Tài liệu Tính toán và thiết kế thiết bị sấy tầng sôi để sấy lúa năng suất 250kg trên giờ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC MÔN HỌC: KỸ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG CẤT GVHD: GVC. ThS. ĐINH THÀNH NGÂN SVTH: 1. NGUYỄN THÀNH ĐẠT 12147154 2. NGUYỄN HỮU CƯỜNG 14147008 3. TẠ Y NGUYÊN 14147060 4. LÊ THỊ BẢO HÀ 14147019 5. TRẦN ĐĂNG CHƯƠNG 13147005 6. TRẦN QUỐC CƯỜNG 14147009 TP.HCM, tháng 05 năm 2017 Đề bài tập Nhóm 3: Tính toán và thiết kế một thiết bị sấy tầng sôi để sấy lúa, năng suất 250kg/giờ, độ ẩm của vật liệu w1= 35%, w2=20%.Biết t0=300C, φ 0=80%, t1=800C, quá trình sấy có hồi lưu 25%khí thải. BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC VÀ NGƯỜI THỰC HIỆN NỘI DUNG VIỆC 1 Tổng hợp chỉnh sửa Nguyễn Thành 12147154 25/4/2017 và in bài tập Đạt 2 CÔNG NGƯỜI THỰC MSSV HIỆN THỜI GIAN GHI HOÀN CHÚ THÀNH TT Giới thiệu về vật liệu sấy: Nguyễn Hữu - Tính chất vật lý Cường 14147008 25/4/2017 - Tính chất hóa học 3 - Giới thiệu chung về công nghệ và thiết bị sấy - Quá trình sấy Tạ Y Nguyên 14147060 25/4/2017 - Giới thiệu về hệ thống sấy - Mục lục 4 - Danh mục chữ viết tắt Lê Thị Bảo Hà - Danh mục bảng biểu 14147019 25/4/2017 - Danh mục hình ảnh - Giới thiệu về vật liệu sấy 5 - Giới thiệu chung - Hình dạng và kích Trần Đăng Chương 13147005 25/4/2017 thước 6 Giới thiệu 1 số hệ thống, thiết bị sấy phổ Trần biến liên quan đến đầu Cường bài. Quốc MỤC LỤC 14147009 25/4/2017 1.Cơ sở tài liệu và phương án tính toán thiết kế......................................................1 1.1. Giới thiệu về vật liệu sấy..................................................................................1 1.1.1. Giới thiệu chung............................................................................................1 1.1.2. Tính chất của hạt lúa....................................................................................3 1.2. Giới thiệu chung về công nghệ và thiết bị sấy................................................3 1.2.1. Khái niệm về sấy...........................................................................................3 1.2.2. Giới thiều về hệ thống sấy tầng sôi..............................................................4 1.2.3. Phân loại thiết bị sấy tầng sôi.......................................................................6 1.2.4. Giới thiệu một số hệ thống, thiết bị sấy phổ biến.......................................9 2.Tính toán và thiết kế.............................................................................................12 2.1. Chọn tác nhân sấy, chiều chuyển động của tác nhân sấy và vật liệu sấy. ……………………………………………………………………………..12 2.2. Chọn dạng hệ thống sấy cần phải tính toán thiết kế....................................13 2.3. Tính toán sơ bộ các thông số, kích thước cơ bản.........................................14 2.4. Tính toán nhiệt...............................................................................................17 2.4.1. Tính toán các tổn thất nhiệt sấy lý thuyết.................................................17 2.4.2. Tính toán quá trình sấy thực tế:................................................................22 2.5. Tính toán và chọn các thiết bị phụ................................................................24 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................26 DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH ẢNH Bảng 1: Thành phần hóa học của hạt lúa........................................................................3 Hình 1.1. Diễn biến quá trình sấy....................................................................................4 Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý của HTS tầng sôi...................................................................5 Hình 1.3. Chuyển động của dòng TNS qua lớp hạt........................................................6 Hình 1.4. Máy sấy tầng sôi loại từng mẻ.........................................................................7 Hình 1.5. Máy sấy tầng sôi loại hòa trộn triệt để............................................................7 Hình 1.6. Máy sấy tầng sôi loại có rãnh dẫn...................................................................8 Hình 1.7. Máy sấy tầng sôi loại rung...............................................................................8 Hình 1.8. Máy sấy tạo hạt tầng sôi...................................................................................9 Hình 1.9. Máy sấy tầng sôi tạo hạt FL.............................................................................9 Hình 1.10. Sơ đồ lắp đặt Máy sấy tầng sôi GFG...........................................................10 Hình 1.11. Máy sấy tầng sôi GFG..................................................................................10 Hình 1.12. Sơ đồ lắp đặt máy sấy tầng sôi GFG...........................................................11 Hình 1.13. Máy sấy tạo hạt tầng sôi...............................................................................12 Hình 2.1.Mô hình hê ̣ thống sấy tầng sôi........................................................................14 Bảng 2.1 Bảng các thông số trạng thái lý thuyết..........................................................16 Hình 2.2: Biểu diễn quá trình sấy hồi lưu trên đồ thị I-d............................................16 Hình 2.3 Sơ đồ tính toán hệ số truyền nhiệt..................................................................19 Bảng 3.2 Các đại lượng nhiêṭ lý thuyết.........................................................................21 Hình 2.4. Biểu diễn quá trình sấy thực trên đồ thị I-d.................................................22 Bảng 2.3: Các thông số trạng thái thực tế.....................................................................22 Bảng 2.4 Các đại lượng nhiệt thực tế.............................................................................23 Hình 2.5. Đường đặc tính của một số quạt ly tâm........................................................25 1. Cơ sở tài liệu và phương án tính toán thiết kế. 1.1.Giới thiệu về vật liệu sấy 1.1.1. Giới thiệu chung Cây lúa (Oryza spp.) là một trong năm loại cây lương thực hàng đầu thế giới, cùng với ngô (Zea mays L.), lúa mì (Triticum sp.), sắn (Manihot esculenta Crantz) và khoai tây (Solanum tuberosum L.). Các giống lúa Việt Nam có những đặc điểm như chiều cao, thời gian sinh trưởng (dài hay ngắn), chịu thâm canh, chịu chua mặn, chống chịu sâu bệnh … khác nhau. Song cây lúa Việt Nam đều có những đặc tính chung về hình thái, giải phẫu và đều có chung các bộ phận rễ, thân, lá bông và hạt. 1.1.1.1. Rễ lúa. Rễ lúa thuộc loại rễ chùm. Những rễ non có màu trắng sữa, rễ trưởng thành có màu vàng nâu và nâu đậm, rễ đã già có màu đen. Thời kỳ mạ: Nếu mạ gieo thưa, rễ mạ có thể dài 5-6 cm. Tiêu chuẩn của mạ tốt là bộrễ ngắn,nhiều rễ trắng. Thời kỳ sau cấy: Bộ rễ tăng dần về số lượng và chiều dài ở thời kỳ đẻ nhánh, làm đòng. Thời kỳ trỗ bông: Bộ rễ đạt giá trị tối đa vào thời kỳ trỗ bông. Số lượng rễ có thể đạt tới 500 – 800 cái. Chiều dài rễ đạt 2- 3 km/cây khi cây được trồng riêng trong chậu. Trên đồng ruộng, phạm vi ra rễ chỉ ở những mắt gần lớp đất mặt (0-20 cm là chính) Khi câý lúa quá sâu (>5 cm), cây lúa sẽ tạo ra 2 tầng rễ, trong thời gian này cây lúa chậm phát triển giống như hiện tượng lúa bị bệnh ngẹt rễ. Cấy ở độ sâu thích hợp (3-5cm) sẽ khắc phục được hiện tượng trên. Để tạo điều kiện cho bộ rễ phát triển tốt, cần làm cỏ sục bùn điều chỉnh 1 lượng nước hợp lí, tạo điều kiện cho tầng đất vùng rễ thông thoáng, bộ rễ phát triển mạnh, cây lúa sinh trưởng tốt, chống chịu được sâu bệnh, nâng xuất cao. 1.1.1.2. Thân lúa.  Hình thái. Thân gồm nhiều mắt và lóng. Trước thời kỳ lúa trỗ, thân lúa được bao bởi bẹ lá. Tổng số mắt trên thân chính bằng số lá trên thân cộng thêm 2. Chỉ vài lóng ở ngọn dài ra, số còn lại ngắn và dày đặc. Lóng trên cũng dài nhất. Một lóng dài hơn 5mm được xem là lóng dài. Số lóng: Từ 3-8 lóng. Theo giải phẫu ngang lóng, lóng có một khoảng trống lớn gọi là xoang lỏi. Chiều cao cây, thân:  Được tính từ gốc tới cổ bông.  Chiều cao thân và chiều cao cây có liên quan đến khả năng chống đổ của giống lúa.  Nhánh lúa. Cây lúa có thể đẻ nhánh khi có 4-5 lá thật. Ở ruộng lúa cấy, sau khi bén rễ hồi xanh cây lúa bắt đầu đẻ nhánh. Lúa kết thúc đẻ nhánh vào thời kỳ làm đốt, làm đòng. Từ cây mẹ đẻ ra nhánh con (cấp 1), nhánh cấp 1 đẻ nhánh cấp 2, nhánh cấp 2 đẻ nhánh cấp 3. Những nhánh hình thành vào giai đoạn cuối thường là nhánh vô hiệu. Thường thì các giống lúa mới khả năng đẻ nhánh cao, tỷ lệ nhánh hữu hiệu cũng cao hơn các giống lúa cũ, cổ truyền. Khả năng đẻ nhánh của cây lúa phụ thuộc vào giống, nhất là điều kiện chăm sóc, ngoại cảnh, ... Cây lúa có nhiều nhánh, tỷ lệ nhánh hữu hiệu cao, năng suất sẽ cao. 2 1.1.1.3. Lá lúa. Lá lúa điển hình gồm: o Bẹ lá: là phần đáy lá kéo dài cuộn thành hình trụ và bao phần non của thân. o Phiến lá: hẹp, phẳng và dài hơn bẹ lá ( trừ lá thứ hai). o Lá thìa: là vảy nhỏ và trắng hình tam giác. o Tai lá: Một cặp tai lá hình lưỡi liềm. 1.1.2. Tính chất của hạt lúa. - Tính chất vật lý: hạt lúa là loại quả thóc (hạt nhỏ, cứng của các loại cây ngũ cốc) dài từ 5 – 12mm, dày từ 2 – 3mm, tùy theo thời kỳ sinh trưởng mà hạt lúa có màu khác nhau, khi chín có màu vàng. - Thành phần hóa học:Thành phần hóa học của hạt lúa bao gồm các chất như: nước, protid, lipid, glucid, các chất khoáng, vitamin, các loại men và cellulose Bảng 1: Thành phần hóa học của hạt lúa. Thành hóa học Protein Tinh bột Cellulose Tro Đường Chất béo Dextrin phần Hàm lượng các chất (%) Lớ Nhỏ Trun n nhất g bình nhất 10, 6,66 8,74 43 68, 47,70 56,20 00 12, 8,74 9,41 22 6,9 4,68 5,80 0 4,5 0,10 3,20 0 2,5 1,60 1,90 0 0,80 3,2 1,30 3 0 (Nguồn: http://doan.edu.vn/do-an/tong-quan-ve-lua-gao-24941/) 1.2.Giới thiệu chung về công nghệ và thiết bị sấy. 1.2.1. Khái niệm về sấy. Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong sản xuất thực phẩm. Sản 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. Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng cách cấp nhiệt cho ẩm bay hơi. Ẩm thường là hơi nước, vật liệu bao gồm cả vật rắn, bùn, chất lỏng… Sấy được dùng khi:  Tăng độ bền của vật liệu.  Tăng khả năng bảo quản.  Giảm công chuyên chở.  Tăng giá trị cảm quan của vật liệu. Quá trình tách ẩm là quá trình khuếch tán hơi nước từ bề mặt vật liệu vào tác nhân sấy mà động lực quá trình là sự chênh lệch áp suất hơi riêng phần giữa bề mặt vật liệu và tác nhân. Quá trình sấy diễn biến theo ba giai đoạn:  Giai đoạn 1: Nâng nhiệt độ vật liệu  Giai đoạn 2: Tốc độ sấy không thay đổi  Giai đoạn 3: Tốc độ sấy giảm - Nhiê ̣t đô ̣ VLS. - Đô ̣ ẩm VLS. 4 - Tốc đô ̣ sấy. Hình 1.1. Diễn biến quá trình sấy 1.2.2. Giới thiều về hệ thống sấy tầng sôi. HTS tầng sôi có thể hoạt động một hoặc nhiều tầng. Nguyên lý và sơ đồ cấu tạo của HTS tầng sôi cho ở hình 2.2.  Cấu tạo: Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý của HTS tầng sôi 1. Phễu cấp liệu, 2. Buồng sấy, 3. Sàn phânphối, 4. Quạt, 5. Calorifer, 6. Thùng chứa, 7. Tấm chắn, 8. Cyclone  Nguyên lý hoạt động: TNS được quạt (1) hút từ buồng hòa trộn (2) nếu TNS là khói lò, hoặc hút từ calorifer nếu TNS là không khí, thổi vào dưới ghi buồng sấy. Ghi buồng sấy là một tấm thép có đục nhiều lỗ thích hợp hoặc lưới thép để tác nhân sấy đi qua nhưng hạt không lọt xuống được. VLS được cơ cấu nạp nhiên liệu (5) đổ xuống trên ghi. Với tốc độ đủ lớn thích hợp, TNS có nhiệt độ cao, độ ẩm tương đối bé đi qua lớp vật liệu (3) trong buồng sấy (4) nâng các hạt lên và làm cho các hạt xáo trộn bập bùng trong dòng tác nhân như hình ảnh một dịch thể đang sôi. Vì vậy, người ta gọi HTS kiểu này là HTS tầng sôi. Rõ ràng, khi đó hệ khí-hạt có đầy đủ tính chất như một chất lỏng (tình linh động, tình điền đầy, tình chảy…). Quá trình sôi 5 cũng là quá trình trao đổi nhiệt-ẩm mãnh liệt giữa TNS và VLS. Các hạt khô hơn nên nhẹ hơn nên sẽ nằm lớp trên của tầng hạt đang sôi. Người ta tính toán ở một độ cao nhất định hạt khô sẽ rơi xuống vào buồng chứa sản phẩm (6) để lấy ra ngoài. Có thể có nhiều hạt nhỏ, nhẹ bay theo TNS. Vì vậy, người ta bố trí một xyclon (7) trên đường thải TNS để thu hồi sản phẩm bay theo. Như vậy, HTS tầng sôi là một HTS đối lưu mà đặc trung của nó là VLS ở thể sôi trao đổi nhiệt-ẩm với dòng tác nhân nhưng không bay theo tác nhân. Khi tốc độ TNS bé, lớp hạt nằm yên. Đó là HTS đối lưu bình thường. Nếu tốc độ TNS đạt được một giá trị áp lực dòng TNS đủ lớn và cuốn toàn bộ lớp hạt trên ghi bay theo, lúc đó ta có HTS khi động. Hình 2.3 cho hình ảnh lớp hạt trên ghi. Hình 2.3.a biễu diễn hình ảnh lớp hạt trong chế độ sấy đối lưu bình thường khi TNS đi qua VLS mà chúng ta đã biết. Hình 2.3.b là hình ảnh lớp hạt trong HTS tầng sôi và hình 2.3.c là hình ảnh dòng hạt cùng chuyển động với dòng TNS trong HTS khí động. a) Sấy tĩnh b) Sấy tầng sôi c) Sấy khí động Hình 1.3. Chuyển động của dòng TNS qua lớp hạt. Ưu điểm của máy sấy tầng sôi: o Năng suất sấy cao. o Vật liệu sấy khô đều. o Có thể tiến hành sấy liên tục. o Hệ thống thiết bị sấy tương đối đơn giản. o Dễ điều chỉnh nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi buồng sấy. 6 o Có thể điều chỉnh thời gian sấy. Nhược điểm của máy sấy tầng sôi: o Trở lực lớp sôi lớn. o Tiêu hao nhiều điện năng để tạo lớp sôi. o Yêu cầu cỡ hạt nhỏ và tương đối đồng đều. 1.2.3. Phân loại thiết bị sấy tầng sôi Phân loại máy sấy tầng sôi theo Reay và Baker (1985): o Máy sấy tầng sôi loại từng mẻ. o Máy sấy tầng sôi loại hoà trộn triệt để. o Máy sấy tầng sôi loại có rãnh dẫn. o Máy sấy tầng sôi loại cấp nhiệt bên trong. o Máy sấy tầng sôi loại rung. o Máy tạo hạt tầng sôi. o Máy sấy tầng sôi loại loại khuấy trộn cơ học. o Máy sấy tầng sôi loại ly tâm. Hình 1.4. Máy sấy tầng sôi loại từng mẻ 7 Hình 1.5. Máy sấy tầng sôi loại hòa trộn triệt để Hình 1.6. Máy sấy tầng sôi loại có rãnh dẫn. Hình 1.7. Máy sấy tầng sôi loại rung 8 Hình 1.8. Máy sấy tạo hạt tầng sôi 1.2.4. Giới thiệu một số hệ thống, thiết bị sấy phổ biến. 1.2.4.1. Máy sấy tầng sôi tạo hạt FL: Hình 1.9. Máy sấy tầng sôi tạo hạt FL. (http://thanh-y.com/thiet-bi-nganh-duoc/may-say-tang-soi/item/487-may-saytang-soi-tao-hat). Máy có khả năng sấy khô các loại nguyên liệu bằng gió nóng ở áp lực âm của buồng sấy. Đồng thời máy còn có tính năng phun dung dịch tạo hạt trong quá trình sấy để tạo ra các hạt nguyên liệu đều nhau. Quá trình sấy của máy có thể dễ dàng quan sát qua kính quan sát, đồng thời thuyền sấy có van lấy mẫu để kiểm tra sản phẩm trong quá trình sấy. Toàn bộ quá trình sấy được điều khiển và kiểm soát thông qua màn hình điều khiển TouchScreen và bộ điều khiển PLC. Vật liệu làm thuyền sấy và buồng sấy bằng Inox SUS316L, đảm bảo không tương tác với nguyên liệu, đáp ứng tiêu chuẩn GMP.  Ưu điểm: o Thời gian sấy ngắn, tiết kiệm được thời gian và phù hợp cho những loại chất không chịu được nhiệt độ cao và không bền nhiệt như những loại vitamin, protein,… o Do thời gian tạo hạt cốm ngăn nên tạo được độ đồng đều cho hạt cốm, hạt cốm có độ trơn bóng, mẫu mã đẹp và chất lượng. o Không xảy ra những hiện tượng hat cốm bị xốp, không sinh khí và quá 9 nhiệt cục bộ trong hạt cốm. o Trong máy sây tầng sôi tạo hạt có thể lắp đặt ở các vị trí khác nhau trong máy. o Súng phun có thể điều chỉnh được để phun chính xác vào những khối bột được sấy, dung dịch bơm đến súng phun bằng máy bơm nhu động. o Được lắp đặt cảm biến trong thiết bị để đo tức thời và liên tục để đo kích thức hạt cốm, có thể giám sát toàn bộ quá trình tạo hạt cốm. o Dễ dàng lấy mẫu kiểm tra chất lượng trong khi máy vẫn hoạt động. Đối tượng sử dụng: Đối tượng sử dụng là những đơn vị sản xuất thuốc, những loại thảo dược dạng viên, đông dược ở dạng viên để tăng năng suất lao động cũng như hiệu suất làm việc của máy sấy tạo ra những sản phẩm đạt chất lượng tốt cung cấp cho người tiêu dùng. 1.2.4.2. Máy sấy tầng sôi GFG: Hình 1.10. Sơ đồ lắp đặt Máy sấy tầng sôi GFG 10 Hình 1.11. Máy sấy tầng sôi GFG. (http://anhsonmediphar.vn/index.php? act=product_detail&Id=116&cId=29&lang=vn) Máy được sử dụng để sấy khô nguyên liệu dạng hạt hoặc bột ở trong các ngành công nghiệp dược, công nghiệp hóa, công nghiệp thực phẩm và công nghiệp nhẹ Bên trong thuyền sấy có thiết kế bộ cánh trộn nhờ đó máy có thể sấy khô ngay cả với các nguyên liệu bị dính kết, đồng thời làm tăng tốc độ sấy. Tay áo lọc bụi phía trên đỉnh của máy sấy được làm bằng vật liệu đặc biệt chống tĩnh điện, nhờ đó tăng tính an toàn khi vận hành. Môi trường làm việc ở trong buồng sấy ở dưới áp suất âm nhờ đó đáp ứng tốt tiêu chuẩn GMP. Bộ lọc khí sạch đạt cấp 100 được lắp ở đầu cấp khí vào và luôn đảm bảo môi trường trong máy đạt tiêu chuẩn GMP. Thuyền sấy chứa nguyên liệu có thể dễ dàng đưa ra ngoài nhờ xe đẩy, rất thuận tiện cho việc cấp và lấy sản phẩm. Dễ dàng kiểm tra hoạt động của máy thông qua kính quan sát, đèn chiếu sáng bên trong và van lấy mẫu sản phẩm. Toàn bộ máy được chế tạo bằng Inox chất lượng cao. Hình 1.12. Sơ đồ lắp đặt máy sấy tầng sôi GFG. 1.2.4.3. Máy phun sấy tạo hạt tầng sôi SIEMENS 11 Hình 1.13. Máy sấy tạo hạt tầng sôi. (http://www.vids.vn/cong-nghe-say-tao-hat-tang-soi-1)  Ưu điểm: o Thời gian sấy ngắn, trung bình 30 - 50 phút (tùy thuộc vật liệu sấy) rất thích hợp cho các hoạt chất không bền nhiệt (các vitamin, các protein, các nội tiết tố...). o Không xảy ra hiện tượng quá nhiệt cục bộ trong khối bột/cốm/hạt. o Thời gian tạo hạt ngắn, độ đồng đều cao. o Dễ dàng lấy mẫu kiểm tra theo dõi chất lượng sản phẩm trong khi máy vẫn hoạt động. o Súng phun có thể lắp đặt ở các vị trí khác nhau: phía trên bồn sấy, ngang thân bồn sấy hoặc dưới đáy bồn sấy. o Có thể điều chỉnh chính xác lưu lượng dung dịch bơm đến súng phun bằng máy bơm nhu động. o Nếu lắp đặt thêm một cảm biến trong thiết bị (on-line sensor) để đo tức thời (real time) và liên tục kích thước hạt cốm, có thể giám sát toàn bộ quá trình tạo cốm. 2. Tính toán và thiết kế 2.1. Chọn tác nhân sấy, chiều chuyển động của tác nhân sấy và vật liệu sấy. - Chọn tác nhân sấy: Khi chọn tác nhân sấy thì dựa vào các điều kiện sau: o Trường hợp vật sấy chịu được nhiệt độ cao và không sợ bị nhiễm bẩn bởi tro, bụi thì nên dùng khói làm tác nhân vì dùng khói sẽ sấy được nhiệt độ cao hơn, cường độ bay hơi ẩm lớn hơn. o Trường hợp sản phẩm sấy cần tránh nhiễm bẩn do khói khí thì nên chọn không khí nóng làm tác nhân sấy. Để gia nhiệt cho không khí có thể dùng calorifer hơi-khí, khói khí hay calorifer điện. Dùng kiểu calorifer nào là tuỳ vào từng trường hợp cụ thể và do tính toán kĩ thuật quyết định. 12 o Hơi quá nhiệt dùng trong trường hợp sấy các vật liệu dễ cháy, nổ. Hơi quá nhiệt dùng có nhược điểm là phải dùng lò hơi để sản xuất nên giá thành thiết bị cao. Việc chọn chất tải nhiệt là lò hơi nước hay khói là tùy thuộc vào các điều kiện cụ thể và trải qua nghiên cứu tính toán nhiều phương án kinh tế kỹ thuật để chọn phương án hợp lý. Ở đây, vì ở đây là sấy lúa và là quá trình sấy đối lưu nên ta chọn tác nhân sấy là không khí, nó đóng cả hai vai trò là vừa làm chất tải ẩm và vừa gia nhiệt. - Chọn nguồn năng lượng sấy: o Đối với thiết bị sấy đối lưu: đốt nóng vật liệu và mang ẩm vào môi trường được thực hiện nhờ không khí nóng hay khói lò. o Đối với thiết bị sấy tiếp xúc: bề mặt được đốt nóng hay dịch thể nóng làm nhiệm vụ cung cấp nhiệt cho vật liệu, còn không khí lưu thông qua thiết bị để thải ẩm ra ngoài. o Đối với thiết bị sấy bức xạ, nguồn đốt nóng vật liệu là tia bức xạ nhiệt còn không khí lưu thông qua thiết bị thải ẩm ra ngoài. Nguồn năng lượng để gia nhiệt cho TNS có thể là hơi nước, điện, dầu, củi, khí đốt, các phế liệu nông nghiệp, than đá, bức xạ mặt trời, gió, địa nhiệt, ... Khi dùng khí đốt, dầu mỏ, củi, ... hay phế liệu nông nghiệp như cùi bắp, rơm rạ, bã mía thì ta phải thiết kế thêm buồng đốt trong hệ thống sấy. Khi đó, có thể dùng khói lò từ buồng đốt để gia nhiệt cho TNS trong calorifer khí-khói hoặc dùng ngay khói lò làm chất vừa mang nhiệt vừa thải ẩm. Với những vật liệu sấy sơ chế để bảo quản không đòi hỏi cao về mặt vệ sinh như lúa, bắp, thức ăn gia súc thì có thể dùng khói lò làm TNS để giảm vốn đầu tư cho calorifer khíkhói và tổn thất nhiệt.  Ở đây ta dùng nguồn năng lượng để gia nhiệt cho TBS là than bùn. 2.2. Chọn dạng hệ thống sấy cần phải tính toán thiết kế. 13 Vậtliệu ở đây là lúa nên ta chọn dạng hệ thống sấy kiểu tầng sôi có hồi lưu thải Hình 2.1.Mô hình hê ̣ thống sấy tầng sôi. (http://choxua.com/may-say-lua-tang-soi-pro-2405.html) 2.3.Tính toán sơ bộ các thông số, kích thước cơ bản. Gọi: Io(kJ/kgKK), do(g/kgKK),  o(%), to(oC) lần lượt là Enthalpy, hàm ẩm, đô ̣ ẩm, nhiê ̣t đô ̣ của khí trời. I1(kJ/kgKK), d1(g/kgKK),  1(%), t1(oC) lần lượt là Enthalpy, hàm ẩm, đô ̣ ẩm, nhiê ̣t đô ̣ của TNS trước khi vào buồng sấy. I2(kJ/kgKK), d2(g/kgKK),  2(%), t2(oC) lần lượt là Enthalpy, hàm ẩm, đô ̣ ẩm, nhiê ̣t đô ̣ của TNS sau khi ra khỏi buồng sấy. G1(kg/h), T1(oC),  1(%) là năng suất VLS vào buồng sấy, nhiê ̣t đô ̣, đô ̣ ẩm của VLS. G2(kg/h), T2(oC),  2(%) là năng suất VLS ra khỏi buồng sấy, nhiê ̣t đô ̣, đô ̣ ẩm của sản phẩm sấy. Trạng thái ban đầu của không khí: w1= 35%, w2=20%,t0=300C, φ 0=80%, t1=800C, quá trình sấy có hồi lưu 25% khí thải. Tra đồ thị I-d ta có: I0 = 20,5 (kcal/kg kk)= 85,69 (kj/kg kk) d0 = 21,5 (g/kg kk) o + Chọn tB = 95 C Tra đồ thị I-d, ta được: ¿ Không khí ra khỏi thiết bị sấy: 14 ¿ Tra đồ thị I-d, ta được: o o t 2 =39 C d o2 =44,5 { Thông số ban đầu là: w1 = 35%, w2 = 20% - Năng suất sấy: G2 = 250 (kg/h) G1=G2 100−w 2 100−20 =250 =308(kg /h) 100−w 1 100−35 - Năng suất tách ẩm: W = G1 – G2 =308 – 250 = 58 (kg/h) - Lượng tác nhân sấy lý thuyết: Vì đây là quá trình sấy hồi lưu 25% khí thải ta có: n= l H 25 = =0,33 l 0 75 Ta thấy nếu n càng nhỏ thì thời gian sấy sẽ được rút ngắn lại nhưng nếu n càng nhỏ thì sau khi ra khỏi TBS sản phẩm sấy bị sấy khô quá nhanh sẽ dẫn đến chất lượng của vật liệu sẽ giảm sút và nếu ngược lại n càng lớn thì quá trình sấy sẽ kéo dài và gây tiêu hao nhiều năng lượng. + Lượng không khí khô lưu chuyển trong TBS là: L= 1000 W 1000∗58 = =2521,73 ( Kg /h ) d 02−d1 44,5−21,5 + Lượng không khí khô hồi lưu trong thiết bị sấy là: LH = 0,25L=0,25.2521,73= 630,43 (kg/h) + Lượng không khí mới cấp vào TBS là: L0=0,75L=0,75.2521,73= 1891,29(kg /h) Các thông số của không khí tại điểm M: d 0M = d 0 +n d o2 21,5+0,33∗44,5 = =27,206(g / KgKK ) 1+ n 1+0,33 I oM = I 0 +n I 02 20,5+0,33∗37 = =24,59 ¿ 1+ n 1+ 0,33 Tra đồ thị I-d của không khí ẩm ta được: M = 93% tM = 330C  Dựa vào đồ thị qua trình sấy hồi lưu ta có dB1 = dM = 27,206(g/kgkk) IB1 = IB = IC0 = 37 Kcal/Kgkk= 154,68 kj/kgkk Vâ ̣y tB1 = 800C B1 = 9% 15 Bảng 2.1 Bảng các thông số trạng thái lý thuyết o Điểm t C φ (%) I(Kcal/KgKK) d(g/KgKK) A B B1 M Co 30,0 95 80 33 39 80 4 9 93 98,0 20,5 37 37 24,59 37 21,5 21,5 27,206 27,206 44,5 Hình 2.2: Biểu diễn quá trình sấy hồi lưu trên đồ thị I-d.  Các kích thước sơ bộ của thiết bị sấy: Các thông số của tác nhân không khí trong thiết bị sấy tầng sôi: Nhiệt độ tác nhân vào: t1 = 80oC o t 2= 39oC Nhiệt độ tác nhân ra: Nhiệt độ tính toán trung bình: t = 59,5oC Theo tài liệu Kỹ Thuật Sấy Nông Sản-Trần Văn Phú, Lê Nguyên Dương ta có các thông số kích thước sau của thóc: Các kích thước của thóc: Dài: l = 8,5 mm Rộng: a= 3,4 mm Dày: b = 2 mm Đường kính tương đương: dtd = 2,76 mm Khối lượng riêng: v = 500 kg/m3 Xác định tốc độ làm việc tối ưu (wt): - Trước hết, ta tính tiêu chuẩn Fe 4 g ( pv  pk ) Fe dtd 3 3Vk2 Pk Trong đó: 16