất buồng đốt, = 0,9 : Nhiệt dung riêng nhiệt độ nhiên liệu tn = 250C, Cn = 1,88 : Nhiệt dung riêng nhiệt độ khói lò tk = 250C, Cpk = 1,88 : Entanpi nước có khói lò sau buồng hòa trộn entanpi khơng khí ngồi trời ia = 3478 (kJ/kg.độ), ia0 = 2542,25 (kJ/kg.độ) Với: i = 1493 + 1,97.t d0, t0: Hàm ẩm nhiệt độ ban đầu khơng khí W: Lượng nước có nhiên liệu A: Hàm lượng tro có nhiên liệu Thay vào ta có: α= = 4,454 - Khối lượng khói lò khơ sau đốt cháy kg nhiên liệu: Lk = + α.L0 – (CT VII.40/111, [2]) = + 4,454 13,9 - = 61,7963 (kg/kg) - Lượng nhiên liệu tiêu tốn: G = = = 427,666 (kg/h) - Thể tích nhiên liệu tiêu tốn cho trình: Vd = = = 465 (l/h) Với ρd = 920 (kg/m3) 6.2 Tính chọn xyclon 41 - Khơng khí vào xyclon khơng khí sau khỏi thiết bị sấy có thơng số sau: + t = 1000C + Khối lượng riêng: ρ = 0,946 (kg/m3) + Thể tích riêng: v = = = 1,057 (m3/kg) - Lưu lượng khơng khí vào xyclon: V = v = 1,057 26428,175 = 27943,581 (m3/h) Chọn tốc độ quy ước ωq = 2,5 - Đường kính xyclon: D= (CT III.47/T522, [1]) = = 1,989 (m) Dựa vào đường kính suất, ta chọn cyclon đơn LIH-24, đường kính D = m với thông số kỹ thuật sau: (Bảng III.4/T524, [1]) Bảng Các kích thước xyclon ST T Tên kích thước Ký hiệu Cơng thức Giá trị (m) Đường kính D 0,4-01 Chiều cao cửa vào (kích thước bên trong) A 1,11D 1,11 Chiều cao ống tâm có mặt bích h1 2,11D 2,11 Chiều cao phần hình trụ h2 2,11D 2,11 Chiều cao phần hình nón h3 1,75D 1,75 Chiều cao phần bên ống tâm h4 0,4D 0,4 Chiều cao chung H 4,26D 4,26 Đường kính ngồi ống d1 0,6D 0,6 Đường kính cửa tháo bụi d2 0,3-0,4D 0,3 b1/b 0,26D/0,2 D 0,26/0,2 11 Chiều dài ống vào L 0,6D 0,6 12 Khoảng cách từ tận đến mặt bích h5 0,24-0,32D 0,24 13 Góc nghiêng nắp ống vào Α Α 240 10 Chiều rộng cửa vào 42 14 Hệ số trở lực xyclon ξ ξ 60 6.3 Tính trở lực hệ thống 6.3.1 Tính trở lực đường ống từ quạt đến calorifer - Chọn đường ống dẫn làm tơn sơn có độ nhám = 10 -4m, (Bảng II.15,T381/[1]) - Chọn chiều dài ống l = 1,5 (m) - Chọn đường kính ống d = 0,5 (m) - Khối lượng riêng khơng khí vào calorifer ρ250C = 1,185 (kg/m3) υ = 15,53.10-6 (m2/s) - Độ nhớt khơng khí vào calorifer - Vận tốc khơng khí ống dẫn ω = = 31,567 (m/s) - Chuẩn Re: Re = = 1016323,245 Vì Re > 4000 => Đây chế độ chảy xoáy (rối) Regh = (CT II.60/378, [1]) = = 101285,095 Ren = 220 (CT II.62/378, [1]) = 220 = 3189803,54 Ta thấy: Regh < Re < Ren nên hệ số ma sát tính theo cơng thức: = ε 100   0,1.1,46 +  d Re   0, 25 (CT II.64/379, [1]) = 0,1 = 0,014 (W/m.độ) Vậy trở lực ống từ miệng quạt đến calorifer: ∆P1 = 43 = = 24,797 (N/m2) 6.3.2 Trở lực calorifer - Nhiệt độ trung bình khơng khí calorifer: ttb = = 122,50C Tại t = 122,50C, tra bảng tính tốn ta có: ρ = 0,8925 (kg/m3) υ = 25,744.10-6 (m2/s) Vận tốc không khí calorifer ω = (m/s) - Chuẩn số Re: Re = = 58266 - Khoảng cách ống theo phương cắt ngang ống dòng chuyển động: + 0,056 = 0,076 (m) - Do ống xếp theo kiểu song song nên: = (6 + 9.m) Re-0,26 (CT II.72/404, [1]) = 25,825 - Trở lực calorifer: = 103,72 (N/m2) 6.3.3 Trở lực đường ống từ calorifer đến thiết bị sấy - Chọn đường ống dài l = (m) - Đường kính ống d = 0,5 (m) Tại t = 2000C, ta có: 44 ρ = 0,7172 (kg/m3) υ = 37,154.10-6 (m2/s) - Vận tốc khơng khí ống dẫn ω = = 52,157 (m/s) - Chuẩn Re: Re = = 701902,891 Ta thấy: Re < Regh nên hệ số ma sát tính theo công thức: λ= (CT II.61/378, [1]) = = 0,013 - Trở lực từ calorifer đến thiết bị sấy: ∆P3 = = = 202,908 (N/m2) 6.3.4 Trở lực thiết bị sấy - Nhiệt độ trung bình khơng khí thiết bị sấy ttb = 1500C (kg/m3) (m/s) - Vận tốc khơng khí thiết bị sấy: ω = = 0,493 (m/s) - Chuẩn Re: Re = = 95381 - Hệ số ma sát: λ = = 1,615 - Trở lực thiết bị sấy: ∆P4 = 45 = = 0,2 (N/m2) 6.3.5 Trở lực đường ống từ thiết bị sấy đến xyclon - Chọn chiều dài ống dẫn từ thiết bị sấy đến xyclon l = (m) - Đường kính ống dẫn d = 0,5 (m) - Tại t = 1000C, ta có: ρ = 0,946 (kg/m3) υ = 23,13.10-6 (m2/s) - Vận tốc khơng khí ống dẫn ω = = 39,542 (m/s) - Chuẩn Re: Re = = 854777,345 Ta thấy: Re < Regh nên hệ số ma sát tính theo cơng thức: λ= (CT II.61/378, [1]) = = 0,012 - Trở lực từ thiết bị sấy đến xyclon: ∆P5 = = = 88,748 (N/m2) 6.3.6 Trở lực xyclon Ta có tỷ số ∆i = ρ 53 540÷740 46 Chọn ∆i = ρ 53 540 ⇒ ∆Ρ6 = 540.0,946 = 510,84 (N/m2) Vậy trở lực xyclon : ∆P6 = 510,84 (N/m2) 6.3.7 Trở lực đường ống từ xyclon đến quạt hút - Chọn chiều dài đường ống l = 1,5 (m) - Đường kính ống d = 0,5 (m) - Vận tốc khơng khí ống dẫn ω = = 39,542 (m/s) - Chuẩn Re: Re = = 854777,345 Ta thấy: Re < Regh nên hệ số ma sát tính theo cơng thức: λ= (CT II.61/378, [1]) = = 0,012 - Trở lực từ thiết bị sấy đến xyclon: ∆P7 = = = 26,624 (N/m2) 6.3.8 Trở lực đột thu mở vào thiết bị - Tiết diện ống: F = = 0,196 (m2) - Tiết diện tháp sấy: F1 = = 24,618 (m2) - Tiết diện xyclon: F2 = = = 1,57 (m2) Ta có = 0,008 Tra bảng (T388, [1]), ta được: = 0,477 đột thu = 0,848 đột mở = 0,125 Tra bảng (T388, [1]), ta được: 47 = 0,465 đột thu = 0,768 đột mở - Tổng trở lực đột thu đột mở: ∆P8 = = (0,477 + 0,848 + 0,465 + 0,768) 0,7172 = 1266,257 (N/m2) - Trở lực toàn hệ thống : Htp = = ∆P1 + ∆P2 + … + ∆P8 = 24,797 + 103,72 + 202,908 + 0,2 +88,748 + 26,624 + 1266,257 = 1713,254 (N/m2) 6.4 Tính chọn quạt 6.4.1 Giới thiệu quạt Quạt thiết bị vận chuyển tác nhân sấy hệ thống sấy thường dùng hai loại: Quạt ly tâm quạt hướng trục Quạt tạo áp suất cho dòng khí qua thiết bị: Calorifer, máy sấy, đường ống, xyclon Năng lượng quạt tạo cung cấp cho dòng khí áp suất động học để di chuyển phần để khắc phục trở lực đường ống vận chuyển Năng suất quạt đặt trưng thể tích khí vào hay thiết bị sấy Sử dụng hai quạt: + Dùng để hút khí thải xyclon ngồi + Dùng để hút khí vào calorifer 6.4.2 Tính tốn - Áp suất quạt điều kiện thực tế: H = Htp (CT II.238a/463, [1]) = 1713,254 = 1808,687 (N/m2) Trong đó: 48 Htp: Giá trị áp suất tồn phần, (N/m2) B: Áp suất khí quyển, B = 735,6 (mmHg) ρk: Khối lượng riêng khơng khí điều kiện làm việc ρk = 0,7172 (kg/m3) ρ: Khối lượng riêng khơng khí điều kiện tiêu chuẩn, ρ = 1,181 (kg/m3) t: Nhiệt độ khơng khí khỏi calorife, t = 2000C Từ áp suất H = 1808,687 (N/m 2) suất L’= 26428,175 (m 3/h), dựa vào đồ thị đặc tuyến quạt ly tâm ta chọn quạt II4-70 N08 (Hình 2.52a/485,[1]) - Cơng suất quạt: N= (CT II.239a/463, [1]) = = 209,839 (kW) Trong đó: Q = = 7,341 (kg/s) : hiệu suất quạt, = 0,7 : hiệu suất truyền động, Trong hệ thống dùng quạt mắc nối tiếp nên công suất quạt 104,92 (kW) - Công suất động quạt Nđc = k3 N Với N > chọn hệ số dự trữ k3 = 1,1 (Bảng II.48/464,[1]) 49 Thay vào ta có: Nđc = 1,1 104,92 = 115,412 (kW) 6.5 Tính chọn bơm Lưu lượng dịch cà phê theo lý thuyết: Q = = 2,31 (m3/h) Dựa vào suất ta chọn bơm pittông loại nằm ngang, nhãn hiệu bơm: ᴨHᴨ - 5/200 (T450, [1]) - Áp suất toàn phần bơm tạo ra: H = + H0 + ∆H (CT II.185/438,[1]) Trong đó: p1, p2: áp suất bề mặt chất chất lỏng khoảng hút khoảng đẩy p1 = 1at ; p2 = 20 at ρ : Khối lượng riêng chất lỏng: ρ = 1050 (kg/m3) g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 Ho: Chiều cao hình học đưa chất lỏng lên, Ho = 10 (m) ∆H: áp suất khắc phục trở lực đường ống; ∆H = 3% H Thay vào công thức, ta được: H = 200,471 (m) Công suất bơm là: N= = 1,893 (kW) Với công suất bơm N = 1,893 (kW) để bơm làm việc an toàn cho chọn hệ số dự trữ β = 1,5 (Bảng II.33/440,[1]) N’ = β.N = 1,5 1,893 = 2,84 (kW) 50 KẾT LUẬN Sau thời gian tìm đọc tài liệu, nghiên cứu nhận giúp đỡ giáo viên hướng dẫn, quý thầy cô khoa khí cơng nghệ bạn sinh viên, em hoàn thành đồ án với đề tài: “Thiết kế hệ thống sấy phun để sấy cà phê hòa tan với suất 1500 kg/h” Sau tính tốn đồ án thiết bị có thơng số thiết bị sau : - Thiết bị : + Đường kính : 5,6 (m) + Chiều cao : (m) + Thời gian sấy : 15,2 (s) - Thiết bị phụ : + Calorifer : chiều dài 5,436 (m), chiều rộng 2,94 (m), chiều cao 2,4 (m) + Chọn Xyclon đơn loại LIH-24, đường kính D = 1(m) + Quạt đẩy quạt hút : Quạt II4-70 N08 có hiệu suất khoảng 0,7 + Bơm : Bơm pittong nằm ngang nhãn hiệu IIHII – 5/200 Qua đồ án này, em hiểu tương đối rõ bước để tính tốn, thiết kế hệ thống sấy Từ việc tính tốn thiết bị đến thiết bị phụ cách chọn chúng cho hợp lý 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Bin, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1, nhà xuất khoa học kĩ thuật, Hà Nội, 2006 [2] Nguyễn Bin, Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2, nhà xuất khoa học kĩ thuật, Hà Nội, 2006 [3] Lê Ngọc Trung, Bài giảng “Quá trình thiết bị truyền chất”, Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, 2010 [4] Trường Đại học Nơng Lâm Huế, Giáo trình “Nhiệt kĩ thuật” [5] Nguyễn Văn Lụa, Kĩ thuật sấy vật liệu, nhà xuất Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2006 [6] Hồng Văn Chước, “Kỹ thuật sấy”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1999 [7] Trần Văn Phú, Kĩ thuật sấy, nhà xuất giáo dục, 2008 [8] Nguyễn Văn May, “Kỹ thuật sấy nông sản”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [9] Trần Hùng Dũng, Nguyễn Văn Lục, Vũ Bá Minh, Hồng Minh Nam, “Các q trình thiết bị học”, NXB ĐHQG TP HCM, 2009 Trang web: https://123doc-thiet-ke-he-thong-thiet-bi-say-phun-dung-de-say-ca-phe-tudang-dung-dich-nong-do-ban-dau-20-thanh-san-pham-bot-co-do-am-la-8-khoiluong-nang-suat-1200-kg- 52