Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy đậu tương với năng suất 120 tấnngày.

Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

BỘ CÔNG THƯƠNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ
NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐH CÔNG
NGHIỆP HÀ NỘI

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
Họ và tên HS - SV : Lê Anh Tuấn
Lớp : ĐH Hoá 2

Khoá: 9

Khoa : Công nghệ Hoá
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Xuân Cảnh
NỘI DUNG
Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy
đậu tương với năng suất 120 tấn/ngày.
Các số liệu ban đầu:
- Độ ẩm đầu của vật liệu: 35%
- Độ ẩm cuối của vật liệu: 10%
- Nhiệt độ khói vào : 1150C.
- Nhiệt độ khói ra : 460C.
TT

Tên bản vẽ

Khổ giấy

Số lượng

1
2

Vẽ dây chuyền sản xuất
Vẽ máy sấy thùng quay

A4
A0

01
01

1


Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

LỜI NÓI ĐẦU

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hiện nay, ngành công nghiệp hóa chất
đang được chú trọng xây dựng và phát triển

Nguyễn Xuân Cảnh

vì nó được ứng dụng nhiều trong các ngành
như: thực phẩm vật liêu xây dựng, sản xuất hóa chất, đồ gốm, phân bón, dược
phẩm… Sấy là một trong những quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều
trong sản xuất cũng như trong sinh hoạt. Trong nông nghiệp, sấy là một công
đoạn quan trọng của công nghệ sau thu hoạch. Trong công nghiệp như công
nghiệp chế biến nông – hải sản, công nghiệp chế biến gỗ, công nghiệp sản xuất
vật liệu xây dựng… kỹ thuật sấy cũng đóng vai trò quan trọng trong dây chuyền
sản xuất.
Quá trình sấy không chỉ là quá trình tách 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 năng lượng và chi phí vận hành thấp.
Để thực hiện quá trình sấy có thể sử dụng nhiều phương thức sấy như sấy
nóng hoặc sấy lạnh, nhiều thiết bị sấy như hầm sấy, tủ sấy, thùng sấy…
Đồ án “ Tính toán và thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi
chiều dùng để sấy đậu tương với năng suất 120 tấn/ngày ” là một trong
những bài tập lớn nằm trong nội dung của bộ môn quá trình và thiết bị khoa
Công Nghệ Hóa – trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội, nó giúp cho sinh viên có
kỹ năng hơn trong quá trình tra cứu số liệu, tính toán, đồng thời nắm vững hơn
về công nghệ sấy nói riêng và các quá trình trong công nghệ hóa học nói chung.
2


Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo Nguyễn Xuân Cảnh cùng các thầy cô
trong khoa Công Nghệ Hóa đã tận tình giúp đỡ em trong thời gian làm bài.
Do hạn chế về tài liệu tham khảo và kiến thức nên bản đồ án chắc chắn
không tránh khỏi sai sót mong nhận được sự đóng góp, sửa chữa của các thầy
cô.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Lê Anh Tuấn

3


Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.Giới thiệu về kỹ thuật sấy
1.1.1. Khái niệm và mục đích.
- Khái niệm: Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bốc hơi nước ra
khỏi vật liệu ẩm.
- Mục đích:
+ bảo quản nguyên vật liệu ( thực phẩm, hóa chất, quặng ) vì sấy làm giảm
độ ẩm của vật liệu đến mức cần thiết do đó vi khuẩn, nấm mốc, nấm men bị ức
chế hoặc không phát triển và hoạt động được, giảm hoạt động các enzim.
+ Tiết kiệm năng lượng tiêu tốn cho quá trình vận chuyển vì sấy làm
giảm kích thước và trọng lượng của vật liệu.
+ Đảm bảo các thông số kĩ thuật cho quá trình gia công vật liệu tiếp theo.
+ Đảm bảo tính mĩ thuật.

1.1.2. Phân loại phương pháp sấy
Có rất nhiều cách để phân loại:
a. Phân loại theo nguồn năng lượng sử dụng để sấy:
+ Sấy tự nhiên: Tiến hành bay hơi tự nhiên bằng năng lượng tự nhiên như
năng lượng mặt trời, năng lượng gió...Dùng các phương pháp này chỉ đỡ tốn
năng lượng nhưng không chủ động được điều chỉnh được vận tốc của quá trình
theo yêu cầu kĩ thuật, năng suất thấp.

4


Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

+ Sấy nhân tạo: sử dụng nguồn năng lượng do con người tạo ra như khói
lò, hơi nước bão hòa, dòng điện...Phương pháp này khắc phục được các nhược
điểm của phương pháp sấy tự nhiên.
b. Phân loại theo phương pháp truyền nhiệt trong kĩ thuật sấy:
+ Sấy đối lưu: Phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với
không khí nóng, khói lò... ( gọi là tác nhân sấy ).
+ Sấy tiếp xúc: Phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực
tiếp với vật liệu mà truyền nhiệt gián tiếp cho một vách ngăn.
+ 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 tầng: 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 độ thấp nên 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 cuối cùng chỉ được sử dụng trong công nghiệp nên gọi
chung là phương pháp sấy đặc biệt.
Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, công nghệ và thiết bị sấy đối
lưu và tiếp xúc được sử dụng phổ biến hơn cả, nhất là phương pháp sấy đối lưu.
Nó có nhiều dạng khác nhau và có thể sấy được hầu hết các dạng vật liệu sấy.
c. Dựa vào phương pháp làm việc.
+ Máy sấy liên tục
5


Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

+ Máy sấy gián đoạn
d. Dựa vào áp suất làm việc:
+ Sấy chân không
+ Sấy áp suất thường
e. Dựa vào cấu tạo thiết bị:
+ Thiết bị sấy buồng: có thể sấy được tất cả các loại vật liệu, cấu tạo thiết
bị đơn giản nhưng vật liệu không được đảo trộn trong quá trình sấy dẫn đến sấy
không đồng đều, thời gian sấy dài, năng suất thấp. Thiết bị làm việc không liên
tục do phải ngừng hoạt động để nạp và tháo vật liệu làm tổn thất năng lượng
nhiều. Khí nóng phân bố không đồng đều trong toàn bộ buồng sấy.
+ Thiết bị sấy hầm: hầm cấu tạo đơn giản, năng suất cao, làm việc bán
liên tục, sấy không đồng đều giữa các lớp vật liệu.
+ Thiết bị sấy nhiều băng tải: vật liệu được đảo trộn, thời gian sấy
nhanh, sấy đồng đều thích hợp sấy vật liệu dạng hạt ít bị vỡ vụn như rau, quả,
sấy ngũ cốc, sấy bánh kẹo nhưng không sấy được vật liệu khích thước lớn, vật
liệu có thể bị vỡ vụn, không sấy được vật liệu quá ẩm do có khả năng bị bết

dính lại trên băng tải làm giảm hiệu quả sấy.
+ Thiết bị sấy thùng quay: cường độ bốc hơi ẩm lớn có, quá trình sấy đều
đặn, tiếp xúc giữa khói nóng và vật liệu tốt, thời gian sấy nhanh, thiết bị gọn, có
thể cơ khí hóa, tự động hóa được hoàn toàn, thích hợp sấy nhiều loại vật liệu,
năng suất lớn. Vật liệu bị đảo trộn nhiều dễ bị vỡ vụn có thể ảnh hưởng đến chất
6


Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

lượng sản phẩm, không sấy được vật liệu có độ bết dính lớn làm giảm hiệu quả
sấy, cấu tạo thiết bị phức tạp
+ Thiết bị sấy tầng sôi: cường độ sấy lớn, năng suất cao, năng suất cao, thiết
bị sấy đồng đều, có thể cơ khí hóa tự động hóa hoàn toàn tuy nhiên khó vật liệu có
thể bị vỡ vụn tạo bụi, bào mòn thiết bị, tốn năng lượng cho thiết bị thu hồi bụi.
+ Thiết bị sấy phun: sấy nhanh, vật liệu ở dạng bột mịn không cần
nghiền, phụ hợp vật liệu không sấy ở nhiệt độ cao tuy nhiên kích thước phòng
sấy lớn, tốc độ của tác nhân sấy nhỏ do đó cường độ sấy nhỏ tiêu tốn năng
lượng lớn, cấu tạo thiết bị phức tạp.
1.1.3. Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy
a. Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí
Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ
gió…, việc nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ làm khô do lượng nước
trong nguyên liệu giảm xuống càng nhiều. Nhưng tăng nhiệt độ cũng ở giới hạn
cho phép vì nhiệt độ làm khô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản
phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín và gây nên sự tạo màng cứng ở lớp bề
ngoài cản trở tới sự chuyển động của nước từ lớp bên trong ra bề mặt ngoài.
Nhưng với nhiệt độ làm khô quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm

khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại nguyên liệu. Nhiệt độ sấy thích
hợp được xác định phụ thuộc vào độ dày bán thành phẩm, kết cấu tổ chức của
thịt quả và đối với các nhân tố khác. Khi sấy ở những nhiệt độ khác nhau thì
nguyên liệu có những biến đổi khác nhau ví dụ: nhiệt độ sản phẩm trong quá
7


Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

trình sấy cao hơn 600 Ο C thì protein bị biến tính, nếu trên 900 Ο C thì fructaza
bắt đầu caramen hóa các phản ứng tạo ra melanoidin tạo polyme cao phân tử
chứa N và không chứa N, có màu và mùi thơm xảy ra mạnh mẽ. Nếu nhiệt độ
cao hơn nữa thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trị dinh dưỡng và mất
giá trị cảm quan của sản phẩm.
Quá trình làm khô tiến triển, sự cân bằng của khuếch tán nội và khuếch tán
ngoại bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn nhưng tốc độ khuếch tán nội thì
chậm lại dẫn đến hiện tượng tạo vỏ cứng ảnh hưởng đến quá trình làm khô.
b. Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí
Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình sấy, tốc
độ gió quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy. Vì tốc độ
chuyển động của không khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân
bằng quá trình sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại. Vì
vậy, cần phải có một tốc độ gió thích hợp, nhất là giai đoạn đầu của quá trình
làm khô.
Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình làm khô, khi hướng gió
song song với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh. Nếu hướng gió
thổi tới nguyên liệu với góc 45oC thì tốc độ làm khô tương đối chậm, còn thổi
thẳng vuông góc với nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất chậm.

c. Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí
Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến
quá trình làm khô, độ ẩm của không khí càng lớn quá trình làm khô sẽ chậm lại.
8


Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

Các nhà bác học Liên Xô và các nước khác đã chứng minh rằng: độ ẩm tương
đối của không khí lớn hơn 65% thì quá trình sấy sẽ chậm lại rõ rệt, còn độ ẩm
tương đối của không khí khoảng 80% trở lên thì quá trình làm khô sẽ dừng lại
và bắt đầu xảy ra hiện tượng ngược lại, tức là nguyên liệu sẽ hút ẩm trở lại.
Để cân bằng ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại và tránh hiện
tượng tạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn tức là
vừa sấy vừa ủ.
Làm khô trong điều tự nhiên khó đạt được độ ẩm tương đối của không khí
50% đến 60% do nước ta khí hậu nhiệt đới thường có độ ẩm cao. Do đó, một
trong những phương pháp để làm giảm độ ẩm của không khí có thể tiến hành
làm lạnh để cho hơi nước ngưng tụ lại. Khi hạ thấp nhiệt độ của không khí dưới
điểm sương hơi nước sẽ ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối của không khí
cũng được hạ thấp. Như vậy để làm khô không khí người ta áp dụng phương
pháp làm lạnh.
d. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu
Kích thước nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy. Nguyên liệu càng
bé, càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh, nhưng nếu nguyên liệu có kích thước
quá bé và quá mỏng sẽ làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gẫy vỡ.
Trong những điều kiện giống nhau về chế độ sấy (nhiệt độ, áp suất khí
quyển) thì tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S và tỷ lệ nghịch với

chiều dày nguyên liệu δ.
e. Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm
9


Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

Quá trình ủ ẩm nhằm mục đích là làm cho tốc độ khuếch tán nội và khuếch
tán ngoại phù hợp nhau để làm tăng nhanh quá trình làm khô. Trong khi làm
khô quá trình ủ ẩm người ta gọi là làm khô gián đoạn.
f. Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu
Tùy vào bản thân nguyên liệu mà người ta chọn chế độ làm khô cho phù hợp,
cần phải xét đến thành phần hóa học của nguyên liệu như: nước, lipit, chất
khoáng, protein, Vitamin, kết cấu tổ chức thịt quả chắc hay lỏng lẻo...
1.1.4. Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống
Sấy là quá trình tách nước (ẩm) ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt.
Ngày xưa người ta đã biết sử dụng phương pháp sấy tự nhiên rất đơn giản là
phơi nắng. Tuy nhiên, phơi nắng bị hạn chế lớn là cần diện tích sân phơi rộng
và phụ thuộc vào thời tiết, đặc biệt bất lợi trong mùa mưa. Vì vậy, trong các
ngành công nghiệp người ta thường phải tiến hành quá trình sấy nhân tạo.
- Kết quả của quá trình sấy là hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng lên.
Điều đó có ý nghĩa quan trọng trên nhiều phương diện khác nhau.
Ví dụ:
+ Đối với các nông sản và thực phẩm thì tăng cường tính bền vững trong
bảo quản.
+ Đối với các nhiên liệu ( củi, than) được nâng cao nhiệt lượng cháy, đối
với các gốm sứ thì làm tăng độ bền cơ học…
10

Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

+ Và ngoài ra tất cả các vật liệu sau khi sấy đều được giảm giá thành
vận chuyển.
- Do các ý nghĩa đã nêu trên mà đối tượng của quá trình sấy thật đa dạng,
bao gồm nguyên liệu, bán thành phẩm và thành phẩm trong các giai đoạn khác
nhau của quá trình sản xuất và chế biến, thuộc nhiều lĩnh vực kinh tế khác nhau.
Nói cách khác, kỹ thuật sấy được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công
nghiệp và nông nghiệp.
- Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi
trạng thái pha của lỏng trong vật liệu thành hơi. Hầu hết các vật liệu trong quá
trình sản xuất đều chứa pha lỏng là nước và người ta thường gọi là ẩm. Như vậy
trong thực tế có thể xem sấy là quá trình tách ẩm bằng phương pháp nhiệt.
- Việc cung cấp năng lượng cho vật liệu trong quá trình sấy được tiến hành
theo các phương pháp truyền nhiệt đã biết.
Ví dụ :
+ Cấp nhiệt bằng đối lưu gọi là sấy đối lưu.
+ Cấp nhiệt bằng dẫn nhiệt gọi là sấy tiếp xúc.
+ Cấp nhiệt bằng bức xạ gọi là sấy bức xạ.
+ Ngoài ra, còn có các phương pháp sấy đặc biệt như sấy bằng dòng điện
cao tần, sấy thăng hoa, sấy chân không…

11


Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

- Tóm lại, để bảo quản các loại sản phẩm trong thời gian dài, trong qui trình
công nghệ sản xuất của nhiều sản phẩm đều có công đoạn sấy khô.
- Để chất lượng sản phẩm ngày càng được nâng cao, công nghệ sấy cũng
được cải tiến và phát triển như trong ngành hải sản, rau quả và nhiều loại thực
phẩm khác. Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô, đậu…sau khi thu
hoạch cần sấy khô kịp thời, nếu không sản phẩm sẽ bị giảm chất lượng thậm chí
bị hỏng dẫn đến tình trạng mất mùa sau thu hoạch.
Do nhu cầu sấy ngày càng đa dạng, có nhiều phương pháp và thiết bị sấy
để sấy các loại sản phẩm khác nhau. Ngoài ra đôi khi cùng một loại sản phẩm
nhưng nếu yêu cầu về qui mô sấy khác nhau thì cũng đòi hỏi thiết bị sấy phù
hợp. Đối với từng loại sản phẩm đã được biết trước, nhằm đạt được các yêu cầu
của sản phẩm sấy với chi phí nhiên liệu và đầu tư thiết bị ban đầu thấp nhất.
1.2. Giới thiệu về máy sấy thùng quay
Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng để
sấy vật liệu hạt, cục nhỏ như: cát, than đá, các loại quặng, đường, muối, và các
loại hóa chất như : NaHCO , BaCl …ngũ cốc, mì chính. Hệ thống dùng nhiên
liệu đốt có thể là dầu hoặc than cấp nhiệt cho buồng đốt.
1.2.1. Cấu tạo
Cấu tạo của máy sấy thùng quay gồm 3 phần chính:
-

Buồng đốt.

-

Thùng quay để trao đổi nhiệt liên tục với vật liệu sấy.
12

Trường : ĐHCN Hà Nội

-

Khoa : CN Hoá Học

Hệ thống thông gió thu hồi bụi cuối lò.

Cấu tạo chính của máy sấy thùng quay là thùng sấy. Thùng sấy là một
ống hình trụ tròn bằng vật liệu thép, trong đó có lắp các cánh xáo trộn để phân
vùng hoặc không. Tùy theo đường kính của ống thép mà chiều dày của thành
ống có thể từ 10 - 14 mm. Ống thép này được đặt nghiêng 1 - 6 trên 2 ổ trục
quay, để tránh tình trạng ống bị trôi khi quay ở 2 ổ trục có bệ đỡ bằng con lăn
chống trôi. Đầu cao của ống có buồng đốt cấp nhiệt và bên trên có ống dẫn vật
liệu vào. Đầu thấp của ống có buồng cuối lò, bên dưới có ống dẫn vật liệu ra
khỏi thùng sấy sang gầu tải đưa lên silo chứa. Bên trong buồng cuối lò có gắn
quạt hút, ống khói và xyclon lắng bụi tạo thành hệ thống thông gió bên trong
máy sấy.
Bên trong thùng sấy người ta lắp các cánh để xáo trộn vật liệu làm quá
trình trao đổi nhiệt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy tốt hơn. Các đệm ngăn
trong thùng vừa có tác dụng phân phối đều vật liệu theo tiết diện thùng vừa làm
tăng bề mặt tiếp xúc. Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước của vật
liệu sấy và độ ẩm của nó. Các loại đệm ngăn được dùng phổ biến trong máy sấy
thùng quay gồm :
- Đệm ngăn loại mái chèo nâng và loại phối hợp dùng khi sấy những
vật liệu cục to, ẩm, có xu hướng đóng vón lại, loại này có hệ số chứa đầy vật
liệu không quá 10 - 20 %.
- Đệm ngăn hình quạt có những khoảng không thông với nhau.

13


Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

- Đệm ngăn phân phối hình chữ thập và kiểu vạt áo được xếp trên toàn
bộ tiết diện của thùng, được dùng để sấy vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi thùng
quay vật liệu được đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc pha lớn.
- Đệm ngăn kiểu phân khu để sấy các hạt đã đập nhỏ, bụi. loại này cho
phép hệ số chứa đầy từ 15 - 25 %.
Nếu nhiệt độ sấy lớn hơn 200C thì dùng khói lò nhưng không dùng cho
nhiệt độ lớn hơn 800C.
1.2.2. Ưu, nhược điểm của sấy thùng quay.
- Ưu điểm:
+ Cường độ bốc hơi ẩm lớn có thể đạt 100 kg ẩm bây hơi/m 3h.
+ Quá trình sấy đều đặn
+ Tiếp xúc giữa tác nhân sấy và vật liệu tốt
+ Thời gian sấy nhanh
+ Thiết bị gọn
+ Có thể cơ khí hóa và tự động hóa hoàn toàn
+ Thích hợp với sấy nhiều loại vật liệu
+ Năng suất lớn có thể lên đến 20 tấn/h
- Nhược điểm:
+ Vật trộn bị đảo trộn nhiều có thể bị vỡ vụn ảnh hưởng đến chất lượng sản
phẩm
+ Vật liệu có độ bết dính lớn gây khó khăn trong quá trình sấy làm giảm hiệu
quả sấy
14

Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

+ Không sấy được thiết bị dễ vỡ
+ Cấu tạo thiết bị phức tạp
1.3. Giới thiệu về vật liệu sấy đậu tương
Đậu tương hay còn được gọi là đỗ tương, đậu nành là loại cây giàu hàm
lượng đạm protein. Hạt đậu nành chứa 8% nước, 5% chất vô cơ, 15 – 25%
glucose, 15 – 20% chất béo, 35 – 45% chất đạm với đủ các loại amino acid
cần thiết và nhiều sinh tố, khoáng chất. So với thịt động vật, đậu nành có
nhiều chất dinh dưỡng hơn: 100g đậu nành có 411 calo; 34 g đạm; 18g béo;
165mg calcium; 11mg sắt; trong khi đó thịt bò loại ngon chỉ có 165 calo, 21g
đạm; 9g béo; 10mg calcium và 2.7mg sắt. Quan trọng hơn cả là trong đậu
nành có một hóa chất tương tự như kích thích tố nữ estrogen mà nhiều công
trình khoa học chứng minh là rất tốt trong việc trị và ngừa một số bệnh.
Đậu tương có chứa rất nhiều các chất phốt pho béo và các thành phần dinh
dưỡng khác vì vậy người ta đang khai thác triệt để để làm các món ăn và
thuốc uống.Tác dụng của đậu tương đối với sức khoẻ đang ngày càng được
tăng cường. Các sản phẩm làm từ đậu tương đang ngày càng được mọi người
ưa chuộng

15


Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

1.4. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy thùng quay
1.4.1. Sơ đồ công nghệ

16


Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

1. Buồng đốt

2. Ghi lò

3. Cửa hòa gió

4. Phễu nạp liệu

5. Thân thùng

6. Vành đai

7. Con lăn chặn

8. Con lăn đỡ

9. Động cơ

10. Hộp giảm tốc

11. Bánh răng chủ động

12. Bánh răng bị động

13. Tháo sản phẩm

14. Chân đế

15. Quạt

16. Xyclon

17. Cánh xới

1.4.2. Nguyên lí hoạt động của máy sấy thùng quay
Máy sấy thùng quay gồm một thùng hình trụ l đặt nghiêng so với mặt
phẳng nằm ngang 1/15- 1/50.Toàn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên hai
bánh đai đỡ 2
Bánh đai đỡ được đặt trên bốn con lăn đỡ 3 ; khoảng cách giữa giữa hai con
lăn đỡ 11 dễ dàng điều chỉnh để điều chỉnh góc nghiêng của thùng , tức là điều
chỉnh thời gian lưu của vật liệu. Thùng quay được là nhờ bánh răng 4 gắn chặt
vào thùng: bánh răng 4 ăn khớp với bánh răng dẫn động 12 nhận truyền động
của động cơ 10 qua bộ giảm tốc

17


Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

Vật liệu ướt đươc nạp liên tục vào đầu cao của thùng và được chuyển động
dọc thùng nhờ các đệm ngăn. Các đệm ngăn này vừa có tác dụng phân bố đều
vật liệu theo tiết diện thùng đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc
giữa vật liệu sấy với tác nhân sấy. Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích
thước của vật liệu sấy, tính chất và độ ẩm của nó. Vận tốc của khói lò hay
không khí nóng đi trong máy sấy thường khoảng 2 – 3 m/s ,còn thùng quay từ
5 – 8 vòng/ph .Vật liệu cuối máy sấy ( vật liệu khô ) được tháo qua cơ cấu
tháo sản phẩm 5 rồi nhờ máy vận chuyển vít tải , băng tải ….. vận chuyển vào
kho. Khói lò hay không khí thải được quạt 7 hút và đẩy vào hệ thống tách bụi
như xyclon, lọc túi …. để tách những hạt bụi bị cuấn theo khí thải .Các hạt
bụi tách được dẫn về máy vận chuyển 13, còn khí thải sạch được thải ra ngoài
Ưu điểm của máy sấy thùng quay là quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ
tiếp xúc tốt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy.Cường độ sấy lớn có thể đạt 100
kg hơi ẩm bay hơi / m3.h .Thiết bị gọn có thể cơ khí hoá và tự động hoá toàn
bộ khâu sấy. Tuy nhiên máy sấy thùng quay cũng có những nhược điểm là vật
liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi do vỡ vụn nên trong nhiều trường hợp sẽ
làm giảm chất lượng sản phẩm

18


Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH ĐỐT THAN
2.1.Các thông số ban đầu:
2.1.1. Thiết bị sấy:

- Máy sấy thùng quay
- Phương thức sấy: xuôi chiều
2.1.2. Tác nhân sấy : khói lò
Nhiệt độ khói vào thùng sấy: 1150
-

Nhiệt độ khói ra thùng sấy : 460

2.1.3. Vật liệu sấy : đậu tương
- Năng suất : 120 tấn / ngày = 5000 kg/ h
- Độ ẩm của VL trước khi sấy W1 = 35%
- Độ ẩm của VL sau khi sấy

W2= 10%

2.1.4. Điều kiện môi trường
Trạng thái không khí đặt ngoài trời nơi đặt thiết bị sấy :
0
 t 0   = 25 C              

  o = 85 %
 ϕ

2.2. Trạng thái không khí trước khi vào lò đốt
- Hàm ẩm của không khí :
ϕo . pbh
xo = 0,621 p − pbh .ϕo

.

19

( kg ẩm/kg kkk )


Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

CT 7.3 – T 273 [6]
Trong đó :
P : Áp suất khí quyển ( mmHg ) P = 760 mmHg
Pbh : Áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp không
khí

ẩm đã bão hoà hơi nước ( mmHg )



4026, 62 
4026, 62 

 = exp 12 −

235,5 + to 
235,5 + 25 


Pbh = exp 12 −


= 0.032 bar

0, 621.0,85.0.032
→xo = 760 − 0.032.0,85 = 0,017 ( kg ẩm/kg kkk ).
750

- Hàm nhiệt của không khí
Io = to + ( 2493 + 1,97.to ).xo ( kJ/kg kkk )
( CT 7.5 – 273 – QTTBT4 )
→ Io = 25 + ( 2493 + 1,97.25 ).0,017
= 68,22 ( kJ/kg kkk )
 Trạng thái không khí trước khi vào lò đốt
Nhiệt độ

: to = 250

Độ ẩm

: ϕ o = 85%

Hàm nhiệt : x0= 0,017 (kg /kkk )
20


Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

Hàm ẩm

: Io = 68 ,22 (kJ /kkk)

2.3. Tính toán các thông số của nhiên liệu
2.3.1. Thành phần của than
Nhiên liệu than đá bao gồm thành phần sau

Thành phần

C

H

O

N

S

W

A

x

%Khối lượng

82

4,56

3,44

1,8

4,25

7

7,6

3

Chuyển các thành phần trạng thái sang trạng thái làm việc
Alv = A.
C=C.

= 7,6.

100 − 7
= 7,07 %
100

100 − 7 − 7.07
100 − W − A lv
= 82.
= 70,46%
100
100

Tính toán tương tự ta thu được thành phần của than ở chế độ làm việc

Thành phần

Clv

Hlv

Olv

Nlv

Slv

W

Alv

x

%Khối lượng

70,46

3,92

2,96

1,55

3,65

7

7,07

3

2.3.2. Nhiệt dung riêng của than đá
Công thức tính nhiệt dung riêng :
Ct = 837 + 3,7. to + 625.x ( J/ Kg.độ )
CT I.48 – T 153 [1]
21


Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

Trong đó :
to : Nhiệt độ của than trước khi vào lò đốt (to = 250 )
x : Hàm lượng chất bốc (x = 3% )
Ct = 837 + 3,7.25 + 625.0,03 = 948,25 ( J/kgoC )
Ct = 948,25.10-3 ( kJ/kg.ºC ).

2.3.3.Nhiệt trị của than
Nhiệt trị cao của than :
Qc = 339.Clv + 1256.Hlv – 109.(Olv – Slv) ( kJ/kg )
CT VII.37 – T 110[2]
→ Qc = 339.70,64 + 1256.3,92 + 109.( 2,96 – 3,65 )

→ Qc = 28884,67 (kJ/kg).
Nhiệt trị thấp của than :
Qth = Qc - 25.( 9H + W ) = 28884,67 - 25( 9.3,92 + 7 )
= 27827,67 ( kJ/kg )
2.3.4. Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1 kg than
Lo = 0,115.Clv + 0,346.Hlv +0,043.( Slv – Olv )
Công thức VII.38 – T111 [2]
22


Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

Lo = 0,115.70.46 + 0,346.3,92 + 0,043.( 3,65 – 2.96 )
= 9,49 (kg không khí/kg than)
2.3.5. Hệ số không khí thừa sau quá trình hoà trộn

Do nhiệt độ khói lò sau buồng đốt rất lớn so với yêu cầu , Vì thế
trong thiết bị sấy thùng quay dùng khói lò làm TNS người ta tổ chức
hoà trộn với không khí ngoài trời để cho một hỗn hợp có nhiệt độ
thích hợp .Vì thế , trọng hệ thống sấy thùng quay người ta xem hệ số
không khí thừa là tỷ số giữa không khí khô cần cung cấp thực tế cho
buồng đốt cộng với lượng không khí khô cần cung cấp thực tế cho
buồng đốt cộng với lượng không khí khô đưa vào buồng hoà trộn
với lượng không khí khô lý thuyết cần cho quá trình cháy .
Để tính hệ số không khí thừa không khí ở buồng đốt và trộn người
ta sử dụng phương pháp cân bằng nhiệt lò đốt than
2.3.5.1. Nhiệt lượng vào buồng đốt khi đốt 1kg than
Qv = Q1 + Q2 + Q3 ( kJ )

Trong đó :
Q1 : Nhiệt lượng than mang vào ( tính cho 1kg than )
Q2 : Nhiệt lượng do không khí mang vào.
Q3 : Nhiệt do đốt 1 kg than.
23


Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

a. Nhiệt lượng do than mang vào :
Q1 = Cn.tn
Trong đó :
Cn : Nhiệt dung của than ; Cn = 948,25.10-3 ( kJ/kgoC )
tn : Nhiệt độ của than ( nhiệt độ môi trường ); tn = 25oC
→

Q1 = 25.948,25.10-3 = 23,71 ( kJ )

b. Nhiệt lượng do không khí mang vào :
Q2 = Lo.Io.α
Trong đó :
Lo : Lượng không khí lý thuyết cho quá trình cháy
Lo = 9,49 kg/kg than
Io : Hàm nhiệt của không khí vào buồng đốt ( kJ/kg kkk )
Io = 68,22 ( kJ/kg kkk )
α : không khí Hệ số thừa
Q2 = 9,49.68,22.α = 647,41α ( kJ )
Nhiệt lượng do đốt 1 kg than :

Q3 = Qc.η
Trong đó :
24


Trường : ĐHCN Hà Nội

Khoa : CN Hoá Học

η : Hiệu suất buồng đốt η = 0,8
Qc : Nhiệt trị cao của than; Qc = 28884,67 kJ/kg
Q3 = 28884,67 .0,8 = 23107,736 ( kJ )
Tổng nhiệt lượng vào buồng đốt là :
Qv = Q1 + Q2 + Q3
= 23,71 + 647,41α + 23107,736
Qv = 23131,446 + 647,41α ( kJ )
2.3.5.2. Nhiệt lượng ra khỏi buồng đốt và buồng trộn
Qr = Q4 + Q5 + Q6 (kJ)
Trong đó :
Q4 : Nhiêt do xỉ mang ra.
Q5 : Nhiệt do không khí mang ra khỏi buồng đốt.
Q6 : Nhiệt mất mát ra môi trường.
a. Nhiệt do xỉ mang ra :
Q4 = Gxỉ.Cxỉ.Txỉ
Trong đó :
Gxỉ : Khối lượng xỉ tạo thành khi đốt 1 kg than
Gxỉ = Alv = 7,07.10-2 ( kg/kg than )
25