Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
PHẦN 1: MỞ ĐẦU
Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong thực t ế sản xu ất và đ ời
sống. Trong công nghiệp như chế biến nông – hải sản, chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây
dựng… kỹ thuật sấy đóng một vai trò quan trọng trong dây chuyền s ản xu ất. Trong nông
nghiệp, sấy là một trong những công đoạn quan trọng của công ngh ệ sau thu ho ạch… S ản
phẩm sau quá trình sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế
biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm. Ở Đồ án môn học này, em xin trình bày v ề
quy trình công nghệ và thiết bị sấy thùng quay để sấy đậu xanh nguyên hạt, năng su ất 1 tấn/h
theo sản phẩm.
I.
SƠ LƯỢC VỀ NGUYÊN LIỆU
- Đậu xanh, còn gọi là lục đậu, boubour, haricotdore, green bean. Tên khoa h ọc:
Phaseolus aureus Roxb., Vigna aurea Roxb. Thuộc họ đậu Fabaceae (Papilonaceae). Mô
tả cây: cây thảo, mọc đứng, ít phân nhánh, cao 0,6m , lá có 3 lá chét, lá chét hình trái xoan, ba c ạnh,
màu lục sẫm, có lông nháp. Hoa màu vàng hoặc lục, rất dày đặc, xếp thành chùm ở nách, qu ả n ằm
ngang hình trụ, có lông rồi nhẵn, có đầu nhọn ngắn. Hạt 10–15, phân cách nhau b ởi các vách,
màu lục, bóng.
- Đậu xanh, cùng với đậu nành, đậu đen, đậu trắng, đậu Hà Lan.. đều được xếp vào hàng h ọ
đậu. Đặc điểm chung của chúng là chứa nhiều protein (25 –50%). Do ở r ễ c ủa cây h ọ đ ậu có
các nốt sần, ở đó các vi khuẩn cộng sinh phát triển, có kh ả n ăng l ấy Nit ơ t ừ không khí nên
không những cung cấp đủ Nitơ cho cây mà còn làm cho đ ất đai thêm màu m ỡ b ằng ngu ồn Nit ơ
thừa thải ra.
- Về mặt cấu tạo, họ đậu thuộc các hạt họ hòa thảo. Chúng không có n ội nh ũ, n ội nh ũ
của chúng bị mất trong quá trình hình thành hạt. C ấu t ạo ch ủ y ếu c ủa h ọ đ ậu g ồm 3 ph ần:
vỏ, tử diệp (lá mầm) và phôi (mộng).
- Thành phần hóa học của hạt đậu xanh: hạt đậu xanh có trung bình:
13,7% nước
2,4% lipid
23% protit
52% glucid
4,6% xenluloza
- Mỗi 100g đậu xanh cung cấp cho cơ thể:
329 calo
62,7 mgCa
369,5 mgP
4,75% Fe
0,06mg% caroten
0,71mg% vitB1
0,15mg% vitB2
2,4mg% vitPP
4mg% vitC
- Đậu xanh được trồng ở khắp nước ta, lấy hạt chủ yếu làm thực phẩm, thường
được chế biến ngay thành thức ăn. Đậu xanh, ngoài protid còn có nhi ều glucid, ch ủ y ếu là
tinh bột, và ít lipid. Thành phần protein c ủa nó ch ứa đ ầy đ ủ các acid amin không thay th ế.
Tinh bột đậu xanh có tỷ lệ amyloza tương đối rất cao (45 – 50%), đ ược dùng nhi ều đ ể ch ế
biến miến, làm bánh kẹo …
- Vấn đề bảo quản đậu xanh cũng như các nguyên liệu họ đậu nói chung là khó, vì đ ậu là
môi trường rất thích hợp cho các loại sâu mọt phá ho ại. M ặt khác, n ếu đi ều ki ện b ảo qu ản
không tốt như nhiệt độ, độ ẩm cao, đậu sẽ bị “sượng” (hóa già) làm gi ảm ch ất lượng đ ậu.
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan
Trang 1
Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
Muốn bảo quản lâu dài thì hạt phải có chất lượng ban đ ầu t ốt, không sâu m ọt và có đ ộ ẩm an
toàn. Vì vậy, quá trình phơi, sấy hạt sau khi thu ho ạch có vai trò r ất quan tr ọng trong b ảo
quản, chế biến cũng như nâng cao chất lượng hạt.
II.
QUY TRÌNH SẤY ĐẬU XANH HẠT
Đậu xanh
Thu hoạch
Phơi (sấy sơ bộ)
Đập, tách hạt
Làm sạch
Vỏ
Tạp chất
Phân loại
Sấy
Làm nguội
Kiểm tra cỡ hạt
Đóng gói
Thành phẩm
Đậu được thu hoạch từ đồng ruộng, người ta chặt cây và nhặt đậu ra. Khi m ới thu ho ạch t ừ
ruộng về, hạt thường có độ ẩm cao trung bình 20 – 25%. Đối v ới đ ậu xanh thu ho ạch c ả
vỏ thì phải phơi, sấy sơ bộ tới độ khô nhất định mới tách, lấy h ạt kh ỏi v ỏ thu ận l ợi. Vi ệc
đập và tách hạt đậu ra khỏi quả có thể làm bằng máy ho ặc b ằng tay. Sau đó ti ến hành làm s ạch,
tách những tạp chất trong hạt như cỏ, rác, mảnh, cành lá, đ ất s ỏi, đá, m ảnh kim lo ại… l ẫn vào
hạt khi thu hoạch, tách hạt…. Có thể tách b ằng sàng, rây: t ạp ch ất h ữu c ơ (c ỏ, rác, cành, lá…) l ớn
hơn hạt nên ở lớp trên cùng, lớp giữa là hạt, lớp dưới cùng là đ ất, cát, rác v ụn nh ỏ h ơn h ạt. Sau
khi có khối đậu sạch thì tiến hành lấy mẫu đo độ ẩm b ằng máy đo đ ộ ẩm đ ể xác đ ịnh đ ộ ẩm ban
đầu. Tiếp theo, người ta phân loại đậu theo lo ại 1, 2, 3… theo kích c ỡ, có th ể dùng sàng v ới các
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan
Trang 2
Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
lớp lưới có đường kính lỗ khác nhau. Sau khi phân lo ại, tiến hành sấy theo t ừng lo ại đ ậu. Sau
thời gian sấy phải kiểm tra lại độ ẩm, độ ẩm thành phẩm đ ạt 14% thì quá trình s ấy k ết thúc.
Sau khi sấy, đậu được làm nguội tự nhiên hoặc có quạt thổi để gi ảm nóng, tránh dùng không
khí có độ ẩm cao để thông gió sẽ làm tăng độ ẩm hạt. Ti ếp theo, kh ối đ ậu đ ược ki ểm tra l ại
cỡ hạt để loại bỏ những hạt lép, hỏng sau khi sấy. Có thể dùng sàng để phân lo ại h ạt. Cu ối
cùng, đậu được đóng gói theo yêu cầu thị trường: 50 kg, 25 kg, 10 kg, 5 kg, 1kg. S ản ph ẩm
đậu xanh nguyên hạt.
III.
PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN QUÁ TRÌNH SẤY
- Muốn bảo quản lương thực hoặc chế biến sản phẩm có chất lượng cao, các lo ại
hạt cần được sấy khô xuống độ ẩm bảo quản hoặc chế biến. Để thực hiện quá trình sấy có
thể sử dụng nhiều hệ thống sấy như buồng sấy, hầm sâùy, tháp sấy, thùng s ấy… M ỗi h ệ
thống có những ưu, khuyết điểm và phạm vi ứng dụng khác nhau. Ch ế đ ộ s ấy có ảnh h ưởng
rất lớn đến chất lượng sản phẩm vì sấy là một quá trình trao đổi nhi ệt – chất ph ức t ạp và làm
thay đổi không những cấu trúc vật lý mà còn cả thành phần hóa học của nguyên liệu.
- Để sấy đậu xanh là nông sản dạng hạt, người ta thường dùng thi ết b ị sấy tháp ho ặc
sấy thùng quay. Ở Đồ án môn học này, em chọn thiết b ị sấy thùng quay, là thi ết b ị chuyên dùng
để sấy vật liệu dạng hạt, cục nhỏ và được dùng rộng rãi trong công ngh ệ sau thu ho ạch.
Trong thiết bị sấy thùng quay, vật liệu được sấy ở trạng thái xáo tr ộn và trao đ ổi nhi ệt đ ối l ưu
với tác nhân sấy. Trong quá trình sấy, hạt được đảo trộn mạnh và tiếp xúc tốt với tác nhân sấy nên
tốc độ sấy nhanh và hạt được sấy đều. Hệ thống sấy thùng quay có th ể làm vi ệc liên t ục v ới
năng suất lớn.
- Tác nhân sấy sử dụng cho quá trình sấy có thể là không khí nóng ho ặc khói lò. Quá trình
sấy đậu xanh hạt dùng làm thức ăn đòi hỏi đảm b ảo tính vệ sinh cho s ản ph ẩm, nên ở đây em
chọn tác nhân sấy là không khí, được làm nóng trong caloriphe, nhi ệt cung c ấp cho không khí
trong caloriphe là từ quá trình ngưng tụ hơi nước bão hòa. Nhi ệt đ ộ tác nhân s ấy đ ược ch ọn
phụ thuộc vào bản chất của hạt. Có loại hạt sấy ở nhiệt đ ộ cao v ẫn gi ữ đ ược tính ch ất v ật
lý, sinh lý và công nghệ, nhưng có loại không cho phép sấy ở nhiệt độ cao. Đối với đậu xanh là
loại nguyên liệu chứa lượng đạm cao thì sấy ở nhiệt độ thấp, với nhiệt độ không khí sấy từ
40 – 55oC 1. Do đó, em chọn nhiệt độ tác nhân sấy đưa vào thùng s ấy là 55 oC, chế độ sấy cùng
chiều.
- Quá trình hoạt động của hệ thống:
Đậu xanh có độ ẩm ban đầu 20% được chuyển vào thùng sấy b ằng b ăng t ải và di
chuyển trong thùng sấy cùng chiều với tác nhân, với đ ộ ch ứa đ ầy 18%. Thùng s ấy hình tr ụ tròn,
đặt nghiêng 1,7o so với mặt phẳng ngang, trên hệ thống con lăn đỡ và con lăn ch ặn. T ốc đ ộ
quay thùng là 1 vòng/phút. Hệ thống truyền động cho thùng quay gồm bánh răng vòng lắp trên vỏ
thùng, động cơ truyền động và hộp giảm tốc. Bên trong thùng có g ắn các cánh nâng d ọc theo
đường sinh của thùng để nâng và đảo vật liệu, làm tăng diện tích tiếp xúc giữa vật liệu và tác nhân
sấy, tăng bề mặt trao đổi nhiệt giúp đẩy nhanh quá trình sấy. Ở đ ầu nh ập li ệu c ủa thùng, cánh
nâng được bố trí xoắn đóng vai trò như cơ cấu hướng dòng cho v ật li ệu s ấy đi vào thùng. Khi
thùng quay, hạt được mang lên cao tới góc rơi r ồi đ ổ xu ống, trong lúc đó tác nhân s ấy nóng 55 oC,
được quạt hút vận chuyển đi với vận tốc 2,6 m/s, thổi qua, trao đ ổi nhi ệt ẩm và làm khô h ạt.
1
Theo Đoàn Dụ, Bùi Duy Hân, Võ Văn Mân, Lò sấy thủ công, NXB KHKT, Hà Nội, 1971.
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan
Trang 3
Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
Nhờ độ nghiêng của thùng mà hạt sẽ được vận chuyển dần ra phía tháo li ệu. Th ời gian l ưu
của vật liệu trong thùng sấy là 0,8 giờ. Kết thúc quá trình s ấy, đ ậu xanh có đ ộ ẩm 14%, đ ược
dẫn ra ngoài bằng băng tải, đưa vào hệ thống đóng bao. Không khí nóng đ ược đ ưa qua xyclon
để lắng bụi rồi thải ra ngoài.
Hình 1: Một số hệ thống sấy thùng quay
PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY
Vật liệu sấy là đậu xanh nguyên hạt có các thông số cơ bản như sau:
Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy (theo nguyên liệu ẩm):
1 = 20% = 0,2
Độ ẩm cuối của vật liệu sấy (theo nguyên liệu ẩm):
2 = 14% = 0,14
Độ xốp của khối hạt vật liệu (lấy theo hạt đậu nành): [11]
Khối lượng riêng của hạt vật liệu: [5]
r = 1000 1400 kg/m3
Khối lượng riêng thể tích của vật liệu:
v r (1
)
560 784
1 v
r
Chọn v = 650 kg/m3
Nhiệt dung riêng của vật liệu khô: [6]
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan
Trang 4
kg/m3
Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
Cvk = 1,2 1,7 kJ/kg.oK
Chọn Cvk = 1,5 kJ/kg.oK
I.
Đường kính trung bình của hạt vật liệu:
d = 5 mm = 0,005m
Năng suất (theo sản phẩm):
G2 = 1000 kg/h.
TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT
1. Tính các thông số của tác nhân sấy:
1.1.
Các công thức sử dụng: [1], [10]
Dùng tác nhân sấy là không khí.
- Phân áp suất bão hòa của hơi nước trong không khí ẩm theo nhiệt độ:
4026,42
p b exp12
235,5 t o C
,bar
(CT 2.31, [10])
- Độ chứa ẩm:
x 0,621
.pb
B .pb
,kg/kgkk (CT 2.18, [10])
với: . B: áp suất khí trời, B = 1at = 0,981 bar
- Enthapy của không khí ẩm:
I C pk .t x ( r C pa .t ) 1,004.t x (2500 1,842.t )
,kJ/kgkk
(CT 2.25, [10])
với: . Cpk : nhiệt dung riêng của không khí khô, Cpk = 1,004 kJ/kgoK
. Cpa : nhiệt dung riêng của hơi nước, Cpa = 1,842 kJ/kgoK
. r : ẩn nhiệt hóa hơi của nước, r =2500 kJ/kg
- Thể tích riêng của không khí ẩm:
v
RT
288.T
M (B . p b ) B . p b
,m3/kgkk
(CT VII.8, [1])
với: . R: hằng số khí, R =8314 J/kmol.độ
. M: khối lượng không khí, M = 29 kg/kmol
. B, pb: áp suất khí trời và phân áp suất bão hòa c ủa hơi n ước trong không
khí, N/m2
- Lưu lượng không khí ẩm:
V = v.L
,m3/kg
với: . L : lưu lượng không khí khô, kg/h
. v : thể tìch riêng của không khí ẩm, m3/h
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan
Trang 5
Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
- Khối lượng riêng của không khí ẩm:
T
0,378. . p b
k o o 1
T
B
,kg/m3 (CT 1.11, [8])
trong đó:
. o = 1,293 kg/m3: khối lượng riêng không khí khô ở điều kiện chuẩn
.
To = 273oK : nhiệt độ không khí ở điều kiện chuẩn.
1.2.
Tính các thông số của tác nhân sấy:
- Trạng thái không khí ngoài trời: được biểu diễn bằng tr ạng thái A, xác đ ịnh b ằng c ặp
thông số (to, o).
Do vật liệu sấy là đậu xanh có thể được trồng và thu ho ạch nhi ều v ụ trong m ột n ăm,
tuy nhiên tính theo mùa mưa, ít nắng thì thiết b ị sẽ làm vi ệc t ốt quanh n ăm. Vì v ậy, ta ch ọn
trạng thái A theo giá trị trung bình vào tháng 9 ở Thành phố Hồ Chí Minh: [1]
A:
to = 27 oC
o = 84%
4026,42
p bo exp12
235
,5 t o
(bar)
x o 0,621
o . p b o
B o . p b o
4026,42
exp12
0,0355
235
,5 27
0,621
0,84.0,0355
0,0194
0,981 0,84.0,0355
(kg/kgkk)
I o 1,004.t o x o (2500 1,842.t o )
1,.004
.(2500 1,842.27) 76,7213
288
T o .27 0,0194288
(27 273) (kJ/kgkk)
vo
0,9083
B o . p bo 0,981 .10 5 0,84.0,0355 .10 5
(m3/kgkk)
- Không khí được quạt đưa vào caloriphe và được đốt nóng đ ẳng ẩm (x 1= xo) đến trạng
thái B (x1, t1). Trạng thái B cũng là trạng thái của tác nhân sấy vào thùng sấy.
Nhiệt độ t1 tại điểm B là nhiệt độ cao nhất của tác nhân sấy, do tính ch ất c ủa v ật li ệu
sấy và chế độ công nghệ quy định. Nhiệt độ của tác nhân s ấy ở B đ ược ch ọn ph ải th ấp h ơn
nhiệt độ hồ hóa của tinh bột đậu xanh. Do đậu xanh là lo ại hạt giàu tinh b ột, ban đ ầu khi đ ộ
ẩm của vật liệu sấy còn cao, nếu vật liệu tiếp xúc với tác nhân s ấy nhi ệt đ ộ cao thì l ớp b ề
mặt của hạt tinh bột bị hồ hóa và tạo thành một lớp keo mỏng b ịt kín b ề mặt thoát ẩm t ừ
trong lòng vật liệu ra ngoài.
Quy tắc sấy đối với loại nguyên liệu chứa lượng đạm cao thì sấy ở nhiệt độ thấp, ví
dụ như sấy một số loại đậu hạt chứa nhiều đạm thì nhiệt độ không khí sấy từ 40 – 55 oC.
Do đó, chọn điểm B:
t1 = 55oC
x1 = xo = 0,0194 (kg/kgkk)
4026,42
4026,42
exp12
p b1 exp 12
0,1556
235,5 t 1
235,5 55
x 1 .B
(bar)
1
p b1 (0,621 x 1 )
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan
0,0194.0,981
0,1915
0,1556 .( 0,621 0,0194 )
Trang 6
Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
.p
1 b1
x 1 0,621
B 1 . p b 1
I 1 1,004.t 1 x 1 (2500 1,842.t 1 )
1,004.55 0,0194 .(2500 1,842.55)(kJ/kgkk)
105,8369
v1
288.T 1
288(55 273)
0,9931
B 1 . p b1 0,981.10 5 0,1915.0,1556 .10 5
(m3/kgkk)
- Không khí ở trạng thái B được đẩy vào thiết bị sấy để thực hiện quá trình s ấy lý thuy ết
(I1 = I2). Trạng thái không khí ở đầu ra của thiết bị sấy là C (t2, 2).
Nhiệt độ của tác nhân sấy ra khỏi thiết bị sấy t 2 tùy chọn sao cho tổn thất nhiệt do tác
nhân sấy mang đi là bé nhất, nhưng phải tránh hiện tượng đọng sương, nghĩa là tránh trạng thái C
nằm trên đường bão hòa. Đồng thời, độ chứa ẩm c ủa tác nhân s ấy t ại C ph ải nh ỏ h ơn đ ộ ẩm
cân bằng của vật liệu sấy tại điểm đó để vật liệu sấy không hút ẩm trở lại.
Với I2 = I1 = 105,8369 kJ/kgkk
tđs ≈ 31oC
= 100%
Chọn t2 = 35oC.
4026,42
p b2 exp12
235,5 t 2
4026,42
exp12
0,0558
235,5 35
(bar)
I 2 1,004.t 2 x 2 (2500 1,842.t 2 )
x2
I 2 1,004 .t 2
105,8369 1,004 .35
0,0290
2500 1,842.t 2
2500 1,842.35
(kg/kgkk)
x 2 .B
0,0290 .0,981
0,7844
p b2288
(0,.621
.(0,621
T 2 x 2 ) 0,0558
288(35
273
) 0,0290 )
v2
0,9465
B 2 . p b2 0,981.10 5 0,7844.0,0558.10 5
(m3/kgkk)
2
- So sánh x2 với độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy:
Bảng 1: Hàm ẩm cân bằng cb của vật liệu sấy (với vật liệu sấy là đậu nành): [5], [9]
(kg ẩm/kg chất khô)
toC
30
20
20
0,054
30
0,0563
0,065
40
0,06
0,071
Độ ẩm không khí, %
50
60
70
0,068
0,0846
0,103
0,08
0,095
0,116
80
0,142
0,153
90
0,199
0,209
100
0,304
-
Ta thấy, tại điểm C (t2 = 35oC, 2 = 78,4%), hàm ẩm cân bằng của vật liệu sấy cb
0,128 (kg/kg) Độ chứa ẩm của không khí x2 < cb, vật liệu sấy không hút ẩm trở lại.
- Tóm lại, trạng thái tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết:
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan
Trang 7
Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
Bảng 2 : Trạng thái tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết:
Đại lượng
Trạng thái không khí
ban đầu (A)
27
0,84
0,0194
76,7213
0,0355
0,9083
t (oC)
(đơn vị)
x (kg/kgkk)
I (kJ/kgkk)
pb (bar)
v (m3/kgkk)
Trạng thái không khí vào
thiết bị sấy (B)
55
0,1915
0,0194
105,8369
0,1556
0,9931
Trạng thái không khí ra
khỏi thiết bị sấy (C)
35
0,7844
0,0290
105,8369
0,0558
0,9465
2. Tính cân bằng vật chất: [8]
- Năng suất thiết bị sấy theo nhập liệu:
1 2
1 0,14
G1 G 2 .
1000 .
1075
1 1
1 0,2
(kg/h)
- Lượng ẩm cần tách:
W = G1 – G2 = 1075 – 1000 = 75 (kg/h)
- Lượng tác nhân khô cần thiết:
L
W
75
7837,742
x 2 x 1 0,029 0,0194
(kg/h)
- Lượng tác nhân tiêu hao riêng:
l
L
1
1
104,503
W
x 2 x 1 0,029 0,0194
(kgkk/kg ẩm)
II.
TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG [10]
Quá trình sấy không có bổ sung nhiệt lượng, QBS = 0
Thiết bị sấy thùng quay không có thiết bị chuyển tải, QCT = 0
- Nhiệt lượng đưa vào thiết bị sấy gồm:
Nhiệt lượng do tác nhân sấy nhận được trong caloriphe: L(I1 – Io)
Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào: [(G1 - W)Cv1 + WCa].tv1
- Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bị sấy gồm:
Nhiệt lượng tổn thất do tác nhân sấy mang đi: L(I2 – Io)
Nhiệt lượng tổn thất qua cơ cấu bao che: QBC
Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra: G2.Cv2.tV2
Với:
o
tv1 : nhiệt độ ban đầu của vật liệu sấy, thường lấy bằng nhiệt độ môi
trường:
tv1 = to = 27oC
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan
Trang 8
Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
o
tv2 : nhiệt độ cuối của vật liệu sấy sau khi ra khỏi thiết bị sấy:
tv2 = t2 – (5 10oC) = 35 – 5 = 30oC
o
Cv1 = Cv2 = Cv : nhiệt dung riêng của vật liệu sấy vào và ra khỏi thiết b ị
sấy là như nhau. Ở đây, Cv là nhiệt dung riêng của vật liệu sấy với độ ẩm
2:
Cv = Cvk(1-2) + Ca.2
,kJ/kgoK ä
Ca: nhiệt dung riêng của ẩm.
Với ẩm là nước thì: Ca = Cn = 4,18 kJ/kgoK
Cv =
Cvk(1-2) + Ca.2
= 1,5.(1 - 0,14) + 4,18.0,14
= 1,8752 (kJ/kgoK)
- Cân bằng nhiệt lượng vào và ra hệ thống sấy:
L(I2 – I1) + [(G1 - W)Cv1 + WCa].tv1 = L(I2 – Io) + QBC + G2.Cv2.tV2
Đặt: Qv = G2Cv(tv2 – tv1) : tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi.
Mặt khác: G2 = G1 – W
Cv1 = Cv2 = Cv
- Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy thực:
Q = L(I1 – Io) = L(I2 – Io) + QBC + Qv - WCatv1
- Nhiệt lượng tiêu hao riêng (cho 1kg ẩm cần bốc hơi):
q = l(I1 – Io) = l(I2 – Io) + qBC + qv – Catv1
trong đó:
Q
G CQ (t t )
qv v qBC 2 vBC v 2 v 1
W
WW
;
Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy:
Qv = G2Cv(tv2 – tv1) = 1000.1,8752.(30 – 27) = 5625,6 (kJ/h)
Q
5625,6
(kJ/kg ẩm)
qv v
75,008
W
75
Nhiệt do ẩm
trong vật liệu đưa vào:
WCatv1 = 75.4,18.27 = 8464,5 (kJ/h)
Ca.tv1 = 4,18.27 = 112,86 (kJ/kg ẩm)
Tổn thất nhiệt qua cơ cấu bao che:
QBC = (0,03 0,05).Qhi
[14]
Qhi : nhiệt hữu ích, là nhiệt cần thiết để làm bay hơi ẩm trong vật liệu:
Qhi = W.[rtv1 + Ca(t2 – tv1)]
[8]
với:
o
rtv1 : ẩn nhiệt hóa hơi của nước trong vật liệu sấy ở nhi ệt đ ộ vào, r tv1 =
2500 kJ/kg
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan
Trang 9
Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
o
Ca : nhiệt dung riêng của ẩm.
Với ẩm là hơi nước thì: Ca = Cpa = 1,842 kJ/kgoK
Qhi = 75.[2500 + 1,842.(35 – 27)] = 188605,2 (kJ/h)
QBC
0,03.Qhi
=
= 0,03.188605,2 = 5658,156 (kJ/h)
Q
5658,156
q BC BC
75,4421
W
75
(kJ/
kg
ẩm)
- Đặt: Catv1 – qBC – qv : nhiệt lượng riêng cần bổ sung cho quá trình sấy th ực,
là đại lượng đặc trưng cho sự sai khác giữa quá trình sấy thực tế và sấy lý thuyết.
Với quá trình sấy lý thuyết: = 0
Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy lý thuyết:
Q = L(I2 – Io)
= 7837,742.(105,8369 – 76,7213) = 228200,399 (kJ/h)
q = l(I2 – Io)
= 104,503.(105,8369 – 76,7213) = 3042,672 (kJ/kg ẩm)
Với quá trình sấy thực tế: ≠ 0
= Catv1 – qBC – qv
= 112,86 – 75,4421 – 75,008 = -37,5901 (kJ/kg ẩm)
< 0
Catv1 < qBC + qv
trạng thái tác nhân sấy sau quá trình sấy thực nằm dưới đường
I2 < I1
I1 (đường sấy thực tế nằm dưới đường sấy lý thuyết)
Từ đó ta xác định lại các tính chất của tác nhân sấy khi ra khỏi thùng sấy:
I2 Ií
Tuy nhiên vì l chưa biết nên ta xác
định độ chứa ẩm x2 trước thông qua t2 đã biết:
x2
l
C pk (t 1 t 2 ) x o (i í )
(i 2 )
C pk (t 1 t 2 ) x o [( r C pat 1 ) ]
[( r C pat 2 ) ]
1,004(55 35) 0,0194.[(2500 1,842.55) (37,5901)]
0,0274
[(2500 1,842.35) (37,5901)]
(kg/kgkk)
I 2 1,004 .t 2 x 2 (2500 1,842.t 2 )
gkk)
1,004 .354026
0,0274
1,8424026
.35)(kJ/kgkk)
105,5365
,42 (2500
,42
(bar) p exp
12
exp
12
0,0558
b2
235
,
5
t
235
,
5
35
2
x 2 .B
0,0290
.0,981
2
0,7436
p b2288
(0,.621
.( 0,621
T 2 x 2 ) 0,0558
288(35
273) 0,0274)
(m3/k
v2
0,9442
B 2 . p b2 0,981.10 5 0,7436.0,0558.10 5
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan
Trang 10
Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
- Tóm lại, trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực tế:
Bảng 3: Trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực:
Đại lượng
t (oC)
(đơn vị)
x (kg/kgkk)
I (kJ/kgkk)
pb (bar)
v (m3/kgkk)
Trạng thái không khí
ban đầu (A)
27
0,84
0,0194
76,7213
0,0355
0,9083
Trạng thái không khí vào
thiết bị sấy (B)
55
0,1915
0,0194
105,8369
0,1556
0,9931
Trạng thái không khí ra
khỏi thiết bị sấy (C’)
35
0,7436
0,0274
105,5365
0,0558
0,9442
Hình 2: Đồ thị I – d không khí ẩm
- Lượng tác nhân khô cần thiết:
L
W
75
9383,8531
x 2 x 1 0,0274 0,0194
(kg/h)
Lượng tác nhân tiêu hao riêng:
l
L
1
1
125,1180
W
x 2 x 1 0,0274 0,0194
(kg/kg ẩm)
- Lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình sấy thực:
Q = L(I2 – Io) + QBC + Qv - WCatv1
= 9383,8531.(105,5365-76,7214) + 5658,156 + 5625,6 – 8464,5
= 273216,3084 (kJ/h)
Lượng nhiệt cung cấp riêng:
(kJ/kg ẩm)
q
- Hiệu suất sấy:
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan
Q
3642,8841
W
Q hi
188605,2
0,69
Q
273216,3084
Trang 11
Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
III.
TÍNH THỜI GIAN SẤY [8]
1. Tính cường độ sấy:
- Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy trong thiết bị sấy:
t t
55 35
(oC)
tk 1 2
45
2
2
- Độ ẩm trung bình của tác
nhân sấy trong thiết bị sấy:
2 0,1915 0,7436
k 1
0,4675
2
2
- Phân áp suất bão hòa
của hơi nước trong tác nhân sấy:
4026,42
4026,42
p b exp12
exp12
0,0949
235
,
5
t
235
,5 45
(bar)
- Khối lượng riêng của tác nhân:
- Chọn các
thông số để tính
cường độ sấy:
0,378. . p b
1
B
1,293 .273
0,378.0,4675.0,0949
1
1,0910
(kg/m3)
(45 273)
0,981
k
oT o
T
Bảng 4 : Các thông số chọn để tính cường độ sấy:
STT
Đại lượng
1
Tốc độ trung bình của
tác nhân trong thùng sấy
Số vòng quay của
thùng
Hệ số chứa đầy của
vật liệu trong thùng
vk
m/s
23
Tài liệu
tham
khảo
[1]
n
v/ph
18
[8]
1
phần
đơn vị
[8]
0,18
4
Góc nghiêng của thùng
độ
[8]
1,7
5
Góc nghiêng tự nhiên
của vật liệu
Đường kính trung
bình hạt vật liệu
Khối lượng riêng thể
tích vật liệu
Số cánh trong thùng
độ
Đối với thùng có cánh
nâng,
= 0,18
1,15 3,82
(1/15 1/50 rad)
24 32 (đối với đậu
nành)
[12]
27
d
m
v
kg/m3
Z
cánh
2
3
6
7
8
Ký
hiệu
Đơn
vị
Khoảng giới hạn
Chọn
2,6
0,005
560 784
[5], [12]
Khi sử dụng dạng cánh nâng thì các thông số đặc trưng của cấu trúc dạng cánh: [8]
Fhc
0,122
576
2
D
T
D
T
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan
Trang 12
650
8
Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
;
với: . h : chiều cao rơi trung bình của hạt vật liệu, m
.
DT : đường kính trong của thùng sấy, m
.
Fc : bề mặt chứa vật liệu của cánh, m2
- Cường độ bay hơi thể tích A xác định theo công th ức th ực nghi ệm đ ối v ới v ật li ệu
dạng hạt:
,
kg/m3h
A 3,03.
trong đó:
k .v k
tg W 2
.n .B 0,5 .
.
tg
W
d
h max
0,65
B : yếu
tố cấu trúc của thùng quay
F
B c
D2
T
.Z . h 0,122.8. 0,576 0,7407
DT
Whma
x : độ
hút ẩm cực đại của vật liệu.
Theo [8], trường hợp W 2
1
W h max
nếu W2 Whmax thì lấy
Whmax được xác định theo công thức:
1 1
1
B ln
W
W cb W
W
B cbh max h max
ln
1
với: . Wcb : độ ẩm cân bằng của vật liệu, %
. B : hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ.
1
1
để B > 0 thì
W h max
Wcb
> W cb
Vì < 1 ln < 0
Whmax
(1)
Mà quá trình sấy ở đây có độ ẩm cuối (W2 = 14%) > độ ẩm cân bằng (Wcb =
12,8%): W2 > Wcb
(2)
(1), (2) W2 Whmax
thức tính A.
(kg/m3h)
Vậy ta lấy trong công W 2
1
W h max
A 3,03 .
1,091 .2,6
0,005
.1. 0,7407 0,5 . 0,18.
tg 1,7
.1 10,7123
tg 27
Tính thời gian sấy:
(h)
=
47,37 (ph)
2 v . .(W 1 W 2 )
2.650 .0,18.(20 14)
0,79
A [200 (W 1 W 2 )] 10,7123.[200 (20 14)]
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan
Trang 13
2.
Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
IV.
TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH [8]
1. Tính kích thước thùng quay:
- Thể tích thùng sấy:
(m3)
VT
- Chọn đường kính thùng,
theo tiêu chuẩn: DT = 1,2m
W
75
7,0013
A
10,7123
- Chiều dài thùng:
4V T
4.7,0013
6,1905
2
2
LD
.
1
,
2
6
,
1905
TT
5,42
D
,2
thỏa T LT 1
48
DT
(m)
LT
Chọn LT = 6,5m
điều kiện
Khi đó, thể tích của thùng sấy:
(m3)
VT
DT2
.1,2 2
.L
.6,5 7,3513
4
4
2. Thời
gian
lưu:
(ph)
Thời gian mà vật liệu lưu trú trong thùng (thời gian vật liệu đi hết chiều dài thùng):
V .v
7,3513 .0,18.650
(h) = 48,01
1 T
0,80
G1
1075
thỏa điều kiện 1
3. Kiểm tra tốc độ quay của thùng:
n
m .k 1 .LT
1 .DT .tg
,vg/ph
trong đó:
. k1 : hệ số lưu ý đến đặc tính chuyển động của vật liệu.
Trường hợp sấy xuôi chiều: k1 = 0,2 0,7 Chọn k1 = 0,5
. m : hệ số lưu ý đến dạng cánh trong thùng.
Đối với cánh nâng, m = 0,5
m .k 1 .LT
0,5.0,5.6,5
(vg/ph)
n
0,9504
1 .DT .tg 48,01.1,2.tg 1,7
Sai số so với giá
trị chọn:
n n
1 0,9504
.100%
.100% 4,96%
n
1
ch
ọn n = 1 vg/ph là hợp lý.
4. Kiểm tra vận tốc tác nhân sấy:
Bảng 5: Lưu lượng và khối lượng riêng không khí sấy tại các điểm của quá trình sấy
thực:
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan
Trang 14
Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
Đại
lượng
Ký hiệu –
Đơn vị
Trạng thái
không khí ban
đầu – A
(trạng thái 1)
Trạng thái không
khí vào thiết bị
sấy – B
(trạng thái 2)
Trạng thái không khí
ra khỏi thiết bị sấy C’ (trạng thái 3)
Nhiệt độ
t (oC)
27
55
35
Độ ẩm
(đơn vị)
0,84
0,1915
0,7436
Lưu
lượng
Khối
lượng
riêng
V (m3/h)
V (m3/s)
8523,6411
2,3677
9319,1810
2,5887
8860,1435
2,4612
(kg/m3)
1,1631
1,0638
1,1277
Ghi
chú
Bảng
3
Bảng
3
- Lượng tác nhân sấy trung bình trong thùng sấy:
V V 2 9319,181 8860,144
(m3/h
V 1
9089,6622
2
2
)
= 2,5249 (m3/s)
- Tiết diện chảy của tác nhân:
F (1 ).FT (1 )
(m2)
DT2
.1,2 2
(1 0,18)
0,9274
4
4
- Vận tốc tác nhân sấy:
(m/s)
- Sai số so với vận tốc
chọn:
v k
V
2,5249
2,7226
F 0,9274
v v
2,7226 2,6
k k .100%
.100% 4,50%
v k
2,7226
c
họn vk = 2,6 m/s là hợp
lý.
5. Tính bề dày cách nhiệt của thùng:
Máy sấy có thể có hay không có bọc lớp cách nhi ệt. Để tránh nhi ệt trong máy s ấy m ất
mát nhiều và để đảm bảo nhiệt dộ bên ngoài máy sấy có th ể cho phép công nhân làm vi ệc bên c ạnh
được thì thường bọc lớp cách nhiệt cho máy sấy.
5.1.
Hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy đến thành trong của thùng 1:
Bảng 6 : Các thông số của tác nhân sấy trong thùng sấy:
STT
1
2
3
Thông số
Vận tốc
Nhiệt độ trung bình
Hệ số dẫn nhiệt
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan
Kí hiệu
Đơn vị
vk
tk
k
m/s
oC
W/m.oK
Trang 15
Nguồn
– Công thức
(III.1)
(III.1)
Bảng 30, [3]
Giá trị
2,6
45
0,02755
Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
4
5
6
Độ nhớt
Khối lượng riêng
Độ nhớt động
Ns/m2
kg/m3
m2/s
k
k
k
Bảng I.114, [1]
(III.1)
k k
k
- Chế độ chảy của tác nhân sấy trong thiết bị:
1,9314.10-5
1,0910
1,7702.10-5
Chuẩn số Reynolds:
v D
2,6.1,2
Re k T
1,7625.10 5
5
1,7702.10
k
Re > 104 dòng
tác nhân chảy rối trong thùng sấy. Quá trình truyền nhiệt trong thùng xem như là quá trình truy ền
nhiệt trong ống có dòng chảy xoáy rối, là quá trình truy ền nhi ệt do s ự tr ộn l ẫn c ủa các l ớp l ưu
chất trong và ngoài xa trục của dòng chảy. Có thể bỏ qua sự truyền nhi ệt do đ ối l ưu t ự nhiên.
[2]
Vậy quá trình truyền nhiệt giữa tác L 50
nhân sấy và thành thiết bị là truyền nhiệt do D
đối lưu cưỡng bức, dòng chảy trong ống có .
- Chuẩn số Nusselt:
Nu = 0,018.l.Re0,8
trong đó:
Với: Re = 1,76.105
(CT 3.32, [3])
L
l f Re,
D
l = 1,135
L
5,42
(Bảng II-2, [2])
Nu
=
0,018.1,135. D
(1,7625.105)0,8 = 321,4382
- Hệ số cấp nhiệt 1:
(W/m2.K)
1
Nu . k 321,4382.0,02755
7,380
DT
1,2
5.2.
Hệ
số cấp nhiệt từ thành ngoài của thùng sấy đến môi trường xung quanh
2:
Quá trình truyền nhiệt từ thành ngoài của thiết b ị sấy đến môi tr ường xung quanh là
quá trình truyền nhiệt do đối lưu tự nhiên và do bức xạ nhiệt.
Hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên ’2 :
- Do thùng sấy đặt nằm ngang với góc nghiêng = 1,7 o nên việc xác định hệ số cấp nhiệt
do đối lưu tự nhiên xem như là xác định hệ số cấp nhiệt của ống nằm ngang khi không khí có
thể tích lớn chuyển động tự do. Theo [3], đối với trường hợp này, các h ằng s ố v ật lý khi tính
chuẩn số Nu, Gr lấy theo nhiệt độ trung bình của lưu chất ở xa ống, tức là l ấy theo nhi ệt
độ trung bình của không khí môi trường.
Bảng 7: Các thông số của không khí bên ngoài thùng sấy:
STT
1
2
Thông số
Nhiệt độ
Hệ số dẫn nhiệt
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan
Kí hiệu
Đơn vị
to
o
oC
W/m.oK
Trang 16
Nguồn
– Công thức
(II)
Bảng 30, [3]
Giá trị
27
0,02629
Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
3
4
5
6
Độ nhớt
Áp suất hơi bão hòa
Khối lượng riêng
Độ nhớt động
Ns/m2
bar
kg/m3
m2/s
Bảng I.114, [1]
1,8464.10-5
(II)
0,0355
CT1.11, [8]
1,1631
1,5875.10-5
k k
k khí): t w4 = 35oC là
- Chọn nhiệt độ thành ngoài của thùng (phía tiếp xúc với không
nhiệt độ thích hợp để nhiệt từ tác nhân sấy sau khi truyền qua vách thùng và l ớp cách nhi ệt đ ến
phía thành ngoài của thùng thì không còn quá nóng, an toàn cho người làm vi ệc.
o
pb
o
o
- Do hệ số dẫn nhiệt của thép lớn nên xem như nhiệt độ không đổi khi truyền qua b ề
dày thân thùng và lớp bảo vệ. Sơ đồ truyền nhiệt:
1 : bề dày thân thùng
2 : bề dày lớp cách nhiệt
tk
tw1
tw4
1
3 : bề dày lớp bảo vệ
to
2 3
Hình 3: Sơ đồ truyền nhiệt qua vách thùng
- Chọn các bề dày của thùng:
Bảng 8: Các bề dày thùng và vật liệu:
ST
T
1
2
3
Đại lượng
Ký hiệu
Giá trị chọn (m)
Vật liệu
Bề dày thùng
Bề dày lớp cách nhiệt
1
0,008
2
0,001
Bề dày lớp bảo vệ
3
0,001
CT3
Bông thủy
tinh
CT3
Hệ số dẫn nhiệt
(W/mK)
50
- Đường kính ngoài của thùng sấy:
Dng = DT + 2.( 1 + 2 + 3)
= 1,2 + 2.(0,008 + 0,001 + 0,001) = 1,22 (m)
- Chuẩn số Grashof: [2]
- Chuẩn số
Nusselt: [1]
Gr
3
g .D ng
. .T
o2
3
g .D ng
.T
o2T
3
g .D ng
.(t w 4 t o )
o2 (t o 273)
9,81.1,22 3 .(35 27)
1,8849.10 9
(1,5875.10 5 ) 2 .(27 273)
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan
Trang 17
0,05
50
Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
Nu = 0,47. Gr0,25 = 0,47. (1,8849.109)0,25 = 97,9312
- Hệ số cấp nhiệt ’2 :
(W/m2K) Nu .o 97,9312.0,0263 2,1103
2
1,22
D ng
Hệ số cấp
nhiệt do bức xạ nhiệt ’’2 : [1]
T 4 T 4
1 2
100
100
Q bx
2
5,7. 12 .
F (T 1 T 2 )
(T 1 T 2 ) (CT V.135, [1])
,W/m2K
trong đó:
. Qbx : nhiệt trao đổi do bức xạ, W
. F : bề mặt bức xạ, m2
. T1 : nhiệt độ của vật thể nóng, oK , T1 = Tw4
. T2 : nhiệt độ của vật thể nguội, là nhiệt độ không khí bao quanh thùng,
oK , T2 = To
. độ
: đen củ a hệ .
Đối với bức xạ giữa khí và bề mặt vật thể, do bề mặt của khí lớn
hơn bề mặt vật thể nên độ đen của hệ xem như bằng độ đen của vật
thể: 1-2 ≈ 1 = 0,8 1
Chọn e1-2 = 0,8.
T 4 T 4
1 2
100
100
Q bx
2
5,7. 12 .
F (T 1 T 2 )
(T 1 T 2 )
Hệ
số(CT V.134, [1])
cấp
35 273 4 27 273 4
100
100
(W/m2.K)
5,7.0,8.
5,4456
(35 27)
nhiệt chung 2 : [1]
2 2 2
2,1103 5,4456
27.K)
,5560
(W/m
5.3. Hệ
số
truyền nhiệt K: [3]
- Hệ số truyền nhiệt K đối với tường hình ống có chiều dày không dày l ắm so v ới
đường kính, khi bỏ qua nhiệt trở của lớp cáu:
K
1
1
1
i
1 i 1 i 2
3
1
3,4718
1
0,008 0,001 0,001
1
(W/m2.K)
7,3797
50
0,05
50
7,5560
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan
Trang 18
Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
5.4.
Tính bề mặt truyền nhiệt F: [14]
- Đường kính trung bình của máy sấy:
(m)
D tb
D T D ng
1,2 1,219
1,21
2
2
- Bề mặt truyền
nhiệt: gồm diện tích xung quanh thùng và diện tích hai mặt đầu của thùng:
.D tb2
F .D tb .L T 2.
4
.1,212
.1,21.6,5 2.
27,0084
(m2)
4
Tín
h
hiệu
số
nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và không khí bên ngoài ttb: [14]
- Gọi:
5.5.
. t1đ, t1c : nhiệt độ đầu và cuối của tác nhân sấy khi đi qua thùng sấy
tđ1 = t1 = 55oC
tc1 = t2 = 35oC
.
t2đ, t2c : nhiệt độ môi trường xung quanh, t2đ = t2c = to = 27oC
- Hiệu số nhiệt độ của 2 dòng lưu chất ở đầu vào và ra của thùng sấy:
tđ = t1đ – t2đ = 55 – 27 = 28 (oC)
tc = t1c – t2c = 35 – 27 = 8 (oC)
- Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và không khí bên ngoài:
t t c 28 8
(oC)
t tb ñ
15,9647
t ñ
28
ln
ln
8
t c
5.6.
Tính
lượng
nhiệt
mất mát ra xung quanh: [14]
- Xem nhiệt truyền từ bên trong thùng sấy qua lớp cách nhiệt, đến môi trường bên ngoài là
ổn định. Lượng nhiệt đó chính là lượng nhiệt mất mát ra môi tr ường xung quanh khi b ốc h ơi
1kg ẩm qxq. Đối với máy sấy thùng quay thì lượng nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh
này cũng là nhiệt tổn thất qua cơ cấu bao che qBC.
- Theo phương trình truyền nhiệt:
- So sánh với
lượng nhiệt tổn thất
qua cơ cấu bao che đã
giả thiết ban đầu:
K .F .t tb
W
3,4720.27,0084 .15,9647 .3600
71,(J/kg
8555 ẩm)
1000 .75
q xq
q BC q xq
q BC
.100%
75,4421 71,8555
.100% 4,75%
75,4421
giả thiết về chiều dày lớp cách nhiệt ban đầu là hợp lý.
6. Kiểm tra bề dày thùng: [15]
- Vật liệu chế tạo thùng chọn là thép CT3, có các tính chất sau:
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan
Trang 19
Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
Bảng 9: Các tính chất của vật liệu chế tạo thùng: [15]
STT
Thông số
1
2
3
Ứng suất tiêu chuẩn
Giới hạn an toàn
Hệ số bền mối hàn
4
Ứng suất cho phép
Kí hiệu
Đơn vị
[*]
h
N/mm2
đơn vị
đơn vị
[]
N/mm2
Nguồn
– Công thức
Hình 1.1
trang 26
Bảng 1.7
[] = h.[*]
(CT 1.9)
Giá trị
140
1
0,95
140
- Áp suất làm việc của hệ thống: thùng sấy làm việc ở áp su ất thường (không có áp su ất),
theo [1], chiều dày thành thiết bị tính theo thiết b ị làm vi ệc v ới áp su ất trong nh ưng l ấy p
không bé hơn 0,1.106 N/m2.
áp suất làm việc của hệ thống, lấy: p = 0,1.10 6 N/m2 = 0,1 N/mm2
- Ta có :
Do đó bề dày tối
thiểu của thân thùng:
S
[ ]
140
. h
.0,95 1330 25
p
0,1
DT . p
1,2.0,1
4,5.10 4 (m )
2[ ]. h
2.140.0,95
(CT 5.3, [15])
- Hệ số bổ sung kích thước:
C = Ca + Cb + Cc + Co
(CT 1.10, [15])
Bảng 10: Các hệ số bổ sung kích thước cho bề dày thùng:
ST
T
1
2
3
4
Hệ số
bổ sung kích
thước
Hệ số bổ sung
do ăn mòn hóa
học
Hệ số bổ sung
do bào mòn cơ
học
Hệ số bổ sung
do sai lệch khi
chế tạo
Hệ số quy tròn
kích thước
Kí
hiệu
Giá trị
(mm)
Ghi chú
Đối với vật liệu bền trong môi trường có độ ăn
mòn hóa học không lớn hơn 0,05 mm/năm.
Ca
0
Cb
1
Do nguyên liệu là các hạt rắn chuyển động, va đập
trong thiết bị. Giá trị Cb chọn theo thực nghiệm.
Cc
0,8
Phụ thuộc vào chiều dày của tấm thép làm thùng.
Với thùng bằng thép CT3, dày 8mm thì C3 = 0,8
mm (Bảng XIII.9, [1])
Co
5,75
Chọn.
C = Ca + Cb + Cc + Co = 0 +
1 + 0,8 + 5,75 = 7,55 (mm)
- Bề dày thực của thân thùng:
S = S’ + C = (0,45 + 7,55).10-3 = 8.10-3 (m)
giả thiết bề dày thùng 8 mm là chấp nhận được.
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan
Trang 20
- Xem thêm -