Đồ án quá trình và thiết bị thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái

ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái

ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY BĂNG TẢI CHUỐI NGUYÊN TRÁI

Sinh viên thực hiện: Trần Thị Diễm Thúy
MSSV: 61103515
GVHD: Tạ Đăng Khoa

TP.HCM, tháng 12/2014

-1-


ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái

-2-


ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái

MỤC LỤC
Phần 1: Tổng Quan……………………………………………………………4
Ι Giới thiệu nguyên vật liệu………………………………………………………4
ΙΙ Giới thiệu quá trình sấy………………………………………………………...6
Phần 2: Thuyết minh quy trình công nghệ…………………………………10
Phần 3: Tính cân bằng vật chất và năng lượng............................................11
Ι Các thông số của từng trạng thái khí………………………………….………11
ΙΙ Tính cân bẳng vật chất……………….………………………………………13
ΙΙI Tính cân bằng năng lượng…………………………………………………..13
Phần 4: Tính kích thước thiết bị sấy…………………………….…………18

I Băng tải………………………………………………………………………..18
II Kích thước thân thiết bị....................................................................................19
III Động cơ băng tải……………………………….……………………………19
Phần 5 : Tính toán và chọn thiết bị phụ……………………………………22
I Calorifer……………………………………………………………………….22
II Cyclon………………………………………………….…………………….28
III Quạt…………………………….……………………………………………29

-3-


ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái

PHẦN 1
TỔNG QUAN
I.

GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU:

1.1. Các loại chuối chính ở Việt Nam
Chuối có nhiều loại nhưng có 3 loại chính:
- Chuối tiêu ( còn gọi là chuối già )
- Chuối goòng ( còn gọi là chuối tây, chuối sứ, chuối Xiêm )
- Chuối bom

1.2. Đặc điểm cơ bản của chuối

Chuối là một loại quả dài, vỏ nhẵn và hầu như có quanh năm. Chuối có
nguồn gốc từ khu vực Malaysia. Loại trái cây
này

bắtdạng
đầuquả
trởchuối
nên phổ biến trên thế
Hình:
Hình
giới từ thế kỉ 20 và phát triển tốt nhất ở những nơi có khí hậu nhiệt đới. Chúng
được trồng chủ yếu phục vụ cho ẩm thực, cho việc sản xuất sợi bông, dùng trong
ngành công nghiệp dệt và chế tạo giấy. Chúng ta có thể thưởng thức loại quả này
bằng cách ăn trực tiếp quả khi chín, hoặc có thể chế biến thành nhiều món ăn hấp
dẫn khác nhau từ chuối, chẳng hạn như các loại bãnh chuối, các món salad hoa
quả, bánh nướng, các món tráng miệng,...
Chuối cũng có nhiều màu sắc và kích cỡ khác nhau. Khi chín, quả chuối có
thể có màu vàng, màu đỏ sẫm, hoặc màu tía (hay màu trứng quốc). Có tất cả hơn
50 loại chuối khác nhau trên thế giới. Đặc điểm chung về hình dạng của chuối là
quả chuối được gắn kết với nhau thành buồng, mỗi buồng được chia thành nhiều
nải, và trên mỗi nải có khoảng từ 10 đến 20 quả . Chuối là một trong những quả rất
tốt và có nhiều công dụng, đặc biệt là chuối chín cây. Khi chín, tinh bột có trong
chuối sẽ được chuyển hóa thành đường tự nhiên, và vì thế chuối chín thường có vị
ngọt dịu và thơm.

1.3. Giá trị dinh dưỡng của quả chuối
Thành phần hóa học cơ bản của quả chuối
Nước Đườn

Saccaroz

Axit

Tinh

Proti
-4-

Axit

Lipi

Tanin Vitamin Tro


ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái

76,3
8

g khử

a

14,18

2,35

hữu
cơ
0,32
6

bột

t

amin

t

3,29
8

0,92

0,08
3

1,13

0,068 0,565

0,7

Bảng: Thành phần hóa học cơ bản của chuối

Chuối chứa một lượng lớn protein và hyđrat-cacbon. Trong chuối còn bao
một số loại đường khác nhau như đường glucozo, đường lactoza, đường mantoza,
đường galactoze, đường sucrôza (đường mía), đường fructoza, và tinh bột. Chuối
cũng rất giàu các loại vitamin như Vitamin A, C,E, Vitamin B2, sinh tố R, dưỡng
chất niacin, Vitamin B12 và một số khoáng chất như sắt, canxi, magiê, photpho,
kẽm và florua. Ngoài ra còn có các axit amin thiết yếu như chất tryptophan, lizin,
leuxin, glyxin, khoáng chất acginin… cũng có trong thành phần của chuối. Trong

một quả chuối, nó có thể chứa trung bình một lượng calo là 100 đến 125 calo. Có
thể nói, chuối là một loại quả rất tốt cho sức khỏe và là một loại thực phẩm rất
giàu năng lượng.

1.4. Công dụng của chuối
Chuối được dùng như một phương thuốc chữa bệnh rất hiệu quả. Hơn nữa,
do chúng có chứa lượng đường khá cao nên cũng được xem như một loại thực
phẩm giàu năng lượng. Với những giá trị dinh dưỡng thiết yếu, loại hoa quả này
mang lại một số lợi ích cho sức khỏe.
- Chuối rất tốt trong việc cải thiện hệ tiêu hóa và khôi phục chức năng hoạt
động của ruột. Chuối cũng giúp ích giảm thiểu bị táo bón. Trong trường hợp bị
tiêu chảy, cơ thể chúng ta sẽ mất một lượng chất điện giải quan trọng, nếu ăn chuối
sẽ giúp cơ thể khôi phục lại chất điện giải, vì trong chuối có chứa lượng kali cao.
- Axit béo có trong chuối xanh giúp nuôi dưỡng các tế bào niêm mạc dạ
dày. Những tế bào này rất có hữu ích trong việc hấp thụ canxi một cách hiệu quả,
rất cần thiết cho sự phát triển khỏe mạnh của hệ xương.
- Chất amino acid tryptphan có trong chuối sẽ được chuyển đổi thành chất
serotonin, giúp giảm thiểu các triệu chứng trầm cảm và cải thiện tâm trạng. Như
vậy, chuối là một phương thuốc rất tốt nhằm giàm căng thẳng và tình trạng bị
stress.
- Ăn chuối thường xuyên giúp giảm nguy cơ thoái hóa điểm vàng, một
trong những nguyên nhân gây giảm thị lực ở người cao tuổi.
- Do chứa hàm lượng kali cao và lượng natri thấp, nên chuối chính là sự lựa
chọn thích hợp để giảm thiểu nguy cơ bị huyết áp cao và đột quỵ.
- Chuối cũng rất giàu các hợp chất phenolic giúp chống lão hóa, vì thế ăn
chuối thường xuyên còn giúp ngăn ngừa nguy cơ ung thư thận.
- Do hàm lượng sắt cao nên chuối giúp tăng thành phần hemoglobin trong
máu và giảm thiểu bệnh thiếu máu.

-5-

ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái

1.5. Tính chất vật lý cơ bản của chuối
-

II.

Khối lượng riêng: ρ = 977 kg/m3
Nhiệt dung riêng: c = 1,0269 kJ/kg.độ
Hệ số dẫn nhiệt : λ = 0,52 W/m.độ
Kích thước của quả chuối: Đường kính: 2 – 5 cm
Dài :8 – 20 cm
Khối lượng : 50 – 200 gr
Độ ẩm vật liệu sấy:
+ Độ ẩm của chuối trước khi đưa vào sấy: ω1 = 75 – 80 %
+ Độ ẩm của chuối sau khi sấy :
ω2 =15 – 20 %
0
Nhiệt độ sấy cho phép: t = (60 ÷ 90) C

GIỚI THIỆU VỀ QUÁ TRÌNH SẤY:

2.1. 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 hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh.

2.2. Phân loại quá trình sấy

Người ta phân biệt ra 2 loại:
•

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 ẩm cuối cùng của vật
liệu còn khá lớn, 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.

Nếu phân loại phương pháp sấy nhân tạo, ta có:
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 dùng 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 bằng bức xạ từ một bề 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 trực tiếp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt.
-6-

ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái

 Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tầng: 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 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.
 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 một 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 tất sẽ được tháo ra.



Sấy liên tục: vật liệu được cung cấp liên tục và sự chuyển động của vật liệu
ẩm qua buồng sấy 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 liệu.

2.3. Nhân tố ảnh hưởng đến quá trình sấy chuối
Trong quá trình sấy chuối quả xảy ra một loạt biến đổi hóa sinh, hóa lý, cấu
trúc cơ học và các biến đổi bất lợi khác, làm ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm.
Những biến đổi cơ học bao gồm sự biến dạng, nứt, cong queo, biến đổi độ xốp ...
Sự thay đổi hệ keo do pha rắn (protein, tinh bột, đường,..) bị biến tính thuộc về
những biến đổi hóa lý. Những biến đổi hóa sinh trong quá trình sấy là những phản
ứng tạo thành melanoidin, caramen, những phản ứng ôxy hóa và polyme hóa các
hợp chất polifenol, phân hủy vitamin và biến đổi chất màu.
Hàm lượng vitamin trong chuối quả sấy thường thấp hơn trong chuối quả
tươi vì chúng bị phá hủy một phần trong quá trình sấy và xử lý trước khi sấy.
Trong các vitamin thì axit ascobic và caroten bị tổn thất là do quá trình ôxy hóa.
Riboflavin nhạy cảm với ánh sáng, còn thiamin bị phá hủy bởi nhiệt và sự sunfit
hóa.
Để tránh hoặc làm chậm các biến đổi không thuận nghịch ấy, cũng như tạo
điều kiện để ẩm thoát ra khỏi chuối quả một cách dễ dàng, cần có chế độ sấy thích
hợp cho từng loại sản phẩm.
Nhiệt độ sấy: Nhiệt độ sấy càng cao thì tốc độ sấy càng nhanh, quá trình càng
có hiệu quả cao. Nhưng không thể sử dụng nhiệt độ sấy cao cho sấy chuối quả vì
-7-


ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái

chuối quả là sản phẩm chịu nhiệt kém. Trong môi trường ẩm, nếu nhiệt độ cao hơn

60oC thì protein đã bị biến tính; trên 90 oC thì fructoza bắt đầu bị caramen hóa, các
phản ứng tạo ra melanoidin, polime hóa các hợp chất cao phân tử xảy ra mạnh.
Còn ở nhiệt độ cao hơn nữa, chuối quả có thể bị cháy Vì vậy, để sấy chuối quả
thường dùng chế độ sấy ôn hòa, nhiệt độ sấy không quá cao.
Ngoài ra, độ ẩm tương đối của chuối, độ ẩm cân bằng ….. ảnh hưởng trực tiếp
đến quá trình sấy.
2.4. Công nghệ sấy chuối
2.4.1 Độ chính của chuối nguyên liệu
Chuối khi thu hái phải đủ già nghĩa, là có thể tự chín. Tuy nhiên để chuối tự
chín thì chuối chín chậm và không đồng loạt. Dấm dú là cách để chuối chín đều và
nhanh.
Độ chín của chuối nguyên liệu là một yếu tố quyết định đến chất lượng chuối
sấy. Có nhiều cách xác định độ chín, trong đó cách xác định theo màu vỏ là phổ
biến nhất. Trong chế biến hoặc ăn tráng miệng chuối thường được dùng theo 3 độ
chín sau đây:
- Vỏ vàng hai đầu xanh vị ngọt đậm đà, hơi chát, hơi cứng, chưa thật thơm, vỏ
còn chắc, chuối có hàm lượng đường axit cực đại, còn có tinh bột và tanin.
- Vỏ vàng hoàn toàn vị ngọt, độ chát giảm, thơm,vỏ dễ bóc. Đường và axit bắt
đầu giảm, tinh bột và tamin còn ít.
- Vỏ vàng có màu chấm nâu vị ngọt, thơm, không chát, mềm vỏ dễ gãy.
Đường, axit hữu cơ giảm, tinh bột hầu như không còn, tamin còn rất thấp.
2.4.2. Hỗ trở việc rửa bột chuối bằng hoá chất
Trên bề mặt chuối có một lớp bột bao quanh nếu không được loại bỏ sẽ làm
chuối có màu trắng loang lỗ và xù xì. Để loại bỏ lớp bột này người ta xoa chuối
bằng tay trong chậu nước chứa khoảng 3kg chuối/3 lít nước, mỗi mẻ cần 2 – 3
phút.Việc chọn hoá chất để họ trở công việc này nhằm 2 mục đích:
- Giảm thời gian thao tác.
- Cải thiện màu sản phẩm.
Hoá chất được chọn phải rẽ, không độc, không gây mùi vị cho sản phẩm,
không ảnh hưởng tới người thao tác và dụng cụ, làm bong nhanh lớp bột, có tính

khử. Thông thường chọn một số hoá chất phổ biến sau:hỗn hợp dung dịch
(NaHSO3 và HCl) hoặc hỗn hợp dung dịch (NaHSO3 và Al2(SO4)3)…. Tổ hợp
dung dịch hiệu quả nhất là (HCl 0,05 % + Al2(SO4)3) 0,5 % . HCl ở nồng độ trên
không ảnh hưởng xấu đến người sản xuất và phương tiện bảo hộ lao động, dễ mua,
dễ xử lý, chi phí thấp. Có tác dụng thay đổi môi trường các phản ứng hoá sinh
không có lợi và sát trùng nhẹ. Phèn chua ở nồng độ trên cũng có tác dụng sát trùng
nhẹ, tăng cường bề mặt cấu trúc cho chuối, không gây vị chát, giá rẽ, dễ sử dụng.

-8-


ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái

2.4.3. Hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím
Sau khi sấy khô chuối được làm nguội và phục hồi trạng thái do hút ẩm trở lại
để có độ mềm dẻo nhất định (do sấy đến độ ẩm dưới 20%) rồi mới đóng gói. Thời
gian này thường từ vài giờ đến vài ngày. Trong môi trường khí quyển thông
thường và không thực hiện nghiêm chỉnh vệ sinh công nghiệp, sản phẩm dễ bị
nhiễm vi sinh vật. Nhiều cơ sở đã sử dụng đèn tia cực tím để diệt khuẩn coi đó là
biện pháp an toàn cần thiết cho vệ sinh thực phẩm.
2.4.4. Xác định độ ẩm cân bằng của chuối sấy
Độ ẩm cân bằng của chuối sấy là hàm lượng nước của nó trong môi trưòng xác
định (t và φ xác định của không khí) mà không xẩy ra quá trình nhã nước (bốc
hơi) hay hút nước (hấp thụ) giữa nó và môi trường.
Chuối sau khi sấy đến độ ẩm dưới độ ẩm cân bằng thường là 15 ÷ 20% sau vài
giờ đến vài ngày để ngoài không khí sẽ tăng hàm lượng ẩm tới độ ẩm cân bằng.
Xác định độ ẩm cân bằng của chuối sấy nhằm chọn độ ẩm có lợi khi kết thúc sấy
và đề ra cách xử lý đóng gói, bảo quản phù hợp.
Muốn bảo quản chuối sấy tốt cần giữ độ ẩm của nó dưới 25 % tốt nhất 22 %.
Do vậy sau khi sấy khô nên quạt nguội và lựa chọn đóng gói ngay, không nên để

ngoài không khí lâu sẽ làm cho độ ẩm của chuối sấy thấp hơn độ ẩm cân bằng.
Nếu chưa lựa chọn bao gói ngay thì trữ trong bao kín để nơi khô mát để hôm sau
xử lý. Bao bì cần làm từ vật liệu chống không khí ẩm đi qua và dán kín.
2.5 Công nghệ sấy chuối quả
Ta lựa chọn công nghệ sấy là công nghệ sấy băng tải. Tác nhân nhiệt là
không khí nóng được gia nhiệt bằng calorife.
Yêu cầu đối với chuối nhiên liệu: Chuối quả phát triển đầy đủ, tươi tốt, nguyên
vẹn, sạch sẽ. Vỏ chuối mỏng, dễ bóc, có màu từ vàng toàn trái đến vàng có chấm
nâu. Ruột chuối mềm nhưng chưa nhũ, hương thơm, vị ngọt, không chát.
Nhiệt độ sấy lựa chọn là 800C, do sản phẩm chuối chỉ sấy được ở khoảng nhiệt
độ từ 60-900C vì để tránh tổn thất vitamin.
Chọn chế độ sấy:
Khi sấy ngược chiều, vật liệu sẽ tiếp xúc với tác nhân sấy có nhiệt độ cao, dễ
gây biến tính sản phẩm. Do đó sấy ngược chiều thường chỉ thích hợp với vật liệu
sấy có nhiệt độ cao cao. Đối với sấy chuối, là loại vật liệu có nhiệt độ thấp, nên
chọn chế độ sấy cùng chiều.

PHẦN 2
-9-


ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái

THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Quy trình công nghệ:
Chuối nguyên liệu ( thu hoạch)
Phân loại
bóc vỏ
rửa hóa chất(lần 1)
rửa lần2

sấy
phân loại
đóng gói
sản phẩm
Thuyết minh quy trình: Chuối nguyên liệu đem rửa sạch, bóc vỏ, cắt đầu rồi rửa
lại và lau nhẹ để làm sạch các lớp trong vỏ quả còn dính lại và lớp ngoài ruột quả.
Sau đó đem xử lý hóa chất như ngâm vào dung dịch canxi clorua (2÷4%), natri
cacbonat (5%) nhưng hiệu quả nhất là sunfit hóa bằng phương pháp khô hoặc
bằng phương pháp ướt. Khi sunfit hóa, người ta nhúng ruột chuối vào dung dịch
có hàm lượng SO2 tự do là (0,2 ÷ 1)% trong (5÷20)phút. Sau khi xử lý bằng hóa
chất chuối được cho đi trên băng tải rửa xối để rửa bớt phần hóa chất vừa ngâm.
Sấy ở nhiệt độ 800C cho đến khi độ ẩm của chuối đạt yêu cầu. Sau khi sấy xong,
cần tiến hành phân loại để loại bỏ những cá thể không đạt chất lượng (do cháy
hoặc chưa đạt độ ẩm yêu cầu.
Đóng gói: sản phẩm được bao gói bằng vật liệu dẻo hoặc hộp nhựa.

- 10 -


ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái

PHẦN 3
TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG
I. CÁC THÔNG SỐ CỦA TỪNG TRẠNG THÁI KHÍ:
1. Không khí trước calorife:

Chọn trạng thái vào của không khí có: t0 = 30oC, 0 = 85%.
- Áp suất hơi bão hoà với to = 30oC:

4026,42 

12 −

235,5 + t o 

Pbo = exp
(bar)
4026,42 

12 −

235
,
5
+
30

 = 0,0422 (bar)
= exp

([1])

- Lượng chứa ẩm do:
ϕ 0 Pbo
do = 0,621. B − ϕ 0 Pbo

([1])

B = 760mmHg = 0,98 bar
0,85 .0,0422
= 0.0236

0
,
98
−
0
,
85
.
0
,
0422
do = 0,621.
kg ẩm/kg k2 khô

- Enthalphy:
Io = 1,004to + do(2500 + 1,842to)

([1])

= 1,004.30 + 0,0236(2500 + 1,842.30) = 90.42 kJ/kg k2 khô
v0 =

288 .T0
288 (30 + 273)
=
= 0.924
B − ϕ 0 . pb0 0,98.10 5 − 0,85 .0,0422.10 5

m3/kg k2 khô

2. Không khí sau calorifer:

- t1 = 80oC, khi qua calorife không khí được đốt nóng với d = const: d 1 = do
= 0,0236 kg ẩm/ kg k2 khô.
- Áp suất hơi bão hào với t1 = 80oC:

4026,42 
12 −

235,5 + t1 

Pb1 = exp
(bar)
4026.42 

12 −

235
,
5
+
80

 = 0,4667(bar)
= exp

- Độ ẩm:
- 11 -

([1])

ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái

ϕ1 =

d1 B
0,0236.0,98
=
= 7,69%
p b1 (0,621 + d 1 ) 0,4667.( 0,621 + 0,0236)

- Enthalphy:
I1 = 1,004t1 + d1(2500 + 1,842t1)

([1])

= 1,004.80 + 0,0236(2500 + 1,842.80) = 142,8 kJ/kg k2 khô
v1 =

288 .T1
288 (80 + 273)
=
= 1,0768
5
B − ϕ1 . p b1 0,98 × 10 − 0,0769 × 0,4667 × 10 5

3. Không khí ra khỏi buồng sấy:

m3/kgk2khô

Chọn t2 = 40oC, khi ra khỏi thùng I2 = I1 = 142,8 kJ/kg k2 khô
- Áp suất hơi bão hoà với t2 = 50oC:

4026,42
12 −
235,5 + t 2
Pb2 = exp 



 (bar)
4026,42 

12 −

235
,
5
+
40

 = 0,0732(bar)
= exp

([1])

- Lượng ẩm d2:

I 2 − 1,004.t 2

d2 = 2500 + 1,842.t 2
([1])
142,8 − 1,004 × 40
= 0,0399
2500
+
1
,
842
×
40
=
kg ẩm/ kg k2 khô

- Độ ẩm:
ϕ2 =

d2B
0,0399 × 0,98
=
= 80 ,83 %
p b 2 (0,621 + d 2 ) 0,0732.( 0,621 + 0,0399)

v2 =

288 .T2
288 (40 + 273)
=
= 0,9789
5

B − ϕ 2 . p b2 0,98.10 − 0.8083 × 0,0732.10 5

Các đại lượng
t( C)
Pb (bar)
%)
d(kg ẩm/kg k2 khô)
I(kJ/kh k2 khô)
υ(m3/kg k2 khô)
o

Trước calorifer
30
0.0422
85
0,0236
90,42
0,924

- 12 -

Sau calorifer
80
0,4667
7,69
0.0236
142,8
1,0768

m3/kg k2khô

Ra khỏi băng tải
40
0,0732
80,83
0,0399
142,8
0,9789


ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái

II. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT:

- Khối lượng VL ra buồng sấy:
G1 = G 2 .

100 − W 2
100 − 18
= 1000.
= 4100
100 − W1
100 − 80
kg/h

- Lượng ẩm tách ra:
W = G1 – G2 = 4100-1000=3100 kg/h
III. TÍNH TOÁN CÂN BẲNG NĂNG LƯỢNG:
1. Quá trình sấy lý thuyết:
- Lượng ẩm tiêu hao riêng:
l=

1
1
=
= 61,35
d 2 − d 0 0,0399 − 0,0236
kg k2/kg ẩm ([1])

- Lượng ẩm tiêu hao:
L = l.W =61,35x3100 = 190185 kgk2/h = 52,83 kg/s
- Khối lượng riêng của không khí ẩm:
+ Ở 30oC:ρO = 1,128 kg/m3
+ Ở 80oC:ρ1 = 0,998 kg/m3
+ Ở 40oC: ρ2 = 1,097 kg/m3
-Lượng không khí trước calorifer:
V1 =

L 190185
=
= 168603,7
ρo
1,128

- Lượng không khí trước quá trình sấy:
V1 =

L 190185
=
= 190566,1
ρ1

0,998
m3/h

- Lượng không khí sau quá trình sấy:
V2 =

L 190185
=
= 173368,3
ρ2
1,097
m3/h

- Lượng không khí trung bình:
Vtb =

1
1
(V1 + V 2 ) = (190566,1 + 173368,3) = 181967 ,2m 3 / h
2
2

- Nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy lý thuyết:
Q = L(I2–Io)=190185(142,8 – 90,42)= 9961890,3 kJ/h
- Nhiệt lượng tiêu hao riêng cho quá trình sấy lý thuyết:
Q 9961890 ,3
=
= 3213,513
3100
q= W

kJ/h.kg aåm

2. Tính quá trình sấy thực:
a. Tổn thất do vật liệu sấy mang lại:
+ Lấy nhiệt dung riêng của VLK gần bằng của thóc Cvk = 1,0269kJ/kgK.
- 13 -


ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái

+ Nhiệt dung riêng của VL ra khỏi máy sấy Cv2:
Cv2 = Cvk.(1 – ω2) + Ca.W2
([1])
= 1,0269.(1 – 0,18) + 4,1816.0,18 =1,5947kJ/kgK.
+ Tổn thất do VSL mang lại:
Qv = G2.Cv2(tv2 – tv1) = 1000x1,5947(80 - 40) = 63788kJ/h
qv =

Qv 63788
=
= 20,58
W
3100
kJ/h.kg aåm

b. Nhiệt lượng do hơi nước mang vào:

WCt 0 = 3100 × 4,1816 × 30 = 388888 ,8 kJ/h

c. Tổn thất ra môi trường:

+ Ta chọn tổn thất nhiệt lượng ra môi trương bằng 30% nhiệt lượng cần
thiết cho quá trình sấy.
Qmt =(9961890,3 + 63788 – 388888,8)x0,3 =2891036,85 kJ/h
Qmt 2891036 ,85
=
= 932,59
3100
qmt = W
kJ/h.kg ẩm

d. Tổng tổn thất:
qmt + qv = 932,59+20,58 =953,17 kJ/kg ẩm
e. Tính giá trị ∆:
∆ = Cto – (qv +qmt) = 4,1816x30 – 953,17 = -827,72 kJ/kg ẩm
f. Xác định các thông số của TNS sau quá trình sấy thực:
- Nhiệt dung riêng của TNS trước quá trình sấy:
Cñx(d1) =Cpk + Cpa.d1 = 1,004 +1,842.0,0236 = 1,047 kJ/kk khô
- Lượng ẩm d2 của TNS sau quá trình sây thực:
d 2 = d1 +

C dx (d 1 ).( t 1 − t 2 )
i2 − ∆

Ở t2 = 40oC => i2 = (2500+1,842x40)=2573,68 kJ/kg
⇒ d 2 = 0,0236 +

1,047.( 80 − 40)
= 0,0359
2573,68 + 827 ,72
kg ẩm/kh k2khô

- Enthalpy của TNS sau quá trình sấy:
I 2 = C pk .t 2 + d 2 .i 2 = 1,004 × 40 + 0,0359 × 2573,68 = 132,56
- Độ ẩm của TNS sau quá trình sấy thực:
B.d 2
0,98 × 0,0359
ϕ2 =
=
= 73,17%
Pb 2 .( 0,621 + d 2 ) 0,0732 × (0,621 + 0,0359)
- Lượng TNS thực tế:
1
1
l=
=
= 81,3
d 2 − d 1 0,0359 − 0,0236
kk khô/kg ẩm
L = l.W = 81,3 × 3100 = 252030kk khô / h
-

Lưu lượng thể tích trung bình trong quá trình sấy thực:

- 14 -

kJ/kg k2

([9])

AMH: Thit k h thng sy bng ti chui nguyờn trỏi
V1 =

L 252030
=
= 252535m 3 / h
1
0,998

V2 =

L 252030
=
= 229744,8m 3 / h
2
1,097

Vtb =

V1 + V 2 252535 + 229744,8
=
= 241139,9m 3 / s
2
2

3. Kim tra li gi thuyt v TNS:
- Bng cõn bng nhit lng:
Nhit lng tiờu hao q:

q = l.( I 1 I 0 ) = 81,3.(142,8 90,42) = 4258,5 kJ/kg m

-

Nhit lng cú ớch q1:

q1 = i 2 C a .t v1 = 2573,68 4,1816 ì 30 = 2448,23 kJ/kg m

-

Tn tht nhit do TNS mang li:

q 2 = l.C dx ( d 0 ).( t 2 t1 ) = 81,3 ì 1,047.( 40 30) = 851,2 kJ/kg m

-

Tng lng nhit cú ớch vaứ caực toồn thaỏt:

q ' =q 1 + q 2 + q v + q mt = 2448,23 + 851,2 + 953,17 = 4252,6 kJ/kg m

V nguyờn tc q = q. Nhng do sai s:
=

q q q ' 4258,5 4252,6
=
=
= 0,14%
q
q
4258,5

Sai s chp nhn c.
Bng 3: Bng cõn bng nhit lng
STT
1
2
3
4
5
6
7

i lng
Nhit lng cú ớch
Tn tht do TNS
Tn tht do VLS
Tn tht ra mụi trng
Tng nhit lng cú ớch v tn tht
Sai s tớnh toỏn
Tng nhit lng tiờu hao

4 . Tớnh thi gian sy:
a . Tớnh vn tc dũng khớ :
-

Tớnh tit din t do gia hai tng bng ti:
Ftd = Bh ì d

Bh = B ữ 2 Bbs

chn: chiu rng bng ti: B=4,5m , Bbs = 0,1

khong cỏch gia hai bng ti: d=1m
- 15 -

Ký hiu
q1
q2
qv
qmt
q
q
q

kJ/kg m
2448,23
851,2
20,58
932,59
4252,6
5,9
4258,5


ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái

⇒

B h = B + 2 Bbs = 4,5 + 2 × 0,1 = 4.7 m
Ftd = B h × d = 4,7 × 1 = 4,7 m

-Tính vận tốc dòng khí:

Vk =

Vo
31601
=
= 1,87 m / s
Ftd 4,7 × 3600

b. Tính tốc độ sấy:

W1 = 80 %,

- Độ ẩm theo vật liệu ướt: W2 = 18%
- Độ ẩm theo vật liệu khô:
w1 =

W1
80
× 100 =
× 100 = 400%
100 − W1
100 − 80

w2 =

W2
18
× 100 =
× 100 = 21,95%
100 − W 2

100 − 18

*
theo thực nghiệm: w2 = w + 2 ÷ 3(%)

w 2 = w * + 3%

ta chọn:

⇒ w * = w2 − 2,95 = 15 − 2,95 = 19%
-

Độ ẩm tới hạn:
wth =

w1
400
+ w* =
+ 19 = 241,2%
1.8
1,8

N = 100 J m . f
- Tốc độ sấy N :
- Bề mặt riêng khối lượng của vật liệu f (m2/Kg) :
f = 0,7 (m2/Kg)
- Cường độ bay hơi ẩm Jm :
J m = α p ( Pm − Pk )
(Kg/m2h)
α p = 0,0229 + 0,0174V k = 0,0229 + 0,0174 × 1,87 = 0,06

(Kg/m2h.mmHg)
- có : tk=80oC
d1=0,0236
t ö = 40o C
Pk =

Bd1
760 × 0,0236
=
= 27,83 mmHg
0,621 + d 1 0,621 + 0,0236

Pm = exp(12 −

4026,42
) = 0,073(bar ) = 55,438mmHg
235,5 + 40

- 16 -


ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái
⇒ J m = α p ( Pm − Pk ) = 0,06(55,438 − 27,83 ) = 1,66

-Tốc độ sấy:

N=100 . Jm . f =100 × 1,66 × 0,7 = 116,2

c. Thời gian sấy đẳng tốc:

τ1 =

U 1 − U th 400 − 241,2
=
= 1,37h
N
116,2

d.Thời gian sấy giảm tốc:
wth − w *
w − w 241,2 − 19 241,2 − 19
τ2 =
ln th
=
ln
= 8,26h
N
116,2
21,95 − 19
w2 − w *
⇒ thôøi gian saáy : τ = τ 1 + τ 2 = 1,37 + 8,26 = 9,63 h

4. Tính kích thước thiết bị:

Chiều rộng băng tải: B=4.5m
- Chiều dày lớp vật liệu: h=0,05m
- Năng suất khối lượng:

hay:

V=

V=

G
4100
=
= 1,166 × 10 −3 m 3 / s
ρ 977 × 3600

h.BLb
Vτ 1,166 × 10 −3 × 9,63 × 3600
⇒ Lb =
=
= 179,66m
τ
hb
0,05 × 4,5

- 17 -


ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái

PHẦN 4
TÍNH KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ SẤY
I . Băng tải:
1.
•

Số lượng băng tải:
Thể tích vật liệu chứa trong thiết bị:
G1
V=V1τ= ρ1 τ

([2])
V1, G1, ρ1: thể tích, khối lượng và khối lượng riêng của vật liệu vào thiết bị:
τ
: thời gian sấy.

•

•

⇒

G1 4100
V1= ρ1 = 977 = 4,2m3/h=1,167x10-3 m3/s

Năng suất của thiết bị sấy băng tải:
δBLb
V1 = τ
δ: chiều dày lớp vật liệu trên băng tải, m
δ = 0,1m.
B: chiều rộng băng, m
Lb: chiều dày băng, m
Chọn B = 4,5 m. Thay số vào phương trình trên ta được:
1,167 × 10 −3 × 9,63 × 3600
V1τ
0,1 × 4,5

Lb = δB =
= 90m
Ta chia băng tải thành nhiều băng tản ngắn.
Số tầng băng tải chọn là: i = 3.

([2])

90
Chiều dài của mỗi băng tải là: lb = 3 = 30 m.
2.




Kích thước con lăn:
Khoảng cách giữa hai con lăn ở nhánh có tải:
lt = A – 0,625B
A: hằng số phụ thuộc khối lượng riêng của vật liệu
ρ = 977< 1000 kg/m3 ⇒ A= 1750mm
Vậy: lt = 1,75 – 0,625 x 4,5 = 1 m
Khoảng cách giữa hai con lăn ở nhánh không tải:
- 18 -

(5.8[2])


ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái



lo = 2lt = 2 x 1 = 2 m
Số con lăn:
lb
30
l
Nhánh không tải: n1= o = 2 = 15
lb
Nhánh có tải:
n = l t = 30
2

Tổng số con lăn cần dùng là: 135 con
Kích thước con lăn:
Đường kính: 120mm
Chiều dài: 2000mm
Làm bằng thép CT3
Kích thước bánh lăn:
Đường kính 300mm = φ2
Chiều dài: 2000mm
Làm bằng thép CT3







II . KÍCH THƯỚC THÂN THIẾT BỊ:
Chiều dài: Lh = lb + 2 Lbs = 30 + 0,3 + 1 = 31,3 m
Chiều cao: chọn khoảng cách giữa 2 băng tải là 1 m

Hh = i dbăng + (i-1)d + 2dbs = 3x0,3 + 2x1 + 2x1=6,4 m
Chiều rộng: Bh = B + 2Bbs = 4,5 + 2x0,1 = 4,7 m

Kích thước phủ bì:
Tường xây bằng gạch, bề dày tường δ1= 250 mm.
Trần đổ bê tông dày
δ3 = 100 mm
Chiều dài hầm: L = 31,3 + 2x0,25 = 31,8m
Chiều rộng hầm: B = 4,7 + 2x0,25 = 5,2m
Chiều cao hầm: H = 6,4 + 0,1 =6,5 m
III ĐỘNG CƠ BĂNG TẢI:
Vì băng tải di chuyển với vận tốc thấp (số vòng quay của tang nhỏ).
 Vận tốc băng tải:
v=

Lb
90
=
= 0,038
τ 3600 0,65 × 3600
m/s

 Vận tốc của tang:
60v 60 × 0,038
n tan g =
=
= 0,91
πD
π × 0,8
v/ph

⇒ cần chọn nhiều bộ truyền để có tỉ số truyền lớn.
a) Chọn động cơ điện:
- 19 -


ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái

Để chọn động cơ điện, tính công suất cần thiết:
N ct =


N
η

N: công suất trên băng tải
N=

Pv
1000

P: lực kéo băng tải.
P = (mxich + mvl +mlưới)g
Cấu tạo của xích ta chọn thép cacbon có ρ = 7850 kg/m3,
 Khối lượng một bước xích :
m 0 = ( t × d c + π × d c2 )b × ρ + m chot + m gô =

(

)

= 0,065 × 0,02 + π 0,02 2 × 0,005 × 7850 + 0,005 + 0,005 = 0,11kg
 Khối lượng toàn bộ xích :
l
13 × 3 × 2
× mo =
× 0,11 = 132kg
t
0
,
065
mxich=

mvl = G1τ =4100 x 0,65 = 2665 kg.
mlưới=molx l=1x(30x3x2)=180
mol – là khối lượng 1m lưới chiều dài
⇒ Tải trọng băng tải: m=2665+132+180=2977kg=2,977 tấn.
Vậy xích tải ta chọn chịu nổi tải trọng của băng tải.
⇒ P = (132+2665+180)x9.81=29204,37N
N=

29204,37 × 0,038
= 1,11
1000
kW

⇒
 η: hiệu suất chung
η= η12η23η3
η= 0,97 hiệu suất bộ truyền bánh răng.

η = 0,995: hiệu suất của một cặp ổ lăn.
η= 1: hiệu suất của khớp nối.
η= 0,972x 0,9953x1 = 0,927.
Để đảm bảo cho băng tải trên cùng quay đúng vận tốc đã đặt ra ta phải nhân
thêm 0,942 vào hiệu suất chung (hiệu suất của bộ truyền đai) (vì cơ cấu truyền
động giữa các băng tải).
N ct =

1,11
= 1,355
0,927 × 0,94 2
kW

⇒ ta chọn động cơ loại A02-41-8, bảng 28[9] T323 ta có các thông số sau:
 Công suất động cơ: Nđc = 2,2 kW.
 Số vòng quay động cơ: nđc = 720 v/ph.
b) Phân phối tỉ số truyền:

- 20 -


ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái

i=

n ñc
720
=
= 791,21
n tan g 0,91

Tỉ số truyền động chung
i = ibnibt
ibn: tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng cấp nhanh.
ibt: tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng cấp chậm.
Chọn ibn =42
Để tạo điều kiện bôi trơn hộp giảm tốc bằng phương pháp ngâm dầu.
ibn = (1,2÷1,3)ibt
ibt =

i
i bn

=

791,21
= 18,84
42

Bảng hệ thống:
Trục
Thông số
i
n (v/ph)
N (kW)

Trục
cơ
720
1,355

động I
ibn = 42
17,14
0,363

II
ibt = 18,84
0,91
0,347

1. Cơ cấu truyền động bằng xích giữa hai tầng băng tải: tính theo tài liệu [9]
- Chọn xích truyền động:

+ Dựa vào tải trọng phá hỏng ta chọn bước xích t=19.05
+ C=12,7mm
+ D=11,91mm
+ l1=30,6mm
+ b=18,08mm
+ d=5,96mm
+ l=17,75mm
+ Diện tích bản lề: F = dl =105,8mm2
Chọn bánh đai dãn:
+ Số xích là: Z=99
D=

(6-1{9})

t
19.05

=
= 751 ≈ 700
0
180
180 0
sin
sin
Z
124
mm

+ Đường kính đai:
+ Chọn D1=D2=D3=D=700mm
Vậy tỉ số truyền động: i=1
n1=n2=n3=0,91 vóng/phút

- 21 -


ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái

PHẦN 5
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ





I . CALORIFER: (tính toán theo tài liệu [6])
Sử dụng calorifer khí hơi để gia nhiệt không khí:

Hơi bão hoà đi trong ống.
Không khí đi ngoài ống.
Các thông số vật lý của hơi bão hoà tra T318[4]
- to = 80oC.
- p = 1,07at
- r=2295kJ/kg: ẩn nhiệt hoá hơi.
1. Tính toán nhiệt calorifer:
 Công suất nhiệt của calorifer:
Q= qW = 4258,5 x3100 = 13201350 kJ/h
 Lượng hơi cần thiết để gia nhiệt không khí:
Giả sử hiệu suất của calorifer là 95%.
GH =


Q
13201350
=
= 6055
r × 0,95 2295 × 0,95
kg/h.

Sử dụng ống chùm có cánh (ống làm bằng thép CT10)
d2: đường kính ngoài, d1: đường kính trong

d 2 30
chọn ống d 1 = 26
- Chiều dài mỗi ống: l=1m
- Đường kính cánh dc= 38mm
- Chiều dày cánh δc= 0,5mm
- Bước ống s1= s2 = 44mm

- Khoảng cách giữa các cánh t= 3mm
- Ống bằng thép có hệ số dẫn nhiệt λ=45W/m2K, cánh bằng đồng

λc=110W/m2K

- 22 -


ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối ngun trái

h

dc
δc
t
d2
s1

s1

s2
: Các kích thước của cánh
Tính hiệu số Hình
nhiệt
độ trung bình:
1. Hiệu số nhiệt độ của 2 dòng lưu chất ở đầu vào và ra
của calorifer:

- 23 -

ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái
Fcl : diện tích phần cánh của một ống.
Fol

: diện tích phần không cánh của một
ống.
F2l : diện tích ngoài của một ống có cánh

(phía không khí).
l
1

F : diện tích trong của một ống có cánh

(phía hơi nước ngưng tụ).
δ

Fcl
Fol
F1l
F2l

λ

Hình : Các diện tích bề mặt của ống có
cánh.



Số cánh trên một ống với sc = t+ δc = 3+ 0,5 = 3,5mm



Chiều cao cánh:

l
1
nc = s c = 0,0035 = 286 cánh.

d c −d 2
38 − 30
2
2 = 4 mm
h=
=
- 24 -


ĐAMH: Thiết kế hệ thống sấy băng tải chuối nguyên trái


Diện tích cánh (bỏ qua phần đỉnh cánh)
πd 2c πd 22
F = 2(
−
)n c
4
4
l

c

(2-127[6])

π 0,038
π 0,03
−
) 286
4
4
=
= 0,244 m2
 Diện tích khoảng cách giữa các cánh:
Fo1 = πd tn = πx0,03x0,003x286 = 0,081 m2
2

2

2(

2



c

Đường kính tương đương của ống:
Fc
2n c
1

F01d 2 + Fc1
dE =

F01 + Fc1
0,081 × 0,03 + 0,244

(2-126[6])
0,244
2 × 286

0,081 + 0,244
=
= 0,0179 m
 Chọn vận tốc khí vào calorifer là ω = 3,5 m/s
 Tốc độ không khí tại khe hẹp:
ω

3,5
d 2 2 hδ c
1− ( +
) 1 − ( 0,03 + 2 × 0,004 × 0,0005 )
s
s
s
0,044
0,044 × 0,0035
1
1 c
ωmax =

=
= 11,98 m/s
 Nhiệt đọ trung bình của không khí trong calorifer:
30 + 100
tf =
=
2
65oC

([6])

Các thông số của khí: Độ nhớt không khí γ=19,23.10-6 m2/s
Hệ số dẫn nhiệt λ = 0,0292 W/m2độ.
 Tiêu chuẩn Re của không khí:


ω max d E
Ref = γ

(2-125a[6])

11,98 × 0,0179
−6
= 19,23.10
= 11151,43



Ống xếp sole, ta có:

 s1 − d 2 


d
Nuf = 0,251 Re0,67  2 

−0 , 2

s − d 2

× 1
+ 1
 t


 44 − 30 


= 0,251(11151,43)0,67  30 

−0 , 2

−0 , 2

 44 − 30 
×
+ 1
 3


= 106,39
 Hệ số toả nhiệt của cánh:

- 25 -

(2-125[6])
−0 , 2