QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ SẤY THÙNG QUAY

GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
PHẦN 1: MỞ ĐẦU
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 – hải sản, chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây
dựng…, kỹ thuật sấy đóng một vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất. Trong nông
nghiệp, sấy là một trong những công đoạn quan trọng của công nghệ sau thu hoạch… Sản
phẩm sau quá trình sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế
biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm. Ở Đồ án môn học này, em xin trình bày về
quy trình công nghệ và thiết bò sấy thùng quay để sấy đậu xanh nguyên hạt, năng suất 1
tấn/h theo sản phẩm.
I. SƠ LƯC VỀ NGUYÊN LIỆU
- Đậu xanh, còn gọi là lục đậu, boubour, haricotdore, green bean. Tên khoa học:
Phaseolus aureus Roxb., Vigna aurea Roxb. Thuộc họ đậu Fabaceae (Papilonaceae). Mô tả
cây: cây thảo, mọc đứng, ít phân nhánh, cao 0,6m , lá có 3 lá chét, lá chét hình trái xoan, ba
cạnh, màu lục sẫm, có lông nháp. Hoa màu vàng hoặc lục, rất dày đặc, xếp thành chùm ở
nách, quả nằm ngang hình trụ, có lông rồi nhẵn, có đầu nhọn ngắn. Hạt 10–15, phân cách
nhau bởi các vách, màu lục, bóng.
- Đậu xanh, cùng với đậu nành, đậu đen, đậu trắng, đậu Hà Lan.. đều được xếp vào
hàng họ đậu. Đặc điểm chung của chúng là chứa nhiều protein (25 –50%). Do ở rễ của cây
họ đậu có các nốt sần, ở đó các vi khuẩn cộng sinh phát triển, có khả năng lấy Nitơ từ
không khí nên không những cung cấp đủ Nitơ cho cây mà còn làm cho đất đai thêm màu
mỡ bằng nguồn Nitơ thừa thải ra.
- Về mặt cấu tạo, họ đậu thuộc các hạt họ hòa thảo. Chúng không có nội nhũ, nội
nhũ của chúng bò mất trong quá trình hình thành hạt. Cấu tạo chủ yếu của họ đậu gồm 3
phần: vỏ, tử diệp (lá mầm) và phôi (mộng).
- Thành phần hóa học của hạt đậu xanh: hạt đậu xanh có trung bình:
13,7% nước 2,4% lipid 4,6% xenluloza
23% protit 52% glucid
- Mỗi 100g đậu xanh cung cấp cho cơ thể:
329 calo 62,7 mgCa 369,5 mgP

4,75% Fe 0,06mg% caroten 0,71mg% vitB
1
0,15mg% vitB
2
2,4mg% vitPP 4mg% vitC
- Đậu xanh được trồng ở khắp nước ta, lấy hạt chủ yếu làm thực phẩm, thường được
chế biến ngay thành thức ăn. Đậu xanh, ngoài protid còn có nhiều glucid, chủ yếu là tinh
bột, và ít lipid. Thành phần protein của nó chứa đầy đủ các acid amin không thay thế. Tinh
bột đậu xanh có tỷ lệ amyloza tương đối rất cao (45 – 50%), được dùng nhiều để chế biến
miến, làm bánh kẹo …
- Vấn đề bảo quản đậu xanh cũng như các nguyên liệu họ đậu nói chung là khó, vì
đậu là môi trường rất thích hợp cho các loại sâu mọt phá hoại. Mặt khác, nếu điều kiện bảo
quản không tốt như nhiệt độ, độ ẩm cao, đậu sẽ bò “sượng” (hóa già) làm giảm chất lượng
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 1
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
đậu. Muốn bảo quản lâu dài thì hạt phải có chất lượng ban đầu tốt, không sâu mọt và có độ
ẩm an toàn. Vì vậy, quá trình phơi, sấy hạt sau khi thu hoạch có vai trò rất quan trọng trong
bảo quản, chế biến cũng như nâng cao chất lượng hạt.
II. QUY TRÌNH SẤY ĐẬU XANH HẠT
Đậu được thu hoạch từ đồng ruộng, người ta chặt cây và nhặt đậu ra. Khi mới thu
hoạch từ ruộng về, hạt thường có độ ẩm cao trung bình 20 – 25%. Đối với đậu xanh thu
hoạch cả vỏ thì phải phơi, sấy sơ bộ tới độ khô nhất đònh mới tách, lấy hạt khỏi vỏ thuận
lợi. Việc đập và tách hạt đậu ra khỏi quả có thể làm bằng máy hoặc bằng tay. Sau đó tiến
hành làm sạch, tách những tạp chất trong hạt như cỏ, rác, mảnh, cành lá, đất sỏi, đá, mảnh
kim loại… lẫn vào hạt khi thu hoạch, tách hạt…. Có thể tách bằng sàng, rây: tạp chất hữu cơ
(cỏ, rác, cành, lá…) lớn hơn hạt nên ở lớp trên cùng, lớp giữa là hạt, lớp dưới cùng là đất,
cát, rác vụn nhỏ hơn hạt. Sau khi có khối đậu sạch thì tiến hành lấy mẫu đo độ ẩm bằng
máy đo độ ẩm để xác đònh độ ẩm ban đầu. Tiếp theo, người ta phân loại đậu theo loại 1, 2,
3… theo kích cỡ, có thể dùng sàng với các lớp lưới có đường kính lỗ khác nhau. Sau khi

phân loại, tiến hành sấy theo từng loại đậu. Sau thời gian sấy phải kiểm tra lại độ ẩm, độ
ẩm thành phẩm đạt 14% thì quá trình sấy kết thúc. Sau khi sấy, đậu được làm nguội tự
nhiên hoặc có quạt thổi để giảm nóng, tránh dùng không khí có độ ẩm cao để thông gió sẽ
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 2
Đậu xanh
Thu hoạch
Phơi (sấy sơ bộ)
Đập, tách hạt
Vỏ
Làm sạch
Tạp chất
Phân loại
Sấy
Làm nguội
Kiểm tra cỡ hạt
Đóng gói
Thành phẩm
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
làm tăng độ ẩm hạt. Tiếp theo, khối đậu được kiểm tra lại cỡ hạt để loại bỏ những hạt lép,
hỏng sau khi sấy. Có thể dùng sàng để phân loại hạt. Cuối cùng, đậu được đóng gói theo
yêu cầu thò trường: 50 kg, 25 kg, 10 kg, 5 kg, 1kg. Sản phẩm đậu xanh nguyên hạt.
III. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN QUÁ TRÌNH SẤY
- Muốn bảo quản lương thực hoặc chế biến sản phẩm có chất lượng cao, các loại hạt
cần được sấy khô xuống độ ẩm bảo quản hoặc chế biến. Để thực hiện quá trình sấy có thể
sử dụng nhiều hệ thống sấy như buồng sấy, hầm sâùy, tháp sấy, thùng sấy… Mỗi hệ thống có
những ưu, khuyết điểm và phạm vi ứng dụng khác nhau. Chế độ sấy có ảnh hưởng rất lớn
đến chất lượng sản phẩm vì sấy là một quá trình trao đổi nhiệt – chất phức tạp và làm thay
đổi không những cấu trúc vật lý mà còn cả thành phần hóa học của nguyên liệu.
- Để sấy đậu xanh là nông sản dạng hạt, người ta thường dùng thiết bò sấy tháp hoặc

sấy thùng quay. Ở Đồ án môn học này, em chọn thiết bò sấy thùng quay, là thiết bò chuyên
dùng để sấy vật liệu dạng hạt, cục nhỏ và được dùng rộng rãi trong công nghệ sau thu
hoạch. Trong thiết bò sấy thùng quay, vật liệu được sấy ở trạng thái xáo trộn và trao đổi
nhiệt đối lưu với tác nhân sấy. Trong quá trình sấy, hạt được đảo trộn mạnh và tiếp xúc tốt
với tác nhân sấy nên tốc độ sấy nhanh và hạt được sấy đều. Hệ thống sấy thùng quay có
thể làm việc liên tục với năng suất lớn.
- Tác nhân sấy sử dụng cho quá trình sấy có thể là không khí nóng hoặc khói lò.
Quá trình sấy đậu xanh hạt dùng làm thức ăn đòi hỏi đảm bảo tính vệ sinh cho sản phẩm,
nên ở đây em chọn tác nhân sấy là không khí, được làm nóng trong caloriphe, nhiệt cung
cấp cho không khí trong caloriphe là từ quá trình ngưng tụ hơi nước bão hòa. Nhiệt độ tác
nhân sấy được chọn phụ thuộc vào bản chất của hạt. Có loại hạt sấy ở nhiệt độ cao vẫn giữ
được tính chất vật lý, sinh lý và công nghệ, nhưng có loại không cho phép sấy ở nhiệt độ
cao. Đối với đậu xanh là loại nguyên liệu chứa lượng đạm cao thì sấy ở nhiệt độ thấp, với
nhiệt độ không khí sấy từ 40 – 55
o
C
1
. Do đó, em chọn nhiệt độ tác nhân sấy đưa vào thùng
sấy là 55
o
C, chế độ sấy cùng chiều.
- Quá trình hoạt động của hệ thống:
Đậu xanh có độ ẩm ban đầu 20% được chuyển vào thùng sấy bằng băng tải và di
chuyển trong thùng sấy cùng chiều với tác nhân, với độ chứa đầy 18%. Thùng sấy hình trụ
tròn, đặt nghiêng 1,7
o
so với mặt phẳng ngang, trên hệ thống con lăn đỡ và con lăn chặn.
Tốc độ quay thùng là 1 vòng/phút. Hệ thống truyền động cho thùng quay gồm bánh răng
vòng lắp trên vỏ thùng, động cơ truyền động và hộp giảm tốc. Bên trong thùng có gắn các
cánh nâng dọc theo đường sinh của thùng để nâng và đảo vật liệu, làm tăng diện tích tiếp

xúc giữa vật liệu và tác nhân sấy, tăng bề mặt trao đổi nhiệt giúp đẩy nhanh quá trình sấy.
Ở đầu nhập liệu của thùng, cánh nâng được bố trí xoắn đóng vai trò như cơ cấu hướng dòng
cho vật liệu sấy đi vào thùng. Khi thùng quay, hạt được mang lên cao tới góc rơi rồi đổ
xuống, trong lúc đó tác nhân sấy nóng 55
o
C, được quạt hút vận chuyển đi với vận tốc 2,6
m/s, thổi qua, trao đổi nhiệt ẩm và làm khô hạt. Nhờ độ nghiêng của thùng mà hạt sẽ được
vận chuyển dần ra phía tháo liệu. Thời gian lưu của vật liệu trong thùng sấy là 0,8 giờ. Kết
1
Theo Đoàn Dụ, Bùi Duy Hân, Võ Văn Mân, Lò sấy thủ công, NXB KHKT, Hà Nội, 1971.
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 3
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
thúc quá trình sấy, đậu xanh có độ ẩm 14%, được dẫn ra ngoài bằng băng tải, đưa vào hệ
thống đóng bao. Không khí nóng được đưa qua xyclon để lắng bụi rồi thải ra ngoài.
Hình 1 : Một số hệ thống sấy thùng quay
PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY
Vật liệu sấy là đậu xanh nguyên hạt có các thông số cơ bản như sau:
 Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy (theo nguyên liệu ẩm):
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 4
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt

1
= 20% = 0,2
 Độ ẩm cuối của vật liệu sấy (theo nguyên liệu ẩm):

2
= 14% = 0,14
 Độ xốp của khối hạt vật liệu (lấy theo hạt đậu nành): [11]


 Khối lượng riêng của hạt vật liệu: [5]

r
= 1000  1400 kg/m
3
 Khối lượng riêng thể tích của vật liệu:
r
v
ρ
ρ
ε
−=
1
⇒
784560)1(
÷=−=
ερρ
rv
kg/m
3
Chọn 
v

= 650 kg/m
3
 Nhiệt dung riêng của vật liệu khô: [6]
C
vk
= 1,2  1,7 kJ/kg.

o
K
Chọn C
vk
= 1,5 kJ/kg.
o
K
 Đường kính trung bình của hạt vật liệu: d = 5 mm = 0,005m
 Năng suất (theo sản phẩm): G
2
= 1000 kg/h.
I. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT
1. Tính các thông số của tác nhân sấy:
1.1. Các công thức sử dụng: [1], [10]
Dùng tác nhân sấy là không khí.
- Phân áp suất bão hòa của hơi nước trong không khí ẩm theo nhiệt độ:








+
−=
Ct
p
o
b

5,235
42,4026
12exp
,bar (CT 2.31, [10])
- Độ chứa ẩm:
b
b
pB
p
x
.
.
621,0
ϕ
ϕ
−
=
,kg/kgkk (CT 2.18, [10])
với: . B: áp suất khí trời, B = 1at = 0,981 bar
- Enthapy của không khí ẩm:
).842,12500(.004,1).(. txttCrxtCI
papk
++=++=
,kJ/kgkk
(CT 2.25, [10])
với: . C
pk
: nhiệt dung riêng của không khí khô, C
pk
= 1,004 kJ/kg

o
K
. C
pa
: nhiệt dung riêng của hơi nước, C
pa
= 1,842 kJ/kg
o
K
. r : ẩn nhiệt hóa hơi của nước, r =2500 kJ/kg
- Thể tích riêng của không khí ẩm:
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 5
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
bb
pB
T
pBM
RT
v
.
.288
).(
ϕϕ
−
=
−
=
,m
3

/kgkk (CT VII.8, [1])
với: . R : hằng số khí, R =8314 J/kmol.độ
. M : khối lượng không khí, M = 29 kg/kmol
. B, p
b
: áp suất khí trời và phân áp suất bão hòa của hơi nước trong
không khí, N/m
2
- Lưu lượng không khí ẩm:
V = v.L ,m
3
/kg
với: . L : lưu lượng không khí khô, kg/h
. v : thể tìch riêng của không khí ẩm, m
3
/h
- Khối lượng riêng của không khí ẩm:








−=
B
p
T
T

boo
k
..378,0
1
ϕρ
ρ
,kg/m
3
(CT 1.11, [8])
trong đó: . 
o
= 1,293 kg/m
3
: khối lượng riêng không khí khô ở điều kiện chuẩn
. T
o
= 273
o
K : nhiệt độ không khí ở điều kiện chuẩn.
1.2. Tính các thông số của tác nhân sấy:
- Trạng thái không khí ngoài trời: được biểu diễn bằng trạng thái A, xác đònh bằng
cặp thông số (t
o
, 
o
).
Do vật liệu sấy là đậu xanh có thể được trồng và thu hoạch nhiều vụ trong một năm,
tuy nhiên tính theo mùa mưa, ít nắng thì thiết bò sẽ làm việc tốt quanh năm. Vì vậy, ta chọn
trạng thái A theo giá trò trung bình vào tháng 9 ở Thành phố Hồ Chí Minh: [1]
A: t

o
= 27
o
C

o
= 84%
0355,0
275,235
42,4026
12exp
5,235
42,4026
12exp
=






+
−=









+
−=
o
b
t
p
o
(bar)
0194,0
0355,0.84,0981,0
0355,0.84,0
621,0
.
.
621,0
=
−
=
−
=
o
bo
o
bo
o
pB
p
x
ϕ

ϕ
(kg/kgkk)
7213,76)27.842,12500.(0194,027.004,1
).842,12500(.004,1
=++=
++=
oooo
txtI
9083,0
10.0355,0.84,010.981,0
)27327(288
.
.288
55
=
−
+
=
−
=
o
bo
o
o
pB
T
v
ϕ
(m
3

/kgkk)
- Không khí được quạt đưa vào caloriphe và được đốt nóng đẳng ẩm (x
1
= x
o
) đến
trạng thái B (x
1
, t
1
). Trạng thái B cũng 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, do tính chất của vật
liệu sấy và chế độ công nghệ quy đònh. Nhiệt độ của tác nhân sấy ở B được chọn phải thấp
hơn nhiệt độ hồ hóa của tinh bột đậu xanh. Do đậu xanh là loại hạt giàu tinh bột, ban đầu
khi độ ẩm của vật liệu sấy còn cao, nếu vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy nhiệt độ cao thì
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 6
(kJ/kgkk)
1915,0
)0194,0621,0.(1556,0
981,0.0194,0
)621,0(
.
1
1
1
1
=
+

=
+
=
xp
Bx
b
ϕ
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
lớp bề mặt của hạt tinh bột bò hồ hóa và tạo thành một lớp keo mỏng bòt kín bề mặt thoát
ẩm từ trong lòng vật liệu ra ngoài.
Quy tắc sấy đối với loại nguyên liệu chứa lượng đạm cao thì sấy ở nhiệt độ thấp, ví
dụ như sấy một số loại đậu hạt chứa nhiều đạm thì nhiệt độ không khí sấy từ 40 – 55
o
C.
Do đó, chọn điểm B: t
1
= 55
o
C
x
1
= x
o
= 0,0194 (kg/kgkk)
1556,0
555,235
42,4026
12exp
5,235

42,4026
12exp
1
1
=






+
−=








+
−=
t
p
b
(bar)
1
1
1

1
1
.
.
621,0
b
b
pB
p
x
ϕ
ϕ
−
=
⇒
8369,105)55.842,12500.(0194,055.004,1
).842,12500(.004,1
1111
=++=
++=
txtI
9931,0
10.1556,0.1915,010.981,0
)27355(288
.
.288
55
1
1
1

1
=
−
+
=
−
=
b
pB
T
v
ϕ
(m
3
/kgkk)
- Không khí ở trạng thái B được đẩy vào thiết bò sấy để thực hiện quá trình sấy lý
thuyết (I
1
= I
2
). Trạng thái không khí ở đầu ra của thiết bò sấy là C (t
2
, 
2
).
Nhiệt độ của tác nhân sấy ra khỏi thiết bò 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, nghóa là tránh
trạng thái C nằm trên đường bão hòa. Đồng thời, độ chứa ẩm của tác nhân sấy tại C phải

nhỏ hơn độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy tại điểm đó để vật liệu sấy không hút ẩm trở lại.
Với I
2
= I
1
= 105,8369 kJ/kgkk
 = 100%
Chọn t
2
= 35
o
C.
0558,0
355,235
42,4026
12exp
5,235
42,4026
12exp
2
2
=






+
−=









+
−=
t
p
b
(bar)
).842,12500(.004,1
2222
txtI
++=
0290,0
35.842,12500
35.004,18369,105
.842,12500
.004,1
2
22
2
=
+
−
=

+
−
=⇒
t
tI
x
(kg/kgkk)
7844,0
)0290,0621,0.(0558,0
981,0.0290,0
)621,0(
.
2
2
2
2
=
+
=
+
=
xp
Bx
b
ϕ
9465,0
10.0558,0.7844,010.981,0
)27335(288
.
.288

55
2
2
2
2
=
−
+
=
−
=
b
pB
T
v
ϕ
(m
3
/kgkk)
- So sánh x
2
với độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy:
Bảng 1 : Hàm ẩm cân bằng 
cb
của vật liệu sấy (với vật liệu sấy là đậu nành): [5], [9]
(kg ẩm/kg chất khô)
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 7
(kJ/kgkk)
 t
đs

≈ 31
o
C
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
t
o
C Độ ẩm không khí, %
20 30 40 50 60 70 80 90 100
30 - 0,0563 0,06 0,068 0,0846 0,103 0,142 0,199 0,304
20 0,054 0,065 0,071 0,08 0,095 0,116 0,153 0,209 -
Ta thấy, tại điểm C (t
2
= 35
o
C, 
2
= 78,4%), hàm ẩm cân bằng của vật liệu sấy 
cb
≈
0,128 (kg/kg)  Độ chứa ẩm của không khí x
2
< 
cb
, vật liệu sấy không hút ẩm trở lại.
- Tóm lại, trạng thái tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết:
Bảng 2 : Trạng thái tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết:
Đại lượng Trạng thái không
khí ban đầu (A)
Trạng thái không khí

vào thiết bò sấy (B)
Trạng thái không khí ra
khỏi thiết bò sấy (C)
t (
o
C) 27 55 35
 (đơn vò) 0,84 0,1915 0,7844
x (kg/kgkk) 0,0194 0,0194 0,0290
I (kJ/kgkk) 76,7213 105,8369 105,8369
p
b
(bar) 0,0355 0,1556 0,0558
v (m
3
/kgkk) 0,9083 0,9931 0,9465
2. Tính cân bằng vật chất: [8]
- Năng suất thiết bò sấy theo nhập liệu:
1075
2,01
14,01
.1000
1
1
.
1
2
21
=
−
−

=
−
−
=
ω
ω
GG
(kg/h)
- Lượng ẩm cần tách:
W = G
1
– G
2
= 1075 – 1000 = 75 (kg/h)
- Lượng tác nhân khô cần thiết:
742,7837
0194,0029,0
75
12
=
−
=
−
=
xx
W
L
(kg/h)
- Lượng tác nhân tiêu hao riêng:
503,104

0194,0029,0
11
12
=
−
=
−
==
xxW
L
l
(kgkk/kg ẩm)
II. TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯNG [10]
Quá trình sấy không có bổ sung nhiệt lượng, Q
BS
= 0
Thiết bò sấy thùng quay không có thiết bò chuyển tải, Q
CT
= 0
- Nhiệt lượng đưa vào thiết bò sấy gồm:
 Nhiệt lượng do tác nhân sấy nhận được trong caloriphe: L(I
1
– I
o
)
 Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào: [(G
1
- W)C
v1
+ WC

a
].t
v1
- Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bò sấy gồm:
 Nhiệt lượng tổn thất do tác nhân sấy mang đi: L(I
2
– I
o
)
 Nhiệt lượng tổn thất qua cơ cấu bao che: Q
BC
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 8
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
 Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra: G
2
.C
v2
.t
V2
Với:
o t
v1
: nhiệt độ ban đầu của vật liệu sấy, thường lấy bằng nhiệt độ môi
trường:t
v1
= t
o
= 27
o

C
o t
v2
: nhiệt độ cuối của vật liệu sấy sau khi ra khỏi thiết bò sấy:
t
v2
= t
2
– (5 10
o
C) = 35 – 5 = 30
o
C
o C
v1
= C
v2
= C
v
: nhiệt dung riêng của vật liệu sấy vào và ra khỏi thiết bò
sấy là như nhau. Ở đây, C
v
là nhiệt dung riêng của vật liệu sấy với độ ẩm

2
:
C
v
= C
vk

(1-
2
) + C
a
.
2
,kJ/kg
o
K ä
C
a
: nhiệt dung riêng của ẩm.
Với ẩm là nước thì: C
a
= C
n
= 4,18 kJ/kg
o
K
⇒
C
v
= C
vk
(1-
2
) + C
a
.
2

= 1,5.(1 - 0,14) + 4,18.0,14
= 1,8752 (kJ/kg
o
K)
- Cân bằng nhiệt lượng vào và ra hệ thống sấy:
L(I
2
– I
1
) + [(G
1
- W)C
v1
+ WC
a
].t
v1
= L(I
2
– I
o
) + Q
BC
+ G
2
.C
v2
.t
V2
Đặt: Q

v
= G
2
C
v
(t
v2
– t
v1
) : tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi.
Mặt khác: G
2
= G
1
– W
C
v1
= C
v2
= C
v
- Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy thực:
Q = L(I
1
– I
o
) = L(I
2
– I
o

) + Q
BC
+ Q
v
- WC
a
t
v1
- Nhiệt lượng tiêu hao riêng (cho 1kg ẩm cần bốc hơi):
q = l(I
1
– I
o
) = l(I
2
– I
o
) + q
BC
+ q
v
– C
a
t
v1
trong đó:
W
Q
q
BC

BC
=
;
W
ttCG
W
Q
q
vvvv
v
)(
122
−
==
 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy:
Q
v
= G
2
C
v
(t
v2
– t
v1
) = 1000.1,8752.(30 – 27) = 5625,6 (kJ/h)
008,75
75
6,5625
===

W
Q
q
v
v
(kJ/kg ẩm)
 Nhiệt do ẩm trong vật liệu đưa vào:
WC
a
t
v1
= 75.4,18.27 = 8464,5 (kJ/h)
C
a
.t
v1
= 4,18.27 = 112,86 (kJ/kg ẩm)
 Tổn thất nhiệt qua cơ cấu bao che:
Q
BC
= (0,03  0,05).Q
hi
[14]
Q
hi
: nhiệt hữu ích, là nhiệt cần thiết để làm bay hơi ẩm trong vật liệu:
Q
hi
= W.[r
tv1

+ C
a
(t
2
– t
v1
)] [8]
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 9
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
với:
o r
tv1
: ẩn nhiệt hóa hơi của nước trong vật liệu sấy ở nhiệt độ vào, r
tv1
=
2500 kJ/kg
o C
a
: nhiệt dung riêng của ẩm.
Với ẩm là hơi nước thì: C
a
= C
pa
= 1,842 kJ/kg
o
K
⇒
Q
hi

= 75.[2500 + 1,842.(35 – 27)] = 188605,2 (kJ/h)
⇒
Q
BC
= 0,03.Q
hi
= 0,03.188605,2 = 5658,156 (kJ/h)
4421,75
75
156,5658
===
W
Q
q
BC
BC
(kJ/kg ẩm)
- Đặt: C
a
t
v1
– q
BC
– q
v
: nhiệt lượng riêng cần bổ sung cho quá trình sấy
thực, là đại lượng đặc trưng cho sự sai khác giữa quá trình sấy thực tế và sấy lý thuyết.
 Với quá trình sấy lý thuyết: = 0
Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy lý thuyết:
Q = L(I

2
– I
o
)
= 7837,742.(105,8369 – 76,7213) = 228200,399 (kJ/h)
q = l(I
2
– I
o
)
= 104,503.(105,8369 – 76,7213) = 3042,672 (kJ/kg ẩm)
 Với quá trình sấy thực tế: ≠ 0
 = C
a
t
v1
– q
BC
– q
v

= 112,86 – 75,4421 – 75,008 = -37,5901 (kJ/kg ẩm)
< 0
⇒
C
a
t
v1
< q
BC

+ q
v
⇒
I
2
< I
1
⇒
trạng thái tác nhân sấy sau quá trình sấy thực nằm dưới đường I
1
(đường sấy thực tế nằm dưới đường sấy lý thuyết)
Từ đó ta xác đònh lại các tính chất của tác nhân sấy khi ra khỏi thùng sấy:
l
II
í
∆
+=
2
Tuy nhiên vì l chưa biết nên ta xác đònh độ chứa ẩm x
2
trước thông qua t
2
đã biết:
0274,0
)]5901,37()35.842,12500[(
)]5901,37()55.842,12500.[(0194,0)3555(004,1
])[(
])[()(
)(
)()(

2
121
2
21
2
=
−−+
−−++−
=
∆−+
∆−++−
=
∆−
∆−+−
=
tCr
tCrxttC
i
ixttC
x
pa
paopk
íopk
5365,105)35.842,12500(0274,035.004,1
).842,12500(.004,1
2222
=++=
++=
txtI
0558,0

355,235
42,4026
12exp
5,235
42,4026
12exp
2
2
=






+
−=








+
−=
t
p
b

(bar)
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 10
(kg/kgkk)
(kJ/kgkk)
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
7436,0
)0274,0621,0.(0558,0
981,0.0290,0
)621,0(
.
2
2
2
2
=
+
=
+
=
xp
Bx
b
ϕ
9442,0
10.0558,0.7436,010.981,0
)27335(288
.
.288
55

2
2
2
2
=
−
+
=
−
=
b
pB
T
v
ϕ
(m
3
/kgkk)
- Tóm lại, trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực tế:
Bảng 3 : Trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực:
Đại lượng Trạng thái không
khí ban đầu (A)
Trạng thái không khí
vào thiết bò sấy (B)
Trạng thái không khí ra
khỏi thiết bò sấy (C’)
t (
o
C) 27 55 35
 (đơn vò) 0,84 0,1915 0,7436

x (kg/kgkk) 0,0194 0,0194 0,0274
I (kJ/kgkk) 76,7213 105,8369 105,5365
p
b
(bar) 0,0355 0,1556 0,0558
v (m
3
/kgkk) 0,9083 0,9931 0,9442
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 11
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
Hình 2: Đồ thò I – d không khí ẩm
- Lượng tác nhân khô cần thiết:
8531,9383
0194,00274,0
75
12
=
−
=
−
=
xx
W
L
(kg/h)
Lượng tác nhân tiêu hao riêng:
1180,125
0194,00274,0
11

12
=
−
=
−
==
xxW
L
l
(kg/kg ẩm)
- Lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình sấy thực:
Q = L(I
2
– I
o
) + Q
BC
+ Q
v
- WC
a
t
v1
= 9383,8531.(105,5365-76,7214) + 5658,156 + 5625,6 – 8464,5
= 273216,3084 (kJ/h)
Lượng nhiệt cung cấp riêng:
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 12
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
8841,3642

==
W
Q
q
(kJ/kg ẩm)
- Hiệu suất sấy:
69,0
3084,273216
2,188605
===
Q
Q
hi
η
III. TÍNH THỜI GIAN SẤY [8]
1. Tính cường độ sấy:
- Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy trong thiết bò sấy:
45
2
3555
2
21
=
+
=
+
=
tt
t
k

(
o
C)
- Độ ẩm trung bình của tác nhân sấy trong thiết bò sấy:
4675,0
2
7436,01915,0
2
21
=
+
=
+
=
ϕϕ
ϕ
k
- Phân áp suất bão hòa của hơi nước trong tác nhân sấy:
0949,0
455,235
42,4026
12exp
5,235
42,4026
12exp
=







+
−=






+
−=
t
p
b
(bar)
- Khối lượng riêng của tác nhân:
0910,1
981,0
0949,0.4675,0.378,0
1
)27345(
273.293,1
..378,0
1
=







−
+
=








−=
B
p
T
T
boo
k
ϕρ
ρ
- Chọn các thông số để tính cường độ sấy:
Bảng 4 : Các thông số chọn để tính cường độ sấy:
STT Đại lượng
Ký
hiệu
Đơn
vò
Khoảng giới hạn

Tài liệu
tham
khảo
Chọn
1 Tốc độ trung bình của
tác nhân trong thùng
sấy
v
k
m/s 2  3 [1] 2,6
2 Số vòng quay của
thùng
n v/ph 1  8 [8] 1
3 Hệ số chứa đầy của
vật liệu trong thùng
 phần
đơn vò
Đối với thùng có
cánh nâng,
 = 0,18
[8] 0,18
4 Góc nghiêng của
thùng
 độ 1,15  3,82
(1/15  1/50 rad)
[8] 1,7
5 Góc nghiêng tự nhiên
của vật liệu

độ 24  32 (đối với đậu

nành)
[12] 27
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 13
(kg/m
3
)
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
6 Đường kính trung bình
hạt vật liệu
d m 0,005
7 Khối lượng riêng thể
tích vật liệu

v
kg/m
3
560  784 [5], [12] 650
8 Số cánh trong thùng Z cánh 8
Khi sử dụng dạng cánh nâng thì các thông số đặc trưng của cấu trúc dạng cánh: [8]
576,0
=
T
D
h
;
122,0
2
=
T

c
D
F
với: . h : chiều cao rơi trung bình của hạt vật liệu, m
. D
T
: đường kính trong của thùng sấy, m
. F
c
: bề mặt chứa vật liệu của cánh, m
2
- Cường độ bay hơi thể tích A xác đònh theo công thức thực nghiệm đối với vật liệu
dạng hạt:
65,0
max
2
5,0
....
.
.03,3








=
h

kk
W
W
tg
tg
Bn
d
v
A
ψ
α
β
ρ
,kg/m
3
h
trong đó:
 B : yếu tố cấu trúc của thùng quay
7407,0576,0.8.122,0..
2
==








=

T
T
c
D
h
Z
D
F
B
 W
hmax
: độ hút ẩm cực đại của vật liệu.
Theo [8], trường hợp nếu W
2
 W
hmax
thì lấy
1
max
2
=
h
W
W
W
hmax
được xác đònh theo công thức:
ϕ
ln
11

max
B
WW
hcb
+=
⇒
ϕ
ln
11
maxhcb
WW
B
−
=
với: . W
cb
: độ ẩm cân bằng của vật liệu, %
. B : hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ.
Vì  < 1
⇒
ln  < 0
⇒
để B > 0 thì
max
11
hcb
WW
<
⇒
W

cb
> W
hmax
(1)
Mà quá trình sấy ở đây có độ ẩm cuối (W
2
= 14%) > độ ẩm cân bằng (W
cb
=
12,8%): W
2
> W
cb
(2)
(1), (2)
⇒
W
2
 W
hmax
Vậy ta lấy
1
max
2
=
h
W
W
trong công thức tính A.
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 14

GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
⇒
( )
7123,101.
27
7,1
.18,0.7407,0.1.
005,0
6,2.091,1
.03,3
5,0
==
tg
tg
A
(kg/m
3
h)
1. Tính thời gian sấy:
79,0
)]1420(200.[7123,10
)1420.(18,0.650.2
)](200[
).(.2
21
21
=
+−
−

=
+−
−
=
WWA
WW
v
βρ
τ
(h)
= 47,37 (ph)
IV. TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH [8]
1. Tính kích thước thùng quay:
- Thể tích thùng sấy:
0013,7
7123,10
75
===
A
W
V
T
(m
3
)
- Chọn đường kính thùng, theo tiêu chuẩn: D
T
= 1,2m
- Chiều dài thùng:
1905,6

2,1.
0013,7.4
4
22
===
ππ
T
T
T
D
V
L
(m)
Chọn L
T
= 6,5m
⇒

42,5
2,1
1905,6
==
T
T
D
L
⇒
thỏa điều kiện
84
÷=

T
T
D
L
Khi đó, thể tích của thùng sấy:
3513,75,6.
4
2,1.
.
4
2
2
===
π
π
L
D
V
T
T
(m
3
)
1. Thời gian lưu:
Thời gian mà vật liệu lưu trú trong thùng (thời gian vật liệu đi hết chiều dài thùng):
80,0
1075
650.18,0.3513,7
.
1

1
===
G
V
vT
ρβ
τ
(h) = 48,01 (ph)
⇒
thỏa điều kiện 
1
 
2. Kiểm tra tốc độ quay của thùng:
ατ
tgD
Lkm
n
T
T
..
..
1
1
=
′
,vg/ph
trong đó: . k
1
: hệ số lưu ý đến đặc tính chuyển động của vật liệu.
Trường hợp sấy xuôi chiều: k

1
= 0,2  0,7  Chọn k
1
= 0,5
. m : hệ số lưu ý đến dạng cánh trong thùng.
Đối với cánh nâng, m = 0,5
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 15
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
⇒

9504,0
7,1.2,1.01,48
5,6.5,0.5,0
..
..
1
1
===
′
tgtgD
Lkm
n
T
T
ατ
(vg/ph)
Sai số so với giá trò chọn:
%96,4%100.
1

9504,01
%100.
=
−
=
′
−
=
n
nn
ε
chọn n = 1 vg/ph là hợp lý.
3. Kiểm tra vận tốc tác nhân sấy:
Bảng 5 : Lưu lượng và khối lượng riêng không khí sấy tại các điểm của quá trình sấy
thực:
Đại
lượng
Ký hiệu
– Đơn vò
Trạng thái
không khí ban
đầu – A
(trạng thái 1)
Trạng thái không
khí vào thiết bò
sấy – B
(trạng thái 2)
Trạng thái không khí
ra khỏi thiết bò sấy -
C’ (trạng thái 3)

Ghi
chú
Nhiệt
độ
t (
o
C) 27 55 35
Bảng
3
Độ ẩm  (đơn vò) 0,84 0,1915 0,7436
Bảng
3
Lưu
lượng
V (m
3
/h) 8523,6411 9319,1810 8860,1435
V (m
3
/s) 2,3677 2,5887 2,4612
Khối
lượng
riêng

(kg/m
3
)
1,1631 1,0638 1,1277
- Lượng tác nhân sấy trung bình trong thùng sấy:
6622,9089

2
144,8860181,9319
2
21
=
+
=
+
=
VV
V
(m
3
/h)
= 2,5249 (m
3
/s)
- Tiết diện chảy của tác nhân:
9274,0
4
2,1.
)18,01(
4
)1().1(
2
2
=−=−=−=
π
π
ββ

T
T
D
FF
(m
2
)
- Vận tốc tác nhân sấy:
7226,2
9274,0
5249,2
===
′
F
V
v
k
(m/s)
- Sai số so với vận tốc chọn:
%50,4%100.
7226,2
6,27226,2
%100.
=
−
=
′
−
′
=

k
kk
v
vv
ε
chọn v
k
= 2,6 m/s là hợp lý.
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 16
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
4. Tính bề dày cách nhiệt của thùng:
Máy sấy có thể có hay không có bọc lớp cách nhiệt. Để tránh nhiệt trong máy sấy
mất mát nhiều và để đảm bảo nhiệt dộ bên ngoài máy sấy có thể cho phép công nhân làm
việc bên cạnh được thì thường bọc lớp cách nhiệt cho máy sấy.
5.1. Hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy đến thành trong của
thùng 
1
:
Bảng 6 : Các thông số của tác nhân sấy trong thùng sấy:
STT Thông số Kí hiệu Đơn vò
Nguồn
– Công thức
Giá trò
1 Vận tốc v
k
m/s (III.1) 2,6
2 Nhiệt độ trung bình t
k
o

C (III.1) 45
3 Hệ số dẫn nhiệt 
k
W/m.
o
K Bảng 30, [3] 0,02755
4 Độ nhớt 
k
Ns/m
2
Bảng I.114, [1] 1,9314.10
-5
5 Khối lượng riêng 
k
kg/m
3
(III.1) 1,0910
6 Độ nhớt động 
k
m
2
/s
k
k
k
ρ
µ
ν
=
1,7702.10

-5
- Chế độ chảy của tác nhân sấy trong thiết bò:
Chuẩn số Reynolds:
5
5
10.7625,1
10.7702,1
2,1.6,2
Re
===
−
k
Tk
Dv
ν
Re > 10
4
 dòng tác nhân chảy rối trong thùng sấy. Quá trình truyền nhiệt trong
thùng xem như là quá trình truyền nhiệt trong ống có dòng chảy xoáy rối, là quá trình
truyền nhiệt do sự trộn lẫn của các lớp lưu chất trong và ngoài xa trục của dòng chảy. Có
thể bỏ qua sự truyền nhiệt do đối lưu tự nhiên. [2]
Vậy, quá trình truyền nhiệt giữa tác nhân sấy và thành thiết bò là truyền nhiệt do đối
lưu cưỡng bức, dòng chảy trong ống có
50
<
D
L
.
- Chuẩn số Nusselt:
Nu = 0,018.

l
.Re
0,8
(CT 3.32, [3])
trong đó:






=
D
L
f
l
Re,
ε
Với: Re = 1,76.10
5
42,5
=
D
L
⇒
Nu = 0,018.1,135.(1,7625.10
5
)
0,8
= 321,4382

- Hệ số cấp nhiệt 
1
:
380,7
2,1
02755,0.4382,321
.
1
===
T
k
D
Nu
λ
α
(W/m
2
.K)
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 17
 ε
l
= 1,135 (Bảng II-2, [2])
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
5.2. Hệ số cấp nhiệt từ thành ngoài của thùng sấy đến môi trường
xung quanh 
2
:
Quá trình truyền nhiệt từ thành ngoài của thiết bò sấy đến môi trường xung quanh là
quá trình truyền nhiệt do đối lưu tự nhiên và do bức xạ nhiệt.

 Hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên ’
2
:
- Do thùng sấy đặt nằm ngang với góc nghiêng  = 1,7
o
nên việc xác đònh hệ số
cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên xem như là xác đònh hệ số cấp nhiệt của ống nằm ngang khi
không khí có thể tích lớn chuyển động tự do. Theo [3], đối với trường hợp này, các hằng số
vật lý khi tính chuẩn số Nu, Gr lấy theo nhiệt độ trung bình của lưu chất ở xa ống, tức là lấy
theo nhiệt độ trung bình của không khí môi trường.
Bảng 7 : Các thông số của không khí bên ngoài thùng sấy:
STT Thông số Kí hiệu Đơn vò
Nguồn
– Công thức
Giá trò
1 Nhiệt độ t
o
o
C (II) 27
2 Hệ số dẫn nhiệt 
o
W/m.
o
K Bảng 30, [3] 0,02629
3 Độ nhớt 
o
Ns/m
2
Bảng I.114, [1] 1,8464.10
-5

4 Áp suất hơi bão hòa p
b
bar (II) 0,0355
5 Khối lượng riêng 
o
kg/m
3
CT1.11, [8] 1,1631
6 Độ nhớt động 
o
m
2
/s
k
k
k
ρ
µ
ν
=
1,5875.10
-5
- Chọn nhiệt độ thành ngoài của thùng (phía tiếp xúc với không khí): t
w4
= 35
o
C  là
nhiệt độ thích hợp để nhiệt từ tác nhân sấy sau khi truyền qua vách thùng và lớp cách nhiệt
đến phía thành ngoài của thùng thì không còn quá nóng, an toàn cho người làm việc.
- Do hệ số dẫn nhiệt của thép lớn nên xem như nhiệt độ không đổi khi truyền qua

bề dày thân thùng và lớp bảo vệ. Sơ đồ truyền nhiệt:
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 18
t
o
t
w4
t
w1
δ
1
δ
2
δ
3
t
k
δ
1
: bề dày thân thùng
δ
2
: bề dày lớp cách nhiệt
δ
3
: bề dày lớp bảo vệ
Hình 3: Sơ đồ truyền nhiệt qua vách thùng
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
- Chọn các bề dày của thùng:
Bảng 8 : Các bề dày thùng và vật liệu:

STT Đại lượng Ký hiệu Giá trò chọn (m) Vật liệu
Hệ số dẫn nhiệt
 (W/mK)
1 Bề dày thùng 
1
0,008 CT3 50
2
Bề dày lớp cách nhiệt

2
0,001
Bông thủy
tinh
0,05
3 Bề dày lớp bảo vệ 
3
0,001 CT3 50
- Đường kính ngoài của thùng sấy:
D
ng
= D
T
+ 2.( 
1
+ 
2
+ 
3
)
= 1,2 + 2.(0,008 + 0,001 + 0,001) = 1,22 (m)

- Chuẩn số Grashof: [2]
9
25
3
2
4
3
2
3
2
3
10.8849,1
)27327.()10.5875,1(
)2735.(22,1.81,9
)273(
).(......
=
+
−
=
+
−
=
∆
=
∆
=
−
oo
owng

o
ng
o
ng
t
ttDg
T
TDgTDg
Gr
ννν
β
- Chuẩn số Nusselt: [1]
Nu = 0,47. Gr
0,25

= 0,47. (1,8849.10
9
)
0,25
= 97,9312
- Hệ số cấp nhiệt ’
2
:
1103,2
22,1
0263,0.9312,97
.
2
===
′

ng
o
D
Nu
λ
α
(W/m
2
K)
 Hệ số cấp nhiệt do bức xạ nhiệt ’’
2
: [1]
)(
100100
..7,5
)(
21
4
2
4
1
21
21
2
TT
TT
TTF
Q
bx
−















−






=
−
=
′′
−
εα
,W/m
2
K

trong đó: . Q
bx
: nhiệt trao đổi do bức xạ, W
. F : bề mặt bức xạ, m
2
. T
1
: nhiệt độ của vật thể nóng,
o
K , T
1
= T
w4
. T
2
: nhiệt độ của vật thể nguội, là nhiệt độ không khí bao quanh thùng,
o
K , T
2
= T
o

. 

: độ đen của hệ.
Đối với bức xạ giữa khí và bề mặt vật thể, do bề mặt của khí lớn
hơn bề mặt vật thể nên độ đen của hệ xem như bằng độ đen của vật
thể: 
1-2
≈ 

1
= 0,8  1
 Chọn e
1-2
= 0,8.
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 19
(CT V.135, [1])
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
4456,5
)2735(
100
27327
100
27335
.8,0.7,5
)(
100100
..7,5
)(
44
21
4
2
4
1
21
21
2
=

−














+
−






+
=
−















−






=
−
=
′′
−
TT
TT
TTF
Q
bx
εα
 Hệ số cấp nhiệt chung 
2

: [1]
5560,74456,51103,2
222
=+=
′′
+
′
=
ααα
5.3. Hệ số truyền nhiệt K: [3]
- Hệ số truyền nhiệt K đối với tường hình ống có chiều dày không dày lắm so với
đường kính, khi bỏ qua nhiệt trở của lớp cáu:
4718,3
5560,7
1
50
001,0
05,0
001,0
50
008,0
3797,7
1
1
11
1
2
3
1
1

=
++++
=
++
=
∑
=
αλ
δ
α
i
i
i
K
5.4. Tính bề mặt truyền nhiệt F: [14]
- Đường kính trung bình của máy sấy:
21,1
2
219,12,1
2
=
+
=
+
=
ngT
tb
DD
D
(m)

- Bề mặt truyền nhiệt: gồm diện tích xung quanh thùng và diện tích hai mặt đầu của
thùng:
0084,27
4
21,1.
.25,6.21,1.
4
.
.2..
2
2
=+=
+=
π
π
π
π
tb
Ttb
D
LDF
5.5. Tính hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và không khí
bên ngoài t
tb
: [14]
- Gọi: . t
1đ
, t
1c
: nhiệt độ đầu và cuối của tác nhân sấy khi đi qua thùng sấy

t
đ1
= t
1
= 55
o
C
t
c1
= t
2
= 35
o
C
. t
2đ
, t
2c
: nhiệt độ môi trường xung quanh, t
2đ
= t
2c
= t
o
= 27
o
C
- Hiệu số nhiệt độ của 2 dòng lưu chất ở đầu vào và ra của thùng sấy:
t
đ

= t
1đ
– t
2đ
= 55 – 27 = 28 (
o
C)
t
c
= t
1c
– t
2c
= 35 – 27 = 8 (
o
C)
- Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và không khí bên ngoài:
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 20

(W/m
2
.K)
(CT V.134, [1])
(W/m
2
.K)
(W/m
2
.K)
(m

2
)
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
9647,15
8
28
ln
828
ln
=
−
=
∆
∆
∆−∆
=∆
c
đ
cđ
tb
t
t
tt
t
(
o
C)
5.6. Tính lượng nhiệt mất mát ra xung quanh: [14]
- Xem nhiệt truyền từ bên trong thùng sấy qua lớp cách nhiệt, đến môi trường bên

ngoài là ổn đònh. Lượng nhiệt đó chính là lượng nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh
khi bốc hơi 1kg ẩm q
xq
. Đối với máy sấy thùng quay thì lượng nhiệt mất mát ra môi trường
xung quanh này cũng là nhiệt tổn thất qua cơ cấu bao che q
BC
.
- Theo phương trình truyền nhiệt:
8555,71
75.1000
3600.9647,15.0084,27.4720,3
..
==
∆
=
W
tFK
q
tb
xq

- So sánh với lượng nhiệt tổn thất qua cơ cấu bao che đã giả thiết ban đầu:
%75,4%100.
4421,75
8555,714421,75
%100.
=
−
=
−

=
BC
xqBC
q
qq
ε
giả thiết về chiều dày lớp cách nhiệt ban đầu là hợp
lý.
5. Kiểm tra bề dày thùng: [15]
- Vật liệu chế tạo thùng chọn là thép CT3, có các tính chất sau:
Bảng 9 : Các tính chất của vật liệu chế tạo thùng: [15]
STT Thông số Kí hiệu Đơn vò
Nguồn
– Công thức
Giá trò
1 Ứng suất tiêu chuẩn [σ*] N/mm
2
Hình 1.1 140
2 Giới hạn an toàn  đơn vò trang 26 1
3 Hệ số bền mối hàn 
h
đơn vò Bảng 1.7 0,95
4 Ứng suất cho phép [] N/mm
2
[] = 
h
.[σ*]
(CT 1.9)
140
- Áp suất làm việc của hệ thống: thùng sấy làm việc ở áp suất thường (không có áp

suất), theo [1], chiều dày thành thiết bò tính theo thiết bò làm việc với áp suất trong nhưng
lấy p không bé hơn 0,1.10
6
N/m
2
.
 áp suất làm việc của hệ thống, lấy: p = 0,1.10
6
N/m
2
= 0,1 N/mm
2
- Ta có :
25133095,0.
1,0
140
.
][
>==
h
p
ϕ
σ
Do đó bề dày tối thiểu của thân thùng:
)(10.5,4
95,0.140.2
1,0.2,1
].[2
.
4

m
pD
S
h
T
−
===
′
ϕσ
(CT 5.3, [15])
- Hệ số bổ sung kích thước:
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 21
(J/kg ẩm)
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
C = C
a
+ C
b
+ C
c
+ C
o
(CT 1.10, [15])
Bảng 10 : Các hệ số bổ sung kích thước cho bề dày thùng:
STT
Hệ số
bổ sung kích
thước
Kí

hiệu
Giá trò
(mm)
Ghi chú
1
Hệ số bổ sung
do ăn mòn hóa
học
C
a
0
Đối với vật liệu bền trong môi trường có độ ăn
mòn hóa học không lớn hơn 0,05 mm/năm.
2
Hệ số bổ sung
do bào mòn cơ
học
C
b
1
Do nguyên liệu là các hạt rắn chuyển động, va
đập trong thiết bò. Giá trò C
b
chọn theo thực
nghiệm.
3
Hệ số bổ sung
do sai lệch khi
chế tạo
C

c
0,8
Phụ thuộc vào chiều dày của tấm thép làm
thùng. Với thùng bằng thép CT3, dày 8mm thì
C
3
= 0,8 mm (Bảng XIII.9, [1])
4
Hệ số quy tròn
kích thước
C
o
5,75 Chọn.
⇒
C = C
a
+ C
b
+ C
c
+ C
o
= 0 + 1 + 0,8 + 5,75 = 7,55 (mm)
- Bề dày thực của thân thùng:
S = S’ + C = (0,45 + 7,55).10
-3
= 8.10
-3
(m)
 giả thiết bề dày thùng 8 mm là chấp nhận được.

- Kiểm tra:
0067,0
1200
08
=
−
=
−
T
a
D
CS

 thỏa điều kiện
1,0<
−
T
a
D
CS
- Áp suất lớn nhất cho phép trong thân thiết bò:
76,1
)08(1200
)08.(95,0.140.2
)(
).(].[2
][
=
−+
−

=
−+
−
=
aT
ah
CSD
CS
p
ϕσ
(N/mm
2
)
Vậy thùng sấy có bề dày là 8mm, thỏa điều kiện làm việc p < [p].
6. Tính trở lực qua thùng sấy: [10]
Trong hệ thống sấy thùng quay, tác nhân sấy không những đi qua lớp hạt nằm trên
cánh và trên mặt thùng sấy mà còn đi qua dòng hạt rơi từ đỉnh thùng và các cánh từ trên
xuống. Do đó, trở lực của tác nhân sấy trong thùng sấy có những đặc thù riêng và được tính
theo các công thức kinh nghiệm.
- Chuẩn số Reynolds:
3659,734
10.9314,1
0910,1.005,0.6,2
..
Re
5
===
−
k
kk

dv
µ
ρ
- Khối lượng riêng dẫn xuất của khối hạt chuyển động trong thùng sấy:
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 22
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
)/(4678,8
35,7.2.75,0
18,0).10001075.(25,0
.2.75,0
)..(25,0
3
21
mkg
V
GG
dx
=
+
=
+
=
β
ρ
- Trở lực của dòng tác nhân đi qua lớp vật liệu trong thùng sấy:
dg
CvLa
P
kk

hạt
..2
....
2
ρ
=∆
,mmH
2
O (CT 10.19, [10])
trong đó:
 a : hệ số thủy động
2074,10
3659,734
100
3659,734
490
85,5
Re
100
Re
490
85,5
=++=
++=
a
 C : hệ số đặc trưng cho độ chặt của lớp hạt
2
1
ζ
ζ

−
=
C
(CT 10.21, [10])
với :
9870,0
650
4678,8650
=
−
=
−
=
v
dxv
ρ
ρρ
ζ
(CT 10.22, [10])

0134,0
9870,0
9870,01
1
22
=
−
=
−
=

ζ
ζ
C

)/(8256,599)(1443,61
005,0.81,9.2
0134,0.0910,1.6,2.5,6.2074,10
..2
....
2
2
2
2
mNOmmH
dg
CvLa
P
kk
hạt
==
=
=∆
ρ
V. THIẾT KẾ BỘ PHẬN TRUYỀN ĐỘNG
1. Tính công suất quay thùng:
- Công suất cần thiết để quay thùng:
N = 0,0013.D
T
2
.L

T
..n. kW (CT VII.54, [1])
với: . D
T
: đường kính trong của thùng, D
T
= 1,2m.
. L
T
: chiều dài thùng, L
T
= 6,5m.
. : hệ số phụ thuộc vào dạng cánh.
Với cánh nâng, hệ số chứa đầy  = 0,18 thì  = 0,059 (Bảng VII.5, [1]).
. n : tốc độ quay của thùng, n = 1 vg/ph.
.  : khối lượng riêng xốp của vật liệu,  = 650 kg/m
3
 N = 0,0013.D
T
2
.L
T
..n.
= 0,0013.1,2
2
.6,5.0,059.1.650 = 0,56 (kW)
- Chọn động cơ 4A100L8Y3, ([4]), có các đặc tính:
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 23
(CT 10.23, [10])
(CT 10.20, [10])


III
II
I
Động
cơ
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
. Công suất động cơ: N
đc
= 1,5 kW
. Vận tốc quay: n
đc
= 698 vg/ph
. Hiệu suất:  = 74%
. Hệ số công suất: cos = 0,65
Công suất làm viêc của động cơ:
N
lv
= N
đc
. = 1,5.074 = 1,11 (kW)
 thỏa điều kiện N
lv
> N cần thiết để quay thùng.
1. Chọn tỷ số truyền động: [4]
- Tỷ số truyền chung của toàn bộ hệ thống:
698
1
698

===
thùng
đc
c
n
n
i
Do tỷ số truyền quá lớn nên phải sử dụng hệ thống truyền động giảm tốc cho thùng.
Sử dụng bộ phận giảm tốc 2 cấp kiểu trục vít – bánh răng. Hệ thống truyền động như sau:
trục động cơ nối thẳng với trục vít, trục vít này truyền động qua bánh vít (giảm cấp i
01
), từ
bánh vít qua bánh răng nhỏ của hộp giảm tốc, rồi qua bánh răng lớn (giảm cấp i
12
), sau đó
ra khỏi hộp giảm tốc, truyền qua tang dẫn động và đến thùng qua bánh răng lớn gắn vào
thùng (giảm cấp i
23
).
- Chọn tỷ số truyền: . i
23
= 5
. i
12
= 4
.
083,29
6.4
698
.

2312
01
===
ii
i
i
c
- Vận tốc quay:
n
j-1
= i
j-1,j
. n
j
(vg/ph)
- Công suất:
N
j
= N
j-1
. 
j-1,j
(kW)
với: . Hiệu suất h của bộ truyền bánh răng trụ hở: h
br

= 0,93 – 0,95
 Chọn h
br
= 0,93. (Bảng 2.3, [4])

. Hiệu suất của bộ truyền bánh
răng trụ được che kín (trong hộp giảm tốc): h
br
’ = 0,96 – 0,98
 Chọn h
br
’ = 0,96. (Bảng 2.3, [4])
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 24
Hình 4: Sơ đồ hệ thống truyền động cho thùng
: Sơ đồ hệ thống truyền động
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bò sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên
hạt
. Hiệu suất của bộ truyền trục vít:
829,0
96,0.93,0
74,0
.
'
===
brbr
đc
trv
ηη
η
η
Bảng 11 : Bảng sơ đồ truyền động
Trục
Thông số
Động cơ Trục I Trục II Trục III
Tỷ số truyền i 29,083 4 6

Vận tốc quay n (vg/ph) 698 24 5 1
Công suất N (kW) 0,698 0,6272 0,602 0,56
2. Tính bộ truyền bánh răng [13]
Bộ truyền bánh răng truyền chuyển động từ tang dẫn động đến bánh răng lớn gắùn
vào thùng. Đây là cơ chế truyền động giữa hai trục song song nên ta sử dụng bộ truyền
động bánh răng trụ (răng thẳng), truyền động hở, bánh răng ăn khớp ngoài.
 Chọn vật liệu làm bánh răng:
 Bánh răng lớn: thép 45 thường hóa, có độ rắn HB 180.
 Bánh răng nhỏ:
- Đối với 2 bánh răng ăn khớp nhau, báng răng nhỏ làm việc nhiều, chân răng bé
nên mòn nhiều và chóng bò gãy hơn bánh răng lớn, do vậy cần được chế tạo bằng vật liệu
tốt hơn. Nếu sử dụng 2 bánh răng cùng vật liệu thì phải có phương pháp nhiệt luyện để
bánh răng nhỏ có độ rắn mặt răng lớn hơn.
- Bánh răng chòu tải trọng trung bình, sử dụng thép 45 thường hóa có các thông số cơ
tính:
. Độ rắn HB
br nhỏ
= (1,1 – 1,4)HB
br lớn
= 1,1.180 = 198
. Giới hạn bền: 
B
= 600 N/mm
2
. Giới hạn chảy: 
C
= 340 N/mm
2
- Ứng suất uốn cho phép:
[ ]

σ
σ
σ
Kn
u
o
.
.5,1
1
−
=
với: . Giới hạn mỏi: 
-1
= 0,25.(s
b
+ s
ch
) + 50 = 285 (N/mm
2
)
. Hệ số an toàn: n = 1,5 – 2,2  chọn n = 1,5
. Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng: K

= 1,2 – 1,8
(trò số lớn dùng cho bánh răng thép thường hóa và tôi)  K

= 1,8

[ ]
)/(35,158

8,1.5,1
285.5,1
.
.5,1
2
1
mmN
Kn
u
o
===
−
σ
σ
σ
 Tính mun sơ bộ:
3
3
6
...][
...10.19
nZy
KN
m
mu
ψσ
γ
=
,mm
SVTH: Đặng Thò Hoàng Lan Trang 25