thiết kế hệ thống sấy thùng quay bắp hạt năng suất nhập liệu 2000kg/h

Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam
MỤC LỤC
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
1
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam
DANH MỤC
Bảng:
Bảng 1.1: thành phần hóa học gần đúng các thành phần chính của hạt ngô
Bảng 1.2: Tình hình sản xuất ngô trên thế giới giai đoạn 1997-1999
Bảng 1.3: Tình hình sản xuất ngô các vùng thuộc các châu lục1997-1999
Bảng 1.4: Tình hình sản xuất ngô theo vùng và địa phương (năm 2000)
Bảng 3.1: Các thông số của tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết
Bảng 3.1: Các thông số của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực tế
Bảng 3.3: Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy
Bảng 3.4: Các thông số vật liệu chế tạo thùng sấy
Bảng 3.5:Thành phần nhiên liệu than sử dụng
Bảng 3.6: Thông số vật lý của chất tải nhiệt (khói lò)
Bảng 3.7: kích thước cyclon
Bảng 3.8: Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền
Bảng 3.9: Bảng thiết kế đường ống
Bảng 3.10: Kết quả tính trở lực ma sát trên đường ống
Bảng 3.11: kích thước cyclon đơn ƯH-15
Bảng 3.12: Tỉ số và công suất truyền động
Bảng 3.13: Thông số bộ truyền
Bảng 3.14: Bảng thiết kế đường ống
Bảng 3.15: Kết quả tính trở lực ma sát trên đường ống
Bảng 3.16: Kết quả tính trở lực cục bộ ( đột mở)
Bảng 3.17: bảng tính công suất và chọn quạt trên trục đường chính
Bảng 3.18: bảng tính công suất và chọn quạt trên đường ống dẫn khói
Bảng 3.19: Thông số quạt
Hình:

Hình 1.1: Ngô đá
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
2
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam
Hình 1.2: Ngô răng ngựa
Hình 1.3: Ngô nếp
Hình 1.4: Ngô đường
Hình 1.5: Ngô nổ
Hình 1.6: Ngô bột
Hình 1.7: Ngô bọc
Hình 1.8: Hạt ngô
Hình 1.9: Sơ đồ nguyên lý thiết bị thùng quay
Hình 2.1: Sơ đồ quy trình sấy bắp hạt
Hình 3.1: cánh đảo trộn
Hình 3.2: Chiều cao lớp hạt
hình 3.3: Các ống calorifer
Hình 3.4: Kích thước calorifer
Hình 3.5: Buồng hòa trộn
Hình 3.6: Kích thước cyclon
Hình 3.7: Bộ truyền động
Hình 3.8: Kích thước vành đai
Hình 3.9: Con lăn đỡ
Hình 3.10: Kích thước quạt ly tâm
Hình 3.11: Đột mở
Hình 3.12: Đột thu
Hình 3.13: Ống cong tiết diện tròn
Hình 3.14: Ống cong tiết diện chữ nhật
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
3
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

























SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
4
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG
























SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
5
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong thực tế sản xuất và
đời sống. Trong công nghiệp như chế biến nông sản, hải sản, chế biến gỗ… kỹ thuật
sấy đóng một vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất. Trong nông nghiệp, sấy là
một trong các công đoạn quan trọng trong công nghệ sau thu hoạch đối với các loại
nông sản. Thực tế cho thấy nếu phơi khô hoặc sấy không kịp, nhiều nông sản có thể bị
mất mát do ẩm mốc và biến chất (chiếm khoảng 10–20%, đối với một vài loại có thể
lên đến 40–50%). Ngoài ra, sấy còn là quá trình công nghệ quan trọng trong chế biến
nông sản thành thương phẩm. Trong Đồ án môn học này, em sẽ trình bày về quy trình
công nghệ và thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt với năng suất 2000 kg/h.
I. Tổng quan
1. Định nghĩa về sấy
Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu. Quá trình
sấy có thể tiến hành tự nhiên bằng năng lượng tự nhiên như năng lượng mặt trời , năng
lượng gió (gọi là quá trình phơi hay sây tự nhiên).Dùng các phương pháp này chỉ đỡ
tốn nhiệt năng nhưng không chủ động diều chỉnh được vận tốc của quá trình theo yêu
cầu kĩ thuật sấy, năng suất thấp. Bởi vậy trong ngành công nghiệp người ta thường tiến
hành quá trình sấy nhân tạo bằng nguồn năng lượng do con người tạo ra.
Tùy theo phương pháp truyền nhiệt, trong kĩ thuật sấy cũng chia ra:
- Sấy đối lưu: Phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với không khí
nóng khói lò (tác nhân sấy).
- Sấy tiếp xúc: Phương pháp sấy không cho vật liệu sấy tiếp xúc trực tiếp với
tác nhân sấy.
- Sấy bằng tia hồng ngoại: Phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng
ngoại, do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy
- Sấy bằng dòng điện cao tần: Phương pháp sấy dùng năng lượng điện trường
có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày lớp vật liệu
- Sấy thăng hoa: phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không rất cao,
nhiệt đọ thấp nên độ ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng thái
rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng.

Ba phương pháp sấy cuối cùng ít được sử dụng trong công nghiệp nên gọi chung là
các phương pháp sấy đặc biệt.
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
6
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam
Sấy đối lưu được sử dụng phổ biến trong công nghiệp. Các dạng thiết bị sấy đối
lưu :
- TBS buồng
- TBS hầm
- TBS tháp
- TBS thùng quay
- TBS phun
- TBS khí động
- TBS tầng sôi
2. Nguyên liệu bắp(ngô)
a. Tổng quan
Ngô có tên khoa học là: Zea mays L.
- Giới: Plantae.
- Ngành: Magnoliophyta.
- Lớp: Liliopsida (Monocotyledones).
- Bộ: Poales (bộ Hòa thảo, bộ cỏ, bộ lúa).
- Họ: Gramineae (họ Hòa thảo), Poaceae.
- Chi: Maydeae
- Loài: Zea mays L, Z.mexicana, Z.perrenis L
Ngô là cây lương thực quan trọng trên toàn thế giới bên cạnh lúa mì và lúa gạo. Ở
các nước thuộc Trung Mỹ, Nam Á và Châu Phi, Người ta sử dụng ngô làm lương thực
chính cho người với phưương thức rất đa dạng theo vùng địa lý và tập quán từng nơi.
Ngô là cây thức ăn chăn nuôi quan trọng nhất hiện nay: 70% chất tinh trong thức
ăn tổng hợp của gia súc từ ngô. Ngô còn là thức ăn xanh và và ủ chua lý tưởng cho đại
gia súc đặc biệt là bò sữa. Gần đây ngô còn là cây thực phẩm. Người ta dùng bắp ngô

bao tử làm rau cao cấp vì nó sạch và có hàm lượng dinh dưỡng cao. Ngô nếp, ngô
đường được dùng làm quả ăn tươi hoặc đống hộp làm thực phẩm xuất khẩu. Ngô còn là
nguyên liệu của ngành công nghiệp lương thực – thực phẩm và công nghiệp nhẹ để sản
xuất rượu, cồn, tinh bột, dầu, glucose, bánh kẹo…
Chính vì tầm quan trọng của nó trong neeng kinh tế như vậy, cho nên cây ngô
được toàn thế giới gieo trồng và hình thành 4 vùng sinh thái cây ngô chính là: vùng ôn
đới, vùng cận nhiệ đới, vùng nhiệt đới cao và vùng nhiệt đới thấp. Việt Nam nằm trong
vùng nhiệt đới thấp. Cây ngô đã được đưa vào sản xuất cách đây 300 năm. Những năm
gần đây, nhờ có các chính sách khuyến khích của nhà nước và có nhiều tiến bộ khoa
học kỹ thuật, đặc biệt là về giống, cây ngô đã có những tăng trưởng đáng kể về diện
tích, năng xuất và sản lượng, đông thời đã hình thành 8 vùng trồng ngô chính trong cả
nước.
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
7
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam
b. Phân loại
Từ loài Zea mays L, dựa vào cấu trúc nội nhũ của hạt, ngô được phân loại thành:
- Ngô đá (Zea mays L. subsp. Indurata sturt)
Hình 1.1: Ngô đá
- Ngô răng ngựa ( Zea mays L. subsp. indentata sturt)
Hình 1.2: Ngô răng ngựa
- Ngô nếp ( Zea mays L. subsp. ceratina kulesh)
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
8
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam
Hình 1.3: Ngô nếp
- Ngô đường ( Zea mays L. subsp. saccharata sturt)
Hình 1.4: Ngô đường
- Ngô nổ ( Zea mays L. subsp. everta sturt)
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu

9
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam
Hình 1.5: Ngô nổ
- Ngô bột ( Zea mays L. subsp. amylacea sturt)
Hình 1.6: Ngô bột
- Ngô bọc ( Zea mays l. subsp. tunecata sturt)
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
10
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam
Hình 1.7: Ngô bọc
c. Cấu tạo

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 sử dụng hạt ngô làm thực phẩm. Hạt ngô thuộc loại quả
dĩnh gồm 4 bộ phận chính: vỏ hạt, lớp aleron, phôi, nội nhũ và chân hạt.
- 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.
- 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.
- Chân hạt: gúp hạt đính chặt vào bắp ngô.
Thành phần hóa học của hạt ngô được cho trong bảng sau:
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu

11
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam
Bảng 1.1: thành phần hóa học gần đúng các thành phần chính của hạt ngô (%)
Thành phần hóa học Vỏ hạt Nội nhũ Mầm
Protein 3.7 8.0 18.4
Chất béo 1.0 0.8 33.2
Chất xơ thô 86.7 2.7 8.8
Tro 0.8 0.3 10.5
Tinh bột 7.3 87.6 8.3
Đường 0.34 0.62 10.8
Theo nguồn: Watson, 1987 (theo Ngô – Nguồn dinh dưỡng của loài người, FAO,
1995)
Hình 1.8: Hạt ngô
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
12
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam
1 và 2: Hạt ngô bổ dọc theo 2 mặt:
a.Vết sẹo râu ngô, b.Vỏ hạt, c.Lớp aleron, d.Nội nhũ, e.Thuần (ngù),
f.Lớp tuyến ngài, g.Bao lá mầm, h.Chồi mầm, i.Lóng đầu tiên,
j.Rễ mầm thứ sinh, k.Đốt ngù, l.Rễ mầm, m.Bao mầm,
n.Tế bào đáy nội nhũ, o.Lớp đen, p.Chân hạt
3: Lát cắt qua vỏ hạt và nội nhũ:
a.Vỏ hạt, b.Màng phôi, c.Lớp aleron, d.tế bào ngoài của nội nhũ
e.Tế bào trong nội nhũ
4: Lát cắt qua ngù: a.Lớp tuyến ngù, b.Tế bào trong
5: Lát cắt dọc vùng đáy nội nhũ:
a.Tế bào nội nhũ thường, b.Tế bào nội nhũ màng đáy, c.Lớp đen
d. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới
Ngô là cây lương thực quan trọng trong nền kinh tế toàn cầu. Mặc dù chỉ đứng thứ
ba về diện tích ( sau lúa nước và lúa mì) ngô đã có năng suất và sản lượng cao nhất

tỏng các cây cốc. Giai đoạn 1997-1999, diện tích trồng ngô là 140.182triệu ha, năng
suất 4.3 tấn/ha và tổng sản lượng 600.27 triệu tấn (CIMMYT 1999/2000). Mức tăng
trưởng bình quân hàng năm của cây ngô trên toàn thế giới về diện tích là 0.7%, năng
suất là 2.4% và sản lượng là 3.1%.
Theo CIMMYT 1999/2000, một số chỉ tiêu về tình hình sản xuất ngô trên thế theo
các khối kinh tế được trình bày ở bảng sau:
Bảng 1.2: Tình hình sản xuất ngô trên thế giới giai đoạn 1997-1999
Chỉ tiêu
Toàn thế
giới
Các nước
đang phát
triển
Các nước
phát triển
Đông Âu và
Liên Xô cũ
Diện tích (1000 ha) 140.182 96.062 34.543 9.577
Năng suất (tấn/ha) 4.3 2.9 8.3 3.8
Sản lượng(1000 tấn) 600.277 276.325 287.335 36.617
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
13
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam
Phần trăm diện tích ngô
trong cây ngũ cốc(%)
20 21 25 9
Nhập khẩu (1000 tấn) - 24.426 -25.749 -544
Bình quân đầu người
(kg/năm)
100 66 282 88

Làm lương thực cho
người(%)
17 30 4 7
Làm thức ăn chăn
nuôi(%)
66 57 76 82
Tây Âu, BắcMỹ
34.543
8.3
287.335
25
25.749
282
4
76
Đ.Âu và Liên
Xô cũ
9.577
3.8
36.617
9
-544
88
7
82
Nam Mỹ
15.501
3.2
50.107
53

-8.744
190
9
77
Vùng
ANDET
2.082
1.9
4.013
45
3.967
73
47
44
Mexico
Trung Mỹ
9.601
2.2
21.084
70
6.722
166
56
28
Đông Á
25.592
4.8
122.784
27
10.326

100
12
75
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
14
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam
Bảng 1.3: Tình hình sản xuất ngô các vùng thuộc các châu lục giai đoạn 1997-1999
Đông
Nam Á
8.185
2.4
19.974
19
3.080
50
43
46
Nam Á
8.147
1.7
13.660
6
24
10
75
5
Tây Á
1.105
3.5
3.876

3
4.101
34
23
69
Bắc Phi
1.192
5.4
6.402
10
4.892
74
45
44
Tây Trung
Phi
9.223
1.2
11.035
21
184
43
66
13
Tây .Nam
Phi
15.436
1.5
23.389
41

127
81
72
17
Chỉ tiêu
Diện tích (1000 ha)
Năng suất (tấn/ha)
Sản lượng (1000tấn)
Phần trăm diện
tích ngô trong cây
ngũ cốc(%)
Nhập khẩu (1000tấn)
Bình quân đầungười (kg/năm)
Làm lương thực
cho người(%)
Làm thức ăn chănnuôi(%)
e. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam
Cây ngô đưa vào Việt Nam cách đây khoảng 300 năm. Ngày nay ngô được trồng ở
tất cả các vùng và các tỉnh ở nước ta, song do yếu tố đất đai, thời tiết khí hậu chi phối
nên năng suất có sự khác biệt rõ rệt. Bảng 3 sẽ cho chúng ta khái quát về tình hình sản
xuất ngô của các vùng sinh thái và các tỉnh năm 2000.
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
15
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam
Bảng 1.4: Tình hình sản xuất ngô theo vùng và địa phương (năm 2000)
Vùng, tỉnh
Diện tích
(1000 ha)
Năng suất (tạ/ha)
Sản lượng

(1000 tấn)
Cả nước 730.2 27.5 2005.9
ĐB Sông Hồng 92.9 31.1 279.6
Hà Nội 12.1 26.2 31.7
Hải Phòng 0.6 30.0 1.8
Vĩnh Phúc 20.1 27.3 54.9
Hà Tây 20.6 33.5 69.0
Bắc Ninh 4.4 26.3 11.5
Hải Dương 5.2 37.3 19.4
Hưng Yên 7.2 26.5 19.1
Hà Nam 7.9 29.5 23.3
Nam Định 3.4 32.1 10.9
Thái Bình 4.7 40.6 19.1
Ninh Bình 6.7 28.2 18.9
Đôg Bắc 183.2 23.6 425.5
Hà Giang 41.8 17.2 71.7
Cao Bằng 31.5 24.1 75.8
Lào Cai 22.5 17.0 38.3
Bắc Cạn 9.9 21.4 21.2
Lạng Sơn 12.7 35.3 44.8
Tuyên Quang 11.7 33.0 38.6
Yên Bái 9.9 19.7 19.5
Thái Nguyên 10.7 28.8 30.8
Phú Thọ 16.2 26.2 42.5
Bắc Giang 11.4 25.8 29.4
Quảng Ninh 4.9 26.3 12.9
Tây Bắc 104.2 21.9 227.8
Lai Châu 31.1 13.9 43.2
Sơn La 51.6 26.3 135.8
Hòa Bình 21.5 22.7 48.8

Bắc Trung Bộ 92.8 24.5 227.4
Thanh Hóa 46.4 27.3 126.7
Nghệ An 37.5 21.0 78.7
Hà Tĩnh 2.5 23.2 5.8
Quảng Bình 3.3 31.5 10.4
Quảng Trị 1.9 16.3 3.1
Thừa Thiên Huế 1.2 22.5 2.7
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
16
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam
Duyên hải NTB 28.5 25.1 71.6
Đà Nẵng 0.1 60.0 0.6
Quảng Nam 8.9 29.8 26.5
Quảng Ngãi 7.7 32.3 24.9
Bình Định 2.8 33.9 9.5
Phú Yên 4.0 7.0 2.8
Khánh Hòa 5.0 14.6 7.3
Tây Nguyên 86.8 36.5 320.3
Kon Tum 4.4 29.8 13.1
Gia Lai 23.5 27.5 64.7
Đắk Lắk 46.5 41.6 193.5
Lâm Đồng 12.4 39.5 49.0
Đông Nam Bộ 122.8 33.4 401.9
TP.Hồ Chí Minh 1.1 30.9 3.4
Ninh Thuận 10.8 18.6 20.1
Bình phước 5.9 26.3 15.5
Tây Ninh 7.1 35.4 25.1
Bình Dương 1.3 16.2 2.1
Đồng Nai 65.3 35.7 232.9
Bình Thuận 12.0 28.8 34.6

Bà Rịa – Vũng Tàu 19.3 35.3 68.2
ĐB Sông Cửu Long 19.0 27.3 51.8
Long An 0.4 32.5 1.3
Đồng Tháp 2.6 40.4 10.5
An Giang 5.1 20.6 10.5
Tiền Giang 2.5 24.8 6.2
Vĩnh Long 0.6 20.0 1.2
Bến Tre 0.8 27.5 2.2
Cần Thơ 1.1 32.7 3.6
Trà Vinh 2.6 29.6 7.7
Sóc Trăng 2.7 24.8 6.7
Bạc Liêu 0.3 26.7 0.8
Cà Mau 0.3 36.7 1.1
Theo nguồn: Niên giám thống kê 2001
3. Phương pháp thực hiện quá trình sấy:
Để bảo quản hoặc dùng để chế biến các sản phẩm có chất lượng cao thì các loại
hạt cần được sấy khô xuống độ ẩm bảo quản hoặc độ ẩm chế biến. Để thực hiện quá
trình sấy, có thể sử dụng nhiều hệ thống sấy khác nhau như: hệ thống sấy hầm, hệ
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
17
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam
thống sấy thùng quay, hệ thống sấy tháp, hệ thống sấy tầng sôi… Mỗi chế độ công
nghệ sấy khác nhau sẽ có những ảnh hưởng khác nhau đến chất lượng của sản phẩm.
Để sấy bắp hạt, người ta có thể dùng thiết bị sấy tháp, sấy thùng quay. Ở đây, ta
dùng thiết bị sấy thùng quay, là thiết bị chuyên dùng để sấy hạt. Loại thiết bị này được
dùng rộng rãi trong công nghệ sau thu hoạch để sấy các loại ngũ cốc. Trong hệ thống
này, vật liệu sấy được đảo trộn mạnh, tiếp xúc nhiều với tác nhân sấy, do đó trao đổi
nhiệt mạnh, tốc độ sấy nhanh, và độ đồng đều của sản phẩm cao. Ngoài ra, thiết bị còn
có thể làm việc với năng suất lớn.
Tác nhân sấy sử dụng là không khí, được gia nhiệt bởi calorifer với chất tải nhiệt là

khói lò được tạo ra từ quá trình đốt than.
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.
Đối với thiết bị sấy thùng quay:
Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống sấy chuyên dùng để sấy hạt, cục nhỏ. Nó được
dùng rộng rãi trong công nghệ sau thu hoạch để sấy các loại ngũ cốc. Cấu tạo chính
của hệ thống sấy thùng quay là một thùng sấy hình trụ tròn. Thùng sấy được đạt
nghiêng với mặt phẳng nằm ngang theo tỉ lệ 1/15÷1/50. Thùng sấy quay nhờ một động
cơ điện thông qua một hộp giảm tốc. Vật liệu sấy thừ pheux sấy đi vào thùng sấy cùng
với tác nhân. Thùng sấy quay tròn, vật liệu sấy xừa bị đảo trộn vừa đi dần từ đầu cao
của thùng xuống đầu thấp. Trong quá trình này, tác nhân sấy và vật liệu sấy trao đổi
nhiệt ẩm cho nhau. Vật liệu đi hết chiều dài thùng sấy được lấy ra và vân chuyển vào
kho chứa nhờ một băng tải còn tác nhân sấy di qua xyclon để thu hồi vật liệu sấy hay
bụi trước khi thải ra môi trường.
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
18
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam
Hình 1.9: Sơ đồ nguyên lý thiết bị thùng quay
Để tăng cường quá trình xáo trộn và quá trình trao đổi nhiệt ẩm người ta bô trí
trong thùng sấy các cánh khuấy. Có rất nhiều cách bố trí và nhiều loại cánh khuấy
khác nhau. Trong khuôn khổ đề tài này, nhóm chọn loại cánh nâng.
Thiết bị sấy thùng quay có:
- Ưu điểm: quá trình sấy đều đặn, diễn ra mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt giữa vật
liệu sấy và tác nhân sấy. Cường độ sấy lớn, có thể đạt 100 kg ẩm/m
3
h. Thiết bị
nhỏ gọn, có thể cơ khí hóa và tự động hóa hoàn toàn.

- Nhược điểm: vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi do vỡ vụn, và hao tổn
vật liệu dẫn đến năng suất không cao, và làm giảm chất lượng sản phẩm.
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
19
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam
CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Hình 2.1: Sơ đồ quy trình sấy bắp hạt
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
Bắp
Thu hoạch
Vỏ
Bóc vỏ
Phơi sơ bộ
Cùi bắp
Tách hạt
Sấy
Làm nguội
Đóng gói
Sản phẩm
20
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam
CHƯƠNG III:TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY
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
= 25%
- Độ ẩm cuối của vật liệu sấy (theo vật liệu ướt):
ω
1

= 14%
- 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
= 1.5 kJ/kg.K
- Kích thước hạt bắp: (Phụ lục 7/351–[1])
• Dài : l = 5.2 – 14 mm.
• Rộng : b = 5 – 11 mm.
• Dày : δ = 3 – 8 mm.
• Đường kính tương đương: d
tđ
= 7.5 mm.
- Năng suất nhập liệu: G
1
= 2,000 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.
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.
d
0
(kg ẩm/kgkk) : độ chứa ầm (hàm lượng hơi ẩm) của tác nhân sấy ban đầu.
(kg ẩm/kgkk) : độ chứa ầm (hàm lượng hơi ẩm) của tác nhân sấy ra.
Phương trình cân bằng vật chất:
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
21
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam

1 2
W G G= −

1 1 2 2

W G G
ω ω
= −
(Trang 127–[1])
- Lượng ẩm bốc hơi trong 1 giờ:

1 2
1
2
0.25 0.14
2000 255.81( / )
1 1 0.14
W G kg h
ω ω
ω
− −
= = =
− −
- Lượng vật liệu khô tuyệt đối:
( ) ( )
1 1 2 2
1 1
k
G G G
ω ω
= − = −

G
k
= 2,000(1-0,25) = 1,500 (kg/h)

- Năng suất của sản phẩm sấy:
G
2
= G
1
– W = 2000 – 255.81 =1744.19 (kg/h)
II. Tính cân bằng năng lượng
1. Cân bằng năng lượng cho thiết bị sấy lý thuyết:
Công thức xác định các thông số của tác nhân sấy:
- Áp suất hơi bão hòa:
( )
0
4026.42
exp 12
235.5
b
P
t C
 
 ÷
= −
 ÷
+
 
(CT 2.31/31–[1])
- Độ chứa ẩm:
0.621
b
a b
P

d
P P
ϕ
ϕ
×
=
− ×
(kg ẩm/kg kk) (CT 2.18/28–[1])
⇒
0.621
1
0.621
1
a
b
a
b
P
P
d
P
P
d
ϕ
ϕ

=

 
+


 ÷
  


=

 
+
 ÷

 

(bar)
P
a
= 0.981 (bar)= 0.981 x 10
5
N/m
2
: áp suất khí quyển.
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
22
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam
- 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.
⇒
( )
1.004 2500 1.842I t d t
= × + + ×
(kJ/kg)
⇒
( )
( )
0
1.004
/
2500 1.842
2500

1.004 1.842
I t
d kgam kgkk
t

I d
t C
d
− ×
=

+ ×
− ×
=
+ ×







- Thể tích riêng:
288
a b
T
v
P P
ϕ
×
=
− ×
(CT VII.8/94–[6])
Trong đó, P
a

, P
b
: áp suất khí trời và phân áp suất bão hòa của hơi nước trong không
khí, N/m
2
.
a. Thông số trạng thái của không khí ngoài trời (A):
Không khí ngoài trời (địa điểm sấy: Bình Dương) :
0
0
27.1
83%
t C
A
ϕ

=

=



0
0
4026.42 4026.42
12 12 0.0357(
235.5 235.5 27.1
ar)
b
P exp exp b

t
 
 
= − = − =
 ÷
 ÷
+ +
 
 


0
0
0
0
0
0.83 0.0357
0.621 0.621 0.0193
0.981 0.83 0.0357
b
a b
P
d
P P
ϕ
ϕ
×
×
= = =
− × − ×

(kgẩm/kgkk)
( )
0 0 0 0
1.004 2500 1.842 1.004 27.1 0.0193(2500 1.842 27.1 76.4218( / )I t d t kJ kgkk= + + = × + + × =
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
23
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam

( )
0
3
0
0
5 5
0
288 27.1 273
288
0.9224(m / )
0.981 10 0.83 0.0357 10
a b
T
v kgkk
P P
ϕ
× +
×
= = =
− × × − × ×

Không khí được quạt đưa vào calorifer và được đốt nóng đẳng ẩm (x
1
=x
0
) đến
trạng thái B (x
1
, t
1
). Trạng thái B cũng chính là trạng thái của tác nhân sấy vào thùng
sấy.

Nhiệt độ t
1
tại điểm B là nhiệt độ cao nhất của tác nhân sấy trong thùng sấy, do tính
chất của vật liệu sấy và chế độ công nghệ quy trình. Nhiệt độ của tác nhân sấy ở B
được chọn phải thấp hơn nhiệt độ hồ hóa của tinh bột bắp. Do bắp là loạt 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.
Quy tắc sấy đối với loại nguyên liệu chứa lượng tinh bột và lượng đạm cao thì
nên sấy ở nhiệt độ thấp, nhiệt độ hồ hóa tinh bột bắp trong khoảng 62 – 70
0
C, vì vậy
ta cần sấy ở nhiệt độ <60
0
C
Chọn điểm B
( )
0

1
1 0
50
0.019 /3 kg kgk
t C
kd d

=


= =



( )
1
1
4026.42 4026.42
12 12 0.1221
235.5 235.5 50
b
P exp exp bar
t
 
 
= − = − =
 ÷
 ÷
+ +
 

 

1
1
1
1
1
0.621
b
a b
P
d
P P
ϕ
ϕ
×
=
− ×
( ) ( )
1
1
1
1
0.981 0.0193
0.2424( / )
0.621 0.621 0.0193 0.1221
a
b
P d
kg kgkk

d P
ϕ
×
×
→ = = =
+ × + ×

= 0.2424
( )
1 1 1 1
1.004 2500 1.842I t d t
= + +

( )
1.004 50 0.0193 2500 1.842 50= × + + ×

100.2275 (kJ/ kgkk)
=
( )
1
3
1
1
5 5
1
288 50 273
288
0.777( / )
0.981 10 0.2424 0.1221 10
a b

T
v m kgkk
P P
ϕ
× +
×
= = =
− × × − × ×
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
24
Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h GVHD:Tiền Tiến Nam
Khi 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 thiết bị sấy là C(t
2
,ω
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 đượng 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
2 1

100.2275( / )

100%
I I kJ kgkk
ϕ
= =


=

⇒ t
đs
≈30
0
C
Chọn t
2
=33
0
C
( )
2
2
4026.42 4026.42
12 12 0.05
235.5 235.5 33
b
P exp exp bar
t
 

 
= − = − =
 ÷
 ÷
+ +
 
 

( )
2 2 2 2
1.004 2500 1.842I t d t
= + +

2 2
2
2
1.004 100.2275 1.004 33
0.0262( / )
2500 1.842 2500 1.842 33
I t
d kg kgkk
t
− − ×
→ = = =
+ + ×
( ) ( )
2
2
2
2

0.981 0.0262
0.7943
0.621 0.621 0.0262 0.05
a
b
P d
d P
ϕ
×
×
= = =
+ × + ×

( )
2
2
2
5 5
2
288 33 273
288
0.9363( / )
0.981 10 0.7943 0.05 10
a b
T
v kgam kgkk
P P
ϕ
× +
×

= = =
− × × − × ×


Bảng 3.1: Các thông số của tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết
Đại lượng
Trạng thái tác
nhân ban đầu
(A)
Trạng thái tác
nhân vào thiết
bị sấy
(B)
Trạng thái tác
nhân sấy ra khỏi
thiết bị sấy
(C)
t (°C)
27.1 50 33
ϕ (%)
83 24.24 79.43
SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu
25