Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

GVHD:Tiền Tiến Nam

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN...................................................................................6
CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ.............................................................20
CHƯƠNG III:TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY...........................................................21
CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN....................................................................................69
CHƯƠNG 4 : TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................70

1

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu


Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

GVHD:Tiền Tiến Nam

DANH MỤC
Bảng:
Bảng 1.1: thành phần hóa học gần đúng các thành phần chính của hạt ngô....................
Bảng 1.2: Tình hình sản xuất ngô trên thế giới giai đoạn 1997-1999..............................
Bảng 1.3: Tình hình sản xuất ngô các vùng thuộc các châu lục1997-1999.....................
Bảng 1.4: Tình hình sản xuất ngô theo vùng và địa phương (năm 2000)........................
Bảng 3.1: Các thông số của tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết...........................
Bảng 3.1: Các thông số của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực tế..............................
Bảng 3.3: Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy...............................................................
Bảng 3.4: Các thông số vật liệu chế tạo thùng sấy..........................................................
Bảng 3.5:Thành phần nhiên liệu than sử dụng................................................................

Bảng 3.6: Thông số vật lý của chất tải nhiệt (khói lò).....................................................
Bảng 3.7: kích thước cyclon...........................................................................................
Bảng 3.8: Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền.................................................
Bảng 3.9: Bảng thiết kế đường ống.................................................................................
Bảng 3.10: Kết quả tính trở lực ma sát trên đường ống..................................................
Bảng 3.11: kích thước cyclon đơn ƯH-15......................................................................
Bảng 3.12: Tỉ số và công suất truyền động.....................................................................
Bảng 3.13: Thông số bộ truyền.......................................................................................
Bảng 3.14: Bảng thiết kế đường ống...............................................................................
Bảng 3.15: Kết quả tính trở lực ma sát trên đường ống..................................................
Bảng 3.16: Kết quả tính trở lực cục bộ ( đột mở)............................................................
Bảng 3.17: bảng tính công suất và chọn quạt trên trục đường chính...............................
Bảng 3.18: bảng tính công suất và chọn quạt trên đường ống dẫn khói..........................
Bảng 3.19: Thông số quạt...............................................................................................

Hình:
Hình 1.1: Ngô đá..............................................................................................................

2

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu


Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

GVHD:Tiền Tiến Nam

Hình 1.2: Ngô răng ngựa..................................................................................................
Hình 1.3: Ngô nếp............................................................................................................
Hình 1.4: Ngô đường.......................................................................................................

Hình 1.5: Ngô nổ..............................................................................................................
Hình 1.6: Ngô bột.............................................................................................................
Hình 1.7: Ngô bọc............................................................................................................
Hình 1.8: Hạt ngô.............................................................................................................
Hình 1.9: Sơ đồ nguyên lý thiết bị thùng quay.................................................................
Hình 2.1: Sơ đồ quy trình sấy bắp hạt..............................................................................
Hình 3.1: cánh đảo trộn....................................................................................................
Hình 3.2: Chiều cao lớp hạt..............................................................................................
hình 3.3: Các ống calorifer...............................................................................................
Hình 3.4: Kích thước calorifer.........................................................................................
Hình 3.5: Buồng hòa trộn.................................................................................................
Hình 3.6: Kích thước cyclon............................................................................................
Hình 3.7: Bộ truyền động.................................................................................................
Hình 3.8: Kích thước vành đai.........................................................................................
Hình 3.9: Con lăn đỡ........................................................................................................
Hình 3.10: Kích thước quạt ly tâm...................................................................................
Hình 3.11: Đột mở............................................................................................................
Hình 3.12: Đột thu...........................................................................................................
Hình 3.13: Ống cong tiết diện tròn...................................................................................
Hình 3.14: Ống cong tiết diện chữ nhật............................................................................

3

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu


Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

GVHD:Tiền Tiến Nam

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG

4

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu


Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

GVHD:Tiền Tiến Nam

.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

5

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu


Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

GVHD:Tiền Tiến Nam

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 sản, hải sản, chế biến gỗ… kỹ thuật
sấy đóng một vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất. Trong nông nghiệp, sấy là
một trong các công đoạn quan trọng trong công nghệ sau thu hoạch đối với các loại
nông sản. Thực tế cho thấy nếu phơi khô hoặc sấy không kịp, nhiều nông sản có thể bị
mất mát do ẩm mốc và biến chất (chiếm khoảng 10–20%, đối với một vài loại có thể
lên đến 40–50%). Ngoài ra, sấy còn là quá trình công nghệ quan trọng trong chế biến
nông sản thành thương phẩm. Trong Đồ án môn học này, em sẽ trình bày về quy trình
công nghệ và thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy bắp hạt với năng suất 2000 kg/h.

I.
Tổng quan
1. Định nghĩa về sấy

Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu. Quá trình
sấy có thể tiến hành tự nhiên bằng năng lượng tự nhiên như năng lượng mặt trời , năng
lượng gió (gọi là quá trình phơi hay sây tự nhiên).Dùng các phương pháp này chỉ đỡ
tốn nhiệt năng nhưng không chủ động diều chỉnh được vận tốc của quá trình theo yêu
cầu kĩ thuật sấy, năng suất thấp. Bởi vậy trong ngành công nghiệp người ta thường tiến
hành quá trình sấy nhân tạo bằng nguồn năng lượng do con người tạo ra.
Tùy theo phương pháp truyền nhiệt, trong kĩ thuật sấy cũng chia ra:
-

Sấy đối lưu: Phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với không khí
nóng khói lò (tác nhân sấy).

-

Sấy tiếp xúc: Phương pháp sấy không cho vật liệu sấy tiếp xúc trực tiếp với
tác nhân sấy.

-

Sấy bằng tia hồng ngoại: Phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng
ngoại, do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy

-

Sấy bằng dòng điện cao tần: Phương pháp sấy dùng năng lượng điện trường
có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày lớp vật liệu

-

Sấy thăng hoa: phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không rất cao,

nhiệt đọ thấp nên độ ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng thái
rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng.

Ba phương pháp sấy cuối cùng ít được sử dụng trong công nghiệp nên gọi chung là
các phương pháp sấy đặc biệt.
Sấy đối lưu được sử dụng phổ biến trong công nghiệp. Các dạng thiết bị sấy đối lưu :
-

6

TBS buồng

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu


Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

-

GVHD:Tiền Tiến Nam

TBS hầm
TBS tháp
TBS thùng quay
TBS phun
TBS khí động
TBS tầng sôi

2. Nguyên liệu bắp(ngô)
a. Tổng quan

-

Ngô có tên khoa học là: Zea mays L.
Giới: Plantae.
Ngành: Magnoliophyta.
Lớp: Liliopsida (Monocotyledones).
Bộ: Poales (bộ Hòa thảo, bộ cỏ, bộ lúa).
Họ: Gramineae (họ Hòa thảo), Poaceae.
Chi: Maydeae
Loài: Zea mays L, Z.mexicana, Z.perrenis L

Ngô là cây lương thực quan trọng trên toàn thế giới bên cạnh lúa mì và lúa gạo. Ở
các nước thuộc Trung Mỹ, Nam Á và Châu Phi, Người ta sử dụng ngô làm lương thực
chính cho người với phưương thức rất đa dạng theo vùng địa lý và tập quán từng nơi.
Ngô là cây thức ăn chăn nuôi quan trọng nhất hiện nay: 70% chất tinh trong thức
ăn tổng hợp của gia súc từ ngô. Ngô còn là thức ăn xanh và và ủ chua lý tưởng cho đại
gia súc đặc biệt là bò sữa. Gần đây ngô còn là cây thực phẩm. Người ta dùng bắp ngô
bao tử làm rau cao cấp vì nó sạch và có hàm lượng dinh dưỡng cao. Ngô nếp, ngô
đường được dùng làm quả ăn tươi hoặc đống hộp làm thực phẩm xuất khẩu. Ngô còn là
nguyên liệu của ngành công nghiệp lương thực – thực phẩm và công nghiệp nhẹ để sản
xuất rượu, cồn, tinh bột, dầu, glucose, bánh kẹo…
Chính vì tầm quan trọng của nó trong neeng kinh tế như vậy, cho nên cây ngô
được toàn thế giới gieo trồng và hình thành 4 vùng sinh thái cây ngô chính là: vùng ôn
đới, vùng cận nhiệ đới, vùng nhiệt đới cao và vùng nhiệt đới thấp. Việt Nam nằm trong
vùng nhiệt đới thấp. Cây ngô đã được đưa vào sản xuất cách đây 300 năm. Những năm
gần đây, nhờ có các chính sách khuyến khích của nhà nước và có nhiều tiến bộ khoa
học kỹ thuật, đặc biệt là về giống, cây ngô đã có những tăng trưởng đáng kể về diện
tích, năng xuất và sản lượng, đông thời đã hình thành 8 vùng trồng ngô chính trong cả
nước.

b. Phân loại
Từ loài Zea mays L, dựa vào cấu trúc nội nhũ của hạt, ngô được phân loại thành:

7

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu


Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

-

Ngô đá (Zea mays L. subsp. Indurata sturt)

Hình 1.1: Ngô đá
-

Ngô răng ngựa ( Zea mays L. subsp. indentata sturt)

Hình 1.2: Ngô răng ngựa
-

8

Ngô nếp ( Zea mays L. subsp. ceratina kulesh)

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu

GVHD:Tiền Tiến Nam

Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

Hình 1.3: Ngô nếp
-

Ngô đường ( Zea mays L. subsp. saccharata sturt)

Hình 1.4: Ngô đường
-

9

Ngô nổ ( Zea mays L. subsp. everta sturt)

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu

GVHD:Tiền Tiến Nam


Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

Hình 1.5: Ngô nổ
-

Ngô bột ( Zea mays L. subsp. amylacea sturt)

Hình 1.6: Ngô bột
-

10

Ngô bọc ( Zea mays l. subsp. tunecata sturt)

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu

GVHD:Tiền Tiến Nam


Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

GVHD:Tiền Tiến Nam

Hình 1.7: Ngô bọc

c. Cấu tạo
Các cơ quan sinh dưỡng của bắp gồm: rễ, thân, lá làm nhiệm vụ duy trì đời sống
của cây bắp. Phôi và hạt là khởi thủy của cây mầm.
Các cơ quan sinh sản đực (bông cờ) và cái (mầm bắp) khác biệt nhau nhưng nằm
trên cùng một cây. Ngô giao phấn chéo nhờ gió và côn trùng.
Khi thu hoạch, con người sử dụng hạt ngô làm thực phẩm. Hạt ngô thuộc loại quả
dĩnh gồm 4 bộ phận chính: vỏ hạt, lớp aleron, phôi, nội nhũ và chân hạt.
-

Vỏ hạt (chiếm 6–9% khối lượng hạt ngô): là một màng nhẵn bao bọc xung
quanh hạt có màu trắng, màu tím hoặc vàng tùy thuộc vào giống.

-

Lớp aleron (6–8%): nằm sau vỏ hạt bao bọc lấy nội nhũ và phôi.

-

Nội nhũ (70–85%): là bộ phận chính chứa đầy các chất dinh dưỡng để nuôi
phôi. Nội nhũ chứa tinh bột. Tinh bột nội nhũ gồm 3 loại: bột, sừng và pha lê.
Đặc điểm và màu sắc nội nhũ là căn cứ để phân loại ngô.

-

Phôi (8–15%): bao gồm lá mầm, trụ dưới lá mầm, rễ mầm, và chồi mầm. Phôi
ngô chiếm gần 1/3 thể tích hạt, bao quanh phôi có lớp tế bào xốp giúp cho vận
chuyển nước vào phôi và ngược lại thuận lợi.

-

Chân hạt: gúp hạt đính chặt vào bắp ngô.

Thành phần hóa học của hạt ngô được cho trong bảng sau:

11

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu


Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

GVHD:Tiền Tiến Nam

Bảng 1.1: thành phần hóa học gần đúng các thành phần chính của hạt ngô (%)
Thành phần hóa học

Vỏ hạt
Nội nhũ
Protein
3.7
8.0
Chất béo
1.0
0.8
Chất xơ thô
86.7
2.7
Tro
0.8
0.3
Tinh bột
7.3
87.6
Đường
0.34
0.62
Theo nguồn: Watson, 1987 (theo Ngô – Nguồn dinh dưỡng của loài
1995)

12

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu

Mầm
18.4
33.2

8.8
10.5
8.3
10.8
người, FAO,


Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

GVHD:Tiền Tiến Nam

Hình 1.8: Hạt ngô

1 và 2: Hạt ngô bổ dọc theo 2 mặt:
a.Vết sẹo râu ngô, b.Vỏ hạt, c.Lớp aleron, d.Nội nhũ, e.Thuần (ngù),
f.Lớp tuyến ngài, g.Bao lá mầm, h.Chồi mầm, i.Lóng đầu tiên,
j.Rễ mầm thứ sinh, k.Đốt ngù, l.Rễ mầm, m.Bao mầm,
n.Tế bào đáy nội nhũ, o.Lớp đen, p.Chân hạt
3: Lát cắt qua vỏ hạt và nội nhũ:
a.Vỏ hạt, b.Màng phôi, c.Lớp aleron, d.tế bào ngoài của nội nhũ
e.Tế bào trong nội nhũ

13

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu


Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

GVHD:Tiền Tiến Nam

4: Lát cắt qua ngù: a.Lớp tuyến ngù, b.Tế bào trong
5: Lát cắt dọc vùng đáy nội nhũ:
a.Tế bào nội nhũ thường, b.Tế bào nội nhũ màng đáy, c.Lớp đen

d. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới
Ngô là cây lương thực quan trọng trong nền kinh tế toàn cầu. Mặc dù chỉ đứng thứ
ba về diện tích ( sau lúa nước và lúa mì) ngô đã có năng suất và sản lượng cao nhất
tỏng các cây cốc. Giai đoạn 1997-1999, diện tích trồng ngô là 140.182triệu ha, năng
suất 4.3 tấn/ha và tổng sản lượng 600.27 triệu tấn (CIMMYT 1999/2000). Mức tăng
trưởng bình quân hàng năm của cây ngô trên toàn thế giới về diện tích là 0.7%, năng
suất là 2.4% và sản lượng là 3.1%.
Theo CIMMYT 1999/2000, một số chỉ tiêu về tình hình sản xuất ngô trên thế theo
các khối kinh tế được trình bày ở bảng sau:
Bảng 1.2: Tình hình sản xuất ngô trên thế giới giai đoạn 1997-1999
Các nước
Toàn thế
Các nước
Đông Âu và
Chỉ tiêu
đang phát
giới
phát triển
Liên Xô cũ
triển
Diện tích (1000 ha)

140.182

96.062

34.543

9.577

Năng suất (tấn/ha)

4.3

2.9

8.3

3.8

Sản lượng(1000 tấn)

600.277

276.325

287.335

36.617

Phần trăm diện tích ngô
trong cây ngũ cốc(%)

20

21

25

9

Nhập khẩu (1000 tấn)

-

24.426

-25.749

-544

Bình quân đầu người
(kg/năm)

100

66

282

88

17

30

4

7

66

57

76

82

Làm lương thực cho
người(%)
Làm thức ăn chăn
nuôi(%)

14

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu


15

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu

3

34

23

69

74

45

44

4.892 4.101

10

6.402 3.876

3.5

5

75

10

24

6

13.660

1.7

8.147

1.192 1.105

5.4

Nam Á

Bắc Phi Tây Á

46

43

50

3.080

19

19.974

2.4

8.185

Đông

Nam Á

75

12

100

10.326

27

122.784

4.8

25.592

Đông Á

28

56

166

6.722

70

21.084

2.2

9.601

Mexico
Trung Mỹ

44

47

73

3.967

45

4.013

1.9

2.082

Vùng
ANDET

77

9

190

-8.744

53

50.107

3.2

15.501

Nam Mỹ

82

7

88

-544

9

36.617

3.8

9.577

76

4

282

25.749

25

287.335

8.3

34.543

Đ.Âu và Liên
Xô cũ MỹTây Âu, Bắc

Bảng 1.3: Tình hình sản xuất ngô các vùng thuộc các châu lục giai đoạn 1997-1999

Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

GVHD:Tiền Tiến Nam


13
17

nuôi(%)Làm thức ăn chăn

72

66

GVHD:Tiền Tiến Nam

Làm lương thực
cho người(%)

43
81
người (kg/năm)Bình quân đầu

184
127
tấn)Nhập khẩu (1000

21
41
ngũ cốc(%)

Phần trăm diện
tích ngô trong cây

11.035
23.389
tấn)Sản lượng (1000

1.2
1.5
Năng suất (tấn/ha)

9.223
15.436
Diện tích (1000 ha)

Chỉ tiêu

Tây .Nam Tây Trung
Phi
Phi

Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

e. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam
Cây ngô đưa vào Việt Nam cách đây khoảng 300 năm. Ngày nay ngô được trồng ở
tất cả các vùng và các tỉnh ở nước ta, song do yếu tố đất đai, thời tiết khí hậu chi phối
nên năng suất có sự khác biệt rõ rệt. Bảng 3 sẽ cho chúng ta khái quát về tình hình sản
xuất ngô của các vùng sinh thái và các tỉnh năm 2000.

Bảng 1.4: Tình hình sản xuất ngô theo vùng và địa phương (năm 2000)
Vùng, tỉnh
Cả nước
ĐB Sông Hồng
Hà Nội
Hải Phòng
Vĩnh Phúc
Hà Tây

Bắc Ninh
Hải Dương

16

Diện tích
(1000 ha)
730.2
92.9
12.1
0.6
20.1
20.6
4.4
5.2

Năng suất (tạ/ha)

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu

27.5
31.1
26.2
30.0
27.3
33.5
26.3
37.3

Sản lượng

(1000 tấn)
2005.9
279.6
31.7
1.8
54.9
69.0
11.5
19.4


Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

Hưng Yên
Hà Nam
Nam Định
Thái Bình
Ninh Bình
Đôg Bắc
Hà Giang
Cao Bằng
Lào Cai
Bắc Cạn
Lạng Sơn
Tuyên Quang
Yên Bái
Thái Nguyên
Phú Thọ
Bắc Giang
Quảng Ninh

Tây Bắc
Lai Châu
Sơn La
Hòa Bình
Bắc Trung Bộ
Thanh Hóa
Nghệ An
Hà Tĩnh
Quảng Bình
Quảng Trị
Thừa Thiên Huế
Duyên hải NTB
Đà Nẵng
Quảng Nam
Quảng Ngãi
Bình Định
Phú Yên
Khánh Hòa
Tây Nguyên
Kon Tum
Gia Lai
Đắk Lắk
Lâm Đồng
Đông Nam Bộ

17

7.2
7.9
3.4

4.7
6.7
183.2
41.8
31.5
22.5
9.9
12.7
11.7
9.9
10.7
16.2
11.4
4.9
104.2
31.1
51.6
21.5
92.8
46.4
37.5
2.5
3.3
1.9
1.2
28.5
0.1
8.9
7.7
2.8

4.0
5.0
86.8
4.4
23.5
46.5
12.4
122.8

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu

26.5
29.5
32.1
40.6
28.2
23.6
17.2
24.1
17.0
21.4
35.3
33.0
19.7
28.8
26.2
25.8
26.3
21.9
13.9

26.3
22.7
24.5
27.3
21.0
23.2
31.5
16.3
22.5
25.1
60.0
29.8
32.3
33.9
7.0
14.6
36.5
29.8
27.5
41.6
39.5
33.4

GVHD:Tiền Tiến Nam

19.1
23.3
10.9
19.1
18.9

425.5
71.7
75.8
38.3
21.2
44.8
38.6
19.5
30.8
42.5
29.4
12.9
227.8
43.2
135.8
48.8
227.4
126.7
78.7
5.8
10.4
3.1
2.7
71.6
0.6
26.5
24.9
9.5
2.8
7.3

320.3
13.1
64.7
193.5
49.0
401.9


Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

TP.Hồ Chí Minh
1.1
Ninh Thuận
10.8
Bình phước
5.9
Tây Ninh
7.1
Bình Dương
1.3
Đồng Nai
65.3
Bình Thuận
12.0
Bà Rịa – Vũng Tàu
19.3
ĐB Sông Cửu Long
19.0
Long An
0.4

Đồng Tháp
2.6
An Giang
5.1
Tiền Giang
2.5
Vĩnh Long
0.6
Bến Tre
0.8
Cần Thơ
1.1
Trà Vinh
2.6
Sóc Trăng
2.7
Bạc Liêu
0.3
Cà Mau
0.3
Theo nguồn: Niên giám thống kê 2001

30.9
18.6
26.3
35.4
16.2
35.7
28.8
35.3

27.3
32.5
40.4
20.6
24.8
20.0
27.5
32.7
29.6
24.8
26.7
36.7

GVHD:Tiền Tiến Nam

3.4
20.1
15.5
25.1
2.1
232.9
34.6
68.2
51.8
1.3
10.5
10.5
6.2
1.2
2.2

3.6
7.7
6.7
0.8
1.1

3. Phương pháp thực hiện quá trình sấy:
Để bảo quản hoặc dùng để chế biến các sản phẩm có chất lượng cao thì các loại
hạt cần được sấy khô xuống độ ẩm bảo quản hoặc độ ẩm chế biến. Để thực hiện quá
trình sấy, có thể sử dụng nhiều hệ thống sấy khác nhau như: hệ thống sấy hầm, hệ
thống sấy thùng quay, hệ thống sấy tháp, hệ thống sấy tầng sôi… Mỗi chế độ công
nghệ sấy khác nhau sẽ có những ảnh hưởng khác nhau đến chất lượng của sản phẩm.
Để sấy bắp hạt, người ta có thể dùng thiết bị sấy tháp, sấy thùng quay. Ở đây, ta
dùng thiết bị sấy thùng quay, là thiết bị chuyên dùng để sấy hạt. Loại thiết bị này được
dùng rộng rãi trong công nghệ sau thu hoạch để sấy các loại ngũ cốc. Trong hệ thống
này, vật liệu sấy được đảo trộn mạnh, tiếp xúc nhiều với tác nhân sấy, do đó trao đổi
nhiệt mạnh, tốc độ sấy nhanh, và độ đồng đều của sản phẩm cao. Ngoài ra, thiết bị còn
có thể làm việc với năng suất lớn.
Tác nhân sấy sử dụng là không khí, được gia nhiệt bởi calorifer với chất tải nhiệt là
khói lò được tạo ra từ quá trình đốt than.

18

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu


Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

GVHD:Tiền Tiến Nam

Nguyên liệu bắp là một nguyên liệu chứa rất nhiều tinh bột. Chế độ công nghệ sấy
tinh bột lại phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ hồ hóa sản phẩm. Nhiệt độ hồ hóa của tinh
bột khoảng 65C, do đó ta cần chọn nhiệt độ tác nhân sấy phù hợp, không cao nhưng
cũng không quá thấp, mục đích là đẩy nhanh quá trình sấy, và không làm cho nhiệt độ
của nguyên liệu vượt quá nhiệt độ hồ hóa.
Đối với thiết bị sấy thùng quay:
Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống sấy chuyên dùng để sấy hạt, cục nhỏ. Nó được
dùng rộng rãi trong công nghệ sau thu hoạch để sấy các loại ngũ cốc. Cấu tạo chính của
hệ thống sấy thùng quay là một thùng sấy hình trụ tròn. Thùng sấy được đạt nghiêng
với mặt phẳng nằm ngang theo tỉ lệ 1/151/50. Thùng sấy quay nhờ một động cơ điện
thông qua một hộp giảm tốc. Vật liệu sấy thừ pheux sấy đi vào thùng sấy cùng với tác
nhân. Thùng sấy quay tròn, vật liệu sấy xừa bị đảo trộn vừa đi dần từ đầu cao của thùng
xuống đầu thấp. Trong quá trình này, tác nhân sấy và vật liệu sấy trao đổi nhiệt ẩm cho
nhau. Vật liệu đi hết chiều dài thùng sấy được lấy ra và vân chuyển vào kho chứa nhờ
một băng tải còn tác nhân sấy di qua xyclon để thu hồi vật liệu sấy hay bụi trước khi
thải ra môi trường.

Hình 1.9: Sơ đồ nguyên lý thiết bị thùng quay
Để tăng cường quá trình xáo trộn và quá trình trao đổi nhiệt ẩm người ta bô trí
trong thùng sấy các cánh khuấy. Có rất nhiều cách bố trí và nhiều loại cánh khuấy
khác nhau. Trong khuôn khổ đề tài này, nhóm chọn loại cánh nâng.

19

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu


Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

GVHD:Tiền Tiến Nam

Thiết bị sấy thùng quay có:
- Ưu điểm: quá trình sấy đều đặn, diễn ra mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt giữa vật
liệu sấy và tác nhân sấy. Cường độ sấy lớn, có thể đạt 100 kg ẩm/m 3h. Thiết bị
nhỏ gọn, có thể cơ khí hóa và tự động hóa hoàn toàn.
-

Nhược điểm: vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi do vỡ vụn, và hao tổn
vật liệu dẫn đến năng suất không cao, và làm giảm chất lượng sản phẩm.

CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Bắp

Thu hoạch

Bóc vỏ

Vỏ

Phơi sơ bộ
Cùi bắp
Tách hạt

Sấy

Làm nguội

20

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu

Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

GVHD:Tiền Tiến Nam

Đóng gói

Sản phẩm

Hình 2.1: Sơ đồ quy trình sấy bắp hạt

CHƯƠNG III:TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY
Vật liệu sấy là bắp hạt, có các thông số vật lý cơ bản như sau:
-

Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy (theo vật liệu ướt):
1 = 25%

-

Độ ẩm cuối của vật liệu sấy (theo vật liệu ướt):
1 = 14%

-

Khối lượng riêng hạt vật liệu:
r = 1,253 kg/m3

-

Khối lượng riêng khối hạt:
r = 850 kg/m3

-

(Bảng 2.4/47–[2])

(Phụ lục 4/230–[3])

Nhiệt dung riêng của vật liệu khô:
Ck = 1.2 – 1.7 kJ/kg.K

(Trang 20–[1])

Chọn Ck = 1.5 kJ/kg.K
-

21

Kích thước hạt bắp:
 Dài :

l = 5.2 – 14 mm.

 Rộng

: b = 5 – 11 mm.

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu

(Phụ lục 7/351–[1])


Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

 Dày :

GVHD:Tiền Tiến Nam

 = 3 – 8 mm.

 Đường kính tương đương: dtđ = 7.5 mm.
-

I.

Năng suất nhập liệu: G1 = 2,000 kg/h.

Tính cân bằng vật chất:

Ta kí hiệu các đại lượng như sau:
G1, G2 (kg/h):khối lượng vật liệu sấy đi vào, ra thiết bị sấy.
1, 2(%)
:
độ ẩm tương đối của vật liệu sấy ở đầu vào, ra của thiết bị
sấy.
W(kg/h)
:
lượng ẩm bay hơi trong 1 giờ.

Gk(kg/h)
:
khối lượng vật liệu khô tuyệt đối.
d0 (kg ẩm/kgkk) : độ chứa ầm (hàm lượng hơi ẩm) của tác nhân sấy ban đầu.
d 2 (kg ẩm/kgkk) : độ chứa ầm (hàm lượng hơi ẩm) của tác nhân sấy ra.
Phương trình cân bằng vật chất:

W  G1  G2

W  G11  G22
-

Lượng ẩm bốc hơi trong 1 giờ:
W  G1

-

1  2
0.25  0.14
 2000
 255.81(kg / h)
1  2
1  0.14

Lượng vật liệu khô tuyệt đối:
Gk  G1  1  1   G2  1  2 
Gk = 2,000(1-0,25) = 1,500 (kg/h)

-

Năng suất của sản phẩm sấy:
G2 = G1 – W = 2000 – 255.81 =1744.19 (kg/h)

II.
Tính cân bằng năng lượng
1. Cân bằng năng lượng cho thiết bị sấy lý thuyết:
Công thức xác định các thông số của tác nhân sấy:
- Áp suất hơi bão hòa:

22

(Trang 127–[1])

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu


GVHD:Tiền Tiến Nam

Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h


4026.42 

Pb  exp  12 
0


235.5

t

C





-

Độ chứa ẩm:
d  0.621

  Pb
Pa    Pb



 




 P 
b




-

(CT 2.31/31–[1])





Pb 






(kg ẩm/kg kk)

Pa
0.621
1

d
Pa
0.621
1

d 

(CT 2.18/28–[1])

(bar)

Pa = 0.981 (bar)= 0.981 x 105 N/m2: áp suất khí quyển.

Enthalpy:

I  ik  d  ia  C pk  t  d  r  C pa  t 

(CT 2.24/29–[1])

Trong đó:
ik, ia (kJ/kg)
Cpk = 1.004
Cpa = 1.842
r = 2,500

:
(kJ/kg.K)
(kJ/kg.K)
(kJ/kg)

enthalpy của 1kg không khí khô và 1kg hơi nước.
: nhiệt dung riêng của không khí khô.
: nhiệt dung riêng của hơi nước.
: ẩn nhiệt hóa hơi của nước.



I  1.004  t  d  2500  1.842  t 

(kJ/kg)

I  1.004  t
 d  2500  1.842  t  kgam / kgkk 


I  2500  d

t
 0 C

1.004  1.842  d



-

Thể tích riêng:
v

288  T
Pa    Pb

(CT VII.8/94–[6])
Trong đó, Pa, Pb: áp suất khí trời và phân áp suất bão hòa của hơi nước trong không
khí, N/m2.

23

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu


Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

GVHD:Tiền Tiến Nam

a. Thông số trạng thái của không khí ngoài trời (A):
Không khí ngoài trời (địa điểm sấy: Bình Dương) :
 t0  27.10 C
A
   83%

4026.42 
4026.42 

Pb0  exp  12 
  exp  12 
  0.0357(bar)
235.5  t0
235.5  27.1



d 0  0.621

0  Pb0
Pa  0  Pb0

 0.621

0.83  0.0357
 0.0193
0.981  0.83  0.0357

(kgẩm/kgkk)

I 0  1.004t0  d0  2500  1.842t0   1.004  27.1  0.0193(2500  1.842  27.1  76.4218(kJ / kgkk )
v0 

288   27.1  273 
288  T0

 0.9224(m 3 / kgkk )
Pa  0  Pb0 0.981 105  0.83  0.0357  105

Không khí được quạt đưa vào calorifer và được đốt nóng đẳng ẩm (x 1=x0) đến
trạng thái B (x1, t1). Trạng thái B cũng chính 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 trong thùng sấy, do tính
chất của vật liệu sấy và chế độ công nghệ quy trình. Nhiệt độ của tác nhân sấy ở B
được chọn phải thấp hơn nhiệt độ hồ hóa của tinh bột bắp. Do bắp là loạt 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 lớp bề mặt của hạt tinh bột 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 tinh bột và lượng đạm cao thì
nên sấy ở nhiệt độ thấp, nhiệt độ hồ hóa tinh bột bắp trong khoảng 62 – 70 0C, vì vậy
ta cần sấy ở nhiệt độ <600C
t1  500 C


 d1  d 0  0.0193  kg / kgkk 
Chọn điểm B

4026.42
4026.42 


Pb1  exp  12 
  exp  12 
  0.1221 bar 
235.5  t1
235.5  50



24

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu


Đồ án: Tính toán thiết kế thiết bị thùng quay sấy bắp hạt 2000kg nguyên liệu/h

d1  0.621

 1 

GVHD:Tiền Tiến Nam

1  Pb1
Pa  1  Pb1

Pa  d1
0.981 0.0193

 0.2424(kg / kgkk )
 0.621  d1   Pb1  0.621  0.0193  0.1221

I1  1.004t1  d1  2500  1.842t1 

= 0.2424

 1.004  50  0.0193  2500  1.842  50 
 100.2275 (kJ/ kgkk)

v1 

288   50  273
288  T1

 0.777(m3 / kgkk )
5
5
Pa  1  Pb1 0.98110  0.2424  0.1221 10

Khi không khí ở trạng thái B được đẩy vào thiết bị sấy để thực hiện quá trình sấy
lý thuyết (I1=I2). Trạng thái không khí ở đầu ra thiết bị sấy là C(t2,2).
Nhiệt độ của tác nhân sấy ra khỏi thiết bị 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, nghĩa là
tránh trạng thái C nằm trên đượng 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  I1  100.2275(kJ / kgkk )

  100%





tđs300C

Chọn t2=330C

4026.42 
4026.42 

Pb2  exp  12 
  exp  12 
  0.05  bar 
235.5  t2
235.5  33



I 2  1.004t2  d 2  2500  1.842t2 
 d2 
2 

25

I 2  1.004t2
100.2275  1.004  33

 0.0262(kg / kgkk )
2500  1.842t2

2500  1.842  33

Pa  d 2
0.981 0.0262

 0.7943
 0.621  d2   Pb2  0.621  0.0262   0.05

SVTH: Điểu Thành Long & Huỳnh Thị Thu Nhiễu