Tài liệu Thiết kế hệ thống thiết bị sấy băng tải để sấy khoai tây cắt lát với năng suất 100 kg sản phẩm mỗi giờ

KHOA: CƠ KHÍ - CÔNG NGHỆ ---------------------- ĐỒ ÁN THIẾT BỊ Đềề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY BĂNG TẢI ĐỂ SẤY KHOAI TÂY CẮT LÁT VỚI NĂNG SUẤT 100KG SẢN PHẨM/H Giáo viên hướng dẫẫn : Sinh viên thực hiện : Lớp : CNTP46A NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN THIẾT BỊ Họ và tên sinh viên: Lớp: CNTP 46A Ngành: Công nghệ thực phẩm 1. Tên đề tài: “Thiết kế hệ thống thiết bị sấy băng tải để sấy khoai tây cắt lát với năng suất 100 kg sản phẩm/h ” 2. Các số liệu ban đầu - Vật liệu: Khoai tây cắt lát - Độ ẩm vật liệu vào : W1 = 80% - Độ ẩm vật liệu ra : W2 = 7% - Nhiệt độ tác nhân sấy vào : t1 = 75°C - Nhiệt độ tác nhân sấy ra : t2 = 40°C 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán - Nhiệm vụ thiết kế - Mục lục - Lời mở đầu - Chương 1. Tổng quan - Chương 2. Cân bằng vật liệu - Chương 3. Cân bằng nhiệt lượng và tính toán thiết bị chính - Chương 4. Tính toán thiết bị phụ - Kết luận - Tài liệu tham khảo - Phụ lục 4. Bản vẽ - 1 bản vẽ hệ thống thiết bị. Khổ A3 đính kèm trong bản thuyết minh. - 1 bản vẽ hệ thống thiết bị. Khổ A1 5. Ngày giao nhiệm vụ : 10/02/2015 6. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: / / 7. Ngày bảo vệ : / / Thông qua bộ môn Ngày tháng năm 2015 TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Đoàn Thị Thanh Thảo MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU..................................................................1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN..................................................2 1.1. Giới thiệu về nguyên liệu khoai tây..................................2 1.2. Giới thiệu về quá trình sấy................................................3 1.2.1. Khái niệm chung về sấy..............................................3 1.2.2. Phân loại.....................................................................3 1.2.3. Nguyên lý của quá trình sấy........................................4 1.2.4 Chọn tác nhân sấy, chất tải nhiệt và chế độ sấy..........5 1.2.5 Chọn phương án sấy và thiết bị sấy.............................7 1.3. Thuyết minh sơ đồ hệ thống sấy băng tải.........................9 1.3.1. Sơ đồ hệ thống sấy băng tải........................................9 1.3.2. Thuyết minh..............................................................10 CHƯƠNG 2. CÂN BẰNG VẬT LIỆU......................................11 2.1. Các số liệu ban đầu........................................................11 2.2. Xử lý số liệu....................................................................11 2.2.1.Các kí hiệu sử dụng....................................................11 2.2.2. Lượng ẩm được tách ra.............................................12 2.2.3. Khối lượng vật liệu sấy..............................................12 2.2.4. lượng vật liệu khô tuyệt đối.......................................12 2.2.5. Cân bằng theo lượng ẩm...........................................12 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH VÀ CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG.............................................................16 3.1. Các thông số về thiết bị sấy...........................................16 3.1.1 Chọn kích thước băng tải............................................16 3.1.2. Tính toán phòng sấy.....................................................17 3.1.3. Thể tích không khí.....................................................18 3.1.4. Vận tốc chuyển động của không khí..........................19 3.1.5. Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và môi trường xung quanh.............................................................19 3.2. Tổn thất nhiệt lượng.......................................................20 3.2.1 Tổn thất qua tường....................................................20 3.2.2. Tổn thất qua trần......................................................25 3.2.3. Tổn thất qua cửa.......................................................25 3.2.4. Lượng tổn thất qua nền.............................................26 3.2.5 Tổn thất để làm nóng vật liệu sấy..............................26 3.3. Các thông số của quá trình sấy thực...............................27 3.3.1. Nhiệt lượng bổ sung thực tế......................................27 3.3.2 Các thông số của quá trình sấy thực tế......................27 3.4. Cân bằng nhiệt lượng.....................................................27 3.4.1. Nhiệt lượng vào.........................................................28 3.4.2 Nhiệt lượng ra............................................................28 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ..........................29 4.1. Caloriphe........................................................................29 4.1.1. Chọn và tính kích thước ống truyền nhiệt..................29 4.1.2. Tính toán...................................................................31 4.1.3. Xác định bề mặt truyền nhiệt....................................34 4.1.4. Tính kích thước caloripher.........................................34 4.2. Tính cyclone...................................................................35 4.2.1. Giới thiệu về cyclon...................................................35 4.2.2. Tính toán cyclone......................................................35 4.3. Quạt...............................................................................36 4.3.1. Giới thiệu về quạt......................................................36 4.3.2 Tính trở lực của toàn bộ quá trình..............................37 4.3.3. Tính công suất của quạt và chọn quạt......................46 KẾT LUẬN...................................................................48 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG SẤY BĂNG TẢI SẤY KHOAI TÂY CẮT LÁT .................................................................................49 TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................50 LỜI MỞ ĐẦU Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong thực tế sản xuất và đời sống. Đặc biệt trong ngành công nghệ thực phẩm, chế biến bảo quản, hóa chất, sản xuất vật liệu xây dựng… kỹ thuật sấy đóng một vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất. Sản phẩm sau khi sấy có độ ẩm thích hợp thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm. Khoai tây cắt lát là một sản phẩm của nghành công nghệ thực phẩm và để thu được khoai tây cắt lát sấy thành phẩm chất lượng về thành phần dinh dưỡng cũng như giá trị cảm quan không thể thiếu quá trình sấy trước khi làm nguội và bao gói. Do tính chất và thành phần của khoai tây khi sấy phải giữ được các tính chất về giá trị cảm quan nên dùng một số loại thiết bị như sấy thăng hoa, sấy băng tải... Với đồ án này, Được sự phân công của cô Đoàn Thị Thanh Thảo, em sẽ tiến hành nhiệm vụ “Thiết kế hệ thống thiết bị sấy băng tải để sấy khoai tây cắt lát với năng suất 100 kg sản phẩm/h”. 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về nguyên liệu khoai tây Cây khoai tây (Solanum tuberosum L.) có nguồn gốc ở Nam Mỹ. Đầu thế kỷ XVI những nhà hàng hải người Tây Ban Nha chinh phục Nam Mỹ, đã đem về trồng ở nước họ. Vào cuối thế kỷ XVI, khoai tây được trồng ở AiLen, Anh, Italia, Đức, Pháp Nga… từ đó khoai tây được trồng ở nhiều nước châu Âu khác. Các nước ở châu Á và châu lục khác biết đến cây khoai tây muộn hơn các nước ở châu Âu thông qua chính sách thuộc địa của người châu Âu. Đến nay, khoai tây được trồng rộng rãi ở khoảng 130 nước trên thế giới từ 710 vĩ tuyến Bắc đến 400 vĩ tuyến Nam [3]. Ở nhiều nước trên thế giới, khoai tây được coi là một trong năm loài cây lương thực quan trọng: lúa mỳ, lúa nước, ngô, đại mạch và khoai tây. So với nhiều loài cây trồng khác, khoai tây không những là loài cây lương thực mà còn là loài rau quý ở nhiều nước. So với nhiều loài cây trồng khác , khoai tây có điểm đặc biệt là thành phần hoá học quý và khả năng sử dụng đa dạng [6]. Ở Việt Nam, khoai tây được coi là một trong những loại “thực phẩm sạch”, là một loại nông sản hàng hoá được lưu thông rộng rãi. Với điều kiện khí hậu Việt Nam thì cây khoai tây được xem là cây trồng lý tưởng, ngoài giá trị dinh dưỡng còn mang giá trị kinh tế cao bởi nó là một loại cây ngắn ngày (80100) nhưng cho năng suất khác cao. Bảng 1.1: Thành phần hóa học của khoai tây [6] STT Thành phần Hàm lượng STT 1 Nước 75% 7 Phosphor 50mg% 2 Protid 2% 8 Sắt 1,2mg% 3 glucid 21% 9 Vitamin C 15mg% 4 cellulose 1% 10 Vitamin B1 0,1mg% 5 Tro 1% 11 Vitamin B2 0,05% Thành phần Hàm lượng 2 6 caicium 10mg% 12 Tuy khoai tây là một loại lương thực giàu dinh dưỡng nhưng trong tất cả các bộ phận của cây đều có chất solanin là một glucosid độc. Chất này đặc biệt có nhiều trong phần xanh của cây, do vậy nếu không có biện pháp bảo quản thích để củ mọc mầm xanh thì các mầm này rất độc và nguy hiểm. Do đó việc bảo quản tươi rất khó khăn. Thông thường khoai tây thường được sơ chế thành dạng lát rồi đem sấy khô. 1.2. Giới thiệu về quá trình sấy 1.2.1. Khái niệm chung về sấy Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu rắn hay lỏng. Với mục đích giảm bớt khối lượng vật liệu (giảm công chuyên chở), tăng độ bền vật liệu, bảo quản tốt trong thời gian dài nhất là đối với lương thực, thực phẩm [10]. Sấy có bản chất là sự khuyếch tán do sự chênh lệch độ ẩm ở bề mặt và bên trong của vật liệu sấy hay là sự chênh lệch áp suất riêng phần của ẩm trên bề mặt vật liệu với môi trường xung quanh. Như vậy sấy là một quá không ổn định, với độ ẩm vật liệu thay đổi theo thời gian và không gian sấy [10]. 1.2.2. Phân loại Sấy có hai phương thức:  Sấy tự nhiên Tiến hành bay hơi bằng năng lượng tự nhiên như năng lượng mặt trời, năng lượng gió… Ưu điểm:  Thực hiện đơn giản, không cần kỹ thuật cao.  Vốn đầu tư thấp, đỡ tốn nhiệt năng.  Bề mặt trao đổi nhiệt lớn. Nhược điểm:  Khó thực hiện cơ giới hóa, nhiệt độ phụ thuộc và thay đổi theo thời tiết.  Cường độ sấy không cao, sản phẩm sấy không đồng đều. 3  Diện tích mặt bằng phải lớn.  Sản phẩm dễ nhiễm bụi, vi sinh vật, không đảm bảo vệ sinh.  Thời gian sấy kéo dài.  Sử dụng nhiều nhân công.  Không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.  Không chủ động chỉnh được vận tốc của quá trình theo yêu cầu kỹ thuật, năng suất thấp.  Sấy nhân tạo Thường được tiến hành trong các loại thiết bị sấy để cung cấp nhiệt cho vật liệu ẩm. Tùy vào yêu cầu chất lượng, kỹ thuật của từng loại thực phẩm mà có nhiều dạng khác nhau: sấy tiếp xúc, sấy đối lưu, sấy bằng tia hồng ngoại, sấy bằng dòng điện cao tầng, sấy thăng hoa, sấy tầng sôi,… Ưu điểm:  Khắc phục được những nhược điểm của sấy tự nhiên.  Kiểm soát được sản phẩm ra vào,nhiệt độ cung cấp.  Chất lượng sản phẩm theo yêu cầu.  Tốn ít mặt bằng, nhân công. Nhược điểm:  Tốn chi phí đầu tư trang thiết bị, năng lượng.  Đòi hỏi có đội ngũ cán bộ có kỹ thuật cao. 1.2.3. Nguyên lý của quá trình sấy Quá trình sấy là một quá trình chuyển khối có sự tham gia của pha rắn rất phức tạp vì nó bao gồm cả quá trình khuyếch tán bên trong và bên ngoài vật liệu rắn đồng thời với quá trình truyền nhiệt. Đây là quá trình nối tiếp, nghĩa là quá trình chuyển lượng nước trong vật liệu từ pha lỏng sang pha hơi, sau đó tách pha hơi ra khỏi vật liệu ban đầu. Động lực của quá trình là sự chênh lệch độ ẩm trong lòng vật liệu và trên bề mặt vật liệu [10]. Môi trường không khí ẩm xung quanh có ảnh hưởng trực 4 tiếp đến vận tốc sấy, vì vậy ta phải nghiên cứu hai mặt của quá trình sấy là mặt tĩnh lực học và mặt động lực học.  Mặt tĩnh lực học: Dựa vào cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệt lượng ta sẽ tìm được độ ẩm đầu và độ ẩm cuối của vật liệu sấy và của tác nhân sấy để từ đó xác định được thành phần vật liệu, lượng tác nhân sấy và nhiệt lượng cần cho quá trình sấy [10].  Mặt động lực học: Là nghiên cứu mối quan hệ giữa sự biến thiên của độ ẩm vật liệu với thời gian sấy và các thông số của quá trình sấy như: Tính chất cấu trúc, kích thước của vật liệu sấy và các điều kiện thủy động lực học của tác nhân sấy để từ đó xác định được chế độ sấy, tốc độ sấy và thời gian sấy thích hợp. 5 1.2.4 Chọn tác nhân sấy, chất tải nhiệt và chế độ sấy 1.2.4.1. Tác nhân sấy Để duy trì động lực quá trình sấy cần có một môi chất mang ẩm thoát từ bề mặt vật liệu sấy thải vào môi trường. Môi chất làm nhiệm vụ mang ẩm thoát từ bề mặt vật liệu sấy để thải vào môi trường gọi chung là tác nhân sấy [7]. Trong quá trình sấy, môi trường buồng sấy liên tục được bổ sung ẩm thoát ra từ vật liệu sấy. Nếu độ ẩm này không được mang đi thì độ ẩm tương đối trong buồng sấy tăng lên cho đến khi đạt trạng thái cân bằng giữa vật liệu sấy và môi trường trong buồng sấy thì quá trình thoát ẩm của vật liệu sấy sẽ ngừng lại, và quá trình sấy bị ngừng trệ, có thể kết thúc. Bên cạnh đó tùy thuộc phương pháp sấy mà tác nhân sấy thực hiện một trong các nhiệm vụ sau: - Gia nhiệt cho vật sấy. - Tải ẩm mang ẩm từ bề mặt vật vào môi trường. - Bảo vệ vật sấy khỏi bị hỏng do quá nhiệt. Cơ chế của quá trình sấy là gia nhiệt cho vật liệu sấy để làm ẩm hóa hơi và mang hơi ẩm từ bề mặt vật vào môi trường. Nếu ẩm thoát ra khỏi vật liệu mà không mang đi kịp thời sẽ ảnh hưởng tới quá trình thoát ẩm từ vật liệu sấy thậm chí còn làm chậm dần quá trình thoát ẩm, khi độ ẩm môi trường quá cao có thể gây thấm ẩm ngược trở lại vật liệu sấy. Để mang ẩm đã bay hơi từ vật liệu sấy vào môi trường có thể dùng các biện pháp: - Dùng tác nhân sấy làm chất tải nhiệt. - Dùng bơm chân không để hút ẩm từ vật sấy thải ra ngoài (sấy chân không). Trong sấy đối lưu vai trò của tác nhân sấy đặt biệt quan trọng vì nó đóng vai trò vừa tải nhiệt vừa tải ẩm [7]. 1.2.4.2. Các loại tác nhân sấy - Không khí ẩm: là loại tác nhân sấy thông dụng nhất có thể dùng cho hầu hết các loại sản phẩm [5]. 6 * Ưu điểm: sản phẩm hợp vệ sinh, không bị thay đổi mùi vị. * Nhược điểm: Vốn đầu tư cao do phải lắp đặt thêm thiết bị gia nhiệt cho không khí, và khi nhiệt độ sấy cao thì thiết bị phải được cách nhiệt. - Khói lò: khói lò được dùng làm tác nhân sấy được dùng phổ biến phương pháp này có thể nâng nhiệt độ sấy lên 1000 0C mà không cần thiết bị gia nhiệt, tuy nhiên làm vật liệu sấy bị ô nhiễm gây mùi khói [9]. - Hơi quá nhiệt: tác nhân sấy này được dùng cho các loại sản phẩm đễ bị cháy nổ và có khả năng chịu được nhiệt độ cao. 1.2.4.3.Chế độ sấy Chế độ sấy là cách thức tổ chức quá trình truyền nhiệt truyền chất giữa tác nhân sấy và vật liệu sấy và các thông số của nó để đảm bảo năng suất, chất lượng sản phẩm yêu cầu và chi phí vận hành cũng như chi phí năng lượng là hợp lí [5]. Một số chế độ sấy thường gặp [5]: Chế độ sấy có đốt nóng trung gian Chế độ sấy này dùng để sấy những vât liệu không chụi được nhiệt độ cao. Chế độ sấy hồi lưu một phần Chế độ này khá tiết kiệm năng lượng nhưng lại tồn nhiều chi phí đầu tư thiết bị. Chế độ sấy hồi lưu toàn phần Là chế độ sấy kín tác nhân sấy được hồi lưu hoàn toàn.Chế độ này dùng để sấy các sản phẩm không chứa nước mà còn là các loại chứa tinh dầu cần được thu hồi … 1.2.4.4. Thiết bị sấy và chế độ sấy Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy rất khác nhau nên có nhiều kiểu thiết bị sấy khác nhau vì vậy có nhiều cách phân loại thiết bị sấy: - Dựa vào tác nhân sấy: thiết bị sấy bằng không khí hay thiết bị sấy bằng khói lò, ngoài ra còn có thiết bị sấy bằng phương pháp đặt biệt như sấy thăng hoa, sấy bằng tia hồng ngoại, sấy bằng dòng điện cao tần… - Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân không hay 7 thiết bị sấy ở áp suất thường. - Dựa vào phương thức và chế độ làm việc: sấy liên tục hay sấy gián đoạn. - Dựa vào phương pháp cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc, thiết bị sấy đối lưu hay thiết bị sấy bức xạ… - Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải… - Dựa vào chiều chuyển động của tác nhân sấy: cùng chiều hay ngược chiều 8 1.2.5 Chọn phương án sấy và thiết bị sấy  Phân loại thiết bị sấy Do điều kiện sấy và yêu cầu kỹ thuật trong mỗi trường hợp, ứng với mỗi sản phẩm khác nhau nên có nhiều cách để phân loại thiết bị sấy:  Dựa vào tác nhân sấy có thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy bằng khói lò, điển hình như sấy thăng hoa, sấy bằng dòng điện cao tần  Dựa vào áp suất làm việc có thiết bị sấy chân không và thiết bị sấy ở áp suất thường  Dựa vào phương thức làm việc có sấy liên tục và sấy gián đoạn  Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc, thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ...  Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy phun...  Dựa vào chiều chuyển động của vật liệu sấy và tác nhân sấy: sấy cùng chiều, ngược chiều, giao chiều  Các phương thức sấy  Sấy gián đoạn: phương thức này cho năng suất thấp, các thao tác nặng nhọc, cồng kềnh. Thiết bị này thường sử dụng khi năng suất nhỏ,sấy các loại sản phẩm có hình dạng khác nhau  Sấy liên tục: Phương thức này cho chất lượng sản phẩm tốt hơn năng suất cao hơn, thao tác nhẹ nhàng. Thường dùng sấy các sản phẩm có kích thước gần bằng nhau Tính chất vật liệu là yếu tố quan trọng quyết định chọn thiết bị và phương thức sấy Thiết bị sấy chân không và sấy thăng hoa phức tạp và đắt vì thế nên dùng khi không thể thực hiện được sấy ở áp suất thường ví như các sản phẩm dễ nổ, nhả hơi độc hại, sản phẩm dược phẩm hay sản phẩm có những hợp chất qúy hiếm kém bền về nhiệt...  Phương án thiết kế máy sấy băng tải tiến hành theo các 9 bước sau:  Chọn dạng thiết bị sấy  Chọn nguồn năng lượng và tác nhân sấy  Chọn chế độ sấy tối ưu  Tính toán nhiệt cho thiết bị sấy  Tính và chọn các thiết bị phụ  Tính toán kinh tế kỹ thuật cho toàn bộ máy sấy  Chọn thiết bị và tác nhân sấy dùng để sấy khoai tây cắt lát. Để sấy một loại nguyên liệu sẽ có rất nhiều phương án để lựa chọn và mỗi phương án đều có ưu nhược điểm riêng. Tuy nhiên vấn đề then chốt để lựa chon cơ cấu thiết bị và tác nhân sấy là nhiệt độ sấy và thời gian lưu laị cho phép của vật liệu sâý trong mỗi thiết bị. Vì khoai tây là một loại củ giàu tinh bột, bên cạnh đó khoai tây cắt lát dễ gãy vụn, nên chọn thiết bị sấy băng tải. Để giữ được giá trị dinh dưỡng và tinh bột dễ bị biến tính ở nhiệt độ cao nên chọn tác nhân sâý là không khí ẩm. Bên cạnh đó sản phẩm khoai tây cắt lát là sản phẩm có thể được sử dụng trược tiếp vì vậy mà ta chọn tác nhân sấy là không khí ẩm để tránh nhiễm bẫn độc và nguyên liệu , tạo mùi thơm. Môi chất mang nhiệt sử dụng ở đây là hơi nước để thuận tiện cho việc điều chỉnh nhiêt độ tác nhân khi cần thiết. Sấy băng tải là một thiết bị đơn giản và nhiệt độ tác nhân sấy ban đầu có nhiệt độ tương đôí thấp(75oC) nên chọn tác nhân sấy đi cùng chiều với vật liệu sấy, để trao đổi nhiệt trong suốt quá trình di chuyển và đạt được độ ẩm cuối thấp 7%. Vậy để sấy khoai tây cắt lát ta thiết kế thiết bị sấy băng tải có các thông số  Chọn tác nhân sấy là không khí  Chọn calorifer khí-hơi  Thiết bị làm việc liên tục  Vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều 10  Ưu điểm và nhược điểm của thiết bị sấy băng tải:  Ưu điểm: Khi qua một tầng băng tải vật liệu được đảo trộn và sắp xếp lại nên tăng bề mặt tiếp xúc pha nên tăng tốc độ sấy. Có thể điều khiển dòng khí. Hoạt động liên tục. Có thể thực hiện sấy cùng chiều, ngược dòng hoặc chéo dòng với tác nhân sấy.  Nhược điểm: tốn nhiều năng lượng, thiết bị cồng kềnh. Cấu tạo chính của hệ thống sấy băng tải là một phòng hình chữ nhật. Trong đó có một băng tải dài vô tận, chuyển động nhờ các tang quay, các băng tải này tựa trên các con lăn để khỏi bị võng xuống. Băng tải có thể làm bằng các chất liệu khác nhau tùy từng loại sản phẩm. Không khí được đốt nóng ở Calorife đến nhiệt độ cần thiết, vật liệu sấy tại phiễu tiếp liệu bị cuốn vào giữa trục của hai con lăn để đi vào băng tải trên cùng. Sau khi di chuyển về cuối băng tải trên cùng thì chúng rơi xuống băng tải phía dưới nhờ máng dẫn và chuyển động theo hướng ngược lại. Khi đến băng tải cuối cùng thì vật liệu khô được dỡ vào ngăn tháo. Tốt nhất nên sử dụng thiết bị có nhiều băng tải vì khi đó vật liệu sấy được đảo trộn, sắp xếp lại nên sẽ đều hơn, chất lượng tốt hơn so với thiết bị một băng tải. Không khí có thể đi cùng chiều với chuyển động của băng tải hoặc có thể đi từ dưới lên xuyên qua băng tải và vật liệu sấy. Để quá trình sấy được tốt thì ta cho tác nhân sấy chuyển động với vận tốc 3m/s, còn băng tải di chuyển với vận tốc 0,3-0,6 m/phút. 1.3. Thuyết minh sơ đồ hệ thống sấy băng tải 1.3.1. Sơ đồ hệ thống sấy băng tải Hơi nước bão hòa Vật liệu vào 4 5 11 II I Không khí 2 3 III 1 IV Vật liệu ra Chú thích: Hơi nước 1- quạt đẩy 2- calorife 5- quạt hút minh 1.3.2. Thuyết 3- phòng sấy 4- cyclon Không khí ban đầu được quạt (1) đưa vào calorife (2), ở đây không khí nhận nhiệt gián tiếp từ hơi nước bão hoà qua thành ống trao đổi nhiệt. Hơi nước đi trong ống, không khí đi ngoài ống. Tại calorife, sau khi nhận được nhiệt độ sấy cần thiết không khí nóng đi vào phòng sấy (3) tại III. Vật liệu sấy chứa trong phễu tiếp liệu, đưa vào phòng sấy tại I, giữa hai trục lăn để đi vào băng tải trên cùng. Nếu thiết bị có một băng tải thì sấy không đều vì lớp vật liệu không được xáo trộn do đó loại thiết bị có nhiều băng tải được sử dụng rộng rải. Vật liệu từ băng trên di chuyển đến cuối thiết bị thì rơi xuống băng dưới chuyển động theo chiều ngược lại cuối cùng vật liệu khô đổ vào ngăn tháo IV. Không khí nóng đi cùng chiều với chiều chuyển động của băng. Do đó lượng không khí nóng và khoai tây tiếp xúc với nhau rất lớn làm cho lượng ẩm được tách ra triệt để hơn. Không khí sau khi ra khỏi phòng sấy tại II có lẫn bụi và các tạp chất khác được thu hồi ở xyclon (5), không khí sau khi làm sạch được quạt (4) đẩy ra ngoài. 12 CHƯƠNG 2. CÂN BẰNG VẬT LIỆU 2.1. Các số liệu ban đầu “Thiết kế hệ thống thiết bị sấy băng tải để sấy khoai tây cắt lát với năng suất 100 kg sản phẩm/h ” Số liệu ban đầu: Vật liệu : Khoai tây cắt lát Năng suất tính theo sản phẩm : G2 = 100kg/h Độ ẩm vật liệu vào : W1 = 80% Độ ẩm vật liệu ra : W2 = 7% Nhiệt độ tác nhân sấy vào : t1 = 75°C Nhiệt độ tác nhân sấy ra : t2 = 40°C Nhiệt đội môi trường : t0 = 25oC Độ ẩm tương đối : 0 = 81% = 0.81 [2,99 ] Áp suất khí quyển : P = 1,033at Thiết bị làm việc liên lục, vật liệu sấy và tác nhân sấy cùng chiều. 2.2. Xử lý số liệu 2.2.1.Các kí hiệu sử dụng G1 : Lượng vật liệu trước khi vào mấy sấy (Kg/h) G2 : Lượng vật liệu sau khi ra khỏi mấy sấy (Kg/h) Gk : Lượng vật liệu khô tuyệt đối đi qua mấy sấy (Kg/h) W1: Độ ẩm của vật liệu trước khi sấy, tính theo % khối lượng vật liệu ướt W2: Độ ẩm của vật liệu sau khi sấy, tính theo % khối lượng vật liệu ướt W : Độ ẩm được tách ra khỏi vật liệu khi đi qua máy sấy (Kg/h) L : Lượng không khí khô tuyệt đối đi qua máy sấy (Kg/h) xo : Hàm ẩm của không khí trước khi vào caloripher sưởi 13 (Kg/Kgkkk) x1, x2: Hàm ẩm của không khí trước khi vào máy sấy (sau khi đi qua caloripher sưởi) và sau khi ra khỏi máy sấy, (Kg/Kgkkk) 14 2.2.2. Lượng ẩm được tách ra W =G 2× W =100× W 1 −W 2 100−W 1 [5,43] 80−7 Kg =365( ) 100−80 h 2.2.3. Khối lượng vật liệu sấy G1 = G 2 + W [2,102] G1 = 100 +365 = 465( Kg/h ) 2.2.4. lượng vật liệu khô tuyệt đối G k =G 1 × 100−W 1 100−W 2 =G 2× 100 100 G K =100 × [2,102] K 100−7 =93 g 100 h ( ) Bảng 2.1 : bảng tổng kết các thông số của vật liệu sâý Đại lượng Giá trị Đơn vị G1 465 Kg/h G2 100 Kg/h Gk 93 Kg/h W1 80 % W2 7 % W 365 % 2.2.5. Cân bằng theo lượng ẩm Trong quá trình tính toán hệ thống sấy ngoài tính cân bằng vật liêu ta cần phải tính cân bằng theo lượng ẩm, như vậy ta mới có thể tìm được lượng không khí khô tiêu tốn trong quá trình sấy L (kg/h). Coi lượng không khí sấy không bị mất mát trong quá trình sấy [10]. Ta có kí hiệu: L: Lượng không khí khô tuyệt đối đi qua mấy sấy (Kg/h) xo: Hàm ẩm của không khí trước khi vào caloripher sưởi (Kg/Kgkkk) 15 x1, x2: Hàm ẩm của không khí trước khi vào máy sấy (sau khi đi qua caloripher sưởi) và sau khi ra khỏi máy sấy, (Kg/Kgkkk). Khi quá trình làm việc ổn định lượng không khí khô L sẽ mang hơi ẩm là (L.x1). Kết thúc quá trình sấy vật liệu sấy có độ ẩm là (W) thì lượng ẩm chứa trong không khí sau quá trình sấy là (L.x 2). Theo cân bằng vật liệu theo lượng ẩm có khối lượng W (kg): L.x1 + W = L.x2 L= W x 2−x 1 (1) Như vậy lượng không khí khô cần thiết để bay hơi 1 kg ẩm khỏi vật liệu gọi là lượng không khí khô tiêu tốn riêng (l): l= L 1 = W X 2− X 1 (Kg kkk/kg ẩm bay hơi) (2) Theo số liệu ban đầu ta tra được t1 = 75oC  Pbh1 = 0,393at [1, bảng I.250,312] t2 = 40oC  Pbh2 = 0,0752at t0 = 25oC  Pbh0 = 0,0323at ta có hàm ẩm của không khí tính theo công thức: x 0= 0,622× 0 × Pbh 0 (kg/kgkkk) [2,156] P−0 × Pbh 0 x 0= 0,622× 0,81 ×0,0323 =0,0162 (kg/kgkkk) 1,033−0,81× 0,0323 Nhiệt lượng riêng của không khí trước khi vào calorife: I0 = 103×t0+(2493+1,97×t0)103×x0 (J/kgkkk) [2,96] I0 = 103×25+(2493+1,97×25)103×0,0162 = 66,184×103 (J/kgkkk) Hay I0 = 66,184 (KJ/kgkkk) Khi đi qua calorife thì không khí chỉ thay đổi nhiệt độ nhưng không thay đổi hàm ẩm. Vì vậy x1 = x0 =0,0162, ta có : 16