Thiết Kế Hệ Thống Sấy Thóc Sử Dụng Tháp Sấy Với Năng Suất 1500 Kg

Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

GVHD : TS Trần Văn Vang

LỜI NÓI ĐẦU
Từ đầu thế kỷ XIX đến nay, khoa học kỹ thuật đã phát triển vô cùng mạnh mẽ. Nó
đã giải phóng sức lao động cho con người, tăng năng suất lên hàng chục lần. Các cuộc
cách mạng khoa học kỹ thuật đã đóng góp cho loài người nhiều phát minh mới, phát triển
các loại máy móc phục vụ cho cuộc sống tiện nghi của loài người.
Ngày nay, đối với nước ta, năng suất của người lao động được nâng lên rất cao
nhờ sự giúp sức của nhiều loại máy móc hiện đại, các phương pháp nuôi trồng tiên tiến.
Sản lượng lương thực, thực phẩm hàng năm không những đủ dùng mà còn xuất khẩu đi
nhiều nước trên thế giới. Các loại lương thực, thực phẩm đều dễ bị hư hỏng ở điều kiện
khí hậu bình thường. Do đó muốn bảo quản lương thực, thực phẩm được lâu dài để có
thể dễ dàng vận chuyển đi xa thì không còn cách nào khác là chúng ta phải sấy khô hoặc
ướp lạnh lương thực, thực phẩm sau đó bảo quản ở môi trường thích hợp. Ngoài kỹ thuật
lạnh, sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp đặc
biệt là ngành công nghiệp chế biến nông – hải sản. Trong nông nghiệp, sấy là một trong
những công đoạn quan trọng sau thu hoạch. Quá trình sấy không chỉ là tách nước và hơi
nước ra khỏi vật liệu một cách đơn thuần mà là một quá trình công nghệ. Nó đòi hỏi sau
khi sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn ít năng lượng và chi phí vận hành
thấp. Chẳng hạn trong chế biến nông – hải sản, sản phẩm sấy phải đảm bảo duy trì mầu
sắc, hương vị, các vi lượng v.v...
Hiện nay có rất nhiều phương pháp sấy khác nhau, đối với thóc người ta có thể
dùng các phương pháp sấy như : phơi nắng tự nhiên, sấy thùng quay, sấy buồng, sấy
tháp . Đồ án môn học này nhằm thiết kế hệ thống sấy thóc với năng suất 1500 kg khô/h
bằng thiết bị sấy tháp, với tác nhân sấy là hỗn hợp khói và không khí .
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng đồ án chắc chắn không tránh khỏi các thiếu
sót . Em mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của Thầy Cô và các bạn.

Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

GVHD : TS Trần Văn Vang

CHƯƠNG 1 .VẬT LIỆU SẤY
1.1. Giới thệu sơ lược về vật liệu cần sấy – thóc :
1..1.1. Cấu tạo của hạt thóc :
Hạt thóc nhìn từ ngoài vào có các bộ phận chính: mày thóc , vỏ trấu, vỏ hạt, nội
nhủ, phôi.

Awn:
râu lúa
Lemma:
vỏ
Starchy endosperm: nội nhũ tinh bột
Aleurone:
hạt alơron
Tegmen:
vỏ
Palea:
mày
Pericap:
vỏ hạt
Sterile:
vỏ bao nhỏ
Embryo:
mầm, phôi
Scutellum:
vảy nhỏ
Epiblast:

lá mặt
Coleoptile:
lá bao mầm
Plumule:
chồi mầm
Radicle:
rễ mầm
Coleorhize:
thân mầm
Rachilla:
cuống hạt

Hình 1 - Cấu tạo hạt thóc


Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

GVHD : TS Trần Văn Vang

- Mày thóc: trong quá trình sấy, bảo quan, mày thóc rụng ra làm tăng lượng tạp chất trong
-

thóc.
Vỏ trấu: có tác dụng bảo vệ hạt thóc, chống các ảnh hướng của môi trường và sự phá
hoại của sinh vật, nấm mốc ...
Vỏ hạt: bao bọc nội nhủ, thành phần cấu tạo chủ yếu là lipit va protit.
Nội nhũ: là thành phần chính và chủ yếu nhất của hạt thóc, 90% là gluxit.
- Phôi: nằm ở góc dưới nội nhũ, làm nhiệm vụ biến các chất dinh dưỡng trong nội
nhũ đẻ nuôi mộng khi hạt thóc nảy mầm

1.1.2. Các thành phần hoá học của thóc :
Bảng 1.1 – Các thành phần hóa học của thóc
Nước

Gluxit

Protit

Lipit

Xenlulo

Tro

13,0%

64,03%

6,69%

2,1%

8,78%

5,36%

Vitamin
B1
5,36%

1.1.3. Tính chất vật lý :
(Nongnghiep.gov.vn) Theo thống kê thóc mới thu hoạch thường có độ ẩm cao nên
một số giống có thể nảy mầm, men mốc và nấm dễ phát triển làm cho thóc bị hư hoặc
kém phẩm chất. Thông thường độ ẩm của thóc khi mới thu hoạch là từ 20-27%. Để thóc
không bị hư hỏng hoặc giảm phẩm chất thì trong vòng 48 giờ sau khi thu hoạch phải làm
khô thóc để độ ẩm chỉ còn 20%, sau đó cần tiếp tục xử lý. Tuỳ theo nhu cầu làm khô thóc
để xay xát ngay hoặc để tồn trữ lâu dài hoặc để làm giống mà yêu cầu làm khô và công
nghệ sấy khác nhau. Quá trình sấy phải làm sao để độ ẩm thoát ra từ từ nhằm đạt được độ
ẩm mong muốn đồng thời đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ trong hạt thóc so với bên ngoài
là nhỏ nhất. Độ ẩm an toàn của thóc cho bảo quản phụ thuộc vào tình trạng thóc, khí hậu
cũng như điều kiện bảo quản. Khi thóc có độ ẩm từ 13-14% (cắn thử hạt thóc thấy giòn),
có thể bảo quản được từ 2-3 tháng, nếu muốn bảo quản dài hơn 3 tháng thì độ ẩm của
thóc tốt nhất từ 12-12,5%. Độ ẩm thóc, công nghệ sấy cũng ảnh hưởng tới hiệu suất thu
hồi gạo và tỷ lệ gạo gãy trong quá trình xay xát, độ ẩm thích hợp cho quá trình xay xát từ
13-14% .
Khối lượng riêng : Thóc khô : ρ = 500 kg/m3
Thóc ướt : ρ = 750 kg/m3
Nhiệt dung riêng : C = 1,5 kJ/kgK.
ω = 0,14 kg/kg;
λ = 0,09 W/mK ; ϕhd = 1,86
Kích thước hạt thóc : Dày 1,2 ÷ 2,8 mm
Rộng 2,5 ÷ 4,3 mm
Dài
5 ÷ 12 mm
Đường kính tương đương của hạt : dtđ = 2,67 mm
Khối lượng 1000 hạt : (24 ÷ 30) g
ω1 = 22%
; ω2 = 14%
Nhiệt độ đốt nóng hạt cho phép: < (50 ÷ 60) 0C

Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

GVHD : TS Trần Văn Vang

1.1.4. Các đặc tính chung của khối thóc :
-

Tính tan rời : là đặc tính khi đổ thóc từ độ cao h xuống mặt phẳng nằm ngang,
thóc tự dịch chuyển để tạo thành khối có dạng chóp nón. Góc tạo thành bởi đường
sinh với mặt phẳng đáy nằm ngang của hình chóp gọi là góc nghỉ hay góc nghiêng tự
nhiên của khối hạt. Về trị số thì góc nghỉ tự nhiên bằng góc ma sát giữa hạt với hạt
nên còn gọi là góc ma sát trong, kí hiệu φ 1 . Dựa vào độ tan rời này để xác định để xác
định sơ bộ chất lượng và sự thay đổi chất lượng của thóc trong quá trình sấy và bảo
quản. Đối với thóc , góc nghỉ khoảng từ 32 ÷ 400.
Nếu ta để hạt trên một mặt phẳng và bắt đầu nghiêng mặt phẳng này cho tới khi
hạt bắt đầu trượt thì góc giới hạn giữa mặt phẳng ngang và mặt phẳng trượt gọi là góc
trượt (góc ma sát ngoài), kí hiệu φ2 . Trường hợp không phải là một hạt mà là một
khối hạt thì góc trượt có liên quan và phụ thuộc vào góc nghiêng tự nhiên .

Hình 2 - Các góc trong khối hạt
Góc nghỉ và góc trượt càng lớn thì độ rời càng nhỏ, ngược lại góc nhỏ thì khả
năng
dịch chuyển lớn, nghĩa là độ rời lớn .
Độ rời của khối hạt dao động trong khoảng khá rộng tùy thuộc vào các yếu tố như
kích thước, hình dạng hạt và trạng thái bề mặt hạt, độ ẩm của hạt, số lượng và loại tạp
chất trong khối hạt . Đối với góc trượt còn thêm một yếu tố quan trọng nữa là loại vật
liệu và trạng thái bề mặt vật liệu trượt .
Loại hạt có dạng hình cầu, bề mặt hạt nhẵn như đậu, loại hạt không có hình cầu và
bề mặt hạt xù xì như thóc thì góc nghỉ và góc trượt lớn .

Độ tạp chất của khối hạt càng cao đặc biệt là nhiều tạp chất rác thì độ rời càng nhỏ.
Độ ẩm của khối hạt càng cao thì độ rời càng giảm .
Trong bảo quản, độ rời của khối hạt có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện bảo


Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

-

-

-

-

GVHD : TS Trần Văn Vang

quản . Nếu bảo quản quá lâu hay đã xảy ra quá trình tự bốc nóng làm cho khối hạt bị
nén chặt , độ rời giảm hay thậm chí có khi mất hẳn độ rời .
Tính tự chia loại : Khối hạt có cấu tạo từ nhiều thành phần (thóc sạch, thóc lép, tạp
chất), không đồng nhất (khác nhau về hình dạng, kích thước, tỷ trọng) do đó trong
quá trình di chuyển tạo nên những vùng khác nhau về chất lượng, gọi là tính tự chia
loại của khối hạt. Hiện tượng tự chia loại ảnh hưởng xấu cho việc làm khô, bảo quản.
Những vùng nhiều hạt lép, tạp chất dễ hút ẩm , dễ bị cuốn lẫn theo tác nhân sấy trong
quá trình sấy.
Độ hổng của khối thóc : là khoảng không nằm trong khe hở giữa các hạt, có chứa đầy
không khí. Được tính bằng phần trăm thể tích khoảng không gian của khe hở giữa các
hạt với thể tích toàn bộ khối hạt chiếm chỗ. Trong quá trình sấy, khối thóc cần có lỗ
hổng cần thiết để tạo điều kiện cho quá trình truyền và trao đổi nhiệt, ẩm với tác nhân
sấy được dễ dàng .

Tính dẫn, truyền nhiệt : Quá trình dẫn và truyền nhiệt trong khối thóc thực hiện theo hai
phương thức luôn tiến hành song song và có quan hệ chặt chẽ với nhau đó là dẫn
nhiệt và đối lưu. Đại lượng đặc trưng cho khả năng dẫn nhiệt của thóc là hệ số dẫn
nhiệt λ ≈ 0,12 ÷ 0,2 Kcal/mh0C. Và sự trao đổi nhiệt đối lưu giữa lớp hạt nóng và lớp
hạt nguội mới vào. Cả hai đặc tính này của thóc đều rất nhỏ nhưng củng ảnh hưởng
đến quá trình sấy.
Tính hấp thụ và nhả các chất khí , hơi ẩm : Là khả năng hấp thụ và nhả các chất khí ,
hơi ẩm của thóc trong quá trình sấy, thường là hiện tượng hấp thụ bề mặt. Vì vậy
trong quá trình sấy xảy ra nhiều giai đoạn: Sấy → ủ → sấy → ủ... để giúp vận chuyển
ẩm ra bề mặt thóc đẻ thóc được sấy khô đều.

1.2. Sử dụng thóc sau sấy:
Thóc sau khi sấy được dùng để làm lương thực hoặc để làm thóc giống - dự trữ. Vì
vậy thóc sau khi sấy phải bảo đảm được các yêu cầu:
- Hạt thóc còn nguyên vẹn vỏ trấu bao bọc hạt gạo.
- Hạt thóc còn giữ nguyên kích thước và màu sắc.
- Có mùi vị đặc trưng của thóc, không có mùi lạ khác ( của tác nhân sấy ...)
- Thóc không bị rạn nứt, gãy vụn, đặc biệt là thóc giống phải đảm bảo được khả năng sống
của hạt sau sấy.
- Có độ ẩm đạt độ ẩm bảo quản, không là môi trường cho mối mọt ...

1.3. Giới thiệu quy trình công nghệ .
Lúa có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới khu vực đông nam châu Á và
châu Phi. Nó cung cấp hơn 1/5 toàn bộ lượng calo tiêu thụ bởi con người. Lúa là các loài
thực vật sống một năm, có thể cao tới 1-1,8 m, đôi khi cao hơn, với các lá mỏng, hẹp bản
(2-2,5 cm) và dài 50-100 cm. Các hoa nhỏ thụ phấn nhờ gió mọc thành các cụm hoa phân
nhánh cong hay rủ xuống, dài 30-50 cm. Hạt là loại quả thóc (hạt nhỏ, cứng của các loại
cây ngũ cốc) dài 5-12 mm và dày 2-3 mm. Cây lúa non được gọi là mạ. Sau khi ngâm ủ,
người ta có thể gieo thẳng các hạt thóc đã nảy mầm vào ruộng lúa đã được cày, bừa kỹ
hoặc qua giai đoạn gieo mạ trên ruộng riêng để cây lúa non có sức phát triển tốt, sau một

Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

GVHD : TS Trần Văn Vang

khoảng thời gian thì nhổ mạ để cấy trong ruộng lúa chính. Sản phẩm thu được từ cây lúa
là thóc khoảng 85 ngày sau khi gieo xuống ruộng. Sau khi loại tạp chất , phân loại thì lúa
được đem đi sấy và cuối cùng xát bỏ lớp vỏ ngoài thu được sản phẩm chính là gạo và các
phụ phẩm là cám và trấu. Gạo là nguồn lương thực chủ yếu của hơn một nửa dân số thế
giới (chủ yếu ở châu Á và châu Mỹ La tinh), điều này làm cho nó trở thành loại lương
thực được con người tiêu thụ nhiều nhất .

Hình 3 - Tóm tắt quy trình công nghệ

a) Gieo mạ

b) Lúa làm “đòng”


Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

c ) Lúa trổ “đòng” đều

e) Thu hoạch lúa

g) Đưa thóc vào kho

GVHD : TS Trần Văn Vang

d) hạt lúa đã chín sinh lí

f) Đưa thóc vào TBS

h) Hạt gạo

Hình 4 - Các giai đoạn phát triển của cây lúa – hạt gạo

CHƯƠNG 2 . TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY


Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

GVHD : TS Trần Văn Vang

2.1. Chọn phương pháp sấy , hệ thống sấy .
2.1.1. Giới thiệu phương pháp sấy nóng .
Để sấy thóc , ta dùng phương pháp sấy nóng, tác nhân sấy được đốt nóng nên độ ẩm
tương đối ϕ giảm dẫn đến phân áp suất hơi nước trong tác nhân sấy giảm. Mặt khác, do
nhiệt độ của vật liệu sấy tăng lên nên mật độ hơi trong các mao quản tăng lên do đó phân
áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy củng tăng theo. Nghĩa là ở đây có sự chênh lệch
phân áp suất giữa bề mặt vật liệu sấy và môi trường, nhờ đó mà có sự dịch chuyển ẩm từ
trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và đi vào môi trường.
Có 2 cách để tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường:
Giảm phân áp suất của tác nhân sấy bằng cách đốt nóng nó.
Tăng phân áp suất hơi nước trong vật liệu sấy.

2.1.2. Chọn dạng hệ thống sấy .
Trong phương pháp sấy nóng , với thóc người ta thường sử dụng hệ thống sấy đối lưu .
Hệ thống sấy đối lưu gồm các dạng : HTS buồng, HTS hầm, HTS tháp, HTS thùng quay,

HTS khí động, HTS tầng sôi, HTS phun.
Trong đó ta thấy:
- HTS buồng: Năng suất thường nhỏ, VLS được đặt cố định trên quá trình sấy hoặc
⇒

xe goòng nên cố định trong suốt quá trình sấy QTS không được đồng đều. Để khắc
phục thì người ta bố trí cách đưa TNS theo đường dích dắc tạo nên sự đồng đều cho sản
phẩm sấy. Hệ thống này chỉ phù hợp các VLS mà ta khó làm cho nó bị xáo trộn được
trong quá trình sấy, đó là những VLS : Tấm gỗ, gạch, ngói … Trong khi đó thóc rất dễ
⇒

xáo trộn Không dùng thiết bị này.
- HTS hầm : Có năng suất lớn hơn HTS buồng, QTS không theo chu kỳ như HTS
buồng mà liên tục. Nhưng HTS này vẫn có nhược điểm giống HTS buồng
để sấy thóc.

⇒

Không dùng

⇒

- HTS phun : Chỉ dùng để sấy các dung dịch huyền phù Không dùng để sấy thóc.
- HTS tháp : Có thể sấy liên tục với năng suất cao. Rất phù hợp cho sấy hạt, VLS
chảy liên tục từ trên xuống dưới dưới tác dụng của trọng lực bản thân
sấy VLS được xáo chộn đều cùng TNS
⇒

⇒

⇒

Trong quá trình

Sản phẩm sấy đồng đều. Hơn nữa việc phân

vùng TNS nóng – lạnh cũng dễ dàng
áp dụng được hiệu ứng A.V.Luikov.
- HTS thùng quay: Cũng như HTS tháp, HTS này cũng rất phù hợp để sấy hạt .VLS
được xáo trộn nhờ cánh xáo chộn khi thùng quay. TNS vào đầu này và ra khỏi đầu kia
⇒

của thùng sấy QTS được liên tục. HTS này có ưu điểm xáo chộn đồng hơn nhiều so với
THS tháp do có cánh xáo chộn được dẫn động nhờ một động cơ quay. Nhưng cũng điều
này mà nó chỉ hiệu quả khi sấy với năng suất trung bình còn khi sấy với năng suất lớn thì
việc dẫn động cho thùng quay cũng đòi hỏi tốn kém và phức tạp.


Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

GVHD : TS Trần Văn Vang

- HTS tầng sôi: Ngay tên gọi của HTS ta đã hình dung được VLS luôn xáo chộn
trong quá trình sấy. VLS phù hợp vẫn là dạng hạt, dưới tác dụng của TNS với thông số
thích hợp
⇒

⇒

VLS luôn bồng bềnh. Quá trình sấy liên tục do hạt khô nhẹ sẽ ở phần trên của

lớp sôi lấy ra khỏi TBS. Trong HTS tầng sôi, truyền nhiệt và ẩm giữa TNS và VLS là
rất tốt nên trong các HTS hạt hiện có thì sấy tầng sôi có năng suất lớn, thời gian sấy
nhanh và VLS được rất đều.
Như vậy 3 HTS tháp – thùng quay – tầng sôi đều phù hợp cho sấy thóc. Nhưng xét
về chi phí đầu tư và chất lượng sản phẩm thì sấy tháp phù hợp hơn cả cho sấy thóc . HTS
này có chi phí đầu tư thấp hơn cả, việc xáo trộn VLS là do chính trọng lực của nó gây ra,
không cần phải tác động bên ngoài như :
⇒

Quay : HTS thùng quay cần có động cơ để làm quay thùng
tốn công suất cho động
cơ.
Bồng bềnh : HTS tấng sôi, TNS phải có áp lực nhất định thì mới thổi lớp VLS thành
màng bồng bềnh.
Và hơn cả là VLS vẫn đảm bảo yêu cầu. Thóc sấy đạt độ ẩm từ 20% xuống 15%,
có độ ẩm tương đối đồng đều.
Còn nếu sản phẩm sấy đòi hỏi có yêu cầu cao hơn thì việc chọn HTS thùng quay
và tầng sôi là rất phù hợp.

2.2 Chọn tác nhân sấy , nhiên liệu .
2.2.1 Chọn tác nhân sấy .
Trong HTS (sấy đối lưu) tác nhân sấy có nhiều dạng : Không khí – khói – hơi .
Mỗi loại lại có những tính chất khác nhau phù hợp cho từng HTS và đặc biệt là vật liệu
sấy . VLS của ta ở đây là thóc do đó ta chọn TNS là hỗn hợp khói lò hòa trộn với không
khí tươi là rất phù hợp bởi vì :
+ Thóc có lớp vỏ trấu bên ngoài khi sấy bằng khói sẽ không làm ảnh hưởng tới
chất lượng của hạt gạo .
+ Khói là TNS rẻ tiền nhất vì không cần tới calorife mà chỉ cần buồng hoà trộn,
chi phí nhỏ hơn rất nhiều .

⇒

Như vậy khói vừa đảm bảo được là TNS lại tạo ra kinh tế hơn
Khói là TNS phù
hợp nhất .
+ Bên cạnh đó khói cũng có nhược điểm :
Trong khói có nhiều bụi cản trở dòng TNS, tốn năng suất cho quạt.
Bụi cũng bám vào VLS làm bẩn sản phẩm


Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

GVHD : TS Trần Văn Vang
1 . Buồng đốt
2 . Buồng hòa trộn
3 . Quạt
4 . Buồng sấy

Hình 5 - Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy bằng khói
Trong buồng đốt người ta đốt cháy nhiên liệu với hệ số không khí thừa thích hợp để
quá trình cháy tốt nhất , khói thoát ra sẽ được đưa vào buồng hòa trộn , ở đây người ta
đưa thêm không khí hòa trộn với khói để tạo thành môi chất sấy có nhiệt độ thích hợp .
Sau đó môi chất sấy được đưa vào buồng sấy để thực hiện quá trình sấy rồi thải ra ngoài .

2.2.2. Nhiên liệu sử dụng .
Nhiên liệu cũng là yêu cầu cần đảm bảo cả kỹ thuật và kinh tế. Những nhiên liệu
thường được chọn dùng trong HTS dùng phương pháp đối lưu như : Than, củi gỗ, trấu,
ga …
Dựa trên cơ sở điều kiện nơi ta xây dựng HTS ( Đà Nẵng ) và tính kinh tế ta chọn
nhiên liệu sử dụng là than có thành phần :

C = 0,367 ; H = 0,027 ; S = 0,032 ; N = 0,007 ; O = 0,111 , Tr = 0,206 ; A = 0,25

2.3. Tính toán hệ thống sấy tháp .
Tháp sấy với năng suất : G2 = 1500 kg khô/h
Thời gian sấy khi sấy thóc trong các hệ thống sấy tháp thường nằm trong khoảng
( 0,75 ÷ 1,5 ) h ( Theo Trang 232 – Tài liệu 1 ) .
Vì vậy ta chọn : τ = τs + τlm = 1,2 h .

2.3.1. Thiết bị sấy tháp và chọn sơ bộ kết cấu :
Tháp sấy là một không gian hình hộp mà chiều cao lớn hơn rất nhiều so với chiều
rộng và chiều dài. Trong tháp sấy người ta bố trí hệ thống kênh dẫn và thải tác nhân xen
kẽ nhau ngay trong lớp vật liệu sấy (đặc điểm này khác với các thiết bị sấy buồng và
hầm). Tác nhân sấy từ kênh dẫn gió nóng luồng lách qua lớp vật liệu thực hiện quá trình
trao đổi nhiệt sấy và nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải ra ngoài. Vật liệu sấy chuyển
động từ trên xuống dưới từ tính tự chảy do trọng lượng bản thân của chúng. Tháp sấy
nhận nhiệt do trao đổi nhiệt đối lưu giữa dòng tác nhân chuyển động vừa ngược chiều
vừa cắt ngang và do dẫn nhiệt từ bề mặt kênh dẫn và kênh thải qua lớp vật liệu nằm trên
các bề mặt đó. Vì vậy trong thiết bị sấy tháp, nhiệt lượng vật liệu sấy nhận được gồm 2
thành phần : thành phần đối lưu giữa tác nhân sấy với khối lượng hạt và thành phần dẫn
nhiệt giữa bề mặt các kênh gió nóng, kênh thải ẩm với chính lớp vật liệu nằm trên đó.
Khi sấy hạt di chuyển từ trên cao (do gàu tải hoặc vít tải đưa lên) xuống mặt đất
theo chuyển động thẳng đứng hoặc dzích dzắc trong tháp sấy. Để tăng năng suất thiết bị
ngoài phương pháp mở rộng dung lượng của tháp thì ở một mức độ đáng kể người ta còn
tìm cách tăng tốc độ tác nhân chuyển động qua lớp hạt . Tốc độ này có thể từ
0.2 ÷ 0.3m/s đến 0.6 ÷ 0.7 m/s hoặc lớn hơn. Tuy nhiên, tốc độ tác nhân khi ra khỏi ống
góp kênh thải theo kinh nghiệm không nên vượt quá 6m/s để tránh hạt bị cuốn theo tác
nhân đi vào hệ thống thải ẩm (đọng lại trong các đoạn ống, dẫn đến quạt thải…) .


Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

GVHD : TS Trần Văn Vang

* Kết cấu tháp sấy :
Ở đây ta chọn tháp sấy gồm 2 vùng sấy và một vùng làm mát. Bên trong tháp là các
kênh gió nóng và kênh thải ẩm (gọi là kênh dẫn và kênh thải) được bố trí xem kẽ nhau .
Khoảng cách giữa các kênh khoảng 70 đến 90 mm để đảm bảo cho thóc chuyển động dễ
dàng từ trên xuống dưới tháp .
Kết cấu bên trong và cách bố trí các kênh dẫn kênh thải:

2.3.2. Chọn chế độ sấy :
Ở đây là chế độ sấy đối lưu . Do yêu cầu sử dụng vật liệu sau sấy , nhiệt độ đốt
nóng hạt cho phép thấp ( khoảng 50 đến 60 0C ). Vì vậy trong thiết bị sấy tháp ta tổ chức
sấy phân vùng ( 2 vùng ) và sau cùng là một vùng làm mát ( như đã chọn kết cấu ở trên )
đến nhiệt độ gần bằng nhiệt độ môi trường để đưa vào kho bảo quản hay chế biến .
1) Chọn thông số không khí ngoài trời .
Thông số ngoài trời được xác định dựa vào điều kiện khí hậu ngoài trời tại nơi lắp
đặt công trình, cũng như đảm bảo cho hệ thống hoạt động tốt trong suốt quá trình sản
xuất . Trong đồ án môn học này em chọn vị trí lắp đặt công trình là tại Đà Nẵng .
Thông số khí hậu tại Đà Nẵng như sau:
Nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất :
ttb = 18,8 0C
Độ ẩm trung bình năm:
ϕtbnăm = 82,3 %
Độ ẩm ban đầu của thóc sấy
ω1 = 22 % .
Độ ẩm của thóc sau khi sấy
ω2 = 14 %
Như vậy ta chọn được các thông số trạng thái không khí ngoài trời :
t0 = ttb = 18,8 0C

ϕ0 = ϕtbnăm = 82,3 %
Từ cặp thông số (t0 ; ϕ0) ta tra đồ thị I - d được các thông số sau :
I0 = 47,6 kJ/kg kkk
d0 = 11,3 g/kg kkk
2) Chọn độ ẩm vật liệu sấy tương ứng cho các vùng :
Theo yêu cầu và kinh nghiệm ta lấy độ ẩm trong các vùng sấy và vùng làm mát như
sau :
+ Vùng sấy thứ nhất : ω11 = 22 % ; ω21 = 18 % ; ωtb = 20 % .
+ Vùng sấy thứ hai : ω12 = ω21 = 18 % ; ω22 = 15 % ; ωtb = 16,5 % .


Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

GVHD : TS Trần Văn Vang

+ Vùng làm mát : ω13 = ω22 = 15 % ; ω23 = 14 % ; ωtb = 14,5 % .
3) Nhiệt độ tác nhân sấy trong thiết bị sấy tháp :
Nhiệt độ tác nhân sấy trong thiết bị sấy tháp dùng sấy thóc khoảng (80 ÷ 140) 0C , do
yêu cầu sử dụng ta chọn t1 như sau :
+ Đối với vùng sấy thứ nhất : t11 = 110 0C
+ Đối với vùng sấy thứ hai : t12 = 140 0C
+ Đối với vùng làm mát :
t13 = 18,8 0C
4) Nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi 2 vùng sấy và vùng làm mát:
- Nhiệt độ cho phép đốt nóng hạt . Nếu ta chọn thời gian lưu lại của hạt trong một
vùng τ1 = τ2 = τ3 = 0,4 h , theo CT 10.11 ( Trang 210 – Tài liệu 1 ) ta có nhiệt độ cho phép
đốt nóng hạt trong các vùng tương ứng bằng :
+ Vùng sấy thứ nhất :
th = 2,218 – 4,343 lnτ +
(2.1)

0
th = 2,218 – 4,343 ln(0,4) + = 53,6 C
+ Vùng sấy thứ hai :
th = 2,218 – 4,343 ln(0,4) + = 55,8 0C
- Nhiệt độ TNS ra khỏi các vùng . Theo điều kiện 11.1 ( Trang 232 – Tài liệu 1 )
t2 ≤ th + (5 ÷ 10) 0C và nhiệt độ cho phép đốt nóng hạt đã tính ở trên ta chọn :
+ Vùng sấy thứ nhất : t21 = 39 0C
+ Vùng sấy thứ hai : t22 = 43 0C
+ Vùng làm mát : t23 = 25 0C
5) Nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi 2 vùng sấy và vùng làm mát :
Chọn theo kinh nghiệm, và nhiệt độ đốt nóng hạt cho phép . Trong đó nhiệt độ ra
của các vùng lấy theo nhiệt độ TNS ra khỏi các vùng bằng quan hệ :
θ2i = t2i - (5 ÷ 10) 0C
(2.2)
0
+ Nhiệt độ thóc vào vùng sấy 1: θ11 = to =18,8 C
+ Nhiệt độ thóc ra khỏi vùng sấy 1: θ21 = 34 0C
+ Nhiệt độ thóc vào vùng sấy 2 : θ12 = θ21 = 34 0C
+ Nhiệt độ thóc ra khỏi vùng sấy 2: θ22 = 38 0C
+ Nhiệt độ thóc vào vùng làm mát 3: θ13 = θ22 = 38 0C
+ Nhiệt độ thóc ra khỏi vùng làm mát 3 : θ23 = 30 0C

2.3.3 . Tính cân bằng ẩm cho từng vùng .

Công thức tính lượng ẩm cần bốc hơi trong 1h cho vùng thứ i bằng :
ω1i − ω 2i
ω1i − ω 2i
1 − ω1i
1 − ω 2i
Wi = G2i

= G1i
(2.3)
+ Lượng ẩm cần bốc hơi trong 1h trong vùng làm mát bằng :
ω13 − ω 23
0,15 − 0,14
1 − ω13
1 − 0,15
W3 = G2
= 1500
= 17,65 kg/h
G22 = G13 = G23 + W3 = 1500 + 17,65 = 1517,65 kg/h


Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

GVHD : TS Trần Văn Vang

+ Lượng ẩm cần bốc hơi trong 1h trong vùng sấy thứ 2 :
ω12 − ω 22
0,18 - 0,15
100 − ω12
100 − 0,18
W2 = G22
= 1517,65
= 55,52 kg/h
G21 = G12 = G22 + W2 = 1517,65 + 55,52 = 1573,17 kg/h.
+ Lượng ẩm cần bốc hơi trong 1h trong vùng sấy thứ 1 :
ω11 − ω 21
0,22 - 0,18
100 − ω11

1 − 0,22
W1 = G21
= 1573,17
= 80,68 kg/h
G1 = G11 = G21 + W1= 1573,17 + 80,68 = 1653,85 kg/h.

2.3.4. Tính toán quá trình cháy và quá trình hòa trộn .
+ Trạng thái không khí trước khi vào tháp sấy .
Trạng thái không khí ban đầu được chọn theo thông số không khí ngoài trời .
t0 = 18,8 0C
d0 = 0,0113 kg/kg kkk
ϕ0 = 82,3 %
I0 = 47,6 kJ/kg kk

Hình 6 - Đồ thị I – d : Quá trình sấy lý thuyết
+ Nhiệt trị cao của than :
Qc = 33858C + 125400H – 10868(O – S)
= 33858.0,367 + 125400.0,027 – 10868(0,111 – 0,032)
= 14953 kJ/kg nl
+ Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu .
L0 = 11,6C + 34,8H + 4,3(S – O)

(2.4)

(2.5)


Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

GVHD : TS Trần Văn Vang

= 11,6.0,367 + 34,8.0,027 + 4,3(0,032 – 0,111)
= 4,857 kg kk/kg nl
+ Thông số khói sau buồng đốt ( trước buồng hòa trộn ) .
Trên đồ thị I – d trạng thái này được biểu diễn bởi điểm K . Để xác định điểm này
trên đồ thị I – d ta xác định lượng chứa ẩm dk và entanpy Ik của nó .
Nếu lấy hệ số không khí thừa buồng đốt αbđ = 1,2 thì lượng chứa ẩm của khói :
(9H + A) + α bd L0 d o
(9.0,027 + 0,25) + 1,2.4,857 .0,0113
(α bd L0 + 1) − {Tr + (9H + A)}
( 1,2.4,857 + 1) − {0,206 + (9.0,027 + 0,25)}
dk =
=
= 0,0912 kg ẩm / kg kk
(2.6)
Entanpy của khói lò sau buồng đốt .
Q c .η bđ + C nl .t nl + α bd L0 I o
(α bd L0 + 1) − {Tr + (9H + A)}
Ik =
(2.7)
η bđ
Ở đây ta chọn hiệu suất buồng đốt
= 75 %
Nhiệt dung riêng và nhiệt độ nhiên liệu tương ứng lấy bằng :
t nl
C nl
= 0,120 kJ/kgK ;
= 18,8 0C
Khi đó entanpy của khói sau buồng đốt bằng :
14953.0,75 + 0,12.18,8 + 1,2.4,857 .47,6

( 1,2.4,857 + 1) − {0,206 + (9.0,027 + 0,25)}

Ik =
= 1875,296 kJ/kg kk
+ Hệ số không khí thừa sau các quá trình hòa trộn :
Q c .η bđ + C nl .t nl − (9H + A)i ai − {1 − (9H + A + Tr)}C pk .t li
L0 {d 0 (i ai − i a0 ) + C pk .( t li - t 0 )}

αi =
Với nhiệt độ tli đã chọn ta tính được :
ia0 = 2500 + 1,842.18,8 = 2534,63 kJ/kg
ia1 = 2500 + 1,842.110 = 2702,62 kJ/kg
ia2 = 2500 + 1,842.140 = 2757,88 kJ/kg
Thay các đại lượng vào ta được :
α1 =

(2.8)

14953.0,75 + 0,12.18.8 - (9.0,027 + 0,25)2702,62 - {1 - (0,206 + 9.0,027 + 0,25)}1,004.110
4,857{0,0113(2702,62 - 2534,63) + 1,004(110 - 18,8)}

= 21,7 22
14953.0,75 + 0,12.18.8 - (9.0,027 + 0,25)2757,88 - {1 - (0,206 + 9.0,027 + 0,25)}1,004.140
4,857{0,0113(2757,88 - 2534,63) + 1,004(140- 18,8)}

α2 =

= 16,27 16

+ Thông số khói lò sau buồng hòa trộn ( Trước khi vào các vùng sấy ) :

Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

GVHD : TS Trần Văn Vang

Trạng thái này là trạng thái hỗn hợp giữa khói lò sau buồng đốt ( Điểm K ) và
không khí ngoài trời ( Điểm A ) . Do đó điểm hòa trộn H phải nằm trên đường thẳng AK.
Lượng chứa ẩm của trạng thái H .
(9H + A) + α i L0 d o
(α i L0 + 1) − {Tr + (9H + A)}
d1i =
(2.9)
Thay αi và các đại lượng đã biết vào ta tính được lượng chứa ẩm của khói trước
khi vào các vùng sấy :
d11 =

(9.0,027 + 0,25) + 22.4,857 .0,0113
( 22.4,857 + 1) − {0,206 + (9.0,027 + 0,25)}
(9.0,027 + 0,25) + 16.4,857 .0,0113
( 16.4,857 + 1) − {0,206 + (9.0,027 + 0,25)}

= 0,01587 kg ẩm / kg kk

d12 =
= 0,01768 kg ẩm / kg kk
Từ đồ thị I – d với trạng thái H được xác định bởi cặp thông số (tli ; dli) ta có thể
xác định entanpy Ili của khói lò trước khi vào các vùng sấy . Hoặc có thể xác định theo
công thức :
Q c .η bđ + C nl .t nl + α i L0 I o

(α i L0 + 1) − {Tr + (9H + A)}
I1i =
(2.10)
Thay các đại lượng vào ta tính được entanpy của khói trước khi vào các vùng sấy :
I11 =

14953.0,75 + 0,12.18,8 + 22.4,857 .47,6
( 22.4,857 + 1) − {0,206 + (9.0,027 + 0,25)}
14953.0,75 + 0,12.18,8 + 16.4,857 .47,6
( 16.4,857 + 1) − {0,206 + (9.0,027 + 0,25)}

= 152,146 kJ/kg kk

I12 =
= 191,2 kJ/kg kk
+ Độ ẩm tương đối φ1i .
Phân áp suất bão hòa của hơi nước pb theo nhiệt độ t1i :
4026,42

Pb1 = exp{12 –

235,5 + 110

} = 1,413 bar

4026,42

Pb2 = exp{12 –
Suy ra :

φ11 =

235,5 + 140

B.d11
pb1 (0,621 + d11 )

} = 3,587 bar
1.0,01587

=

1,413(0,621 + 0,01587 )

2%

(2.11)


Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

φ12 =

GVHD : TS Trần Văn Vang

B.d 12
p b 2 (0,621 + d 12 )

1.0,01768
3,587 (0,621 + 0,01768)

=

1%

2.3.5. Xác định kích thước sơ bộ của tháp sấy .

Hình 7 - Kích thước và bố trí kênh nạp khí nóng và khí thải ẩm máy sấy tháp

Thể tích của thóc chứa trong tháp :
(

Vth = Vv .τ =

G1
)τ
ρ

=

1653,85
1,2
750

( Khối lượng riêng của thóc ướt :

ρ

= 2,65 m3
= 750 kg/m3 )

(2.12)


Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

GVHD : TS Trần Văn Vang

Thể tích tháp :
V = Vth + Vtrống
(2.13)
Với : V = B . L . H
(2.14)
B, L, H - là chiều rộng, chiều dài, chiều cao của thiết bị sấy.
Chọn L = 1,4 m ( Chiều dài của tháp sấy hay chiều dài của máng dẫn )
Chọn số lượng máng dẫn ( kênh dẫn hoặc kênh thải ) trong mỗi dãy : k = 3
Chiều rộng tháp sấy :
B = 2k . tn + 0,1 = 6.0,1 + 0,1 = 0,7 m ( tn = 0,1 m – Chiều rộng máng dẫn)
Mặt khác thóc khi di chuyển từ trên xuống qua các kênh dẫn ( kênh thải ) sẽ không
điền đầy các khoảng trống xung quanh các kênh dẫn ( kênh thải ) . Thực tế với xu
hướng di chuyển từ trên xuống chúng sẽ tạo ra các vết lõm phía bên dưới các kênh
dẫn ( kênh thải ) . Do đó :
Vtrống = 1,25(n . L . FK)
(2.15)
n - Số kênh dẫn và kênh thải.
L - Chiều dài của máng dẫn = chiều rộng của thiết bị sấy.
FK - Tiết diện kênh.
Ta có :
B . L . H = Vth + 1,25(n . L . FK)
3H

0,17

0,7. 1,4 . H = 2,65 + 1,25
0,98 H = 2,65 + 0,193H

.1,4 . ( 0,085 . 0,1 - 2 .

0,05.0,045
2

)

Suy ra :
H=

2,65
≈ 3,4
0,98 − 0,193

m
Vậy ta chọn chiều cao tháp sấy Ht = 5,2 m bao gồm các vùng sấy và vùng làm mát
đồng thời đảm bảo an toàn từ khâu cung cấp vật liệu và tháo vật liệu .
Vậy kích thước sơ bộ của tháp sấy:
Chiều dài
L = 1,4 m
Chiều rộng B = 0,7 m
Chiều cao Ht = 5,2 m


Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

GVHD : TS Trần Văn Vang

CHƯƠNG 3 . TÍNH TOÁN NHIỆT
THIẾT BỊ SẤY THÁP
3.1. Tính toán quá trình sấy lý thuyết


Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

GVHD : TS Trần Văn Vang

Hình 8 - Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy tháp

Hình 9 - Đồ thị I - d : Quá trình sấy
Từ đặc trưng quá trình sấy lý thuyết I = const khi biết (I11 , d11) ; (I12 , d12) và t21 , t22
ta dễ dàng xác định được các điểm biểu diễn trạng thái TNS C01 , C02 ra khỏi các vùng sấy
(Đồ thị I - d của quá trình sấy cho ở hình bên dưới ) .

Hình 10 - Đồ thị I - d của quá trình sấy tháp


Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

GVHD : TS Trần Văn Vang

a ) Vùng sấy 1

b) Vùng sấy 2

c) Vùng làm mát

Từ C01 , C02 ta xác định được trên đồ thị I - d lượng chứa ẩm sau quá trình sấy vùng một
d210 và vùng hai d220 , độ ẩm tương đối φ210 và φ220 . Hoặc chúng ta cũng có thể xác định
các thông số này bằng giải tích :
Lượng chứa ẩm d2i0 :
I1i − C pk .t 2i
i2i

d2i0 =

(3.1)

Trong đó :
i21 = 2500 + 1,842.t21 = 2500 + 1,842.39 = 2571,8 kJ/kg
i22 = 2500 + 1,842.t22 = 2500 + 1,842.43 = 2579,2 kJ/kg
Thay giá trị I1i , t2i và i2i ( i = 1,2 ) đã biết ta được :
I11 − C pk .t 21
152,146 − 1,004.39
= 0,044
i 21
2571,8

d210 =

I12 − C pk .t 22
i 22

=

(3.2)

kg ẩm/kg kk

(3.3)

191,2 − 1,004.43
= 0,057
2579,2

d220 =
=
Áp suất bão hòa tương ứng với nhiệt độ t2i :

kg ẩm/kg kk

4026,42

Pb1 = exp{12 –

235,5 + 39

} = 0,069 bar

4026,42
235,5 + 43

Pb2 = exp{12 –
} = 0,0856 bar
Khi đó độ ẩm tương đối φ2i0 bằng :

φ210 =

1.0,044

B.d 210
p b1 (0,621 + d 210 )

0,069(0,621 + 0,044)

=

95 %

(3.4)

1.0,057

B.d 220
p b 2 (0,621 + d 220 )

0,0856 (0,621 + 0,057)

φ220 =
=
98 %
Lượng TNS lý thuyết cần thiết để bốc hơi 1kg ẩm của từng vùng tương ứng bằng :
1

1

d 210 − d11

0,044 − 0,01587

1

1

d 220 − d12

0,057 − 0,01768

= 35,55

l01 =
=
kg/kg ẩm
L01 = l01 . W1 = 35,55. 80,68 = 2868 kg/h

l02 =

=

= 25,43

kg/kg ẩm

(3.5)
(3.6)

Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

GVHD : TS Trần Văn Vang

L02 = l02 . W2 = 25,43. 55,52 = 1412 kg/h

3.2. Tính các tổn thất nhiệt .
+ Tổn thất nhiệt do VLS mang đi .
Nhiệt dung riêng Cvi của thóc ra khỏi hai vùng sấy :
Cvi = Ck + (Ca - Ck )ω2i
(3.7)
Do đó nếu nhiệt dung riêng của vật liệu khô Ck = 1,55 kJ/kg thì nhiệt dung của VLS ra
khỏi hai vùng sấy tương ứng bằng :
Cv1 = 1,55 + (4,1868 - 1,55)0,18 2,025 kJ/kgK
Cv2 = 1,55 + (4,1868 - 1,55)0,15 1,9 kJ/kgK
Khi đó nhiệt lượng tổn thất do VLS mang đi khỏi hai vùng sấy bằng :
Qv1 = G21 Cv1 (θ21 - t0) = 1573,17.2,025.(34 - 18,8) = 48422,17 kJ/h (3.8)
Qv2 = G22 Cv2 (θ22 - t0) = 1517,65.1,9.(38 - 18,8) = 55363,87 kJ/h
Hay :
qv1 =

Qv1
W1
Qv 2
W2

48422,17
= 600,176

80,68

=

kJ/kg ẩm

(3.9)

55363,87
= 997,188
55,52

qv2 =
=
kJ/kg ẩm
+ Tổn thất nhiệt ra môi trường .
Diện tích bao quanh tháp :
F = 2( L + B )H = 2(1,4 + 0,7 )3,4 14 m2
(3.10)
Theo kinh nghiệm ta chia chiều cao tháp theo các vùng với tỉ lệ 1,5/1/1 . Do đó diện
tích bao quanh cũng chia theo tỉ lệ đó . Như vậy diện tích bao quanh các vùng tương ứng
bằng :
F1 = 1,5F/3,5 = 1,5.13,9/3,5 6 m2
F2 = F3 = 4 m2
Chúng ta quyết định tháp xây bằng gạch đỏ có chiều dày δ = 0,25 m và hệ số dẫn
nhiệt λ = 0,77 W/mK . Nhiệt độ trung bình TNS trong các vùng sấy :
ttb1 = 0,5(t11 + t21) = 0,5(110 + 39) = 74,5 0C
(3.11)
0
ttb2 = 0,5(t12 + t22) = 0,5(140 + 43) = 91,5 C

Nhiệt độ phía ngoài tường tháp sấy lấy bằng nhiệt độ môi trường . Tốc độ TNS đi
trong các vùng sấy tháp theo kinh nghiệm thường khoảng ( 0,2 ÷ 0,5 ) m/s . Ở đây ta
chọn tốc độ TNS w = 0,3 m/s .
Như vậy tính tổn thất nhiệt ra môi trường chính là việc tìm mật độ dòng nhiệt giữa
một dịch thể nóng (TNS) và một dịch thể lạnh ( môi trường ) qua một vách có hệ số dẫn
nhiệt λ và chiều dày δ . Một phía trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức với tốc độ w = 0,3 m/s
với nhiệt độ dịch thể nóng tf1 = ttbi . Phía bên kia là trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên chảy rối
có nhiệt độ tf2 = t0 .


Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

GVHD : TS Trần Văn Vang

* Khi tf1 = ttb1 = 74,5 0C
Mật độ dòng nhiệt do trao đổi nhiệt đối lưu giữa TNS và mặt trong của tường q 1 bằng :
q1 = 1,715 ( tf1 - tw1 )1,333 = 1,715(74,5 - tw1)1,333 (1)
(3.12)
Mật độ dòng nhiệt do dẫn nhiệt q2 :
λ

δ

( t w1 - t w2 )

( t w1 - t w2 )

q2 =
= 3,08
(2)

(3.13)
Mật độ dòng nhiệt do đối lưu tự nhiên từ mặt ngoài của tường với không khí xung
quanh q3 :
q3 = 1,715 ( tw2 - tf2 )1,333 = 1,715(tw2 - 18,8)1,333 (3)
(3.14)
Và : q1 = q2 = q3
Từ (1)(3) 74,5 - tw1 = tw2 - 18,8 tw2 = 93,3 - tw1
Như vậy từ : q1 = q2 ta có :
1,333

( t w1 - t w2 )

1,715(74,5 - tw1)
= 3,08
= 3,08(2 tw1 – 93,3)
1,333
1,715(74,5 - tw1)
- 6,16 tw1 + 287,364 = 0 (4)
Sử dụng máy tính Fx - 570MS để giải phương trình trên :
B1 : Nhập phương trình (4) với biến A .
B2 : Nhấn SHIFT SOLVE
B3 : Máy tính hỏi A ? . Nhập 0 =
B4 : Nhấn SHIFT SOLVE
Ta có kết quả : tw1 = 58,17 0C tw2 = 35,13 0C
* Khi tf1 = ttb2 = 91,5 0C
Mật độ dòng nhiệt do trao đổi nhiệt đối lưu giữa TNS và mặt trong của tường q 1 bằng :
q1 = 1,715 ( tf1 - tw1 )1,333 = 1,715(91,5 - tw1)1,333 (5)
Mật độ dòng nhiệt do dẫn nhiệt q2 :

Đồ án môn học Kỹ thuật sấy
λ
δ

( t w1 - t w2 )

GVHD : TS Trần Văn Vang

( t w1 - t w2 )

q2 =
= 3,08
(6)
Mật độ dòng nhiệt do đối lưu tự nhiên từ mặt ngoài của tường với không khí xung
quanh q3 :
q3 = 1,715 ( tw2 - tf2 )1,333 = 1,715(tw2 - 18,8)1,333 (7)
Và : q1 = q2 = q3
Từ (5)(7) 91,5 - tw1 = tw2 - 18,8 tw2 = 110,3 - tw1
Như vậy từ : q1 = q2 ta có :
1,333

( t w1 - t w2 )

1,715(91,5 - tw1)
= 3,08
= 3,08(2 tw1 – 110,3)
1,333
1,715(91,5 - tw1)
- 6,16 tw1 + 339,724 = 0 (8)
Sử dụng máy tính Fx - 570MS để giải phương trình trên :

B1 : Nhập phương trình (8) với biến A .
B2 : Nhấn SHIFT SOLVE
B3 : Máy tính hỏi A ? . Nhập 0 =
B4 : Nhấn SHIFT SOLVE
Ta có kết quả : tw1 = 70,88 0C tw2 = 39,42 0C
Như vậy mật độ dòng nhiệt qua tường các vùng :
Vùng sấy 1 :
q1 = 3,08(58,17 – 35,13) = 70,96 W/m2
Q1 = q1.F1 = 70,96.6 = 425,76 W = 1532,736 kJ/h
Vùng sấy 1 :
q2 = 3,08(70,88 – 39,42) = 96,9 W/m2
Q2 = q2.F2 = 96,9.4 = 387,6 W = 1395,36 kJ/h
Tổn thất nhiệt ra môi trường tính cho một kg ẩm của hai vùng sấy :
qmt1 = Q1/W1 = 1532,736/80,68 = 19 kJ/kg ẩm
qmt2 = Q2/W2 = 1395,36/55,52 = 25,13 kJ/kg ẩm

3.3. Tính toán quá trình sấy thực tế .

+ Tính giá trị ∆ ( Tổng đại số tổn thất nhiệt và gia nhiệ bổ sung ) .
∆ = Ca t0 – (qv + qmt )
(3.15)
0
Thay Ca = 4,1868 kJ/kgK , t0 = 18,8 C và qv = qvi ; qmt = qmti ta tính được giá trị ∆ của hai
vùng sấy bằng :
∆1 = 4,1868.18,8 – (600,176 + 19) = - 540,46 kJ/kg ẩm
∆2 = 4,1868.18,8 – (997,188 + 25,13) = - 943,61 kJ/kg ẩm
+ Xác định các thông số của TNS sau quá trình sấy thực . Từ I1i , t1i , t2i , d1i , ∆i ta xác định
được trên đồ thị I – d ( H1 ) điểm Ci , i = 1,2 . Chú ý rằng :
I2i – I1i = ∆i (d2i - d1i )
(3.16)

Để kiểm chứng lại ta cũng có thể tính bằng phương pháp giải tích .
Lượng chứa ẩm của TNS ra khỏi các vùng sấy thực . Trước hết ta tính ddxi :
Cdx1 = 1,004 + 1,842d11 = 1,004 + 1,842.0,01587 1,03 kJ/kg K
(3.17)


Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

GVHD : TS Trần Văn Vang

Cdx2 = 1,004 + 1,842d12 = 1,004 + 1,842.0,01768 1,04 kJ/kg K
Vậy ta có :

d21 = d11 +

C dx1 (t11 − t 21 )
i 21 − ∆ 1

C dx 2 (t12 − t 22 )
i 22 − ∆ 2

= 0,016 +

1,03(110 − 39)
2571,8 + 540,46

0,039 kg ẩm/kg kk(3.18)

1,04(140 − 43)
2579,2 + 943,61

d22 = d12 +
= 0,018 +
0,047 kg ẩm/kg kk
Độ ẩm tương đối của TNS ra khỏi 2 vùng sấy thực bằng :

φ21 =

1.0,039

B.d 21
p b1 (0,621 + d 21 )

=

0,069(0,621 + 0,039)

85,6 %

1.0,047

B.d 22
p b 2 (0,621 + d 22 )

0,0856 (0,621 + 0,047)

φ22 =
=
82,2 %
Độ ẩm tương đối của TNS ra khỏi các vùng sấy là khá lớn . Như vậy ta chọn nhiệt độ

TNS ra khỏi các vùng tương đối hợp lý về mặt kinh tế .
+ Lượng TNS thực tế cần thiết để bốc hơi 1kg ẩm của từng vùng tương ứng bằng :
1

1

d 21 − d 11

0,039 − 0,01587

1

1

d 22 − d12

0,047 − 0,01768

l1 =
=
43 kg/kg ẩm
L1 = l1 . W1 = 43. 80,68 3469 kg/h

l2 =
=
34 kg/kg ẩm
L2 = l2 . W2 = 34. 55,52 1888 kg/h
+ Thể tích TNS trung bình ở các vùng sấy ( Theo PL5 – T349 – TL1 ) với độ ẩm tương
đối và nhiệt độ đã biết ta tìm được .
Vùng sấy 1 : Với t11 = 110 0C và φ11 = 2 % ta được v11 = 1,12 m3 /kg kk

Với t21 = 39 0C và φ21 = 85,6 % ta được v21 = 0,96 m3 /kg kk
Vùng sấy 2 : Với t12 = 140 0C và φ12 = 1 % ta được v12 = 1,204 m3 /kg kk
Với t22 = 43 0C và φ22 = 82,2 % ta được v22 = 0,986 m3 /kg kk
Do đó , thể tích trung bình của TNS trong các vùng bằng :
V1 = 0,5L1 (v11 + v21) = 0,5.3469(1,12 + 0,96) = 3607,76 m3 /h
(3.19)
3
V2 = 0,5L2 (v12 + v22) = 0,5.1888(1,204 + 0,986) = 2067,36 m /h

3.4. Tính toán cân bằng nhiệt .
+) Vùng sấy 1 .
Tổng nhiệt lượng cần thiết q .
q1 = l1 (I11 – I0) = 43(152 – 48) = 4472 kJ/kg ẩm
Nhiệt lượng có ích :

(3.20)


Đồ án môn học Kỹ thuật sấy

GVHD : TS Trần Văn Vang

q11 = i21 – Ca θ11 = 2571,8 – 4,1868.18,8 = 2493,1 kJ/kg ẩm
(3.21)
Tổn thất nhiệt do TNS mang đi :
q21 = l1 Cdx1 (t21 – t0) = 43.1,03(39 – 18,8) = 894,7 kJ/kg ẩm
(3.22)
Tổng nhiệt lượng các tổn thất nhiệt và nhiệt lượng có ích :
q1’ = q11 + q21 + qv1 + qmt1 = 2493,1 + 894,7 + 600,176 + 19 = 4007 kJ/kg ẩm
Về nguyên tắc q1’ phải bằng q1 . Tuy nhiên do trong quá trình tính toán chúng ta đã làm

tròn và do nhiều nguyên nhân khác , chẳng hạn chúng ta chọn tốc độ TNS trong các vùng
sấy v = 3 m/s nhưng không thể kiểm tra lại . Do đó chúng ta cần xét sai số tương đối :
q1 − q '1
q1

4472 − 4007
4472

≈ 10

ε=
=
%
Như vậy mọi tính toán có thể chấp nhận được .
Bảng 3.1 – Bảng cân bằng nhiệt vùng sấy 1 .
STT
1
2
3
4
5
6
7

Đại lượng
Nhiệt lượng có ích
Tổn thất do TNS
Tổn thất do vật liệu sấy
Tổn thất ra môi trường
Tổng nhiệt lượng tính toán

Sai số
Tổng nhiệt lượng cần thiết

Ký hiệu
q11
q21
qv1
qmt1
q1’
∆q
q1

(3.23)

Giá trị , kJ/kg ẩm
2493,1
894,7
600,176
19
4007
465
4472

%
55,7
20
13,4
0,42
90
10

100

+) Vùng sấy 2 .
Tổng nhiệt lượng cần thiết q .
q2 = l2 (I12 – I0) = 34(191 – 48) = 4862 kJ/kg ẩm
Nhiệt lượng có ích :
q12 = i22 – Ca θ12 = 2579,2 – 4,1868.34 = 2436,8 kJ/kg ẩm
Tổn thất nhiệt do TNS mang đi :
q22 = l2 Cdx2 (t22 – t0) = 34.1,04(43 – 18,8) = 855,7 kJ/kg ẩm
Tổng nhiệt lượng các tổn thất nhiệt và nhiệt lượng có ích :
q2’ = q12 + q22 + qv2 + qmt2 = 2436,8 + 855,7 + 997,188 + 25,13 = 4314,8 kJ/kg ẩm
Về nguyên tắc q2’ phải bằng q2 . Tuy nhiên do trong quá trình tính toán chúng ta đã làm
tròn và do nhiều nguyên nhân khác , chẳng hạn chúng ta chọn tốc độ TNS trong các vùng
sấy v = 3 m/s nhưng không thể kiểm tra lại . Do đó chúng ta cần xét sai số tương đối :
q 2 − q' 2
q2

4862 − 4314,8
4862

≈ 10

ε=
=
%
Như vậy mọi tính toán có thể chấp nhận được .