Báo cáo về thiết bị sấy tiếp xúc

Nhận xét của Giáo Viên
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
2
Mục lục
Lời nói đầu...............................................................................3
1.1 Khái niệm...........................................................................4
1.2 Nguyên tắc làm việc và cấu tạo....................................... 4
1.3 Lý thuyết tính toán....................................................... 11
1.3.1 Trao đổi nhiệt khối khi sấy tiếp xúc với bề mặt nóng11
1.3.2 Hệ thống sấy tiếp xúc trong chất lỏng nóng...............15
2 Tính toán và lựa chọn máy sấy.........................................17
2.1 Tính toán thiết bị sấy......................................................17
2.1.1 Yêu cầu tính toán.........................................................17
2.1.2 Phần tính toán..............................................................18

2.2 Chọn lựa máy sấy............................................................21
2.2.1 Cơ sở cho việc chọn lựa...............................................21
2.2.2 Phương pháp chọn.......................................................25
3 Khái niệm............................................................................27
4 Vị Trí của sóng điện dòng cao tần....................................27
5 Nguyên lý làm việc.............................................................27
6 Quá trình làm nóng bằng điện trường cao tần................29
7 Ưu, nhược điểm..................................................................30
7.1 Ưu điểm............................................................................30
7.2 Nhược điểm......................................................................31
8 Ứng dụng.............................................................................31
3
Lời nói đầu
Nước ta là một nước có nền nông nghiệp rất phát triển với sản
lượng xuất khẩu nông sản rất lớn, trong năm 2011 riêng mặt hàng gạo thì
tổng lượng gạo xuất khẩu cĩ thể đạt 8 triệu tấn với kim ngạch đạt gần 4 tỉ
USD.
Và một công đoạn rất quan trọng trong sản xuất nông nghiệp là
khâu bảo quản sau thu hoạch, trong đó máy sấy là một thiết bị không thể
thiếu trong công việc bảo quản nông sản.
Và với bài báo cáo về thiết bị sấy tiếp xúc chúng tôi hi vọng sẽ
mang đến cho các bạn một cái nhìn khái quát về thiết bị sấy này.
Trong quá trình thu thập tài liệu, nghiên cứu cũng như biên soạn
không thể thiếu những sai sót, do đó mong các bạn thông cảm và rất hân
hạnh nhận được những đóng góp từ các bạn.
4
PHẦN I
THIẾT BỊ SẤY TIẾP XÚC
1.1 KHÁI NIỆM
Hệ thống sấy tiếp xúc là một hệ thống chuyên dùng. Vật liệu nhận trực tiếp bằng

dẫn nhiệt hoặc từ một bề mặt nóng hoặc từ môi trường chất nóng. Người ta chia hệ thống
sấy tiếp xúc thành hai loại: loại tiếp xúc trong chất lỏng và loại tiếp xúc bề mặt.
1.2 NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC VÀ CẤU TẠO
Nguyên tắc cơ bản của thiết bị sấy tiếp xúc là quá trình gia nhiệt vật liệu sấy bang
cách cho tiếp xúc trực tiếp giữa vật liệu sấy với bề mặt gia nhiệt. Ở loại thiết bị này bề mặt
gia nhiệt là chất rắn (vách phẳng, vách trụ…). Chất tải nhiệt (hơi nóng hoặc khói lò)
chuyển động ở phía bên kia của vách. Phía kia của vách tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy.
Sấy tiếp xúc có thể ở áp suất môi trường, ẩm bốc ra hòa vào không khí môi trường lọt vào.
Am được hút ra và thải vào môi trường. Sấy tiếp xúc với bề mặt nóng có thể tiến hành dưới
áp suất khí quyển hay trong chân không. Khi sấy tiếp xúc dưới áp suất khí quyển thì lượng
ẩm thoát ra sẽ hòa vào không khí trong môi trường xung quanh, như vậy cần bố trí hệ
thống thông gió để đảm bảo độ ẩm và nhiệt độ thích hợp trong không gian đặt thiết bị sấy,
đáp ứng tốt cho quá trình sấy cũng như điều kiện làm việc của người vận hành. Trường
hợp sấy tiếp xúc trong chân không lượng ẩm thoát ra được quạt hút ra ngoài. Như vậy cần
xây dựng buồng kín bao bọc không gian chưa bề mặt nóng và vật sấy để ngăn không khí
bên ngoài lọt vào.
Trường hợp sấy trong chất lỏng nóng (dầu, chất lỏng vô cơ, hữu cơ) chất lỏng cấp
nhiệt ẩm thoát ra từ vật sấy xuyên qua chất lỏng ra ngoài. Chất lỏng cần có nhiệt độ sôi lớn
hơn nước ở áp suất khí quyển.Trong phương pháp này, vật liệu sấy được nhúng ngập vào
chất lỏng nóng như dầu, các loại chất lỏng vô cơ hoặc hữu cơ khác. Chất lỏng đóng vai trò
cấp nhiệt, ẩm thoát ra từ vật lieu sấy xuyên qua chất lỏng thoát ra ngoài, hòa vào không khí
của không gian đặt thiết bị sấy.
5
Trong công nghiệp giấy và dệt may sử dụng phổ biến phương pháp này. Trong công
nghiệp thực phẩm: công nghiệp đồ hộp, sấy rau quả, dược phẩm.
Máy sấy kiểu trục cán
Trong kiểu này bề mặt gia nhiệt là một trục rỗng, môi chất gia nhiệt là hơi nước
ngưng tụ bên trong. Vật liệu sấy là các loại bột nhão như sữa, thức ăn gia súc. Vật liệu sấy
được đổ vào bề mặt trục. Trục quay làm vật liệu được cán thành lớp mỏng và được sấy
khô. Chiều dày lớp vật liệu khoảng 1 – 2 mm. Cường độ bay hơi ẩm trên bề mặt A = 30 –

70 kg/m
2
h tùy thuộc vào loại vật liệu và áp suất hơi nước bên trong. Ví dụ, khi sấy sữa :
ω
1
= 88 – 92% ; ω
2
= 5 – 10% thì A = 50 – 70 kg/m
2
h.
Sấy tang trống (sấy trục lăn) (roller dryer)
Hình 1.1. Hệ thống sấy kiểu trống (trục cân)
1- Thùng sấy 2- Cơ cấu cấp liệu 3- Vỏ thiết bị
4- Bộ phận khuấy 5- Bộ phận gạt 6- Vết tải
7- Động cơ điện 8- Bộ điều tốc 9- Hộp giảm tốc
6
Các trục rỗng bằng thép quay chậm được đun nóng bên trong bằng hơi nước áp suất
cao đến 120-170
o
C. Một lớp mỏng nguyên liệu được trải đều lên bề mặt bên ngoài bằng
phương pháp nhúng, phun, trải hoặc bằng các trục lăn nạp liệu phụ. Trước khi trục lăn
hoàn thành 1 vòng quay (khoảng 20 giây đến 3 phút) sản phẩm sấy được cào ra bằng lưỡi
dao tiếp xúc đều với mặt trục theo chiều dài của nó.
Thiết bị sấy có thể có 1 trục, 2 trục hoặc trục kép. Thiết bị đơn trục được sử dụng
rộng rãi, vì chúng linh động, tỷ lệ diện tích bề mặt trục sử dụng để sấy lớn, dễ dàng tiếp
cận để bảo dưỡng và không có nguy cơ bị hư hại do kim loại rơi vào giữa hai trục. Thiết bị
sấy trục có tốc độ sấy cao, hiệu quả năng lượng cao, chúng thích hợp với nguyên liệu dạng
sệt có kích thước các cấu tử lớn quá mức để có thể sấy phun được. Sấy trục lăn dùng trong
sản xuất khoai tây dạng mãnh (flake), ngũ cốc nấu sẵn, mật đường, xúp bột, pu rê trái cây
và sữa tách kem (whey).

Tuy nhiên, do giá thành trục lăn cao và thành phần nguyên liệu nhạy cảm nhiệt dễ bị hư
hại, nên trong sản xuất lớn chúng đã bị thay thế bằng phương pháp sấy phun.
Máy sấy kiểu lô quay
Hình 1.2 . Sơ đồ thiết bị sấy tang trống trục
đơn
Hình 1 .3. Sơ đồ thiết bị sấy tang trống trục kép
Hình 1.4. Nguyên lý làm việc của lô sấy giấy
1- Chăn ẩm 2- Chăn khô 3- Băng giấy 4- Không khí nóng
5- Môi trường gia nhiệt chăn
A- A -Phần gia nhiệt chăn ; B- Phần bay hơi vào không khí (20%); C- Phần trăm hấp thụ ẩm (80%)
7
Bề mặt gia nhiệt là những lô hình trụ rỗng. Chất tải nhiệt là hơi nước đưa vào ở đầu trục
này của lô và nước ngưng bay ra ở đầu trục kia hoặc đưa hơi vào và lấy nước ngưng ra ở
cùng một đầu trục. Vật liệu sấy có dạng tấm mỏng như giấy, vải; vật lieu áp sát vào các lô
và chuyển động cùng với lô quay như kiểu băng tải. Băng vật lieu (vải, giấy) chuyển động
áp sát vào bề mặt các lô sấy, nó được gia nhiệt và sấy khô. Sản phẩm được cuốn lại thành
cuộn. Các lô sấy quay với số vòng quay 40 – 50 v/ph. Khi sấy giấy, để đảm bảo giấy không
bị ướt người ta phải dùng băng bang chăn len cùng chuyển động áp sát với băng giấy.
Sấy bằng quả cầu nóng
Buồng sấy được gắn với vít tải quay chậm có chứa các quả cầu bằng sứ, được làm
nóng bằng không khí nóng, thổi vào buồng sấy. Nguyên liệu dạng viên, cục được sấy chủ
yếu do sự dẫn nhiệt do sự tiếp xúc với những quả cầu nóng và được dịch chuyển qua
buồng sấy bằng vít tải, để thoát ra ở đáy. Thời gian sấy được kiểm soát bằng tốc độ vít tải
và nhiệt độ của những quả cầu nóng.
Máy sấy băng chuyền chân không và kệ sấy chân không (vacuum band dryer,
vacuum shelf dryer)
8
Hình 1.5 : Sơ đồ thiết bị sấy băng chuyền chân không
Nguyên liệu dưới dạng sệt được trải hoặc phun lên 1 băng chuyền thép chạy qua 2
trục lăn rỗng trong 1 buồng chân không có áp suất 1-70 mmHg. Lúc đầu nguyên liệu được

sấy bằng trục lăn được làm nóng bằng hơi nước và sau đó bằng ống xoắn trao đổi nhiệt có
hơi nước làm nóng hoặc các thiết bị cấp nhiệt bức xạ đặt ở phía trên các băng chuyền. Sản
phẩm sấy được làm nguội bằng trục lăn thứ 2 có nước lạnh ở trong và được tách ra bằng
lưỡi dao.
Kệ sấy chân không gồm các kệ đặt trong 1 buồng chân không với áp súât 1-70
mmHg. Nguyên liệu được đặt thành 1 lớp mỏng trên các khay thép phẳng được làm cẩn
thận để đảm bảo sự tiếp xúc tốt với các kệ. Hơi nước hoặc nước nóng chạy qua các kệ để
cấp nhiệt cho quá trình sấy. Quá trình sấy nhanh và sự hư hại do nhiệt đến sản phẩm được
hạn chế giúp cho 2 phương pháp này thích hợp với các nguyên liệu nhạy cảm với nhiệt.
Tuy nhiên, cần cẩn thận để tránh sản phẩm khỏi bị cháy trên các khay trong các kệ sấy
chân không và sự co ngót làm giảm sự tiếp xúc giữa nguyên liệu với bề mặt nóng ở cả 2
thiết bị. Chúng có giá thành cao, chi phí vận hành cao và năng suất thấp, được dùng chủ
yếu để sản xuất các sản phẩm sấy phồng (puff dried).
Một số hình ảnh về thiết bị sấy tiếp xc
9
10
Hình 1.6. Hệ thống sấy kiểu lô quay
1- Lô sấy 2- Bánh xe định hướng 3- Ống dẫn hơi nước 4- Van thải nước ngưng
5- Bánh răng trụ 6- Bánh răng côn 7- Băng tải vào máy sấy
Hệ thống sấy kiểu trống dùng sấy các loại bột nhão. Vật liệu bám vào bề mặt trụ
được hâm nóng. Vật liệu nhận nhiệt bằng dẫn nhiệt qua lớp vật liệu dày 1,2 mm và thải ẩm
trực tiếp vào không gian máy. Vật liệu đã khô được tháo ra bằng hệ thống dao gạt khỏi bề
mặt trống. Cường độ bay hơi ẩm A = (30-70) kg/m
2
h.
Loại rulơ sấy tải, giấy … vv, vật liệu bám vào các lô sấy và cùng chuyển động với
nó. Vật liệu nhận nhiệt từ lò sấy được đốt nóng và thải ẩm vào môi trường.
Sản phẩm được cuốn vào từng cuộn. Các lô sấy quay 40-50 vòng/phút. Khi sấy
giấy, để giấy không bị đứt, rách ta dùng băng kiểu chăn len áp sát vào băng giấy và cùng
chuyển động.

Nhận xét:
-Sấy tiếp xúc: nhiệt được cung cấp bằng dẫn nhiệt
- ưu điểm chính so với sấy đối lưu :
+ không cần thiết phải đun nóng lượng lớn không khí trước khi sấy do đó hiệu quả
nhiệt cao hơn.
11
+ quá trình sấy có thể thực hiện khơng cần sự có mặt của oxy nên các thành phần
dễ bị oxy hoá của nguyên liệu được bảo vệ.
- Nhu cầu nhiệt riêng thông thường là 2000-3000 kJ/kg nước bay hơi so với 4000-10.000
kJ/kg nước bay hơi của máy sấy đối lưu. Tuy nhiên, thực phẩm có độ dẫn nhiệt thấp, trở
thành khô hơn nên khó dẫn nhiệt hơn trong quá trình sấy, vì vậy cần phải sấy lớp mỏng để
nhiệt dẫn nhanh, tránh gây hư hại cho sản phẩm.
1.3 LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN
1.3.1. Trao đổi nhiệt khối khi sấy tiếp xúc ( dẫn nhiệt) với bề mặt nóng.
Hình 1.4 trình bày đường cong nhiệt độ và đường cong sấy xenlulô trên bề mặt nóng với
nhiệt độ t = 130
0
C. Hình 1.5 cho ta đường cong nhiệt độ và đường cong tốc độ sấy ở t =
117
0
Hình 1.7. Đường cong nhiệt độ và Hình 1.8. Đường cong tốc độ sấy và
đường cong sấy trên mặt nóng đường cong nhiệt độ
I – Nhiệt độ 0,8 mm so với mặt nóng: II – Ởkhoảng cách 0,2 mm
III – Ở khoảng cách 0,35 mm; IV – Ở khoảng cách 0,43 mm
Trên đồ thị cho thấy sau pha hâm nóng (khoảng 0,07 – 0,1 so với thời gian cả quá trình).
Nhiệt độ vật liệu tăng nhanh, sau khoảng thời gian nào đó trở nên không đổi, và sau đó bắt
đầu giảm và ở thời kỳ thứ hai lại nâng lên một lần nữa. Việc giảm nhiệt độ là do sức cản
12
nhiệt tăng do sự tiếp xúc của lớp dưới vật liệu và bề mặt nóng bị phá hoại, và nguyên nhân
chính là chi phí nhiệt tiếp xúc tiến với quá trình tạo nên hơi ẩm. Tiếp xúc với mặt truyền

nhiệt giảm, làm giảm nhiệt độ vật liệu.
Khi lượng ẩm ban đầu của vật liệu cao và nhiệt độ bề mặt tiếp xúc cao(>100
0
C).
Trong giai đoạn thứ nhất, có thể trong thời gian ngắn, nhiệt độ vật liệu trực tiếp tiếp xúc
với mặt nóng có thể đạt nhiệt độ 100
0
C và xảy ra sự bốc hơi của lỏng. Đường cong nhiệt
độ xác nhận việc gây ra građien nhiệt độ bên trong vật liệu hướng về bề mặt nóng.
Hình 1.6 cho trường nhiệt độ và ẩm độ trong vật
liệu ở t = 116
0
C. Đồ thị cho thấy sự phân bố nhiệt độ
ở lớp có nhiệt độ cao hơn tiếp xúc với mặt nóng.
Nhiệt độ thấp hơn của vật liệu ở mặt thoáng. Đặc tính
của trường nhiệt độ và ẩm độ cho thây sự ngưng tụ
nước bên trong vật liệu không xảy ra. Gradien ẩm độ
và nhiệt độ là nguyên nhân chính tạo thành hơi trong
lớp tiếp xúc và trên mặt thoáng.
Cường độ tạo hơi phụ thuộc vào nhiệt độ bề mặt đốt
nóng t và chiều dày lớp vật liệu.
Theo B.B Kratnhicôp, độ sâu vùng bốc hơi ở giai đoạn sấy thứ hai tuân theo luật tuyến tính
Tuy nhiên tốc độ ở độ sâu trong vùng II, 7 – 10 lần(đối với xenlulô) vượt quá
tốc độ ở độ sâu đặc trưng đầu giai đoạn thứ hai (b
2
= 7 – 10 lần b
1
).
Hệ số b
1

,b
2
đặc trưng cho tốc độ độ sâu vùng bốc hơi
Hình 1.9. Trường nhiệt độ(đường chấm) và hàm
lượng ẩm(đường liền) khi sấy tiếp xúc vật liệu xốp
mao quản