tính toán đồ án thiết kế sấy thùng quay đậu xanh nguyên hạt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ
KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN THIẾT BỊ
Họ và tên sinh viên: Phạm Thị Mỹ Tâm
Lớp: CNTP47B
Ngành học: Công nghệ thực phẩm
1
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy thùng quay để sấy thùng quay đậu
xanh nguyên hạt
2
Số liệu ban đầu
- Năng suất sản phẩm:
1500kg/h
- Nhiệt độ môi trường:
250C
- Độ ẩm tương đối:
85%
- Độ ẩm vật liệu vào:
ω1 = 22%
- Độ ẩm vật liệu ra:
ω2 = 11%
- Nhiệt độ tác nhân sấy vào:
550C
- Nhiệt độ tác nhân sấy ra:
330C
3
Nội dung các phần thuyết minh và tính toán

- Đặt vấn đề
- Cơ sỡ lý thuyết
- Tính toán công nghệ thiết bị
- Kết luận
- Tài liệu tham khảo
4
Bản vẽ
Bản vẽ chi tiết thiết bị (cụm thiết bị và mặt cắt): A1
5
Ngày giao nhiệm vụ: 10/02/2016
6
Ngày hoàn thành: 18/05/2016
Huế, ngày 12tháng 5 năm 2016
Trưởng bộ môn CNTP
Giáo viên hướng dẫn

ThS. Lê Thanh Long

ThS. Nguyễn Cao Cường


Chương 1: Đặt vấn đề
Trong đời sống nói chung cũng như trong ngành công nghệ thực phẩm
nói riêng bảo quản sản phẩm thực phẩm sao cho được thời gian dài và hạn
chế ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm là một vấn đề vô cùng quan
trọng. Một trong những phương pháp để bảo quản tốt nhất đó là sấy. Bản
chất của quá trình sấy chính là tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng cách dùng nhiệt
năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu rắn hay lỏng. Sản phẩm sau khi
được sấy sẽ giảm độ ẩm nhằm hạn chế được hoạt động của các vi sinh vật
đồng thời sấy giúp giảm khối lượng thuận tiện cho việc vận chuyển và bảo

quản, tăng độ bền vật liệu, nâng cao chất lượng sản phẩm.
Mỗi sản phẩm khác nhau thì có những phương pháp sấy và công nghệ
sấy riêng. Nó phụ thuộc vào các yếu tố liên quan đến nguyên liệu như: kích
thước, cấu tạo, dạng liên kết ẩm, tính chất hóa lý, trạng thái bề mặt...Vì vậy
tùy từng loại nguyên liệu mà ta chọn phương pháp sấy sao cho phù hợp.
Nước ta là một nước nông nghiệp nên các nông sản là rất phong phú. Tuy
nhiên mỗi loại nông sản thì có tính mùa vụ, mặt khác khí hậu lại nóng ẩm
nên vi sinh vật rất dễ hoạt động, vì vậy đòi hỏi phát triển các kỷ thuật sấy
nhằm bảo quản chúng trong một thời gian nhất định để phục vụ nhu cầu của
người tiêu dùng.
Một trong những nông sản phổ biến và có giá trị dinh dưỡng cao, được
nhiều người ưa dùng đó là đậu xanh. Để sấy đậu xanh thì có nhiều phương
pháp sấy tuy nhiên tối ưu nhất vẫn là sấy thùng quay. Vì vậy trong đồ án lần
này em xin chọn đề tài là “ thiết kế hệ thống sấy thùng quay để sấy đậu xanh
nguyên hạt với năng suất 1500kg/h”.


Chương 2: Cơ sỡ lý thuyết
2.1. Khái niệm chung về quá trình sấy
2.1.1. Khái niệm
Sấy là một hoạt động nhằm loại bỏ nước hoặc bất kỳ các chất dễ bay hơi
khác chứa trong cơ thể của vật liệu khi có sự thay đổi trạng thái bốc hơi hoặc
thăng hoa.
Sấy là quá trình dùng nhiệt để làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu và nó
xảy ra đồng thời giữa hai quá trình truyền nhiệt và ẩm trong vật liệu sấy.
2.1.2. Mục đích
- Làm giảm khối lượng vật liệu (giảm công chuyên chở).
- Tăng thời gian bảo quản.
- Hạn chế sự phát triển của vi sinh vật và các phản ứng sinh hóa.
- Tạo hình cho sản phẩm.

- Tăng độ bền cho sản phẩm như gỗ, vật liệu là gốm sứ.
- Tăng tính cảm quan cho sản phẩm
2.1.3. Phân loại quá trình sấy
Gồm có hai loại là sấy tự nhiên và sấy nhân tạo.
2.1.3.1. Sấy tự nhiên
Dùng năng lượng có sẵn trong thiên nhiên để thực hiện quá trình sấy
Ưu điểm: không tốn năng lượng, đơn giản rẻ tiền.
Nhược điểm:
+ Thời gian sấy dài.
+ Tốn nhân công mặt bằng xây dựng.
+ Khó điều chỉnh các thông số trong quá trình sấy.
+ Phụ thuộc hoàn toàn vào thời tiết.
+ Vật liệu sau khi sấy còn lượng ẩm khá cao.
2.1.3.1. Sấy nhân tạo
Dùng thiết bị để thực hiện quá trình sấy, phải cung cấp nhiệt lượng từ bên
ngoài cho vật liệu ẩm.
Phương pháp cung cấp nhiệt có thể bằng dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ, hoặc
bằng năng lượng điện trường có tần số cao...
+ Sấy đối lưu: phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy, tác
nhân truyền nhiệt là không khí nóng, khói lò...
+ Sấy tiếp xúc: phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp
với vật liệu sấy, mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua
một vách ngăn.
+ Sấy bằng tia hồng ngoại: phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng
ngoại do nguồn điện phát ra truyền cho vật liệu sấy.


+ Sấy bằng dòng điện cao tần: phương pháp dùng dòng điện cao tần để đốt
nóng toàn bộ chiều dày của vật liệu sấy.
Ưu điểm:

+ Khắc phục được những nhược điểm của sấy tự nhiên.
+ Kiểm soát được sản phẩm ra vào, nhiệt độ cung cấp.
+ Chất lượng sản phẩm theo yêu cầu.
+ Tốn ít mặt bằng, nhân công.
Nhược điểm:
Tốn chi phí đầu tư trang thiết bị, cán bộ kỷ thuật, chi phí năng lượng.
2.1.4. Nguyên lý của quá trình sấy
Sấy là quá trình làm khô vật liệu ẩm khi được cung cấp năng lượng theo
trình tự: gia nhiệt vật liệu ẩm, cấp nhiệt để làm khuếch tán ẩm trong vật liệu,
đưa ẩm thoát ra khỏi vật liệu.
Quá trình sấy là quá trình chuyển khối có sự tham gia của pha rắn rất
phức tạp vì nó bao gồm cả quá trình khuếch tán bên trong và cả bên ngoài
vật liệu rắn đồng thời với quá trình truyền nhiệt. Đây là một quá trình nối
tiếp, nghĩa là quá trình chuyển lượng nước trong vật liệu từ pha lỏng sang
pha hơi, sau đó tách pha hơi ra khỏi vật liệu ban đầu, vận tốc của toàn bộ
quá trình được qui định bởi gian đoạn nào chậm nhất. Động lực của quá
trình là sự chênh lệch độ ẩm trong lòng vật liệu và bên trên bề mặt vật liệu.
Quá trình khuếch tán chuyển pha này chỉ xảy ra khi áp suất hơi trên bề mặt
vật liệu lớn hơn áp suất hơi riêng phần của hơi nước trong môi trường không
khí xung quanh. Ngoài ra tùy theo phương pháp sấy mà nhiệt độ là yếu tố
thúc đẩy hoặc cản trở quá trình di chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu ra bề mặt
vật liệu sấy.
Trong quá trình sấy thì nhiệt độ và môi trường không khí ẩm xung quanh có
ảnh hưởng rất lớn và trực tiếp đến vận tốc sấy. Do vậy khi nghiên cứu quá
trình sấy thì phải nghiên cứu hai mặt của quá trình sấy:
+ Mặt tỉnh lực học: tức dựa vào cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệt lượng ta
sẽ tìm được mối quan hệ giữa các thông số đầu và cuối của vật liệu sấy và
của các tác nhân sấy để từ đó xác định được thành phần vật liệu, lượng tác
nhân sấy và lượng nhiệt cần thiết cho quá trình sấy.
+ Mặt động lực học: nghiên cứu mối quan hệ giữa sự biến thiên của độ ẩm

vật liệu với thời gian sấy và các thông số của quá trình như: tính chất, cấu
trúc, kích thước của vật liệu sấy và các điều kiên thủy động học của tác nhân
sấy để từ đó xác định chế độ sấy và thời gian sấy thích hợp.
2.2. Tác nhân sấy, các thiết bị sấy
2.2.1. Tác nhân sấy
2.2.1.1. Khái niệm


Là những chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách ra từ vật liệu sấy.
Trong quá trình sấy, môi trường buồng sấy luôn luôn được bổ sung ẩm thoát
ra từ vật sấy. Nếu độ ẩm này không được mang đi thì độ ẩm tương đối trong
buồng sấy tăng lên, đến một lúc nào đó sẽ đạt được sự cân bằng giữa vật sấy
và môi trường trong buồng sấy và quá trình thoát ẩm của vật liệu sấy sẽ
ngừng lại.
Vì vậy nhiệm vụ của tác nhân sấy:
+ Gia nhiệt cho vật sấy.
+ Tải ẩm mang ẩm từ bề mặt vật liệu vào môi trường.
+ Bảo vệ vật sấy khỏi bị hỏng do quá nhiệt.
Tùy theo phương pháp sấy mà tác nhân sấy có thể thực hiện một trong
các nhiệm vụ trên.
Cơ chế của quá trình sấy gồm 2 giai đoạn: Gia nhiệt cho vật liệu sấy để làm
ẩm hóa hơi và mang hơi ẩm từ bề mặt vật vào môi trường. Nếu ẩm thoát ra
khỏi vật liệu mà không mang đi kịp thời sẽ ảnh hưởng tới quá trình bốc ẩm
từ vật liệu sấy thậm chí còn làm ngừng trệ quá trình thoát ẩm. Để tải ẩm đã
bay hơi từ vật sấy vào môi trường có thể dùng các biện pháp:
- Dùng tác nhân sấy làm chất tải nhiệt.
- Dùng bơm chân không để hút ẩm từ vật sấy thải ra ngoài (sấy chân
không).
Trong sấy đối lưu vai trò của tác nhân sấy đặt biệt quan trọng vì nó đóng vai
trò vừa tải nhiệt vừa tải ẩm. Các tác nhân sấy thường dùng là không khí

nóng và khói lò, hơi quá nhiệt, chất lỏng…
2.2.1.2. Các tác nhân sấy thường dùng
- Không khí ẩm: là không khí có chứa hơi nước, trạng thái của không khí ẩm
ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sấy và bảo quản sản phẩm sấy. Khi để một
vật liệu ẩm trong môi trường không khí khô thì nước ở trong nguyên liệu sẽ
bay hơi. Quá trình bay hơi sẽ dừng lại khi nào áp suất hơi trong không khí
có trị số bằng áp suất hơi nước bão hòa ở cùng nhiệt độ đó, lúc đó ta có hỗn
hợp không khí bão hòa hơi nước.
- Khói lò: là sản phẩm khí của quá trình đốt cháy một chất nào đó. Khối
lượng, thành phần và các thông số trạng thái của khói lò phụ thuộc vào thành
phần của chất đốt và phương pháp đốt cháy.
+ Ưu điểm: cấu trúc hệ thống đơn giản, dễ chế tạo, lắp ráp. Có thể điều
chỉnh nhiệt độ môi chất sấy trong khoảng rất rộng, đầu tư vốn ít vì không


phải dùng calorife, giảm tiêu hao điện năng, nâng cao được hiệu quả sử
dụng...
+ Nhược điểm: gây bụi bẩn, dễ gây hỏa hoạn hoặc xảy ra các phản ứng hóa
học không cần thiết, ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm nên ít được sử
dụng trong công nghiệp.
- Hơi quá nhiệt: được dùng cho các loại sản phẩm dễ bị cháy nổ, có khả năng
chịu được nhiệt cao. Vì vậy sấy bằng hơi quá nhiệt nhiệt độ thường lớn hơn
1000C ( sấy ở áp suất khí quyển).
2.2.2. Thiết bị sấy
Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp khác nhau nên có nhiều cách để
phân loại thiết bị sấy:
- Dựa vào tác nhân sấy: có thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy bằng
khói lò, các thiết bị sấy bằng phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa, sấy
bằng dòng điện cao tần.
- Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân không, thiết bị sấy ở áp suất

thường.
- Dựa vào phương thức làm việc: có sấy liên tục và sấy gián đoạn
- Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp
xúc, thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ...
- Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy
thùng quay, sấy phun.
- Dựa vào chiều chuyển động của vật liệu sấy và tác nhân sấy: sấy cùng
chiều, ngược chiều, giao chiều.
2.3. Vật liệu sấy
2.3.1. Giới thiệu chung
Đậu xanh hay đỗ xanh là cây đậu có danh pháp hai phần Vigna radiata
có kích thước hạt nhỏ (đường kính khoảng 2–2,5 mm). Đậu xanh thuộc loại
cây thảo mọc đứng. Lá mọc kép 3 chia, có lông hai mặt. Hoa màu vàng lục
mọc ở kẽ lá. Quả hình trụ thẳng, mảnh nhưng số lượng nhiều, có lông trong
chứa hạt hình tròn hơi thuôn, kích thước nhỏ, màu xanh, ruột màu vàng, có
mầm ở giữa.
- Cấu tạo của hạt đậu xanh: hạt đậu xanh có cấu tạo giống các hạt họ đậu là
không có nội nhũ, gồm 3 phần: vỏ, từ diệp, phôi.
+ Vỏ: là loại hạt trần nên vỏ được cấu tạo từ vỏ quả và vỏ hạt. Vỏ là bộ phận
có chức năng bảo vệ phôi và từ diệp khỏi tác dụng cơ học, hóa học của môi
trường. Vỏ chiếm khoảng 7% so với khối lượng toàn hạt. Trong vỏ không có
chất dinh dưỡng, thành phần chủ yếu của vỏ là cellulose, hemicellulose và
licthin.


+ Từ diệp: chiếm 90% khối lượng hạt đậu, hạt đậu có 2 từ diệp. Từ diệp
được cấu tạo từ những tế bào lớn thành mỏng, giữa các tế bào là các khoảng
trống.
+ Phôi: phôi chiếm 3% khối lượng toàn hạt, gồm 2 phần chính là chồi mầm
và rễ mầm, phôi là phần phát triển thành cây non khi hạt nảy mầm do đó

phôi chứa nhiều chất dinh dưỡng, chủ yếu là protein, glucid hòa tan và lipid.
Bảng 2: thành phần hóa học của đậu xanh
Thành phần

Tỉ lệ

glucid

52%

protid

32%

Nước

13,7%

cellulosa
4,6%
Ngoài ra trong hạt đậu xanh còn chứa một hàm lượng nhỏ các chất béo,
vitamin (A, B1, B2, niacin) và một số chất khoáng (Na, K, Ca, P, Fe, Cu),
một số enzyme như lipase, traferase, hydrolase, lypoxygennase...
Vì vậy vấn đề bảo quản đậu xanh cũng như các nguyên liệu họ đậu nói
chung là khó, vì đậu là môi trường rất dễ cho các loại sâu mọt phá hoại. Mặt
khác nếu điều kiện bảo quản không tốt như nhiệt độ, độ ẩm cao đậu sẽ bị “
sượng ” (hóa già) làm giảm chất lượng đậu. Muốn

Ngoài ra trong hạt đậu xanh còn chứa một hàm lượng nhỏ các chất béo,
vitamin (A, B1, B2, niacin) và một số chất khoáng (Na, K, Ca, P, Fe, Cu),

một số enzyme như lipase, traferase, hydrolase, lypoxygennase...
Vì vậy vấn đề bảo quản đậu xanh cũng như các nguyên liệu họ đậu nói
chung là khó, vì đậu là môi trường rất dễ cho các loại sâu mọt phá hoại. Mặt
khác nếu điều kiện bảo quản không tốt như nhiệt độ, độ ẩm cao đậu sẽ bị “
sượng ” (hóa già) làm giảm chất lượng đậu. Muốn có chất lượng ban đầu tốt,
không sâu mọt và có độ ẩm an toàn thì quá trình phơi, sấy hạt sau khi thu
hoạch có vai trò rất quan trọng trong việc bảo quản, chế biến cũng như nâng
cao chất lượng hạt.
2.3.2. Tác dụng của đậu xanh đối với sức khỏe
- Chữa bệnh gút hiệu quả với đậu xanh


Theo Đông y, đậu xanh có tác dụng thanh nhiệt giải độc, trừ phiền
nhiệt, bớt sưng phù, điều hòa ngũ tạng, nấu ăn bổ mát và trừ được
các bệnh thuộc nhiệt. Vỏ đậu xanh không độc, có tác dụng giải
nhiệt độc, dùng chữa mụn, ung nhọt…
- Đậu xanh giúp tim khỏe
Đậu xanh chứa các chất kháng viêm và mức cao vitamin B phức hợp, có
công dụng tăng thêm sức khỏe các mạch máu. Ngoài ra, đậu xanh còn giúp
giảm mức triglyceride và cholesterol xấu, nên rất có ích cho sức khỏe tim.
- Đậu xanh làm giảm nguy cơ ung thư vú và tuyến tiền liệt
Vỏ đậu xanh có chứa nhiều hoạt chất thuộc nhóm flavonoid, có tác dụng ức
chế sự tăng trưởng của các tế bào ung thư đặc biệt là làm giảm nguy cơ mắc
bệnh ung thư vú và tuyến tiền liệt.
- Đậu xanh giúp ngừa ung thư dạ dày
Đậu xanh chứa hàm lượng cao chất chống ôxy hóa coumestrol – một loại
polyphenol giúp bảo vệ sức khỏe. Ngoài ra, các hợp chất phytonutrient chứa
trong đậu xanh còn có tác dụng phòng tránh ung thư dạ dày.
- Đậu xanh giúp tăng cường hệ miễn dịch
Chất xơ trong đậu xanh còn có khả năng loại bỏ các độc tố trong cơ thể, do

đó giúp ngăn ngừa chứng ung thư ruột kết. Đậu xanh tốt cho người tiểu
đường và giảm cân. Đậu xanh còn là nguồn cung cấp chất xơ hòa tan. Chất
này đi qua đường tiêu hóa, lấy đi những chất béo thừa và loại bỏ khỏi cơ thể
trước khi hấp thụ, nhất là cholesterol. Do đó, đậu xanh giúp người béo kiềm
chế sự thèm ăn và giảm lượng chất béo nguy hiểm cho cơ thể. Đồng thời đậu
xanh giúp ổn định lượng đường trong máu sau bữa ăn nên rất tốt cho người
bệnh tiểu đường.
Chính vì đậu xanh có rất nhiều tác dụng đối với sức khỏe như thế nên trong
quá trình chế biến và bảo quản đòi hỏi phải giữ lại được chất dinh dưỡng của
đậu xanh . Trong đó quá trình sấy phù hợp cũng ảnh hưởng lớn đến việc giữ
lại những chất dinh dưỡng này.

2.3.3. Quy trình sấy đậu xanh
Đậu xanh
Thu hoạch


Phơi (sấy sơ)
Đập, tách hạt
Làm sạch
Phân loại
Sấy
Làm nguội

Kiểm tra cở
hạt
Đóng gói

Thành phẩm

Đậu thu hoạch từ đồng ruộng người ta chặt cây và nhặt hạt đậu ra. Khi mới
thu hoạch từ đồng ruộng về, hạt thường có độ ẩm cao trung bình từ 20-25%.
Đối với đậu xanh thu hoạch cả quả thì phải phơi hoặc sấy sơ bộ tới độ ẩm
nhất định mới tách, lấy hạt khỏi vỏ quả thuận lợi. Việc đập và tách hạt ra
khỏi quả có thể làm bằng máy hoặc bằng tay sau đó tiến hành làm sạch, tách
các tạp chất có trong hạt như cỏ, rác, mảnh, cành lá, đất sỏi, đá...lẫn vào hạt
khi thu hoạch. Tách hạt có thể tách bằng sàng, rây: tạp chất hữu cơ 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 xanh thì tiến hành lấy mẫu đo độ ẩm bằng


máy đo độ ẩm để xác định 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 dưới có đường
kính lỡ khác nhau. Sau khi phân loại, tiến hành sấy theo từng loại đậu, sau
thời gian sấy phải kiểm tra lại độ ẩm thành phẩm đạt dưới 10% thì quá trình
sấy kết thúc. Sau khi sấy đậu được làm nguội tự nhiên hoặc có quạt thổi để
giảm bớt nóng, tránh dùng không khí có độ ẩm cao để thông gió sẽ làm tăng
độ ẩm của hạt. Tiếp theo khối đậu được kiểm tra lại cở hạt để lọa bỏ những
hạt lép, hỏng sau khi sấy. Cuối cùng đậu được đóng gói theo yêu cầu thị
trường: 50kg, 25kg, 10kg, 5kg, 1kg tạo sản phẩm đậu xanh nguyên hạt.
2.4. Chọn phương pháp sấy
2.4.1. Chọn thiết bị sấy
Đậu xanh là nông sản dạng hạt nên người ta thường dùng thiết bị sấy
thùng quay. Loại thiết bị này được dùng rộng rãi trong công nghệ sau thu
hoạch để sấy các vật liệu dạng hạt có kích thước nhỏ. Sấy thùng quay là loại
thiết bị sấy đối lưu nên vật liệu được dào trộn mạnh, tiếp xúc nhiều với tác
nhân sấy, do đó trao đổi nhiệt mạnh, tốc độ sấy nhanh, độ đồng đều của sản
phẩm cao. Ngoài ra thiết bị còn có thể làm việc với năng suất lớn nên e chọn
thiết bị này để sấy đậu xanh nguyên hạt với năng suất 1500kg/h.
Tác nhân sấy sử dụng cho quá trình sấy có thể là không khí nóng hoặc

khói lò. Tuy nhiên 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
nóng, nhiệt cung cấp cho không khí trong calorife 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 lại có loại hạt 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 0C. Do đó em chọn nhiệt độ tác nhân sấy
đưa vào là 500C.
2.4.2. Quá trình hoạt động của hệ thống
2.4.2.1. Sơ đồ hệ thống sấy thùng quay


1.Quạt đẩy

5.Thùng tháo liệu

2.Calorife
3.Cơ cấu nạp liệu và dẫn khí vào

6.Xyclon
7.Quạt hút

4.Thùng sấy
2.4.2.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Đậu xanh có độ ẩm ban đầu 22% được chuyển vào thùng sấy bằng băng
tải và di chuyển trong thùng sấy cùng chiều với tác nhân sấy, với độ chứa
đầy 18%. Thùng sấy hình trụ tròn, đặt nghiêng 6 0 so với mặt phẳng ngang,
trên hệ thống con lăn đỡ và con lăn chạy. 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 sin 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 đi vào thùng sấy. Khi thùng quay, hạt được mang
lên cao tới góc rơi rồi đổ xuống, trong lúc đó tác nhân sấy nóng 55 0C, được
quạt hút vận chuyển 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. Kết thúc
quá trình sấy, đậu xanh có độ ẩm 11% 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.


Chương 3: Tính toán công nghệ-thiết bị
Vật liệu sấy là đậu xanh nguyên hạt có các thông số cơ bản sau:
Năng suất sấy: 1500kg/h
Nhiệt độ môi trường:t0 = 250C
Độ ẩm tương đối: 85%
Độ ẩm vật liệu vào: W1 = 22%
Độ ẩm vật liệu ra:W2 = 11%
Nhiệt độ tác nhấn sấy vào:t1 = 550C
Nhiệt độ tác nhân sấy ra:t2 = 330C
3.1.Tính các thông số của không khí
3.1.1. Các công thức sử dụng
Dùng tác nhân sấy là không khí
- Phân áp suất bảo hòa của hơi nước trong không khí ẩm theo nhiệt độ:
Pb=exp(12- (bar)
- Độ chứa ẩm
X=0,621 kg/kgkk
(CTVII.11/95-[2] )

Với: : độ ẩm tương đối của không khí
p: áp suất khí trời, p=1at = 0,981bar
- Enthapy của không khí ẩm:
I = Ckt + x(r + Cht) =1t + x(2493 + 1,97t) (kJ/kgkkk)
(CTVII.13/95 – [2])
Với:
t: nhiệt độ môi trường
Ck: nhiệt dung riêng của không khí khô, Cpk = 1(kJ/kg0K)
Ch: nhiệt dung riêng của hơi nước, Cpa = 1,97 (kJ/kg0K)
r: ẩm nhiệt hóa hơi của nước, r = 2493 (kJ/kg)
- Thể tích riêng của không khí:
v= =
với
R: hằng số khí, R = 8314 J/kmol.độ
M: khối lượng không khí, M = 29 kg/kmol
p, pb: áp suất khí trời và phân áp suất bảo hòa của hơi nước trong không khí
- Lưu lượng không khí ẩm:


V = vL , m3/kg
Với:
L: lưu lượng không khí khô, kg/h
v : thể tích riêng
3.1.2. Trạng thái không khí ngoài trời
Hàm ẩm ban đầu
x0 = 0,621
với B: áp suất hơi bảo hòa của không khí ngoài trời
lấy B=1at=0,981 bar, : áp suất hơi bảo hòa ở 25C
pb0 = exp(12- ) = exp(12- ) = 0,0315 (bar)
x0 = 0,621 = 0,0174(kg/kgkkk)

Hàm nhiệt ẩm của không khí
I0= 1t0 + x0(2493+1,97t0)
= 125+ 0,0174(2497+ 1,9725) = 45,5548 (KJ/KgKK)
Thể tích riêng của không khí ẩm:
v0 = = = 0,8994 (m3/kgkk)
3.1.3. Tính toán không khí đưa vào calorife và đốt nóng đẵng ẩm
Không khí được quạt đưa vào calorife và được đốt nóng đẵng ẩm (x 1=x0)
đến trạng thái B (x1, t1). Trạng thái B cũng là trạng thái của tác nhân sấy vào
thùng sấy.
Nhiệt độ t1 tại điểm B là nhiệt độ cao nhất của tác nhân sấy, do tính chất
của vật liệu sấy và chế độ công nghệ qui định. 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 thì lớp
bề mặt của hạt bị hồ hóa và tạo thành một lớp keo mỏng bịt kín bề mặt thoát
ẩm từ trong lòng vật liệu ra ngoài.
Quy tắc sấy đối với loại nguyên liệu chứa lượng đạm cao thì sấy ở nhiệt độ
thấp, thường thì nhiệt độ không khí sấy từ 40-550C.
Do đó chọn điểm B:

=exp(12-= exp(12-)= 0,1556 (bar)
= = = 0,1718
= 1+ (2493+1,97
= 155+0,0174(2493+1,9755) = 100,26 (KJ/kgkk)
= = = 0,9899 (m3/kgkk)
3.1.4.Tính toán không khí ra khỏi máy sấy
I1 = I2 = 100,26 (KJ/kgkk)


Trong đó = exp(12- )= exp(12- )= 0,05 (bar)
I2 = 1t2 + x2(2493+1,97t2)

x2 = = = 0,0263 (kg/kgkk)
φ2 = = = 0,797
v2 = = = 0,9364 (m3/kgkkk)
3.1.5. Tính nhiệt độ điểm sương
Ở nhiệt độ điểm sương ta có = 1, x = 0,0255 kg/kgkkk, p = 0,981 bar, pbh=
0,05 bar
Áp suất hơi bảo hòa tại nhiệt độ điểm sương là
Pbhđs = = = 0,037 (at)
Từ bảng I.250/312- QT&TB tập 1 và tính toán theo công thức nội suy ta có
tđs = 270C
t2 – tđs = 33-27 = 60C (thỏa mãn yêu cầu)

Bảng 3.1: Các thông số của của không khí
t0 ()

x (kg/kgkkk)

φ (%)

I
(kJ/kgkkk)

vào 25

0,0174

85

45,5548

Sau khi ra khỏi 55
calorife

0,0174

17,18

100,26

Sau khi ra khỏi 33
buồng sấy

0,0263

79,7

100,26

Trước khi
calorife

3.2. Cân bằng vật liệu
- G1, G2: Lượng vật liệu trước khi vào và sau khi ra khỏi máy sấy (kg/h)
- Gk: lượng vật liệu khô tuyệt đối đi qua máy sấy (kg/h)
- W1, W2: Độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy, tính theo phần trăm khối
lượng vật liệu ướt
- W: Độ ẩm được tách ra khỏi vật liệu khi qua máy sấy (kg/h)
- L: Lượng không khí khô tuyệt đối đi qua máy sấy (kg/h)
- x0: Hàm ẩm của không khí trước khi vào calorife (kg/kgkkk)
- x1, x2: Hàm ẩm của không khí trước khi vào máy sấy( sau khi đi qua

calorife sưởi) và sau khi ra khỏi máy sấy (kg/kgkkk)
3.2.1. Cân bằng vật liệu cho vật liệu sấy
Trong quá trình sấy xem như không có hiện tượng mất mát vật liệu. Lượng
vật liệu khô tuyệt đối qua máy sấy là:


Gk = G2 = G1 = 1500 = 1170 (kg/h)
Lượng ẩm tách khỏi vật liệu sấy:
W= G2 = 1500 = 212 (kg/h)
Lượng vật liệu trước khi vào phòng sấy:
G1= G2 + W = 1500 + 212 = 1712 (kg/h)
3.2.2. Cân bằng vật liệu cho không khí sấy
Vì tính theo lý thuyết sấy nên coi không khí khô đi qua máy sấy không bị
mất trong quá trình sấy
- Khi làm việc ổn định thì không khí sấy mang theo lượng ẩm Lx1
- Sau khi sấy lượng ẩm bốc ra từ vật liệu W
- Lượng ẩm trong không khí khi ra khỏi máy sấy: Lx2
Lúc này ta có phương trình cân bằng:
Lx1 + W = Lx2
L = (kg/h) thay số vào: L = = 23820,22 (kgkkk/h)
Do L là lượng không khí khô cần thiết để làm bốc hơi W (kg) ẩm trong vật
liệu
Nên lượng không khí khô cần thiết để làm bốc hơi 1Kg ẩm trong vật liệu là:
l = = (kgkkk/kg ẩm)
Khi đi qua calorife không khí chỉ thay đổi nhiệt độ mà không thay đổi hàm
ẩm, do đó x0 = x1 nên ta có:
l= =
thay số:
l = = = 112,36 (kgkkk/kgẩm)
Bảng 3.2: Tổng kết cân bằng vật liệu

Đại lượng

Giá trị

Đơn vị

G1

1712

Kg/h

G2

1500

Kg/h

Gk

1170

Kg/h

w1

22

%

w1

11

%

W

212

Kg/h

l

112,36

Kgkkk/kg ẩm

L

23820,22

Kgkkk/h

Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy đi vào máy sấy là:
V1 = v1L =0,989923820,22 = 23579,64 (m3/h)
Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy đi ra khỏi máy sấy là:
V2 = v2L = 0,9364 23820,22 = 22305,25 (m3/h)
Lưu lượng thể tích trung bình là:
Vtb = 0,5(V1 + V2) = 0,5( 23579,64 +22305,25 ) = 22942,445 (m3/h)

3.3. Tính toán thiết bị chính
3.3.1. Thời gian sấy
Thời gian sấy được tính theo công thức:
(w1 – w2) = M (0,158 +3)
(CT 10.12/210 – [3])
:tính bằng phút, w1; w2: độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy
Nếu độ ẩm w1; w2 viết theo giá trị thực và thời gian sấy được tính bằng giờ
thì ta có công thức : (w1 – w2) = M’ (11,1 +3)
(CT 10.13/210 – [3])
’
-2
Với M = M10 (M là hệ số phụ thuộc vào đường kính trung bình của hạt)
chọn đường kính của đậu xanh là d = 4mm
ta được: M = 0,83 M’ = 0,8310-2
Vậy thời gian sấy bằng:
= ( -3) =( - 3) = 0,9237(h) = 55,42(phút)
3.3.2. Thể tích của thùng sấy
V= (CT10.3/208- [3])
Trong đó:
V:thể tích khối thùng sấy (m3)
G1: khối lượng vật liệu vào máy sấy (kg/h)
:thời gian sấy (h)
: hệ số chứa đầy, = 0,2 – 0,3 chọn = 0,25
: khối lượng riêng của vật liệu sấy (kg/m3)
= 1000 -1400kg/m3 chọn = 1100 kg/m3
vậy

V = = 5,75(m3)

3.3.3. Xác định đường kính và chiều dài thùng sấy
Quan hệ giữa chiều dài và đường kính L/D bằng: = 3,5 7
(CT 10.1/207 – [3])
Chọn = 5 hay L = 5D
Khi đó đường kính thùng sấy được xác định:
V = = D = = 1,14 (m)
nên chiều dài thùng sấy: L =1,145 = 5,7 (m)
3.3.4. Số vòng quay của thùng sấy (n)
Số vòng quay của thùng sấy được tính theo công thức:
n=

(CT VII.52/122 – [2])

Trong đó:
:góc nghiêng của thùng quay. thường góc nghiêng của thùng quay dài là 2,5
30, còn thùng quay ngắn là 60, chọn = 60 tag = 0,105


m: hệ số phụ thuộc cánh nâng trong thùng, m= 0,5
k: hệ số phụ thuộc vào chuyển động của khí, k = 0,2
: thời gian sấy (phút)
n = = = 0,086 vòng/phút
3.3.5. Công suất của thiết bị
N = 0,1310-2D3Lan

(CT VII.54/123 – [2])

trong đó:
a: hệ số phụ thuộc vào dạng cánh. Với = 0,25 dựa vào bảng VII.5/123 – [2]

a = 0,071
N = 0,1310-21,1435,70,0710,0861100 = 0,074 (KW/h)
3.4. Cân bằng nhiệt lượng
3.4.1. Xây dựng quá trình sấy lý thuyết
Gọi:
- tv1: nhiệt độ ban đầu của vật liệu sấy, thường lấy bằng nhiệt độ môi trường:
tvl1 = t0 = 250C
- tv2: nhiệt độ cuối của vật liệu khi ra khỏi thiết bị sấy:
tv2 = t2 – (5÷10) = 33 –5 =280C
- Cv1 = Cv2 = Cv:Cv1, Cv2 là nhiệt dung riêng của vật liệu sấy vào, ra thiết bị.
Cv là nhiệt dung riêng của vật liệu sấy với độ ẩm W2:
CV = Ckhô(1 – W2) + CaW2 , kJ/kg0K
Ca = Cn = 4,18 (kJ/kg0k)
Ckhô = 1,42(kJ/kg0k): nhiệt dung riêng của vật liệu khô tuyệt đối
CV = Ckhô(1 – W2) + CaW2 = 1,42(1 – 0,11) + 4,180,11 = 1,7236 (kJ/kg0k)
3.4.2. Nhiệt lượng đưa vào thiết bị sấy
- Nhiệt lượng do tác nhân sấy mang vào: qkkv
qkkv = lI0 = 112,3645,5548 = 5118,54 (kJ/kg ẩm)
- Nhiệt lượng do calorife sưởi: qs
qs = l(I1 – I0) = 112,36( 100,26 - 45,5548) = 6146,68 (kJ/kg)
- Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào: qvlv
qvlv = + Cntv1 = + 4,1825 = 452,47 (kJ/kg)
tổng nhiệt lượng vào:
= qkkv + qs + qvlv =5118,54 + 6146,68 + 452,47 = 11717,69(kJ/kg)
3.4.3. Nhiệt lượng đưa ra thiết bị sấy gồm
- Nhiệt lượng tổn thất do tác nhân sấy mang đi: qkkr
qkkr = l.I2 = 112,36100,26 = 11265,21 (kJ/kg)
- Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra: qvlr

qvlr = = = 341,47 (kJ/kg)
- Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh: qmt
qmt =
Trong đó:
F: diện tích bề mặt truyền nhiệt của máy sấy
t: hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và môi trường xung quanh
: lượng ẩm bay hơi
k= (kcal/m2.h.): hệ số truyền nhiệt
:tổng nhiệt trở của máy sấy
là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến bề mặt của phòng sấy
= k( +)
Với là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành máy sấy do đối lưu cưỡng
bức (W/m2độ)
là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành máy sấy do đối lưu tự
nhiên(W/m2độ)
:hệ số điều chỉnh
tính
Nhiệt độ trung bình của không khí trong máy sấy:
ttb = = 0,5(55+33) = 440C
Tiết diện tự do của thùng sấy:
Ftd = (1-) = = 0,765 (m3)
Tốc độ tác nhân sấy lý thuyết
= = = 8,33 m/s
Chế độ chảy của tác nhân sấy trong thiết bị:
- Chuẩn số Reynolds:
Re = = = = 24105 (CT V.36/13 – [2])
dựa vào bảng I.255/318 – [1] và theo công thức nội suy ta tính được =
1,978610-5 (m2/s) là độ nhớt động học của không khí
L: kích thước hình học xác định theo đường kính tương đương
Vì Re > 104 nên tính theo chế độ chảy xoáy

- Chuẩn số Nuxen đối với chất khí
Nu = 0,018Re0,8
(CT V.42/16 – [2])
Trong đó phụ thuộc vào tỉ số và Re
Với Re = 24105 và = 5 thì dựa vào bảng V.2/15 – [2] = 1,08
Vậy Nu = 0,0181,08( 24105 )0,8 = 2470,96
Mà Nu = (với là hệ số dẫn nhiệt ở 440C của không khí)
Với = ()1/5
Trong đó:
: hệ số dẫn nhiệt của khí ở 00C (W/m độ)
T: nhiệt độ tuyệt đối của không khí (0K)
c: hằng số phụ thuộc vào loại khí
Tra bảng I.122/124 – [1] ta được c = 122, = 0,0201
= 0,0201()1/5 = 0,0186(W/m2 độ)


= = = 40,39 (W/m2 độ)
tính
Vì là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành máy sấy do đối lưu tự nhiên
nên ta có: Nu = 0,47Gr0,25
(CT V.78/24 – [2])
Mà:
Gr = = = = 2,669109
Nu = 0,47(2,669109)0,25 = 106,829
= = = 1,743 (N/m2 độ)
⇒ = k + ) với k = 1,2 là hệ số hiệu chỉnh
= 1,2(40,39 + 1,743) = 50,56 (N/m2 độ)
tính
= + : hệ số cấp nhiệt của tường ra môi trường xung quanh
:hệ số cấp nhiệt mặt ngoài do máy sấy đối lưu tự nhiên

: hệ số cấp nhiệt do bức xạ
Chọn nhiệt độ thành ngoài của máy sấy là t 3 = 280C là nhiệt độ thích hợp để
tác nhân sấy truyền qua thùng và các lớp cách nhiệt phía ngoài thùng sao
cho không quá nóng, an toàn cho người lao động.
Chọn các bề dày của thùng: Chọn các thông số bề dày thùng như sau (Bảng
I.125 và I.126 Sổ tay QT&TB Tập1/Trang 127 và 128).
Bảng 3.3: Các bề dày của thùng
ST
T

Đại lượng

1

Ký
hiệu

Giá trị
chọn
(m)

Vật
liệu

Hệ số dẫn
nhiệt
(W/m.độ)

Bề dày thùng

0,001

CT3

50,2

2

Bề dày lớp
cách nhiệt

0,005

Bông
thủy
tinh

0,0372

3

Bề dày lớp
bảo vệ

0,005

CT3

50,2

Đường kính ngoài của thùng:
Dng = D + 2( + + ) = 1,14 +2(0,001 +0,005 +0,005) = 1,162 (m)
Tại nhiệt độ t0 = 250C và dựa vào Bảng I.255/318 - [1] cùng với tính toán ta
có:
Bảng 3.4: Các thông số của không khí bên ngoài thùng sấy


STT

Thông số

Kí
hiệu

Đơn vị

Giá trị

1

Nhiệt độ

to

o

C

25

2

Hệ số dẫn nhiệt

o

W/m.oK

0,02635

3

Độ nhớt

o

Ns/m2

1,84.10-5

4

Áp suất bão hòa

pb

bar

0,0323

5

Khối lượng riêng

o

kg/m3

1,185

o

m2/s

1,553.10-5

6
Độ nhớt động
Chuẩn số grashof:
Gr = = = = 0,64.109
- Chuẩn số Nuselt:

Nu = 0,47Gr0,25 = 0 ,47( 0,64109)0,25 = 74,76
- Hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên:
= = = 1,695 (W/m2.độ)
- Hệ số cấp nhiệt do bức xạ:
 T1 4  T2  4 
 T1 4  T2  4 



÷ −
÷
÷ −
÷
 100   100  
 100   100  


α 2′′ = C0 .ε
= 5, 7.ε .
(T1 − T2 )
(T1 − T2 )

(CT V.135/44 – [2])

Trong đó:
T1: Nhiệt độ tuyệt đối của thành máy sấy (0K) T1 = 280C
T2: Nhiệt độ tuyệt đối của môi trường (0K) T2 = 250C
C0 = 5,7 Hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối
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: ε = 0,8  1
⇒

Chọn ε = 0,85

=5,70,85 = 5,208 (W/m2.độ)
- Hệ số cấp nhiệt chung : = + = 1,695 + 5,208 = 6,903 (W/m2.độ)
Nên hệ số truyền nhiệt k:

k= = = 3,343
Đường kính trung bình của máy sấy:
Dtb = = = 1,151 (m)
- Bề mặt truyền nhiệt gồm diện tích xung quanh thùng và diện tích 2 mặt đầu
của thùng :
F=

π

DtbLt + = 3,141,1515,7 + = 22,68 (m2)

- Tính hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và môi trường xung
quanh:
ttb =
Mà = t1 – t0 = 55 - 25 = 300C
sấy và nhiệt độ môi trường

: Hiệu số nhiệt độ của không khí vào máy

= t2 – t0 = 33 - 25 = 8 oC: Hiệu số nhiệt độ của không khí ra khỏi máy sấy và
nhiệt độ môi trường
ttb =

= = 16,640C

Do đó tổn thất nhiệt qua vỏ máy sấy:
qm = = = 5,95 (kJ/kg)
Tổn thất nhiệt động học:
qđh = 0,05554,19(T1+T2)(x2-x1)
= 0,05554,19(55+ 273+33+273)(0,0174+0,0263) = 6,44 (kJ/kg)

Vậy tổng nhiệt lượng đi ra là:
∑

qr = qkkr+ qvlr + qm + qđh = 11265,21+341,47+5,95+6,44

= 11619,07 (kJ/kg)
Sai số nhiệt vào và nhiệt ra:
q = 100% = 100% = 0,84% < 5% (thỏa mãn)
3.4.4. Xây dựng quá trình sấy thực tế
- Tìm giá trị ( nhiệt lượng bổ sung thực tế)
= Cn t0 – (qvl + qm)
Mà nhiệt lượng để làm nóng vật liệu : qvl = (tv2 –tv1)


= = 36,59 (kJ/kg)
= 4,1825 – (36,59 + 5,95) = 61,96 (kJ/kg)
Xác định các thông số của quá trình sấy thực:
- Nhiệt dung riêng dẫn xuất
Cdx(x1) = Cpk + Cpax1

( CT 7.10/130 – [3])

Trong đó :
Cpk = 1 kJ/kg 0k : nhiệt dung riêng của không khí.
Cpa = 1,97 kJ/kg 0k: nhiệt dung riêng của hơi nước.
Cdx(x1) = 1 + 1,970,0174 = 1,0342 (kJ/kgKKK)
- Lượng chứa ẩm của tác nhân sấy sau quá trình sấy thực :
i2 = 2493 + 1,97t2 = 2493 +1,9733 = 2558,01 (kJ/kgKKK)
x2 = x1 + 0,0174 + = 0,0265 (kg ẩm/kgkk)
- Enthapy là:

I2 = Cpkt2+x2i2 (kJ/kgkkk)

(CT 7.33/T138 - [3])

= 133 + 0,02652558,01 = 100,787 (kJ/kgkkk)
- Độ ẩm tương đối của TNS sau quá trình sấy thực:
φ2 = = = 0,803 = 80,3%
- Lượng tác nhân sấy cần thiết cho quá trình sấy thực để làm bay hơi 1kg ẩm
là:
l = = = 109,89 (kgkk/kg ẩm)
- Lượng không khí khô cần thiết cho cả quá trình là :
L = Wl = 212109,89 = 23296,68 (kgkk/kg ẩm)
Phương trình cân bằng nhiệt lượng :

∑ qv = ∑ qr

Nhiệt vào
-Nhiệt lượng do calorife sưởi cung cấp
109,89 (100,787 - 45,5548) = 6069,466 (kJ/kg ẩm)
- Nhiệt lượng do tác nhân sấy mang vào: qkkv
qkkv = 5118,54 (kJ/kg ẩm)


- Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào: qvlv
qvlv = 452,47 (kJ/kg)
tổng nhiệt lượng vào:
= qkkv + qs + qvlv =5118,54 + 6069,466 + 452,47 = 11640,476 (kJ/kg ẩm)
Nhiệt ra
- Nhiệt do không khí mang ra
= 109,89100,787 = 11075,48 (kJ/kg ẩm)

- Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra: qvlr
qvlr = 341,47 (kJ/kg)
- Nhiệt do tổn thất ra môi trường xung quanh: qtt + qđh
Tổn thất nhiệt qua vỏ máy sấy : qm = 5,95(kJ/kgẩm)
Tổn thất nhiệt động học : qđh =6,44 (kJ/K g)
Tổng lượng nhiệt mang ra

∑q

r

= qkkr + qvlr + qm + qđh = 11075,48+341,47+5,95+6,44 = 11429,34
(kJ/kgẩm)
Vậy phương trình cân bằng nhiệt lượng:
=

= 0,018 = 1,8 % < 5% (thỏa mãn)

3.5.Tính toán thiết bị phụ
3.5.1. Calorife
Calorife là thiết bị truyền nhiệt dùng để gia nhiệt gián tiếp cho không khí
sấy, vai trò của Calorife là đốt nóng không khí từ nhiệt độ t 0 đến t1 để cung
cấp nhiệt lượng cho vật liệu sấy, đồng thời giảm độ ẩm tương đối để tăng
khả năng nhận ẩm của nó. Có hai loại calorife để đốt nóng không khí:
calorifer khí hơi và calorifer khí khói. Ta chọn Calorife khí hơi đây là loại
thiết bị trao đổi nhiệt có vách ngăn. Trong ống là hơi nước bão hòa ngưng tụ
và ngoài ống là không khí chuyển động. Hệ số trao đổi nhiệt của nước
ngưng lớn hơn nhiều so với hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giữa mặt ống với
không khí.
3.5.1.1. Chọn kích thước truyền nhiệt

Chọn ống truyền bằng sắt có gân để nâng hệ số truyền nhiệt, hệ số dẫn nhiệt
của đồng là λ = 385 (W/m.độ)
( Bảng I.123/Trang 126- [1])


Chọn ống:
- Đường kính ngoài của ống: dng = 0,018 (m)
- Đường kính trong của ống: dtr = 0,0135 (m)
δ=

d ng − dtr

- Chiều dày của ống:

2

= = 0,00225(m)

- Đường kính của gân:

Dg = dng1,4 = (m)

- Bước gân:

bg = 0,01(m)

- Chiều cao của gân:

h = =0,0036 (m)

- Bề dày của bước gân:

b = 0,002 (m)

- Chiều dài của ống:

= 1,5 (m )

- Số gân trong một ống:
m = = = 200
- Tổng chiều dài của gân:
Lg = bm = 0,002200 = 0,4 (m)
- Tổng chiều dài không gân: Lkg = l – Lg = 2 -0,4 =1,6(m)
Lượng không khí cần thiết cho quá trình sấy theo tính toán thực tế:
l = 109,89 (kgkk/kg ẩm)
L = Wl = 212109,89 = 23296,68 (kgkk/kg ẩm)
3.5.1.2. Tính toán ống truyền nhiệt
- Diện tích bề mặt của một ống (phía trong của ống)
Ftr = dtrl = 3,140,01352 = 0,08478 (m2)
- Diện tích mặt ngoài của ống:
Fng = dngl = 3,140,0182 = 0,11304 (m2)
- Diện tích phần bề mặt ngoài của ống : Fbm = Fgân + Fk gân
+ Diện tích phần có gân :
Fgân = DgLg + =3,140,02520,4 +0,02522 - 0,0182 = 0,032 (m2)
+ Diện tích phần không gân:
Fk gân = Lkg dng = 1,63,140,018 = 0,09 (m2)
Vậy Fbm = 0,032 + 0,09 = 0,122 (m2)
- Tiết diện tự do của mặt phẳng vuông gốc với phương chuyển động của
không khí:

Ftd = Fng – Ftr = 0,11304 - 0,08478 = 0,02826 (m2)
3.5.1.3.Tính các thông số
- Hơi nước bảo hòa ngưng tụ
Chọn hơi có áp suất bảo hòa p = 2,025 at, tra bảng I.250/312 – [1] ta được
nhiệt độ sôi bão hòa là 1200C, ẩn nhiệt rs = 2207 KJ/kg cho khí và hơi nước
chuyển động cùng chiều
- Thể tích riêng của không khí
Tra bảng I.255/318 – [1] và tính toán ta có:
3

= = = 0,9294 (m /kg)
3

= = = 0,8982 (m /kg)

Vtb = = = 0,9138 (m3/kg)
- Lượng không khí khô đi vào calorife là:
V = L Vtb = 23296,680,9138 = 21288,506 (m3/h) = 5,91 (m3/s)
- Nhiệt độ trung bình của không khí trong calorife
ttb = thn - ttb
=

mà: ttb

∆t d − ∆ t c
∆t
ln d
∆t c

+Chọn nhiệt độ hơi nước bảo hòa khi vào là: thnd =1200C
+ Chọn nhiệt độ hơi nước bảo hòa khi ra là: thns =1100C
Nên ta có:
∆tđ = thnd – td = 120 – 25 = 950C
∆tc = thnc – tc =110 -55 = 550C
ttb = = 73,1870C
nên : ttb = 120 – 73,187 = 46,810C
Ứng với giá trị ttb = 46,81oC tra bảng I.255/319 – [1] và tính toán ta có bảng: