đồ án quá trình thiết bị thiết kế hệ thống sấy thùng quay

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
MỤC LỤC
NỘI DUNG Trang
Lời nói đầu……………………………………………………………….2
A.Tổng quan về nguyên liệu và hệ thông sấy……………………………3
I.Giới thiệu về nguyên liệu…………………………………………… 3
II.Cơ sở lý thuyết… 5
III.Các thiết bị……………………………………………………………6
1.Cấu trúc hệ thống……………………………………………… 6
2.Các dạng cấu trúc hệ thống sấy………………………………… 8
3.Thiết bị sấy……………………………………………………… 9
IV.Ưu, nhược điểm của hệ thống sấy thùng quay……………………….11
B.TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH…………………………………… 12
I.Tính cân bằng vật chất………………………………………………….12
II.Tính cân bằng năng lượng…………………………………………… 13
1.Công thức xác định thông số của tác nhân sấy…………………….13
2.Công thức xác định thông số của tác nhân sấy…………………….15
3.Cân bằng năng lượng cho thiết bị sấy lý thuyết……………………18
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
LỜI NÓI ĐẦU
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 2
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
A. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ HỆ THÔNG SẤY
I. Giới thiệu về nguyên liệu bắp:
Bắp vừa là cây lương thực vừa là cây thức ăn gia súc rất quan trọng, đứng hàng
thứ ba trên thế giới. Diện tích trồng bắp hàng năm của thế giới hiện nay khoảng
129 triệu ha, năng usất bình quân khảong 3.8 triệu tấn/ha, tổng sản lượng bắp
trên 525 triệu tấn.Hầu như 100% diện tích bắp của các nước tiên tiến đều được
trồng bằng các giống bắp lai nên đạt năng suất bình quân 7–9.4 tấn/ha.
Diện tích bắp của Việt Nam tăng dần từ 119,000 ha (1939) lên 392,000 ha (1985)

và khoảng 730,000 ha (1998).
Năng suất bắp của nước ta trong thời gian qua cũng tăng nhanh. Đến năm 1998,
đã đạt được 26.7 tạ/ha.
Các cơ quan sinh dưỡng của bắp gồm: rễ, thân, lá làm nhiệm vụ duy trì đời sống
của cây bắp. Phôi và hạt là khởi thủy của cây mầm.
Các cơ quan sinh sản đực (bông cờ) và cái (mầm bắp) khác biệt nhau nhưng nằm
trên cùng một cây.Ngô giao phấn chéo nhờ gió và côn trùng.
Khi thu hoạch, con người chỉ sử dụng hạt ngô làm thực phẩm. Hạt ngô thuộc loại
quả dĩnh gồm 4 bộ phận chính: vỏ hạt, lớp aleron, phôi, và nội nhũ.
- Vỏ hạt (chiếm 6–9% khối lượng hạt ngô): là một màng nhẵn bao bọc xung
quanh hạt có màu trắng, màu tím hoặc vàng tùy thuộc vào giống.
- Lớp aleron (6–8%): nằm sau vỏ hạt bao bọc lấy nội nhũ và phôi.
- Nội nhũ (70–85%): là bộ phận chính chứa đầy các chất dinh dưỡng để nuôi
phôi. Nội nhũ chứa tinh bột. Tinh bột nội nhũ gồm 3 loại: bột, sừng và pha lê.
Đặc điểm và màu sắc nội nhũ là căn cứ để phân loại ngô.
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 3
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
- Phôi (8–15%): bao gồm lá mầm, trụ dưới lá mầm, rễ mầm, và chồi mầm. Phôi
ngô chiếm gần 1/3 thể tích hạt, bao quanh phôi có lớp tế bào xốp giúp cho vận
chuyển nước vào phôi và ngược lại thuận lợi.
Bảng 1: Thành phần hóa học của hạt ngô được cho trong bảng sau:
Thành phần hóa
học (% khối
lượng)
Ngô nếp Ngô đá vàng
Nước 14.67 13.65
Chất đạm 9.19 917
Chất béo 5.18 5.14
Tinh bột 65.34 67.02
Xơ 3.25 3.61

Chất khoáng 1.32 1.32
Sinh tố 0.08 0.05
Các chất khác 0.40 0.33
Nguyên liệu bắp là một nguyên liệu chứa rất nhiều tinh bột.Chế độ công nghệ sấy
tinh bột lại phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ hồ hóa sản phẩm. Nhiệt độ hồ hóa
của tinh bột khoảng 65°C, do đó ta cần chọn nhiệt độ tác nhân sấy phù hợp,
không cao nhưng cũng không quá thấp, mục đích là đẩy nhanh quá trình sấy, và
không làm cho nhiệt độ của nguyên liệu vượt quá nhiệt độ hồ hóa.
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 4
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
II. Cơ sở lý thuyết
1. Khái niệm chung
Sấy là qúa trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng nhiệt.Nhiệt cung cấp cho
vật liệu ẩm bằng dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hoặc bằng năng lượng điện trường
có tần số cao.Mục đích của quá trình sấy là giảm khối lượng của vật liệu, tăng
độ bền và bảo quản được tốt.
Trong quá trình sấy nước được cho bay hơi ở nhiệt độ bất kì do sự khuếch tán bởi
sự chênh lệch độ ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu và bởi sự chênh lệch áp suất
hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh. Sấy là
một quá trình không ổn định, độ ẩm của vật liệu thay đổi theo không gian và
thời gian.
Sấy là một trong những khâu quan trọng trong công nghệ sau thu hoạch, chế biến
và bảo quản nông sản. Trong quy trình cộng nghệ sản xuất của rất nhiều sản
phẩm đều có công đoạn sấy khô để bảo quản dài ngày, nâng cao giá trị sản
phẩm.Sấy còn tạo ra nhiều loại sản phẩm khác nhau của cùng một loại nguyên
liệu. Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như thóc, ngô, đậu, lạc… sau khi thu
hoạch cần làm khô kịp thời nếu không chất lượng sản phẩm sẻ bị giảm, thậm
chí hỏng, dẫn đến tình trạng gia tăng hao hụt sau thu hoạch. Các sản phẩm nông
nghiệp dạng củ, quả như khoai tây, sắn, vải thiều, nhãn xoài, rau các loại rất cần
sấy để tạo ra một số sản phẩm có giá trị, nâng cao hiệu quả kinh tế.

Như vậy sấy đóng vai trò vô cùng quan trọng, nhu cầu sấy nói chung cũng như
sấy nông sản nói riêng ngày càng lớn và đa dạng.
2. Tác nhân sấy
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 5
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
a. Không khí ẩm:
Là loại tác nhân sấy không thông dụng nhất có thể dùng cho hầu hết các loại sản
phẩm. Dùng không khí ẩm không sợ ô nhiễm sản phẩm sấy. Tuy vậy dùng
không khí ẩm làm tác nhân sấy cần trang bị thêm bộ gia nhiệt không khí
(calorifer khí – hơi hay khí – khói); nhiệt độ không khí để sấy không thể quá
cao, thường nhỏ hơn 500
0
C vì nếu nhiệt độ cao hơn thiết bị trao đổi nhiệt phải
sử dụng thép hợp kim hay gốm sứ chi phí cao.
b. Khói lò:
Dùng khói lò làm tác nhân sấy có ưu điểm là phạm vi nhiệt độ rộng từ 1000
0
C,
không cần calorife. Tuy vậy dùng khói lò có nhược điểm là khói có thể làm ô
nhiễm sản phẩm sấy.Vì vậy khói chỉ dùng cho càc vật liệu không sợ ô nhiễm
như gỗ, đồ gốm, một số loại hạt có vỏ.
c. Hơi quá nhiệt:
Dùng hơi quá nhiệt làm tác nhân sấy trong trường hợp sản phẩm sấy dễ cháy nổ
và sản phẩm sấy chịu được nhiệt độ cao vì sấy bằng hơi quá nhiệt nhiệt độ
thường lớn hơn 100
0
C (sấy ở áp suất khí quyển).
III. Các thiết bị
1. Cấu trúc hệ thống sấy:
Hệ thống sấy bao gồm các bộ phận cơ bản sau:

a. Buồng sấy:
Buồng sấy là không gian thực hiện quá trình sấy khô vật liệu.Đây là bộ phận quan
trọng nhất của hệ thống sấy. Tùy theo phương pháp sấy, loại thiết bị sấy mà
buồng sấy có dạng khác nhau. Ví dụ thiết bị sấy buồng, bộ phận buồng sấy có
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 6
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
thể nhỏ như một cái tủ, có thể lớn như một căn phòng.Trong thiết bị sấy hầm,
buồng sấy là một buồng có chiều dài lớn như một đường hầm (tuynen).Trong
thiết bị sấy phun, buồng sấy là một buồng hình trụ đứng hay nằm ngang.Trong
thiết bị sấy khí động, buồng sấy là một ống hình trụ đứng, có chiều cao lớn.
b. Bộ phận cung cấp nhiệt:
Tùy theo hệ thồng sấy khác nhau, bộ phận cung cấp nhiệt cũng khác nhau. Ví dụ,
trong thiết bị sấy bức xạ, bộ phận cấp nhiệt khá đơn giản, có thể là các đèn hồng
ngoại, các ống dây điện trở, hay các tấm bức xạ gia nhiệt bằng chất lỏng hay
khí đốt.
Thiết bị sấy đối lưu dùng môi chất sấy là không khí, chất tải nhiệt là hơi nước thì
bộ phận cấp nhiệt là calorife khí – hơi.Nếu chất tải nhiệt là khói thì bộ phận cấp
nhiệt là calorife khí – khói.
c. Bộ phận thông gió và tải ẩm:
Bộ phận này có nhiệm vụ tải ẩm từ vật sấy vào môi trường.Khi sấy bức xạ việc
thông gió còn có nhiệm vụ bảo vệ vật sấy khỏi quá nhiệt.
Các thiết bị sấy dưới áp suất khí quyển đều dùng môi chất đối lưu (tự nhiên hay
cưỡng bức) để tải ẩm.Trong các thiết bị này đều cần tạo điều kiện thông gió tốt
trên bề mặt vật liệu để ẩm thoát ra từ vật được môi chất mang đi dễ dàng. Khi
thông gió cưỡng bức bộ phận này gồm: các quạt gió, các đường ống dẫn gió cấp
vào buồng sấy, đường hồi (nếu có), ống thoát khí…
Các thiết bị sấy chân không, việc thải ẩm dùng bơm chân không hoặc kết hợp với
các bình ngưng ẩm (sấy thăng hoa).
d. Bộ phận cấp vật liệu và lấy sản phẩm:
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 7

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
Bộ phận này cũng khác nhau tùy thuộc vào loại thiết bị sấy. Trong thiết bị sấy
buồng và hầm vật liệu sấy để trên các khay đặt thành tầng trên các xe goòng,
các xe được đẩy vào buồng sấy và sản phẩm lấy ra từ các xe goòng. Việc đẩy xe
vào và lấy ra có thể bằng thủ công hay cơ khí. Trong thiết bị sấy hầm dùng băng
tải, vật liệu được đưa vào và lấy ra khỏi hầm bằng băng tải.Trong thiết bị sấy
phun, vật liệu đua vào bằng bơm qua vòi phun.Sản phẩm được lấy ra dưới dạng
bột bằng các gạt và vít tải.
e. Hệ thống đo lường, điều khiển:
Hệ thống này có nhiệm vụ đo nhiệt độ, độ ẩm, độ ẩm tương đối của môi chất sấy
tại các vị trí cần thiết t
1
,
ϕ
1
, t
2
,
ϕ
2
, … đo nhiệt độ không khí. Tự động điều chỉnh
nhiệt độ, độ ẩm môi chất vào thiết bị nhằm duy trì chế độ sấy theo đúng yêu
cầu.
2. Các dạng cấu trúc hệ thống sấy:
a. Hệ thống sấy công suất nhỏ:
Hệ thống sấy này thường có cấu trúc dạng tủ, đa số là các kiểu sấy đối lưu cưỡng
bức, một số kiểu sấy bức xạ, sấy bằng điện trường tần số cao.Các thiết bị sấy
loại này thường được chế tạo hàng loạt có thể điều khiển tự động nhiệt độ môi
chất sấy.Vật liệu sấy thường đặt trên các khay đưa vào buồng sấy bằng thủ công
và đặt trên các giá đỡ trong buồng.Loại thiết bị này có thể sấy nhiều loại sản

phẩm khác nhau.
b. Hệ thống sấy công suất lớn:
Hệ thống này có cấu trúc rất đa dạng tùy thuộc vào phương pháp sấy, kiểu thiết bị
sấy. Trong hệ thống này cần bố trí hợp lí giữa buồng sấy với các bộ phận khác
như: bộ phận cấp nhiệt, cấp hơi nước, cấp khói, bộ phận cấp vật liệu và lấy sản
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 8
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
phẩm… Trong dây chuyền công nghệ sản xuất sản phẩm, hệ thống sấy được bố
trí trong một phân xưởng sơ chế nguyên liệu hay thành phẩm. Có một số xí
nghiệp, hệ thống sấy là hệ thống chính, ví dụ xí nghiệp sản xuất cà phê hạt bao
gồm các công đoạn như sau: sát ướt (quả cà phê đem chà sát, rửa sạch lấy hạt),
hong và sấy. Ở đây hệ thống sấy là chính.Sản phẩm là ca phê hạt đóng
bao.Trong các xí nghiệp sản xuất rau quả khô, hệ thống sấy cũng là hệ thống
chính.
3. Thiết bị sấy:
a. Phân loại:
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 bằngkhông khí hoặc thiết bị sấy bằng khói lò,
ngoài ra còn có các thiết bị sấy bằng phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa,
sấy bằng tia hồng ngoại hay bằng dòng điện cao tần.
Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân không, thiết bị sấy ở áp suất thường.
Dựa vào phương thức làm việc: sấy liên tục hay sấy gián đoạn.
Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc,
hoặc 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 tầng sôi, sấy phun…
Dựa vào chiều chuyển động của tác nhân sấy và vật liệu sấy: cùng chiều, nghịch
chiều và giao chiều.
b. Chọn thiết bị sấy:

GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 9
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
Thiết bị sấy làm việc gián đoạn có nhược điểm là năng suất thấp, cồng kềnh, thao
tác nặng nhọc nếu không có bộ phận vận chuyển, nhiều khi không đảm bảo chất
lượng sản phẩm.Thiết bị sấy làm việc gián đoạn thường được ứng dụng khi
năng suất nhỏ, sấy các loại hình dạng khác nhau.
Thiết bị sấy liên tục cho chất lượng sản phẩm tốt hơn, thao tác nhẹ nhàng hơn.
Yếu tố quan trọng để chọn thiết bị sấy liên tục la tính chất của vật liệu sấy.
Để sấy vật liệu cục người ta dùng chủ yếu là loại thùng quay, loại đường hầm.
Để sấy vật liệu hạt, tơi, người ta dùng loại thùng quay, loại thổi khí, loại xiclôn,
loại vòi rồng, loại tầng sôi.
Trong một số trường hợp người ta tiến hành sấy hai bậc thích hợp hơn.Ví dụ bậc
thú nhất có thể dùng loại sấy vòi rồng, xiclôn hay sấy phụt.Trong các loại máy
sấy này lượng ẩm trên bề mặt được lấy đi nhanh chóng và có thể dùng chất tải
nhiệt có nhiệt độ lúc đầu cao.Trong bậc sấy thứ hai có thể dùng loại sấy tầng sôi
để tách phần ẩm bên trong.Khi sấy vật liệu không chịu được nhiệt độ cao thì
nhiệt độ đầu của tác nhân sấy không cần cao lắm, có thể giữ nhiệt độ đầu thấp
hơn so với bậc thứ nhất.
Để sấy vật liệu nhão người ta dùng loại băng – trục, loại trục, hay loại hình trụ –
nón với lớp vật liệu ở dạng tầng sôo hay vòi rồng.
Để sấy huyền phù, dung dịch, chất nóng chảy thường dùng loại sấy phun cũng
như loại tầng sôi, vòi rồng.
Vấn đề quyết định để chọn cơ cấu thiết bị sấy và tác nhân sấy phụ thuộc vào nhiệt
độ sấy cho phép và thời gian lưu lại cho phép của vật liệu trong thiết bị sấy.
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 10
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
Thiết bị sấy chân không sấy thăng hoa phức tạp và đắt, vì thế chỉ nên dùng khi
không thể thực hiện được sấy ở áp suất thường, ví dụ sấy vật liệu dễ nổ hay vật
liệu nhả các hơi độc, các sản phẩm dược, thực phẩm có chất lượng cao.
IV. Ưu điểm, nhược điểm của hệ thống sấy thùng quay

1. Ưu điểm
Ưu điểm của loại thiết bị sấy thùng quay, là quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt
nhờ có sự tiếp xúc tốt giữa vật liệu và tác nhân sấy, cường độ sấy tính theo
lượng ẩm đạt được cao.
2. Nhược điểm
- Chi phí cho nhiên liệu lớn.
- Nhiệt độ của lò không ổn định, khó điều chỉnh.
- Thiết bị cồng kềnh .
- Trong quá trình sấy do vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ bị gãy vụn, tạo ra bụi,
do đó trong một số trường hợp làm giảm phẩm chất của sản phẩm.
V. Thông số công nghệ của quá trình
- Năng suất: 1000 kg/h.
- Độ ẩm đầu: 40%.
- Độ ẩm cuối: 5%.
- Thời gian sấy: 102 phút / 1 mẻ.
- Nhiệt độ tác nhân sấy đưa vào thiết bị: 60
0
C/
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 11
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
Vật liệu sấy là bắp hạt, có các thông số vật lý cơ bản như sau:
 Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy (theo vật liệu ướt): ω
1
= 40%
 Độ ẩm cuối của vật liệu sấy (theo vật liệu ướt): ω
1
= 5%
 Khối lượng riêng hạt vật liệu: ρ

r
= 1,253 kg/m
3
(Bảng 2.4/47–[2])
 Khối lượng riêng khối hạt: ρ
r
= 850 kg/m
3
(Phụ lục 4/230–[3])
 Nhiệt dung riêng của vật liệu khô: C
k
= 1.2 – 1.7 kJ/kg.K
(Trang 20–[1])
Chọn C
k
= 1.7 kJ/kg.K
 Kích thước hạt bắp: (Phụ lục 7/351–[1])
- Dài : l = 4.2 – 8.6 mm.
- Rộng : b = 1.6 – 4.0 mm.
- Dày : δ = 1.5 – 3.8 mm.
- Đường kính tương đương: d
tđ
= 7.5 mm.
 Năng suất nhập liệu: G
1
= 1,000 kg/h.
I. Tính cân bằng vật chất:
Ta kí hiệu các đại lượng như sau:
G
1

, G
2
(kg/h) : khối lượng vật liệu sấy đi vào, ra thiết bị sấy.
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 12
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
ω
1
, ω
2
: độ ẩm tương đối của vật liệu sấy ở đầu vào, ra của thiết
bị sấy.
W(kg/h) : lượng ẩm bay hơi trong 1 giờ.
G
k
(kg/h) : khối lượng vật liệu khô tuyệt đối.
Phương trình cân bằng vật chất:
1 2
1 1 2 2
W G G
W G G
ω ω
= −
= −
(Trang 127–[1])
Lượng ẩm bốc hơi trong 1 giờ:
ω ω
ω
−
−
= = =

− −
1 2
1
2
0.4 0.05
1,000 368.42 ( / )
1 1 0.05
W G kg h
Lượng vật liệu khô tuyệt đối:
( ) ( )
( )
ω ω
= − = −
⇒ = − =
1 1 2 2
1 1
1,000 1 0.4 600 ( / )
k
k
G G G
G kg h
Năng suất của sản phẩm sấy:
= − = − =
2 1
1,000 368.42 631.58 ( / )G G W kg h
II. Tính cân bằng năng lượng:
1. Công thức xác định các thông số của tác nhân sấy:
- Áp suất hơi bão hòa:
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 13
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

4,026.42
exp 12 ( )
235.5 ( )
b
P bar
t C
 
= −
 ÷
+ °
 
(CT 2.31/31–[1])
- Độ chứa ẩm:
0.621 (kg aåm/kg khoâng khí)
b
a b
P
d
P P
ϕ
ϕ
×
=
− ×
(CT 2.18/28–[1])
0.621
1
( )
0.621
1

a
b
a
b
P
P
d
P
P bar
d
ϕ
ϕ

=

 
+

 ÷
  
⇒


=

 
+
 ÷

 


P
a
= 0.981 (bar): áp suất khí quyển.
- Enthalpy:
( )
k a
pk pa
I i d i
C t d r C t
= + ×
= × + + ×
(CT 2.24/29–[1])
Trong đó:
i
k
, i
a
(kJ/kg) : enthalpy của 1kg không khí khô và 1kg hơi nước.
C
pk
= 1.004 (kJ/kg.K) : nhiệt dung riêng của không khí khô.
C
pa
= 1.842 (kJ/kg.K) : nhiệt dung riêng của hơi nước.
r = 2,500 (kJ/kg) : ẩn nhiệt hóa hơi của nước.
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 14
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
( )
1.004 2,500 1.842 ( / )

1.004
(kg aåm/kg khoâng khí khoâ)
2,500 1.842
2,500
( )
1.004 1.842
I t d t kJ kg
I t
d
t
I d
t C
d
⇒ = × + + ×
− ×

=


+ ×
⇒

− ×

= °

+ ×

- Thể tích riêng:
3

288
( / khoùi kho)â
a b
T
m kg
P P
ν
ϕ
×
=
− ×
(CT VII.8/94–[6])
Trong đó, P
a
, P
b
lấy đơn vị là N/m
2
.
2. Xác định các thông số trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy lý
thuyết:
a. Thông số trạng thái của không khí ngoài trời (A):
Ta chọn trạng thái A nhiệt độ trung bình của TP.Vũng tàu trong tháng 4 không khí
ngoài trời có: (Trang 100–[7])
- Nhiệt độ : t
0
= 24.5°C
- Độ ẩm :ϕ = 81%
Áp suất hơi bão hòa:
 

= − =
 ÷
+
 
4,026.42
exp 12 0.031( )
235.5 24.5
b
P bar
Độ chứa ẩm:
×
= =
− ×
0
0.81 0.031
0.621 0.0163 (kg aåm/kg khoâng khí)
0.981 0.81 0.031
d
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 15
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
Enthalpy:
( )
⇒ = × + + × =
0
1.004 24.5 0.0163 2,500 1.842 24.5 66.08 ( / )I kJ kg
Thể tích riêng:
( )
ν
× +
= =

× − ×
3
0
5
288 24.5 273
0.852 ( / khoùi kho)â
0.981 10 0.81 0.031
m kg
b. Thông số trạng thái của tác nhân sấy trong buồng sấy (B):
Không khí được quạt đưa vào caloriphe và được đốt nóng đẳng ẩm (d
1
= d
0
) đến
trạng thái B (d
1
, t1). Trạng thái B cũng là trạng thái của tác nhân sấy vào thùng
sấy.Nhiệt độ t tại điểm B là nhiệt độ cao nhất của tác nhân sấy, do tính chất của
vật liệu sấy và chế độ công nghệ quy định. Nhiệt độ của tác nhân sấy ở B được
chọn phải thấp hơn nhiệt độ hồ hóa của tinh bột bắp.Do bắp là loại hạt giàu tinh
bột, ban đầu khi độ ẩm của vật liệu sấy còn cao, nếu vật liệu tiếp xúc với tác nhân
sấy nhiệt độ cao thì lớp bề mặt của hạt tinh bột bị hồ hóa và tạo thành một lớp
keo mỏng bịt kín bề mặt thoát ẩm từ trong lòng vật liệu ra ngoài.
Do đó ta chọn: t
1
= 60
0
C.
Áp suất hơi bão hòa: (bar)
 

= − =
 ÷
+
 
1
4,026.42
exp 12 0.307 ( )
235.5 60
b
P bar
Độ ẩm tương đối:
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 16
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
ϕ
= =
 
+
 ÷
 
1
0.981
0.0817
0.621
0.307 1
0.0163
Thể tích riêng:
( )
ν
× +
= =

× − ×
3
1
5
288 60 273
1.003 ( / kkkho)â
0.981 10 0.0817 0.307
m kg
Enthalpy:
( )
⇒ = × + + × =
1
1.004 60 0.0163 2,500 1.842 60 102.79 ( / )I kJ kg
c. Thông số trạng thái của tác nhân sấy sau buồng sấy (C):
Không khí ở trạng thái B được đẩy vào thiết bị sấy để thực hiện quá trình sấy lý
thuyết (I
1
= I
2
).Trạng thái không khí ở đầu ra của thiết bị sấy là C (t
2
, I
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 của tác nhân
sấy tại C phải nhỏ hơn độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy tại điểm đó để vật liệu

sấy không hút ẩm trở lại
Với : I
2
=I
1
=102.79 kJ/ kg
ω=100%
⇒
t
đs
≅ 32
0
C. Do đó ta chọn t
2
= 35
0
C.
Áp suất hơi bão hòa:
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 17
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
 
= − =
 ÷
+
 
2
4,026.42
exp 12 0.0589 ( )
235.5 35
b

P bar
Độ chứa ẩm:
− ×
= =
+ ×
2
102.79 1.004 35
0.0264 (kg aåm/kg kkkhoâ)
2,500 1.842 35
d
Độ ẩm tương đối:
ϕ
= =
 
+
 ÷
 
2
0.981
0.679
0.621
0.0589 1
0.0264
Thể tích riêng:
( )
ν
× +
= =
× − ×
3

2
5
288 35 273
0.9042 ( / kkkho)â
0.981 10 0.679 0.0589
m kg
Bảng 2: Trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết
Đại lượng
Không khí
ngoài trời
(A)
Tác nhân sấy
trong buồng
sấy (B)
Tác nhân sấy
ra khỏi
thiết bị sấy
(C)
t (
°
C)
24.5 60 35
ϕ
(%)
81 8.17 77.73
d (kg ẩm/kg 0.0163 0.0163 0.0264
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 18
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
kk)
I (kJ/kg kk) 66.08 102.79 102.79

P
b
(bar) 0.031 0.307 0.0589
ν
(m
3
/kg kk)
0.85 1.003 0.9042
3. Cân bằng năng lượng cho thiết bị sấy lý thuyết:
Giả sử lượng không khí vào, ra thiết bị sấy là không đổi, kí hiệu là
0
L
′
(kg/h).
Theo phương trình cân bằng vật chất:
ω ω
′ ′
+ = +
′
⇒ =
−
0 1 1 1 0 2 2 2
0
2 1
L d G L d G
W
L
d d
(CT 7.14/131–[1])
Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi 1kg ẩm:

′
′
= = = =
− −
0
0
2 1
1 1
99.01 (kg kkkhoâ/h)
0.0264 0.0163
L
l
W d d
(CT7.14/131–[1])
′ ′
⇒ = × = × =
0 0
99.01 368.42 36,477.26 ( / )L l W kg h
Phương trình cân bằng nhiệt cho thiết bị sấy lý thuyết:
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 19
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
( ) ( )
′ ′
= − = −
0 0 1 0 0 2 0
Q L I I L I I
(CT 7.15/131–[1])
Nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy lý thuyết:
( )
= × − =

0
36,477.26 102.79 66.08 1,339,080.369( / )Q kJ h
Nhiệt lượng tiêu hao riêng:
= = =
0
0
1,339,080.369
3,634.657 (kJ/kg aåm)
368.42
Q
q
W
4.Cân bằng năng lượng cho thiết bị sấy thực:
Trong thiết bị sấy thực, ngoài tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi, trong thiết
bị sấy thùng quay, còn có tổn thất nhiệt ra môi trường Q
mt
, và tổn thất nhiệt do
vật liệu sấy mang đi Q
V
.
Trong thiết bị sấy thùng quay, không sử dụng nhiệt bổ sung và thiết bị không có
thiết bị chuyển tải, do đó Q
BS
= 0, Q
CT
= 0.
 Nhiệt lượng đưa vào thiết bị sấy:
- Nhiệt lượng do tác nhân sấy nhận được trongcalorife:
( )
1 0

L I I
′
−
- Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào:
( )
1 1
1 V a V
G W C W C t
 
− + ×
 
 Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bị sấy:
- Nhiệt lượng tổn thất do tác nhân sấy mang đi:
( )
2 0
L I I
′
−
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 20
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
- Nhiệt vật lý của vật liệu sấy mang ra :
2 2
2 V V
G C t
× ×
- Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường : Q
mt
.
Cân bằng nhiệt lượng vào ra thiết bị sấy, ta có:
( ) ( ) ( )

1 1 2 2
1 0 1 2 0 2V a V V V mt
L I I G W C W C t L I I G C t Q
 
′ ′
− + − + × = − + × × +
 
Trong đó
2 1
G G W= −
, ta xem
2 1
V V V
C C C
= =
.
Vậy nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy thực:
( ) ( )
( )
2 1 1
1 0 2 0 2 V V V mt a V
Q L I I L I I G C t t Q W C t
′ ′
= − = − + × − + − × ×
Đặt
( )
2 1
2V V V V
Q G C t t
= × −

: tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi.
( ) ( )
1
1 0 2 0 V mt a V
Q L I I L I I Q Q W C t
′ ′
⇒ = − = − + + − × ×
Xét cho 1kg ẩm cần bốc hơi:
( ) ( )
1
1 0 2 0 V mt a V
q l I I l I I q q C t
′ ′
= − = − + + − ×
Trong đó:
2 1
1
; ;
V mt
V mt
Q Q
q q l
W W d d
′
= = =
−
Đặt
1
a V V mt
C t q q

∆ = × − −
• Xác định q
V
:
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 21
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
( )
2 2
1
V k a
C C C
ω ω
= − + ×
(CT 7.40/141–[1])
Trong đó:
C
V
(kJ/kg.K): nhiệt dung riêng của vật liệu sấy với độ ẩm ω
2
.
C
k
= 1.7 (kJ/kg.K) : nhiệt dung riêng của vật liệu khô.
C
a
= 4.1868 (kJ/kg.K): nhiệt dung riêng của ẩm.
( )
⇒ = − + × =
1.7 1 0.05 4.1868 0.05 1.82434 ( / . )
V

C kJ kg K
= = °
1
0
24.5
V
t t C
: nhiệt độ vật liệu sấy vào thiết bị, lấy bằng nhiệt độ môi trường.
= − = − = °
2
2
3 35 3 32( )
V
t t C
: nhiệt độ ra khỏi thiết bị sấy của vật liệu sấy. Ta chọn
nhỏ hơn nhiệt độ đầu ra của tác nhân sấy 3–5°C.
Vậy
( ) ( )
− × −
= =
1000 368.42 1.82434 32 24.5
23.456 (kJ/kg aåm)
368.42
V
q
• Xác định C
a
.t
V1
:

× = × =
1
4.1868 24.5 102.5766 (kJ/kg aåm)
a V
C t
• Xác định q
mt
:
Tổn thất nhiệt ra môi trường q
mt
thường chiếm khoảng 3–5% nhiệt lượng tiêu hao
hữu ích.
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 22
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
( )
0.03 0.05
mt hi
q q
= ÷
Trong đó nhiệt tiêu hao hữu ích được xác định:
1
hi h a V V
q i C t q
= − × +
(CT VII–24/192–[5])
Mà i
h
= 2,545.54 (kJ/kg ẩm)
⇒ = − + =
2,545.54 102.5766 23.456 2,466.42 (kJ/kg aåm)

hi
q
⇒ = × = × =
0.05 0.05 2,466.42 123.32(kJ/kg aåm)
mt hi
q q
Vậy
∆ = − − = −
102.5766 23.456 123.32 44.1994 (kJ/kg aåm) < 0
2 1
I I⇒ <
: trạng thái của tác nhân sấy sau quá trình sấy thực nằm dưới đường I =
I
1
.
5. Các thông số của tác nhân sấy sau quá trình sấy thực:
 Độ chứa ẩm của tác nhân sấy:
( )
2 1 2 1
I I d d
= +∆ −
(CT 7.30/138–[1])
( ) ( )
− + − ∆
⇒ =
− ∆
1 2 1 1
2
2
(kg aåm/kg kkk)

pk
C t t d i
d
i
(CT 7.31/138–[1])
Trong đó:
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 23
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
= + × =
= + × =
1
2
2,500 1.842 60 2,610.52 (kJ/kg)
2,500 1.842 35 2,564.47 (kJ/kg)
i
i
( ) ( )
− + +
⇒ =
+
=
2
1.004 60 35 0.0163 2,610.52 44.1994
2,564.47 44.1994
0.0262 (kg aåm/kg kkkhoâ)
d
 Enthalpy:
= × + × =
2
1.004 35 0.0262 2,564.47 102.329 (kJ/kg kkkhoâ)I

(CT 2.24/29–[1])
 Độ ẩm tương đối:
ϕ
= =
 
+
 ÷
 
2
0.981
0.6742
0.621
0.0589 1
0.0262
Bảng3: Trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực
Đại lượng
Không khí
ngoài trời
(A)
Tác nhân sấy
trong buồng
sấy (B)
Tác nhân sấy
ra khỏi
thiết bị sấy
(C)
t (
°
C)
24.5 60 35

ϕ
(%)
81 8.17 67.42
d (kg ẩm/kg
kk)
0.0163 0.0163 0.0262
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 24
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
I (kJ/kg kk) 66.08 102.79 102.329
P
b
(bar) 0.031 0.307 0.0589
ν
(m
3
/kg kk)
0.85 1.003 0.9042
Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm trong quá trình sấy thực:
′
= = =
− −
2 1
1 1
101,01 (kg khoùi khoâ/kg aåm)
0.0262 0.0163
l
d d
Lượng không khí khô cần thiết:
′ ′
= × = × = =

101.01 368.42 37,214.104 ( / ) 10.33 ( / )L l W kg h kg s
Nhiệt lượng tiêu hao để bốc hơi 1kg ẩm:
( ) ( )
′
= − = − =
1 0
101.01 102.79 66.08 3,708.08 (kJ/kg aåm)q l I I
6. Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực:
Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy ở trạng thái trước khi vào buồng sấy:
ν
′
= × = × =
3
1 1
1.003 10.33 10.36( / )V L m s
Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy ở trạng thái ra khỏi buồng sấy:
ν
′
= × = × =
3
2 2
0.9042 10.33 9.340 ( / )V L m s
Lưu lượng thể tích trung bình của tác nhân sấy:
GVHD: ThS. Nguyễn Quốc Hải Page 25