Báo cáo cung cấp nhiệt đề tài thiết kế máy sấy lạnh nguyên liệu chuối với năng suất 50 kg 1 mẽ

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM
KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
----------

Báo cáo Cung Cấp Nhiệt
Đề tài: Thiết kế máy sấy lạnh nguyên liệu chuối với năng
suất 50 kg/ 1 mẽ

Thành viên thực hiện :

Nguyễn Lê Tuấn Anh

160526111

Diệp Thanh Bình

16065201

Nguyễn Thế Dũng

16054301

Lớp : ĐHNL12B

Tp Hồ Chí Minh ,ngày 15 tháng 5 năm 2019


Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

2|Page


Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

Lời nhận xét của giáo viên
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................

................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
..

3|Page


Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

LỜI NĨI ĐẦU
Kỹ thuật sấy là một ngành khoa học phát triền từ những năm 50 đến 60 của thế kỷ
XX ở các Viện và các trường Đại học trên thế giới chủ yếu để giải quyết những vấn đề
bảo quản các vật liệu cho công nghiệp và nông nghiệp.
Trong những năm 70 trở lại đây người ta ứng dụng kỹ thuật để tạo ra các sản phẩm
khô, không những kéo dài thời gian bảo quản mà còn làm đa đạng thêm các mặt hàng sản
phẩm như: rau củ quả sấy, cá khô, tôm khô, sữa, cà phê,… Nước ta nằm trong vùng nhiệt
đới ẩm gió mùa, việc nghiên cứu và phát triển các công nghệ sấy để sấy các loại nguyên
vật liệu mang một ý nghĩa đặt biệt: Giảm trọng lượng, giảm chi phí chun chở, ngăn cản
sự sống xót của vi sinh vật trong thực phẩm, kết hợp các phương pháp sấy để tiết kiệm

năng lượng, nghiên cứu công nghệ sấy để phù hợp với từng loại vật liệu, có thời gian bảo
quản và chất lượng cao nhất.
Trong nhiều loại trái cây, chuối là một trong những loại cây ăn quả quan trọng trên
thế giới. Tuy nhiên, chuối là cây ngắn ngày, thời gian thu hoạch nhanh (60-90 ngày) đã
tạo ra áp lực tiêu thụ rất lớn đặc biệt vào đỉnh vụ, khối lượng sản phẩm lớn gây ứ đọng,
dễ bị hư hỏng bởi thời tiết nắng nóng, giá bán thấp gây thiệt hại nhiều cho nơng dân.
Do đó để giảm tổn thất quả chuối sau thu hoạch, một trong những biện pháp hiệu quả
được áp dụng là sấy khô để kéo dài thờ gian bảo quản, sau đó lựa chọn thời điểm và thị
trường thích hợp để tiêu thụ.Vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế hệ thống sấy chuối phù hợp
nhằm tạo ra sản phẩm sấy có chất lượng cao với giá thành chế tạo và chi phí sấy thấp là
vấn đề có ý nghĩa thực tiễn rất lớn và cũng là nhu cầu cấp thiết để ổn định và phát triển
cây chuối trong giai đoạn hiện nay.
Trong đồ án này, chúng em chọn thiết kế một hệ thống sấy dùng cho việc sấy sản
phẩm là chuối chín. Đây là lần đầu tiên tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy mang
tính chất đào sâu chuyên ngành, do kiến thức và tài liệu tham khảo cịn hạn chế nên sẽ
khơng tránh khỏi sai xót. Chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình
của giảng viên TS.Nguyễn Hiếu Nghĩa để chúng em có thể hồn thành tốt đồ án này.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 5 năm 2019
Người thiết kế

4|Page


Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

Mục lục :
Lời nhận xét của giáo viên.................................................................................................3
LỜI NĨI ĐẦU...................................................................................................................4

1.1. Ngun liệu.............................................................................................................8
1.1.1. Tình hình sản xuất chuối..................................................................................8
1.1.2. Phân loại chuối và giá trị dinh dưỡng của chuối.............................................10
1.1.3. Thành phần dinh dưỡng của chuối..................................................................12
1.2. Các thông số ban đầu............................................................................................12
1.3. Giới thiệu máy sấy lạnh.........................................................................................13
1.3.1. Cấu tạo...........................................................................................................13
CHƯƠNG 2 Cơ sở lý thuyết............................................................................................14
2.1.1. Ưu điểm của phương pháp sấy lạnh...............................................................15
2.1.2. Nhược điểm của phương pháp sấy lạnh..........................................................15
2.1.3. Tủ sấy lạnh mini.............................................................................................15
2.1.4 Tủ sấy lạnh......................................................................................................16
2.2. Một số công thức cơ bản trong tính tốn thiết bị sấy:............................................17
2.2.1. Q trình sấy lý thuyết :.................................................................................17
2.2.2. Tính tốn thơng số điểm nút của TNS............................................................18
2.2.3. Thời gian sấy τ...............................................................................................20
2.2.4. Tính tốn nhiệt q trình................................................................................21
CHƯƠNG 3 Thơng số của tác nhân sấy và ngun liệu sấy............................................23
3.1. Khơng khí ban đầu:...............................................................................................23
3.2. Khơng khí sau khi được đốt nóng :.......................................................................23
3.2.1. Bảng thơng số điểm nút lý thuyết...................................................................24
3.3. Tốc độ sấy và thời gian sấy...................................................................................24

5|Page


Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

3.3.1. Tốc độ sấy......................................................................................................24
3.3.2. Thời gian đốt nóng vật liệu :...........................................................................25
3.3.3. Thời gian sấy giai đoạn đẳng tốc ...................................................................26
3.3.4. Thời gian sấy giai đoạn giảm tốc ...................................................................26
3.4. Tính cân bằng vật chất:..........................................................................................27
3.5. Tính cân bằng năng lượng cho q trình sấy lý thuyết..........................................27
3.6. Tính tốn thiết bị...................................................................................................28
3.6.1. Diện tích buồng sấy........................................................................................28
3.6.2. Xây dựng q trình sấy thực tế trên đồ thị I-d................................................29
3.6.3. Tính tốn tổn thất nhiệt ∆...............................................................................30
3.6.4. Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi qm......................................................33
3.6.5. Tổn thất nhiệt để làm nóng khay sấy qvc.......................................................33
3.6.6. Nhiệt hữu ích do ẩm mang vào q1...................................................................34
3.7. Q trình sấy thực.................................................................................................35
3.7.1. Tính tốn q trình sấy thực tế.......................................................................36
3.7.2. Tính tốn nhiệt q trình sấy thực tế..............................................................38
CHƯƠNG 4 TÍNH TỐN THIẾT KẾ BƠM NHIỆT......................................................40
4.1. Các thành phần cơ bản của bơm nhiệt (Cơ sở lý thuyết )......................................40
4.1.1. Môi chất và cặp môi chất................................................................................40
4.1.2. Máy nén lạnh..................................................................................................40
4.1.3. Các thiết bị trao đổi nhiệt...............................................................................40
4.1.4. Thiết bị phụ của bơm nhiệt.............................................................................40
4.1.5. Thiết bị ngoại vi của bơm nhiệt......................................................................41
4.2. Chọn môi chất nạp.................................................................................................41
4.2.1. Nhiệt độ ngưng tụ...........................................................................................42
4.2.2. Nhiệt độ bay hơi.............................................................................................42
4.2.3. Nhiệt độ hơi hút..............................................................................................42
4.3. Tính tốn chu trình bơm nhiệt máy lạnh................................................................43
4.3.1. Chọn chu trình................................................................................................43

6|Page


Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

4.3.2. Sơ đồ, nguyên lý làm việc..............................................................................43
4.3.3. Xây dựng đồ thị và lập bảng xác định các giá trị tại các điểm nút..................44
4.3.4. Hệ số nhiệt của bơm nhiệt:.............................................................................48
4.3.5. Chọn máy nén.................................................................................................51
4.3.6. Dàn ngưng (Thiết bị gia nhiệt khơng khí)......................................................53
4.3.7. Dàn bay hơi (Thiết bị làm lạnh khơng khí).....................................................54
4.4. Chọn Đường ống dẫn mơi chất..............................................................................55
4.4.1. Đường ống đẩy...............................................................................................55
4.4.2. Đường ống hút................................................................................................56
4.5. TÍNH TỐN TRỞ LỰC VÀ CHỌN QUẠT.........................................................56
4.5.1. Tính tốn đường ống dẫn tác nhân sấy............................................................56
4.5.2. Tính tốn trở lực của hệ thống........................................................................58
4.5.3. Chọn quạt.......................................................................................................60
CHƯƠNG 5 Tính thời gian hồn vốn và bản vẽ thiết kế..................................................62
5.1. Thời gian hoàn vốn................................................................................................62
5.2. Bản vẽ và bản vẽ chi tiết......................................................................................65
KẾT LUẬN...................................................................................................................... 71
Tài liệu tham khảo........................................................................................................72

TỔNG QUAN
1.1. Nguyên liệu

1.1.1. Tình hình sản xuất

chuối
Chuối chiếm khoảng 15% tổng sản lượng trái cây trên toàn thế giới. Khoảng 98%
sản lượng chuối trên thế giới được trồng ở các nước đang phát triển và được suất khẩu
sang các nước phát triển. Vào năm 2004 có tổng cộng 130 quốc gia suất khẩu chuối.Tuy
nhiên việc sản suất chuối thường là tập trung vào một số nước nhất định. Mưới nước sản

7|Page


Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

suất chính chiếm tới 37% sản lượng chuối thế giới vào năm 2004.Trong đó Ấn Độ,
Braxin và Trung Quốc chiếm một nửa của thế giới. Điều này càng ngày càng tăng lên
cho thấy sự tập trung hóa về phân phối chuối trên tồn thế giới.2
Bảng 1.1 Sản lượng chuối của Brazil, India, China và Thế Giới năm 2004 (Đơn vị:
tấn)3
Năm
Nước

2004

Brazil

6583564

India

16744500

China

6246000

Thế Giới

79405360

Ở nước ta chuối là loại trái cây có diện tích trồng và sản lượng cao. Nó chiếm 19%
tổng diện tích cây ăn trái của Việt Nam hàng năm, cho sản lượng khoảng 1,4 triệu tấn.
Tuy nhiên, diện tích trồng chuối lại khơng tập trung. Do đặc điểm là loại cây ngắn ngày,
nhiều công dụng và ít tốn diện tích nên chuối được trồng ở rất nhiều nơi trong các vườn
cây ăn trái và hộ gia đình. Một số tỉnh miền Trung và miền Nam có diện tích trồng chuối
khá lớn (Thanh Hóa, Nghệ An, Khánh Hịa, Đồng Nai, Sóc Trăng, Cà Mau có diện tích từ
3.000 ha đến gần 8.000 ha). Trong khi đó các tỉnh miền Bắc có diện tích trồng chuối lớn
nhất như Hải Phòng, Nam Định, Phú Thọ…chưa đạt đến 3.000 ha.

Bảng 1.2 Diện tích trồng chuối theo vùng qua các năm (Đơn vị: ha)[3]
Vùng

Năm
2001

2002

2003

2004

2005

Đồng bằng sông Hồng

17900

18100

17546

17407

16400

Đông Bắc Bộ

8900

6300

9021

8849

8700

Tây Bắc Bộ

2300

2200

2376

2668

2600

8|Page


Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

Bắc Trung Bộ

15400

15500

15867

16029

16400

Duyên hải Nam Trung Bộ

10200

10500

10642

10713

11400

Tây Nguyên

2900

3400

3493

3630

3700

Đông Nam Bộ

12100

12300

12689

12653

12800

Đồng Bằng sông Cửu Long

31600

27700

27706

30142

31300

Bảng 1.3 Sản lượng chuối theo vùng qua các năm (Đơn vị: tấn)[3]
Vùng

Năm
2001

2002

2003

2004

2005

Đồng bằng sông Hồng

359500

342700

426161

352181

403500

Đông Bắc Bộ

95900

65200

100575

98517

96600

Tây Bắc Bộ

19300

25400

27285

30691

30600

Bắc Trung Bộ

80800

98300

102966

205666

110800

Duyên hải Nam Trung Bộ

66000

103500

99636

99504

111800

Tây Nguyên

33900

41400

44262

53027

58300

Đông Nam Bộ

114800

146400

150717

162596

175800

Đồng Bằng sông Cửu Long

310200

274800

330203

351629

366900

Trong năm 2017 vừa qua, ở Đông Nam Bộ tại những địa phương có diện tích trồng
chuối lớn như Tây Ninh, Đồng Nai.. người trồng chuối lỗ nặng, giá chuối mua tại vườn
đã hạ xuống từ 2000 đến 3000 đồng/kg, thậm chí có nơi chỉ cịn 500 đồng/kg 6. Nguyên
nhân là do đây là nơi tập trung trồng chuối nhiều, có sản lượng lớn nhưng sức mua rất
thấp. Thương lái đến mua với giá rẻ nhưng chỉ mua chuối đẹp, quả đều. Hợp đồng bán
chuối với doanh nghiệp bị trì trệ. Chuối mau chín, nhiều gia đình để chuối chin rụng
ngồi vườn mà khơng thu hoạch nên gây ứ đọng. Một số chủ vườn buộc phải để chuối
chín tại vườn rồi bỏ cho gia súc, gia cầm ăn gây lãng phí. Từ đó biện pháp được đề ra để
xử lý lượng chuối tồn đọng sau thu hoạch là sấy bảo quản.

9|Page


Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

1.1.2. Phân loại chuối và
giá trị dinh dưỡng của
chuối
Chuối là loại cây nhiệt đới được trồng ở ít nhất 107 quốc gia 3… Việt Nam cũng là
nước nhiệt đới và là một trong những xứ sở của chuối. Trải dài khắp đất nước, từ đồng
bằng đến miền núi bất kì mùa nào cũng có mùa chuối. Cây chuối ở Việt Nam được xem
là rau, quả và là lương thực thực phẩm không thể thiếu cho người và vật nuôi.
Bảng1.4 Phân loại theo tên gọi thơng thường [3]

Tên gọi

Chuối sứ

Chuối cau

Chuối bơm

Hình ảnh

Thơng tin
Dùng chế biến rất nhiều món như
chè chuối, chuối chiên, chuối nướng,
chuối luộc… Cây Chuối sứ cịn được
người nơng dân Việt Nam dùng chế
biến thức ăn cho gia súc, lá chuối sứ
được dùng để gói bánh. Ăn chuối sứ
điều đặn mỗi ngày rất giúp ích cho
cơ bắp...

Quả nhỏ và mập, khi chín vỏ vàng,
thịt thơm và hơi nhão. Chuối Cau
rất được ưa chuộng tại khu vực
Châu Âu, đặc biệt là nước Pháp.

Dùng làm chuối sấy và bán rất nhiều
ở thị trường Việt Nam, ngoài ra
chuối bơm giá rất rẻ nên thường
được các doanh nghiệp trong và
ngoài nước mua để chế biến thức ăn

gia súc.

10 | P a g e


Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Chuối già
hương

Chuối hột

Chuối sáp

Cung cấp nhiệt
Trái rất dài và cong, khi chín màu
xanh, chuối già được xuất khẩu rất
nhiều sang Châu Âu, đặc biệt là
Pháp, chuối già rất nhiều chất dinh
dưỡng, nó cịn là một thực phẩm trái
cây không thể thiếu của các vận
động viên thể hình.
Cịn gọi là chuối chát thường được
dân gian dùng chữa bệnh sỏi thận
bằng cách dùng hạt nấu nước uống
trong vài tháng. Ngồi ra, nó cũng
có tác dụng chữa một số bệnh khác
như cảm sốt, táo bón, hắc lào.

Có đặc trưng là khơng thể ăn sống

mà phải luộc chín. Khi thưởng thức,
chuối có cảm giác giịn sần sật, vị
ngọt thanh.
Quả nhỏ và mập, khi chín vỏ đỏ
cam, thịt thơm và hơi nhão.

Chuối cau lửa

Chuối táo quạ

Chuối táo quạ ra trái trực tiếp chứ
khơng ra bắp như chuối thường, trái
to trung bình bằng cổ tay.

Giá trị dinh dưỡng: Chuối là một nguồn dinh dưỡng rất giàu chất sơ, kali, vitamin B6,
vitamin C, chất chống oxi hóa và các dưỡng chất thực vật.

1.1.3. Thành phần dinh dưỡng
11 | P a g e


Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

của chuối
Loại
Chuối và vỏ
Thông tin tổng quan

Khối lượng
100 gram

Lượng
Calo
89
Nước
75 %
Protein
1.1 g
Carbs
22.8 g
Đường
12.2 g
Chất xơ
2.6 g
Chất béo
0.3 g
Bão hịa
0.11 g
Khơng bão hịa đơn
0.03 g
Khơng bão hịa đa
0.07 g
Omega-3
0.03 g
Omega-6
0.05 g
Chất béo chuyển hóa
Đối với sức khỏe, chuối là 1 loại trái cây rất tốt với sức khỏe. Giúp tăng cường sức khỏe

tim mạch và sức khỏe hệ tiêu hóa.
1.2. Các thơng số ban đầu
Tính chất vật lý của chuối5:

 Khối lượng riêng: ρ = 977 kg/m3
 Nhiệt dung riêng: cvl = 1,0269 kJ/(kg.K)
 Hệ số dẫn nhiệt: λ = 0,52 W/(m.K)
 Độ dày chọn: δ = 2 mm
 Độ ẩm vật liệu sấy:
o Độ ẩm của chuối trước khi sấy: M1 = 75 – 80 %
o Độ ẩm của chuối sau khi sấy: M2 = 18-20 %
Nhiệt dung riêng của nước: cn = 4,186 kJ/kg.K
Tốc độ gió chọn v = 2-3 m/s
1.3. Giới thiệu máy sấy lạnh

12 | P a g e


Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

1.3.1. Cấu tạo

1.2.2. Nguyên lý hoạt động
Máy sấy lạnh hoạt động dựa trên nguyên lý của hệ thống bơm nhiệt với các thiết bị cơ
bản như điều hịa nhiệt độ, gồm: dàn nóng, dàn lạnh, van tiết lưu, máy nén, hệ thống
đường ống kết nối, mơi chất là gas ( R22, R410A, R32).
Khơng khí mang hơi ẩm lớn từ buồng sấy được đưa qua dàn lạnh, tại đây, nhiệt độ của
khơng khí đc mơi chất trong dàn lạnh hấp thụ, hơi nước được ngưng tụ thành giọt nước

chảy ra ngoài, qua cục lạnh là khơng khí khơ có nhiệt độ thấp. Chúng tiếp tục được đưa
qua dàn nóng, tại đây khơng khí được sấy nóng và được đưa trở lại buồng sấy để sấy khô
sản phẩm.
Nguyên lý bơm nhiệt: môi chất từ cục lạnh hấp thụ nhiệt được đưa tới máy nén để nén
đến áp suất cao, lúc này mơi chất có nhiệt độ cao và được đưa qua dàn nóng. Khơng khí
khơ từ dàn lạnh được đưa qua dàn nóng được hấp thụ nhiêt đi vào buồng sấy, lúc này,
môi chất đã giảm nhiệt độ và được đưa tới van tiết lưu, qua van tiết lưu mơi chất có áp
suất thấp đồng thời hạ nhiệt độ tới điểm đọng sương của hơi

CHƯƠNG 2 Cơ sở lý thuyết
2.1 Sấy lạnh
Khái niệm: “Sấy lạnh là phương pháp sấy bằng tác nhân là khơng khí rất khô ở nhiệt độ
thấp hơn nhiệt độ sấy thông thường. Dải nhiệt độ sấy từ 35-65 độ C, độ ẩm khơng khí sấy
vào khoảng 10-30%”
Máy sấy lạnh được cấu thành bởi một máy bơm nhiệt được đặt trong một tủ sấy hoặc một
hầm sấy tùy theo quy mô. Máy bơm nhiệt có một đầu nóng và đầu lạnh, đầu nóng sẽ cung
13 | P a g e


Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

cấp nhiệt lượng cho tác nhân sấy, còn đầu lạnh dùng để tách ẩm cho khơng khí sấy. Do
đó, một số nơi, cịn gọi máy sấy lạnh là máy sấy bơm nhiệt.
Có thể hiểu nôm na, “Máy sấy lạnh là loại máy sấy hoạt động ở dải nhiệt độ thấp hơn
nhiệt độ sấy thông thường, vật sấy sẽ khơ mau hơn do khơng khí sấy trong tủ được tách
ẩm và rất khơ“

Hình 2 : Cấu tạo mấy sấy lạnh

2.1.1. Ưu điểm của
phương pháp sấy lạnh
+ Tốc độ sấy nhanh hơn do khơng khí sấy đưa vào buồng sấy là rất khơ. Nếu sấy nhiệt
gió hết 10h, thì với sấy lạnh, thời gian sấy giảm xuống còn 6-8h.
+ Chất lượng vật sấy tốt hơn do được sấy ở nhiệt độ thấp hơn thông thường, không khí
sấy khơ nên vật sấy khơng bị hầm, hấp, giữ được màu sắc đẹp hơn so với sấy nhiệt gió.
Sấy nhiệt gió, độ ẩm khơng khí sấy thường rất cao và nóng nên nếu thốt ẩm khơng tốt,
14 | P a g e


Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

có thể gây ra một trạng thái tương tự như lò hơi, ẩm độ cao khiến cho vật sấy mất màu,
mất chất, mất vị.
+ Tiết kiệm năng lượng: Phương pháp sấy nhiệt gió mất 1kW điện mới tách được 1,2kg
nước, còn phương pháp sấy lạnh 1kW điện có thể tách được 3kg nước.

2.1.2. Nhược điểm của
phương pháp sấy lạnh
+ Thiết bị đắt tiền.
+ Máy phải nhập khẩu nên thời gian chờ đợi lâu.
Một số thiết bị sấy lạnh

2.1.3. Tủ sấy lạnh mini

+ Công suất: 20kg sản phẩm tươi trong 1 mẻ.
+ Điện tiêu thụ 500W. Điện gia đình.

+ 6 khay sấy, diện tích sấy khoảng 1m vuông.

2.1.4 Tủ sấy lạnh : dải nhiệt độ 55-65 độ C

15 | P a g e


Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

+ Công suất: 100kg sản phẩm tươi /mẻ
+ Điện tiêu thụ: 1.2kW (+ 1kW cho chế độ sấy nhanh). Điện gia đình.
+ 16 khay sấy, diện tích sấy 7 m vng.
Máy sấy lạnh có công suất lớn
16 | P a g e


Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

Máy sấy lạnh công suất 500kg trở lên sản phẩm tươi/mẻ
2.2. Một

số công thức cơ bản trong tính tốn thiết bị sấy:
2.2.1. Q trình sấy lý
thuyết :

_Điểm 0: Trạng thái khơng khí ngồi trời

_Điểm 1: Trạng thái khơng khí qua một phần dàn lạnh
_Điểm 2 : Trạng thái khơng khí sau dàn lạnh
_ Điểm 3 :Trạng thái khơng khí vào buồng sấy :
_Điểm 4 : Trạng thái khơng khí vào dàn lạnh :

17 | P a g e


Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

I
3

4

1
100%
2

d
Hình 2.1 : Đồ thị T-d của q trình sấy lý thuyết

2.2.2. Tính tốn thơng số
điểm nút của TNS
* Khơng khí ngồi trời ( điểm 0)
 Nhiệt độ t0 = 32C (Nhiệt độ trung bình hằng năm của TP. Hồ Chí Minh)
 Độ ẩm tương đối = 80%.
 Phân áp suất bão hòa của hơi nước:


4026, 42 
4026, 42 

Pbh 0  Exp  12 
 0, 0473 bar
 Exp 12 
235,5   t 0 
235,5  32 




 Độ chứa hơi:
d 0  0, 621.

φ.Pbh0
0,8.0,0473
 0,621.
 0,0244
Pφ.P
 bh0
1 0,8.0,0473

kga/kgkkk

18 | P a g e


Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

 Entanpy:
I 0  1,0048.t0  d 0 .(2500  1,842.t0 )
 1,0048.32  0,0244.(2500  1,842.32)  94,59 kj / kg

 Từ các thơng số nhiệt độ và độ ẩm khơng khí ngồi trời, tra đồ thị I-d, ta xác định
đươc nhiệt độ đọng sương ts = 25C ( Từ điểm O ( 32C,  = 80%), ta dóng đường
d = const cắt đường cong  = 100%, ta xác định được ts )
* Trạng thái khơng khí sau dàn lạnh (điểm 2)
Chọn trạng thái vào của khơng khí sau dàn lạnh có: t2 = 16C, = 100%.




4026, 42 
4026, 42 

Pbh 2  Exp  12 
 0,0181
 Exp  12 
235,5   t 2 
235,5  16 



Áp suất bảo hòa:
bar.

 Độ chứa hơi:

d 2  0, 621.

φ.Pbh2
1.0, 0181
 0,621.
 0, 0114
Pφ.P

1 1.0,0181

bh2
kga/kgkkk. Với

P = 1 bar.
I 2  1, 0048.t2  d 2 .(2500  1,842.t2 )

 Enthalpy:  1,0048.16  0,0114.(2500  1,842.16)  44,913 kJ / kg
* Trạng thái khơng khí vào buồng sấy (điểm 3)
 Nhiệt độ: t3 = 40C
 Phân áp suất bão hòa

4026, 42 
4026, 42 

Pbh3  Exp  12 
  Exp  12 
  0,073
235,5 


 t
235,5

40


3 

bar

 Độ chứa hơi: d 3  d 2  0,0114 kga/kgkkk
I 3  1,0048.t3  d 3. (2500  1,842.t3 )

 Entanpy:  1,0048.40  0,0114.(2500  1,842.40)  69,532 kJ / kgkkk
 Độ ẩm tương đố:

3 

P.d 3
1.0,0114

 0, 247  24,7%
(0,621  d 3 ). Pbh 3 (0,621  0,0114).0, 073

19 | P a g e


Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

* Trạng thái không khí vào dàn lạnh (điểm 4)
 Nhiệt độ: t4 = 40C.
 Độ ẩm: chọn  = 70%
 Phân áp suất bão hòa Pbh4 = Pbh3 = 0,073 bar
 Dung ẩm:

d 4  0, 621.

φ 4 .Pbh4
0,7.0,073
 0,621.
 0,0334 Kga / Kgkkk
Pφ .P4 bh4
1 0,7.0,073


 Entanpi: I4 = 1,0048.t4 + d4.(2500 + 1,842.t4) KJ/Kgkkk
= 1,0048.40 + 0,0334.(2500 + 1,842.40) = 126,153 KJ/Kgkkk
* Điểm 1 :Trạng thái khơng khí qua một phần dàn lạnh
 Độ ẩm:
 Dung ẩm: d1 = d4 = 0,0334 Kga/Kgkkk
 Phân áp suất bão hòa:
Pbh1  0,621.

 Nhiệt độ:

t1 

P.d1
1.0, 0334
 0, 621.
 0,032 bar
(0,621  d1 ).1
(0,621  0, 0334).1

4026, 42
4026, 42
 235,5 
 235,5  25, 24 C
12  ln Pbh1
12  ln 0,032

 Entanpi: I1 = 1,0048.t1 + d1.(2500 + 1,842.t1) KJ/Kgkkk
= 1,0048.25,24 + 0,0334.(2500 + 1,842.25,24) = 11,414 KJ/Kgkkk

2.2.3. Thời gian sấy τ
[1]
Trong đó:
- Gian đoạn đốt nóng vật liệu (h)
- Gian đoạn sấy đẳng tốc (h)
- Gian đoạn sấy giảm tốc (h)
Do thời gian đốt nóng vật liệu khơng đáng kể nên có thể bỏ qua và thời gian sấy
được tính bằng tổng thời gian sấy đẳng tốc và giảm tốc.

20 | P a g e


Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

Tính tốc độ sấy và thời gian sấy theo phương pháp Loukov
+ Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu được tính theo các cơng thức thực nghiệm theo độ lớn của
vận tốc khí đi qua vật liệu sấy:
 Trường hợp vận tốc tác nhân v ≤ 2 m/s, được tính theo:
α q  5, 6  4.v,  

kCal
m 2 h.K

 Trường hợp vận tốc tác nhân v < 5 m/s, được tính theo:
α q  6,15  4,17.v,  

W
m2K

 Trường hợp vận tốc tác nhân v >5 m/s, được tính theo:
α q  7,5.v0,78 ,  

W
m2K

Do tốc độ gió chọn v = 2 – 3 m/s nên

α q  3,6.

 vk . k  0,6
(2. R )

0,4



W
m2 .K

+ Mật độ dịng nhiệt:

Trong đó:


– Nhiệt độ tác nhân sấy khu vực tiếp xúc với VLS

 – Nhiệt độ bề mặt VLS
+ Cường độ bay hơi ẩm trên bề mặt vật liệu:

+ Tốc độ sấy:

U1 

100.J m
δ.ρ vls

+ Hệ số sấy tương đương:

+ Thời gian sấy đẳng tốc:

+ Thời gian sấy giảm tốc:

1 

M k1   M kx1
U1

2 

1
.ln    M k 2  M ke  
 .U1 

21 | P a g e


Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

2.2.4. Tính tốn nhiệt
q trình
Tính lượng ẩm cần bốc hơi từ ngun liệu sấy:

Trong đó:

G1: khối lượng vật liệu đưa vào sấy, kg/mẻ
G2: khối lượng sản phẩm sau khi sấy, kg/mẻ
WT: lượng ẩm bốc hơi trong buồng sấy từ q trình sấy, kg/mẻ

Tính lượng khơng khí cần thiết dùng làm tác nhân sấy cho 1kg ẩm bốc hơi1:

l0 

Trong đó:

1
1

 74,1675 Kgkka / Kgkkk
d 4  d 3 0,0202  0, 006717

d4 – độ chứa hơi của khơng khí sau khi sấy (kg/kgkkk)
d3 – độ chứa hơi ban đầu của khơng khí trước khi đưa vào calorifer

(kg/kgkkk)
Khối lượng sản phẩm trong một mẻ là 50kg/mẻ:
Ta có: kg/mẻ
Lượng ẩm bốc hơi trong một mẻ sấy:
kg/mẻ
Lượng khơng khí khơ tuần hồn trong q trình sấy
Llt = Wh.l0 , kgkk/mẻ

22 | P a g e


Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

CHƯƠNG 3 Thông số của tác nhân sấy và ngun liệu sấy
3.1. Khơng khí ban đầu: [1]

 Nhiệt độ t0 = 32C (Nhiệt độ trung bình hằng năm của TP. Hồ Chí Minh)
 Độ ẩm tương đối = 80%.
 Phân áp suất bão hòa của hơi nước:

4026, 42 
4026, 42 

Pbh 0  Exp 12 
 0, 0473 bar
 Exp 12 
235,5   t 0 
235,5  32 




 Độ chứa hơi:
d 0  0, 621.

φ.Pbh0
0,8.0,0473
 0,621.
 0,0244
Pφ.P
 bh0
1 0,8.0,0473

kga/kgkkk

 Entanpy:

I 0  1,0048.t0  d 0 .(2500  1,842.t0 )
 1,0048.32  0,0244.(2500  1,842.32)  94,59 kj / kg

3.2. Khơng khí sau khi được đốt nóng :
 Nhiệt độ: t3 = 40C
 Phân áp suất bão hòa

4026, 42 
4026, 42 

Pbh3  Exp  12 
 0,073
  Exp  12 
235,5   t 3 
235,5  40 



bar

 Độ chứa hơi: d 3  d 2  0,0114 kga/kgkkk

23 | P a g e


Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Cung cấp nhiệt

I 3  1,0048.t3  d 3. (2500  1,842.t3 )

 Entanpy:  1,0048.40  0,0114.(2500  1,842.40)  69,532 kJ / kgkkk
Độ ẩm tương đố:

3 

P.d 3
1.0,0114

 0, 247  24, 7%
(0,621  d 3 ). Pbh 3 (0,621  0,0114).0,073

3.2.1. Bảng thông số
điểm nút lý thuyết
Bảng 3.1 Thông số điểm nút của khơng khí trong q trình sấy
Thơng số
t (°C)
Pbh (bar)
(%)
d
(kgẩm/kgkkk)
I (kJ/kgkk)

Điểm 0
32
0,0473
80

Điểm 1
25,24

0,032

0,0244
94,59

Điểm 2
16C
100%.

Điểm 3
40C
0,073
24,7

Điểm 4
40C
0,073
70

0,0334

0,0114

0,0114

0,0334

11,414

44,913

69,532

126,153

0,0181

Tính chất vật lý của chuối5:
Khối lượng riêng: ρ = 977 kg/m3
Nhiệt dung riêng: cvl = 1,0269 kJ/(kg.K)0
Hệ số dẫn nhiệt: λ = 0,52 W/(m.K)
Độ dày chọn: δ = 5 mm
Độ ẩm vật liệu sấy:
Độ ẩm của chuối trước khi sấy: M1 = 75 – 80 %
Độ ẩm của chuối sau khi sấy: M2 = 18-20 %
Nhiệt dung riêng của nước: cn = 4,186 kJ/kg.K
Tốc độ gió chọn v = 2-3 m/s

24 | P a g e


Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh
3.3. Tốc

Cung cấp nhiệt

độ sấy và thời gian sấy [1]

3.3.1. Tốc độ sấy
Với v = 2 – 3 m/s, ta có:

α q  3,6.

 vk .k  0,6
(2. R )0,4

 3,6.

(2.1,128) 0,6
W
 48,83 2
0,4
(2.0, 0025)
m .K

Nhiệt độ tác nhân sấy khu vực tiếp xúc với VLS: tm=
Nhiệt độ bề mặt VLS: 26°C ( Tra đồ thị I-d với t0 = 32°C,  = 80% )
Mật độ dòng nhiệt :
= 2461,032

Cường độ bay hơi ẩm trên bề mặt vật liệu:

Jm 

Jq
r

 

= 0,98 (Kg/m2.h)

Tốc độ sấy đẳng tốc:

3.3.2. Thời gian đốt nóng
vật liệu :
Xác định thơng số nhiệt độ theo quan hệ:



tk  1
tk   0

Trong đó: - tk  tm  40C , nhiệt độ TNS tính theo nhiệt độ trung bình trong buồng sấy
-

: nhiệt độ VLS đưa vào TBS, 0  32C

-

: nhiệt độ bề mặt bay hơi vật liệu, 1  35C

Vậy



tk  1 40  35

 0, 625
tk  0 40  32

Trị số Biot khuếch tán nhiệt: Biq

Bi 

 q . R 48,83.0, 0025

 0, 23

0,52

Trong đó: - R = 25mm = 0,0025m

25 | P a g e