Đồ án thiết kế hệ thống tháp sấy ngô năng suất 8 tấn

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
______________________

ĐỒ ÁN
Đề tài
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THÁP ĐỂ SẤY NGÔ
NĂNG SUẤT 8 tấn/h
Giáo viên: PGS-TS Lê Nguyên Đương
Họ và tên : Nguyễn Thị Huệ
Lớp : KTTP02-K57
MSSV : 20123151

Hà nội, ngày 24 tháng 5 năm 2015
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………… 3
CHƯƠNG I: Tổng quan về nguyên liệu ngô……… ………………4
I. Tình hình ngô ở Việt Nam và trên thế giới ………….……………4
II. Cấu tạo và thành phần hóa học của hạt ngô….…… …………… 5
CHƯƠNG II: Tổng qua về phương pháp sấy……………………… 7
I. Công nghệ sấy…………………………………………………… 7
1. Bản chất của quá trình sấy………………………………….7
2. Phân loại quá trình sấy………………………………………7
3. Tác nhân sấy…………………………………………………9
4. Chất tải nhiệt…………………………………………………10
5. Nguồn nhiên liệu…………………………………………… 11
II. Thiết bị sấy………………………………………………………….12
CHƯƠNG III: Động lực học quá trình sấy…………………………….18
I. Những biến đổi cơ bản trong quá trình sấy……………………18
II. Đặc điểm diễn biến của quá trình sấy…………………………20

1. Giai đoạnlàm nóng vật………………………………….20
2. Giai đoạn tốc độ sấy không đổi…………………………20
3. Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần………………………… 21
III. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc đô sấy…………………………22
CHƯƠNG IV: Tính toán hệ thống tháp sấy ngô năng suất 8 tấn/h… 27
1. Chọn sơ bộ kết cấu………………….…… …….……………… 27
2. Chọn chế độ sấy…… ……………………………………………28
3. Tính toán quá trình cháy và hòa trộn…………………………… 29
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 2
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
4. Tính lượng cân bằng ẩm cho từng vùng………………………… 34
5. Quá trình sấy lí thuyết………………………………………… 35
6. Tính toán các tổn thất nhiệt………………………………….… 37
7. Xây dựng quá trình sấy thực………………………………….….39
8. Cân bằng nhiệt………………………………………………… 42
9. Tính toán năng lượng tiêu hao………………………………… 44
10. Tính toán vùng làm mát………………………………………….45
11. Tính toán các thông số của tháp sấy…………………………… 46
12. Tính toán thiết bị phụ trợ…………………………………………50
KẾT LUẬN
LỜI NÓI ĐẦU
Việt Nam là một trong những nước có nền sản xuất nông nghiệp lâu đời trên
thế giới. Hiện nay, nông nghiệp vẫn còn chiếm tỉ trọng khá cao trong cơ cấu kinh
tế nước ta. Mặc dù vậy, ngành nông nghiệp vẫn chưa đạt được hiệu quả cao tương
xứng với vị trí của nó trong nền kinh tế. Nguyên nhân chủ yếu là do các khâu thu
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 3
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
hoạch, bảo quản và chế biến nông sản tại nước ta hiện nay được thực hiện chưa
khoa học. Điều đó làm giảm giá trị các sản phẩm khi đưa ra thị trường tiêu thụ.
Để cải thiện vấn đề này có rất nhiều phương pháp được đưa ra, trong đó sấy là một

trong những phương pháp thông dụng nhất hiện nay. Sản phẩm sau khi sấy có thể
bảo quản lâu dài, vận chuyển dễ dàng, tăng cảm quan cũng như giá trị kinh tế.
Kỹ thuật sấy đóng vai trò vô cùng quan trọng trong công nghiệp và đời sống.
Đối với các ngành công nghiệp chế biến nông – lâm – thủy hải sản, quá trình làm
khô vật liệu (hay tách nước khỏi vật liệu) là rất cần thiết .
Trong công nghiệp thực phẩm, sấy tháp là một trong những phương pháp phổ
biến để sấy các loại nông sản như ngô, lúa, đậu…
Trong phạm vi đồ án này, em xin trình bày về đề tài “Sấy ngô bằng tháp sấy với
năng suất 8 tấn/h”

Sinh viên
Nguyễn Thị Huệ
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU NGÔ
1. Tình hình ngô trên thế giới và Việt Nam
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 4
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
Ngô ( bắp) vừa là cây lương thực vừa là cây thức ăn gia súc rất quan trọng, đứng
hang thứ 3 trên thế giới. Diện tích trồng bắp hang năm của thế giớ hiện nay khoảng
125 triệu ha, năng suất bình quân khoảng 3.8 triệu tấn /ha, tổng sản lượng bắp trên
525 triệu tấn, hầu như 100% diện tích bắp trên cả nước của các nước tiên tiến đều
được trồng bằng các giống bắp lai nên năng suất bình quân 7- 9.4 tấn/ha
Diện tích bắp của Việt Nam tăng dần từ 119000 ha (1939) đến 392000 ha ( 1985)
và khoảng 730000 ha (1998)
Năng suất bắp của nước ta trong thời gian qua cúng tăng nhanh. Đến năm 1998
đã đạt được 26.7 tạ/ ha
2. Cấu tạo và thành phần hóa học của ngô
Cơ quan sinh dưỡng của ngô: rễ, thân, lá làm nhiệm vụ duy trì đời sống của
cây bắp. Phôi và hạt là khởi thủy của cây mầm
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 5
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh

Cơ quan sinh sản đực ( bông cờ) và cái (mầm bắp) khác biệt nhau nhưng nằm
trên cùng 1 cây. Ngô giao phấn chéo nhờ gió và côn trùng.
Khi thu hoạch, con người 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.
Cấu tạo:
• Vở hạt ( chiếm 6-9% khối lượng hạt ngô) : là 1 màng nhẵn bao bọc xung
quanh hạt có màu trắng, màu tím hoặc vàng tùy thuộc vào giống
• Lớp aleron ( 6-8% khối lượng hạt ngô) : nằm sau vỏ hạt bao bọc lấy nội
nhũ và phôi
• Nội nhũ ( 70-85% khối lượng hạt ngô): là bộ phận chính chứa đầy các chất
dinh dưỡng đẻ nuôi phôi. Nội hũ 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
• Phôi (8- 15% khối lượng hạt ngô) : 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.
Thành phần hóa học của ngô cho như bảng sau
Thành phần hóa
học (% khối lượng)
Ngô nếp Ngô đá vàng
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 6
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
Nước 14.67 13.65
Chất đạm 9.19 9.17
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 0.4 0.33

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY
I. Công nghệ sấy
1. Bản chất của quá trình sấy
Sấy là sự bốc hơi nước của sản phẩm bằng nhiệt ở nhiệt độ thích hợp, là quá
trình khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu, hay nói cách
khác do chênh lệch áp suất ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh.
Đối tượng của quá trình sấy và các vật chứa ẩm, là những vật có chứa một lượng
chất lỏng nhất định thường là nước, một số ít là dung môi hữu cơ.
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 7
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
Mục đích: tăng năng suất, giảm chi phí vận chuyển, giảm thiểu tối đa vốn đầu tư,
giữ được những đặc tính tót nhất của sản phẩm: độ dẻo, giòn, dai, màu sắc, hương
vị, độ bóng sáng, không sứt mẻ, cong vênh, tăng khả năng bảo quản
2. Phân loại quá trình sấy
• Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân chính là nắng,gió… Phương pháp này thời gian
sấy dài, tốn diện tích sân phơi, khó điều chỉnh và độ ảm cuối cùng của vật
liệu còn khá lớn và phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu
• Sấy nhân tạo: quá trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa là phải dùng đến tác
nhân sấy như khói lò, không khí nóng, hơi quá nhiệt… và nó được hút ra
khỏi thiết bị khi sấy xong. Quá trình sấy nhanh, dễ điều khiển và triệt để
hơn sấy tự nhiên
Phân loại phương pháp sấy nhân tạo:
• Phân loại theo phương thức truyền nhiệt:
 Phương pháp sấy đối lưu: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt
truyền từ môi chất sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu.
Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi hơn cả cho sấy hoa quả và
sấy hạt,.
 Phương pháp sấy bức xạ: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là thực
hiện từ 1 bè mặt nào đó đến vật sấy, có thể dùng bức xạ thường, bức xạ
hồng ngoại

 Phương pháp sấy tiếp xúc: nguồn cung cấp nhiệt cho vật sấy bằng cách
cho tiếp xúc trưc tiếp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt.
 Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tần: nguồn nhiệt cung cấp
cho vật sấy nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trường cao tần trong vật
sấy làm vật nóng lên.
 Phương pháp sấy thăng hoa: được thực hiện bằng cách làm lạnh vật sấy
đồng thời hút chân không để cho vật sấy đạt đến trạng thái thăng hoa của
nước, nước thoát ra khỏi vật sấy nhờ quá trình thăng hoa.
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 8
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
 Phương pháp sấy tầng sôi: nguồn nhiệt từ không khí nóng nhờ quạt thổi
vào buồng sấy đủ mạnh và làm sôi lớp hạt sau 1 thời gian nhất định hạt
khô và được tháo ra ngoài
 Phương pháp sấy phun: được dùng để sấy các sản phẩm dạng lỏng
 Bức xạ: sự dẫn truyền nhiệt bức xạ từ vật liệu nóng đến vật liệu ẩm
• Phân loại theo tính chất xử lý vật liệu ẩm qua buồng sấy:
 Sấy mẻ: vật liệu đứng yên hoặc chuyển động qua buồng sấy nhiều lần,
đến khi hoàn tát sẽ được tháo ra
 Sấy liên tục: vật liệu được cung cấp lien tục và sự chuyển động của vật
liệu ẩm qua buồng sây cũng xảy ra liên tục
• Phân loại theo sự chuyển động tương đối giữa dòng khí và vật liệu ẩm:
 Loại thổi qua bề mặt
 Loại thổi xuyên vuông góc với vật liệụ
Kết luận: Từ đề bài và điều kiện chọn phương pháp sấy đối lưu
3. Tác nhân sấy
a. Định nghĩa
Là những chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách ra từ vật sấy
Nhiệm vụ: - gia nhiệt cho vật sấy
- Tải ẩm: mang ẩm từ bề mặt vào môi trường
- Bảo vệ vật sấy khỏi bị hoảng do quá nhiệt

b. Các loại tác nhân sấy
• Không khí nóng
Không khí nóng là loại tác nhân sấy thông dụng nhất
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 9
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
Ưu điểm: - Rẻ, có sẵn trong tự nhiên, có thể dùng hầu hét cho các loại sản phẩm
- Không độc
- Không làm ô nhiễm sản phẩm
Nhược điểm:
- Cần trang bị thêm bộ phận gia nhiệt không khí( calorife khí – hơi hoặc
khí- khói)
- Nhiệt độ không khí để sấy không thẻ quá cao ( thường <500C) vì nếu
nhiệt độ cao hơn làm ảnh hưởng đến thiết bị nên phải sử dụng các vật liệu như thép
hơp kim hay gốm sứ chi phí cao
• Khói lò
Ưu điểm:
- Phạm vi nhiệt độ rộng từ hàng chục đến hang nghìn độ C
- Không cần calorife
Nhược điểm: - Có thể làm ô nhiễm sản phẩm sấy. Do đó chỉ dùng cho các vật liệu
không sợ bị ô nhiễm như gỗ, đồ gốm, 1 số loại hạt có vỏ
• Hỗn hợp không khí hơi và hơi nước
Dùng khi cần có độ ẩm tương đối φ cao
• Hơi quá nhiệt
Hơi quá nhiệt dùng làm môi chất sấy trong trường hợp nhiệt độ cao và sản
phẩm sáy là chất dễ cháy nổ
Kết luận: Từ đề bài và điều kiện chọn khói lò
4. Chất tải nhiệt
Mục đích: cấp nhiệt cho môi chất sấy
• Nước:
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 10

Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
Ưu điểm:
- Nhiệt độ ổn định
- Dễ điều chỉnh nhiệt độ
- Hơi nước ngưng tụ tỏa nhiệt lớn nên hệ số tỏa nhiệt khi hơi ngưng tụ lớn
nên bề mặt trao đối nhiệt nhỏ
Nhược điểm: phải trang bị lò hơi
• Nước nóng:
Ưu điểm :
- Áp suất sử dụng thấp hơn khi dùng hơi
- Lò nước nóng có cấu tạo đơn giản hơn, giá thành rẻ hơn
- Nhiệt dung riêng của nước nhỏ hơn nên thiết bị gọn nhẹ hơn
Nhược điểm:
- Nhiệt độ bị hạn chế (thường < 100C ) nếu dùng ở nhiệt độ cao hơn thì phải
dùng nước ở áp suất cao
- Phải xử lý nước để chống đóng cặn
• Chất lỏng hữu cơ
Ưu điểm: - Nhiệt độ có thể tăng lên vài trăm độ ở áp suất khí quyển
- Không có hiện tượng đón cặn trên bề mặt trao đổi nhiệt
- Lò gia nhiệt chất lỏng hữu cơ có cấu tạo đơn giản hơn lò hơi
Nhược điểm: - Nhiệt dung riêng bé hơn nước nên lưu lượng lớn hơn so với nước
khi cùng công suất
- Giá thành đắt hơn nước
• Khói lò:
Ưu điểm: - không phải trang bị lò hơi nên vốn đầu tư ít hơn
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 11
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
Nhược điểm :
- calorife khí- khói làm việc ở nhiệt độ cao cần dùng vật liệu chịu nhiệt
- khói lò có hệ số truyền nhiệt thấp nen diện tích bề mặt truyền nhiệt lớn

hơn so với dùng hơi nước hay chất lỏng
• Điện:
Ưu điểm: - Thiết bị đơn giản, hiệu suất sử dụng cao
- Dễ điều chỉnh nhiệt độ
- Không gây ô nhiếm môi trường
Nhược điểm: giá thành nhiên liệu cao
Kết luận: từ đề bài và điều kiện chọn khói lò
5. Nguồn nhiên liệu
Mục đích: để gia nhiệt cho không khí
• Điện ( calorife điện):
Ưu điểm: - Thiết bị gọn nhẹ, sạch sẽ
- Dễ điều chỉnh nhiệt độ của tác nhân
Nhược điểm: - chi phí lớn
• Nhiên liệu ( than, củi ) ( calorife khí- khói)
Ưu điểm: rẻ, thiết bị đơn giản
Nhược điểm: - Cồng kềnh, bẩn
- Khó điều chỉnh nhiệt độ tác nhân
• Hơi nước: dùng caorife khí- hơi
Kết luận: chon nguồn nhiên liệu than
II. Thiết bị sấy
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 12
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
• Thiết bị sấy đối lưu: sử dụng phương pháp truyền nhiệt đối lưu
Tác nhân sấy đồng thời là chất mang nhiệt để cung cấp năng lượng cho vật liệu
sấy và mang ẩm thoát ra từ vật liệu sấy thải vào môi trường. Thường sử dụng
không khí nóng hoặc khói lò
• Thiết bị sấy buồng
- Thường dùng sấy các vất liệu dạng cục, hạt với năng suất không lớn lắm
- Làm việc theo chu kỳ
- Buồng sấy có thể làm bằng thép tấm 2 lớp, giữa có cách nhiệt hoặc đơn

giản xây bằng gạch đỏ có cách nhiệt hoặc không
- Dung lượng: nhỏ (dm
3
–m
3
)
- Tác nhân sấy: thường là không khí nóng hoặc khói lò
Không khí nóng được đốt nóng nhờ calorife điện hoặc calorife khí- khói.
Calorife được đặt dưới các thiết bị đỡ vật liệu hoặc 2 bên buồng sấy.
- Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành, không yêu cầu mặt bằng lớn nhưng năng
suất không cao, khó cơ giới hóa, vốn đầu tư không đáng kể do đó thiết bị
buồng sấy phù hợp với các xí nghiệp bé, lao động thr công là chính, chưa
có đủ kinh phí để xây dựng các thiết bị sấy có năng suất cao hơn, dễ cơ
giới hóa
• Thiết bị sấy hầm
- Sấy vật liệu dạng cục, hạt vowus năng suất cao, dễ cơ giới hóa
- Vật liệu sấy được đưa vào và lấy ra liên tục
- Hầm sấy thường dai 10-15m hoặc lớn hơn, xây bằng gạch đốc cách nhiệt
hoặc không
- Thiết bị truyền tải thường là xe goong hoặc băng tải
- Tác nhân sấy: chủ yếu là không khí nóng
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 13
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
- Calorife dùng để gia nhiệt cho không khí thường là calorife khí- hơi hoặc
khí- khói. Tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu là hơi nước hay khói lò,
thường được bố trí trên nóc hầm sấy
• Thiết bị sấy tháp
- Cũng giống như hệ thống sấy thùng quay, hệ thống sấy tháp chuyên dùng để
sấy các sản phẩm dạng hạt như: ngô, thóc, lúa mì Nếu như hệ thống sấy
thùng quay năng suất bé, có thể để trên xe chuyên dụng di chuyển từ cơ sở

sản xuất này đến cơ sở sản xuất khác thì hệ thống sấy tháp có năng suất lớn
hơn và thường sấy bảo quản ở các kho, các nhà máy xay hoặc các cơ sở sản
xuất lớn, tập trung.
- Hệ thống máy sấy gồm calorife học cấp nhiệt trực tiếp từ buồng đốt hòa trộn
với không khí tươi, hệ thông quạt và các thiết bị phụ trợ khác
- Cấu tạo chính của hệ thống sấy tháp là tháp sấy. Tháp sấy là một khối hình
hộp có chiều cao lớn hơn rất nhiều chiều rộng và chiều ngang hoặc là một
khối hình hộp được chia nhỏ thành các khối con. Trong tháp đặt các dãy
hình chóp là các kênh dẫn và kênh thải tác nhân sấy. Thường các kênh dẫn
và kênh thải đặt xen kẽ nhau.
- Tác nhân sấy từ kênh dẫn gió nóng luồn lách qua lớp vật liệu thực hiện quá
trình trao đổi nhiệt sấy và nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải ra ngoài. Vật
liệu sấy chuyển động từ trên xuống dưới từ tính tự chảy do trọng lượng bản
thân của chúng. Tháp sấy nhận nhiệt do trao đổi nhiệt đối lưu giữa các dòng
tác nhân chuyển động vừa ngược chiều vừa cắt ngang và do dẫn nhiệt từ bề
mặt kênh dẫn và kênh thải qua lớp vật liệu nằm trên các bề mặt đó. Do đó,
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 14
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
trong thiết bị sấy tháp, nhiệt lượng vật liệu sấy nhận được gồm 2 thành phần:
thành phần đối lưu giữa tác nhân sấy với khối lượng hạt và thành phần dẫn
nhiệt giữa bề mặt các kênh gió nóng, kênh thải ẩm với chính lớp vật liệu
nằm trên đó.
- Khi sấy hạt đi từ trên cao ( do gàu tải hoặc vít tải đưa lên) xuống dưới mặt
đất theo chuyển động thẳng đứng hoặc zic- zắc trong tháp sấy. Để tăng năng
suất thiết bị ngoài phương pháp ở rộng dung lượng của tháp thì ở một mức
đọ đáng kể thì người ta còn tìm cách tăng tốc độ tác nhân chuyển động qua
lớp hạt. Tốc độ này có thể đạt 0.2- 0.3m/s đến 0.6- 0.7m/s hoặc lớn hơn tuy
nhiên tốc độ của tác nhân sấy đi ra khỏi ống góp kênh thải không nên quá
6m/s để tránh hạt bị cuốn theo tác nhân đi vào hệ thống thải ẩm.
- Hệ thống sấy tháp có thể hoạt động liên tục hoặc bán liên tục tùy dạng vật

liệu sấy và trạng thái ẩm của nó. Vật liệu sấy được gầu hoặc băng tải đưa lên
đỉnh tháp và dịch chuyển từ trên xuống dưới, còn tác nhân sấy chuyển động
ngược lại từ dưới đi lên từ các kênh dẫn xuyên qua dòng vật liệu sấy thực
hiện quá trình trao đổi nhiệt - ẩm vào các kênh thải qua ống thải ẩm và thải
vào môi trường.
- Hệ thống sấy tháp có nhiều loại tùy thuộc vào năng suất và kết cấu tạo sự
dịch chuyển của dòng hạt.
- Hệ số truyền nhiệt giữa tác nhân sấy và lớp hạt có thể xác định bằng công
thức thực nghiệm của V.W:
Khi Re= 20- 200 thì Nu= 0.106Re
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 15
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
Khi Re > 200 thì Nu= 0.610Re
0.67
- Ưu điểm : ·
- Sản phẩm trong máy sấy tháp có thể lấy ra liên tục hoặc định
- Chi phí sấy thấp
- Năng suất lớn và rất lớn
- Chất lượng tốt và ổn định
- Tiêu thụ năng lượng thấp
- Máy sấy tháp cho độ đồng nhất ẩm độ rất tốt
Các loại máy sấy tháp phổ biến
 Máy sấy tháp tam giác
 Máy sấy tháp tròn
 Máy sấy tháp hình thoi
• Thiết bị sấy thùng quay
- Thiết bị sấy thùng quay cũng là 1 thiết bị sấy chuyên dụng để sấy các vật
liệu dạng hạt hoặc bột nhão , cục nhưng có thể có độ ẩm ban đầu hớn và khó
tự dịch chuyển nếu dùng thiết bị sấy tháp
- Phần chính của thiết bị sấy thùng quay là 1 trụ tròn đặt nằm nghiêng 1 góc

với mặt phẳng
- Độ điền đầy của vật liệu sấy trong thùng tùy theo cấu tạo và vật liệu sấy.
- Tác nhân sấy chủ yếu trong thiết bị sấy thùng quay thường là không khí
nóng hoặc khói lò. Nó có thể chuyển động cùng chiều hoặc ngược chiều với
vật liệu sấy
- Tốc độ tác nhân sấy không vượt quá 2-3m/ seek
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 16
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
- Thiết bị thùng quay không nên làm việc ở áp suất dương
• Thiết bị sấy khí động
- Thường dùng để sấy các vật liệu dạng hạt bé, nhẹ, xốp như than cám. cỏ,
hoặc rau băm nhỏ,các tinh thể….
- Tác nhân sấy chủ yếu là không khí nóng và khói lò
- Phần chính là 1 ống thẳng , vật liệu sấy được không khí nóng hoặc khói lò
cuốn từ dưới lên trên và dọc theo ống
- Tốc độ tác nhân phụ thuộc vào chủng loại vật liệu sấy,kích thước, khối
lượng riêng của hạt, có thể đạt tơi 10-40m/ seek
- Nhược điểm: tiêu tốn năng lượng lớn, nhất là điện dùng cho quạt, điều kiện
vệ sinh công nghiệp khó thực hiện tốt và có khả năng gấy nguy hiểm nếu vật
liệu có thể gây cháy nổ
• Thiết bị sấy tầng sôi
- Thường dùng sấy các vật liệu dạng hạt, cục
- Ưu điểm : + cường độ sấy rất lớn, có thể đạt hàng tram kg ẩm/m
3
+ dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ sấy và vật liệu sấy khá đồng đề
- Nhược điểm: tiêu tốn năng lượng rất lớn để tạo ra áp lực đáng kể duy trì
trạng thái “sôi” của vật liệu, cấu tạo phức tạp
• Thiết bị sấy phun
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 17
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh

- Chuyên dùng để sấy cá dịch thể. Sản phẩm sấy dùng để sấy các dạng bột hòa
tan như sữa bò, sữa đậu nành, bột trứng, café hòa tan…
- Bộ phận cơ bản của thiết bị sất phun là buồng sấy, là 1 tháp hình trụ
- Dịch thể được nén bằng 1 bơm cao áp đưa vào qua vòi phun cùng với tác
nhân tạo thành sương mù và quá trình sấy được thực hiện
Kết luận: Từ đề bài và điều kiện chọn thiết bị sấy tháp
CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SẤY
I. Những biến đổi cơ bản trong quá trình sấy
Trong quá trình sấy xảy ra hai quá trình cơ bản:
• Quá trình trao đổi nhiệt: vật liệu sấy sẽ nhận nhiệt để tăng nhiệt độ và để
ẩm bay hơi vào môi trường.
• Quá trình trao đổi ẩm: quá trình này diễn ra do sự chênh lệch độ ẩm tương
đối của vật ẩm và độ ẩm tương đối của môi trường không khí xung quanh.
Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch áp suất hơi trên bề mặt của
vật liệu sấy và áp suất riêng phẩn của hơi nước trong môi trường không
khí. Quá trình thải ẩm diễn ra cho đến khi độ ẩm của vật ẩm cân bằng với
môi trường không khí xung quanh. Do đó,trong quá trình sấy ta không thể
sấy đến độ ẩm nhỏ hơn độ ẩm cân bằng. Độ ẩm của môi trường không khí
xung quanh càng nhỏ thì quá trình sấy càng nhanh và độ ẩm cuối của vật
liệu càng thấp. Qua đó có thể kết luận độ ẩm tườn đối của môi trường
không khí xung quanh là động lực cho quá trình sấy, đây cũng là nguyên
nhân tại sao khi sấy bằng bơm nhiệt (sấy lạnh) thì thời gian sấy giảm đi rất
nhiều.
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 18
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy
Gồm hai quá trình:
• Quá trình khuếch tán nội (trong lòng vật liệu sấy)
Quá trình khuếch tán nội là quá trình chuyển dịch ẩm từ các lớp bên trong ra lớp
bề mặt của vật ẩm. Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch nồng độ ẩm

giữa các lớp bên trong và các lớp bề mặt. Qua nghiên cứu ta thấy rằng ẩm dịch
chuyển từ nơi có phân áp suất cao đến nơi có phân áp suất thấp. Do đó tùy thuộc
vào phương pháp sấy và thiết bị sấy mà dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng của
nồng độ ẩm và dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng của nhiệt độ có thể cùng chiều
hoặc ngược chiều nhau.
Ta có thể biểu thị tốc độ khuếch tán nội bằng phương trình như sau:
Trong đó: W là lượng nước khuếch tán, kg
dτ là thời gian khuếch tán, giờ
F là diện tích bề mặt khuếch tán, m
2
k là hệ số khuếch tán
Nếu hai dòng ẩm dịch chuyển cùng chiều với nhau sẽ làm thúc đẩy quá trình
thoát ẩm, rút ngắn thời gian sấy.Nếu hai dòng ẩm dịch chuyển ngược chiều nhau sẽ
kìm hãm sự thoát ẩm, kéo dài thời gian sấy.
• Quá trình khuếch tán ngoại
Quá trình khuếch tán ngoại là quá trình chuyển ẩm từ lớp bề mặt của vật liệu sấy
vào môi trường không khí xung quanh. Động lực của quá trình này là do sự chệnh
lệch áp suất hơi trên bề mặt của vật ẩm và phân áp suất hơi trong môi trường
không khí.
Lượng hơi nước bay hơi trong quá trình khuếch tán ngoại thực hiện được dưới
điều kiện áp suất hơi nước trên bề mặt (P
bm
) lớn hơn áp suất riêng phần của hơi
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 19
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
nước trong không khí (P
kk
). Sự chênh lệch đó là ∆P= P
bm
– P

kk
. Lượng hơi nước
bay hơi tỷ lệ thuận với ∆P, với bề mặt bay hơi và thời gian làm khô ta có:
dW = B(P
bm
– P
kk
).F.dτ
Tốc độ bay hơi nước được biểu diễn như sau:

bm
– P
kk
).F
Trong đó: W là lượng nước bay hơi, kg
F là diện tích bề mặt bay hơi, m
2
dτ là thời gian bay hơi, giờ
B là hệ số bay hơi
• Mối quan hệ giữa khuếch tán nội và khuếch tán ngoại
Khuếch tán nội và khuếch tán ngoại có một mối quan hệ chặt chẽ với nhau, quá
trình khuếch tan nội là động lực của quá trình khuếch tán ngoại và ngược lại. Tức
là khi khuếch tán ngoại được tiến hành thì khuếch tán nội mới có thể được tiếp tục
và như thế độ ẩm của nguyên liệu mới được giảm dần. Tuy nhiên trong quá trình
sấy ta phải làm sao cho hai quá trình này ngang bằng với nhau, tránh trường hợp
khuếch tán ngoại lớn hơn khuếch tán nội vì khi đó sẽ làm cho sự bay hơi ở lớp bề
mặt diễn ra mãnh liệt làm cho bề mặt của sản phẩm bị khô cứng, hạn chế sự thoát
hơi ẩm. Khi xảy ra hiện tượng đó ta khắc phục bằng cách sấy gián đoạn (quá trình
sấy - ủ liên tiếp) mục đích là để thúc đẩy quá trình khuếch tán nội.
II. Đặc điểm diễn biến của quá trình sấy

Quá trình sấy xảy ra 3 giai đoạn:
- Giai đoạn làm nóng vật
- Giai đoạn sấy tốc độ không đổi
- Giai đoạn sấy tốc độ giảm dần
1. Giai đoạn làm nóng vật
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 20
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
Giai đoạn này bắt đầu từ khi đưa vật vào buồng sấy tiếp xúc với không khí
nóng cho đến khi nhiệt độ đạt đến bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt (t
ư
). Trong quá trình
này, toàn bộ vật sấy được gia nhiệt. Ẩm longrtrong vật cũng được gia nhiệt cho
đến khi đạt được nhiệt độ sôi ứng với phân áp suất hơi nước trong môi trường
không khí buồng sấy (t
ư
). Do được làm nóng nên nhiệt độ ẩm của vật có giảm chút
ít do bay hơi ẩm còn )nhiệt độ không đồng đều ở phần ngoài và phần trong vật.
Vùng trong vật đạt tới t
ư.
. Đối với những vật dễ sấy thì giai đoạn làm nóng vật xảy
ra rất nhanh
2. Giai đoạn tốc độ sấy không đổi
Kết thúc giai đoạn làm nóng vật, nhiệt độ của vật bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt.
Tiếp tục cung cấp nhiệt, ẩm trong vật sẽ hóa hơi còn nhệt độ của vật giữ không đổi
en nhiệt lượng cung cấp chỉ để làm hóa hơi nước. Ẩm sẽ hóa hơi ở lớp vật liệu sát
bề mặt vật, ẩm lỏng bên trong vật sẽ truyền ra ngoài bề mặt vật để hóa hơi. Do
nhiệt độ không khí nóng không đổi, nhiệt độ của vật không đổi, nên chênh lệch
nhiệt độ vật và môi trường cũng không đổi. Do vậy tốc độ bay hơi ẩm của vaath
cũng không thay đổi. Điều này sẽ làm cho tốc độ giảm của độ chứa ẩm của vật liệu
theo thời gian () không đổi, cũng có nghĩa là tốc độ sấy không đổi:

= const
Trong giai đoạn sấy tốc độ không đổi biến thiên của độ chứa ẩm theo thời gian
là tuyến tính. Ẩm được thoát ra trong giai đoạn này là ẩm tự do. Khi độ ẩm của vật
đạt đến trị số giới hạn u
k
= u
cbmax
thì giai đoạn có tốc độ sấy không đổi kết thúc
đồng thời cũng chấm dứt giai đoạn thoát ẩm tự do chuyển sang giai đoạn tốc độ
sấy giảm
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 21
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
3. Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần
Kết thúc giai đoạn sấy tốc dộ không đổi , ẩm tự do đã bay hơi hết, còn lại
trong vật là ẩm liên kết. Năng lượng để bay hơi ẩm liên kết lớn hơn so với ẩm tự
do và càng tăng lên khi độ ẩm của vật càng nhỏ ( liên kết càng chặt). Do vậy tốc độ
bay hơi ẩm trong giai đoạn này nhỏ hơn trong giai đoạn có tốc độ sấy không đổi,
có nghĩa là tốc dộ sấy trong giai đoạn này nhỏ hơn và càng giảm theo thời gian sấy.
Quá trình sấy càng tiếp diễn độ ẩm của vật càng giảm, tốc độ sấy cũng giảm dần
cho đến khi đọ của vật giảm dần đến bằng độ ẩm cân bằng ứng với điều kiện môi
trường không khí ẩm trong buồng sấy ( u
cb,
w
cb )
) thì quá trình thoát ẩm của vật
ngừng lại có nghĩa là tốc độ sấy bằng không. Trong giai đoạn sấy tốc độ giảm nhiệt
độ sấy tăng lên lớn hơn nhiệt độ của nhiệt kế ướt. Nhiệt độ ở các lớp bên ngoài mặt
tăng nhanh hơn còn càng vào sâu bên trong vật nhiệt độ tăng chậm do đó hình
thành gradient nhiệt độ trong vật sấy. Khi độ ẩm của vật đã đến độ ẩm cân bằng thì
lúc này giữa vật sấy và môi trường có sự cân bằng nhiệt và ẩm. Ở cuối quá trình

sấy do tốc độ sấy nhỏ nên thời gian sấy kéo dài. Người ta sấy đến độ ẩm cuối u
2

(w
2
) lớn hơn độ ẩm cân bằng.
III. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy
1. Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí
Trong các điều kiện khác không đổi như: độ ẩm không khí, tốc độ gió,…nâng
cao nhiệt độ của không khí sẽ làm tăng nhanh quá trình làm khô. Như vậy ở nhiệt
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 22
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
độ sấy cao tốc độ làm khô sẽ nhanh hơn. Tuy nhiên nhiệt độ tăng cao cũng phải
trong giới hạn cho phép, vì nhiệt độ cao sẽ ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm.
Mặt khác, sự cân bằng giữa quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại bị phá
vỡ, khuếch ngoại thì lớn còn khuếch tan nội thì nhỏ dẫn đến hiện tượng vỏ cứng
ảnh hưởng sự di chuyển của nước từ trong ra. Nhưng nếu nhiệt độ làm khô thấp
quá, dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa,
hủy hoại thịt cá. Nhiệt độ làm khô tùy thuộc vào loại nguyên liệu, kết cấu tổ chức
cơ thịt, phương pháp chế biến và nhiều phương pháp khác.
2. Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối không khí
Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quá
trình làm khô. Độ ẩm tương đối không khí càng lớn quá trình làm khô sẽ càng
chậm. Khi không khí càng khô tức là độ ẩm càng thấp, quá trình khuếch tán tăng,
ẩm càng dễ thoát ra hơn. Tuy nhiên, cần chú ý đến hiện tượng mất cân bằng trong
quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại, gây hiện tượng tạo màng cứng. Để
tránh hiện tượng này người ta áp dụng phương pháp làm khii gián đoạn, tức là vừa
sấy vừa ủ ẩm.
3. Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 23

Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình làm khô.
Tốc độ không khí quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy. Nếu
tốc độ quá lớn sẽ làm bay sản phẩm hay khó giữ được nhiệt lượng trên nguyên
liệu để cân bằng quá trình sấy, còn tốc độ quá nhỏ làm cho quá trình sấy lâu, dẫn
đến sự hư hỏng sản phẩm. Khi đó, ngoài sản phẩm sẽ lên mốc gây thối rữa tạo
thành lớp dịch nhầy có mày sắc và mùi vị khó chịu. Vì vậy cần phải có một tốc độ
gió thích hợp, nhất là giai đoạn đầu của quá trình làm khô.
4. Ảnh hưởng của áp suất tác nhân sấy
Tốc độ sấy trong khí quyển ở một nhiệt độ nhất định được bểu thị :
1
– P
2
)
Trong đó :
P
1
– phân áp suất hơi nước trên bề mặt nguyên liệu (mmHg)
P
2
– phân áp suất riêng phần hơi nước trong không khí (mmHg)
B – hệ số bay hơi nước trong khí quyển.
B phụ thuộc vào tốc độ gió, hướng gió và cấu tạo của nguyên liệu. Khi sấy ở áp
lực thường có tốc độ gió không đổi thì B là một hằng số phụ thuộc vào sự truyền
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 24
Đồ án QTTB: Thiết kế hệ thống tháp sấy ngô 8 tấnh
dẫn ẩm trong nguyên liệu và sự trao đổi chất trong máy sấy, lúc đó hệ số bay hơi B
được đặc trưng bằng hệ số K, tức là :
1
– P

2
)
Như vậy khi sấy trong chân không có nhiệt độ không đổi, thì tốc độ sấy tỉ lệ với
hiệu số áp suất trên bề mặt nguyên liệu và trong hệ thống sấy. Áp suất P
2
trong
máy sấy giảm thì tốc độ sẫy sẽ tăng nhưng quan hệ đó không phải là quan hệ bậc
nhất.
5. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu
Nói chung nguyên liệu càng nhỏ, càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh. Như đã
nói ở trên cả hai quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại đều tỉ lệ thuận với
diện tích bề mặt của nguyên liệu.Khi vật có bề mặt hơi nước lớn thì nước trong
nguyên liệu càng dễ bị bay hơi, vật liệu càng nhanh khô.
Trong những điều kiện khác như nhau thì tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích
bề mặt S, và tỷ lệ nghịch với chiều dày của nguyên liệu σ
Trong đó :
S – diện tích bề mặt bay hơi của nguyên liệu
σ - chiều dày của nguyên liệu
B – hệ số bay hơi dặc trưng cho bề mặt nguyên liệu
SV: Nguyễn Thị Huệ_20123151 Page 25