THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY SẤY THÙNG QUAY SẤY BÃ BIA NĂNG SUẤT 1,25 TẤN GIỜ.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY SẤY THÙNG QUAY SẤY BàBIA 
NĂNG SUẤT 1,25 TẤN /GIỜ. 

Họ và tên Sinh Viên  : ĐÀO VĨNH HIẾN 
Ngành : CƠ KHÍ NÔNG LÂM  
Niên khóa : 2007‐2011 
 

Tháng 6/2011
i 


THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY SẤY THÙNG QUAY SẤY BàBIA NĂNG SUẤT 
1,25 TẤN /GIỜ. 
 
 
 

Sinh Viên thực hiện
ĐÀO VĨNH HIẾN.

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ Sư ngành Cơ Khí Nông Lâm

Giáo Viên Hướng Dẫn
Thạc Sĩ NGUYỄN HẢI TRIỀU

Tháng 6 năm 2011
ii 


Lời Cảm Tạ

Em xin chân thành cám ơn :
Ban giám hiệu trường Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh
Ban chủ nhiệm Khoa Cơ Khí Công Nghệ.
Cùng các thầy cô trong khoa Cơ Khí Công Nghệ đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo ,
trang bị kiến thức cho em trong suốt thời gian em học tập tại trường.
Em xin chân thành cảm ơn:
Thầy Th.s Nguyễn Hải Triều – Giảng Viên Khoa Cơ Khí Công nghệ Học Nông
Lâm TP Hồ Chí Minh –Giáo viên hướng dẫn đề tài cho em trong thời gian qua.
Thầy TS. Lê Anh Đức -Giảng Viên Khoa Cơ Khí Công nghệ Học Nông Lâm
TP Hồ Chí Minh –Giám Đốc trung Tâm công Nghệ và Thiết Bị Lạnh .
Cùng toàn thể quý lãnh đạo TRUNG TÂM NĂNG LƯỢNG VÀ THIẾT BỊ
MÁY NÔNG NGHIỆP KHOA CƠ KHÍ ĐẠI HỌC NÔNG LÂM.
Bộ môn CƠ ĐIỆN TỬ -Khoa Cơ Khí Đại Học Nông Lâm.
Cùng các Thầy cô trong khoa Cơ Khí Đại Học Nông Lâm đã tận tình hướng dẫn
, giúp đỡ em trong suốt quá trình em làm đề tài.
Chân thành cám ơn các bạn tập thể lớp DH07CK, cùng các bạn bè người thân
đã động viên, giúp đỡ em trong quá trình học tập tại trường cũng như trong quá trình
làm đề tài.
Xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên : ĐÀO VĨNH HIẾN

iii 

TÓM TẮT
Do nhu cầu của thực tế sản xuất hiện nay, sinh viên đã tiến hành tính toán ,
thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy khô bã bia nhằm giải quyết các mục tiêu sau : làm
thức ăn độn cho gia súc.giải quyết vấn đề môi trường, thu hồi một phần chi phí trong
công nghiệp sản xuất bia.
Sinh viên đã tiến hành thí nghiệm sấy thử bã bia trên máy sấy mẫu dạng thùng
quay nhỏ tại xưởng cơ khí Nông Lâm, tìm hiểu các đặc trưng của vật liệu sấy là bã bia
như ẩm độ , ảnh hưởng của tốc độ gió đối với bã bia khi sấy bằng máy sấy thùng quay
mô hình , khả năng giảm ẩm của bã bia theo thời gian sấy, từ đó rút kinh nghiệm cho
mô hình thiết kế máy sấy thực tế.

iv 


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa.
Cảm tạ.
Mục lục ............................................................................................................................ i
Tóm tắt.............................................................................................................................ii
Danh mục các ký hiệu ................................................................................................... iii
Danh sách các hình ......................................................................................................... iv
Danh sách các bảng ......................................................................................................... v
Chương 1 Mở đầu ............................................................................................................ 1
Chương 2: Tổng quan ...................................................................................................... 2
2.1.Khái quát về sản phẩm bã bia .......................................................................... 2
2.2.Đặc tính của nhiên liệu than đá......................................................................... 3
2.3.Tìm hiểu chung về quá trình sấy....................................................................... 6
2.3.1 Không khí ẩm................................................................................................. 6
2.3.1.1. Độ ẩm tuyệt đối ......................................................................................... 6

2.3.1.2. Độ ẩm tương đối ........................................................................................ 6
2.3.2 Khái niệm về Sấy ........................................................................................... 7
2.3.2.1. Vật liệu sấy ................................................................................................ 7
2.3.2.2.Ẩm độ hạt................................................................................................... 9
2.3.3.Tìm hiểu các phương pháp sấy .................................................................... 9
2.3.3.1.phương pháp sấy sấy nóng  .....................................................................................  9
2.3.3.2.Phương pháp sấy lạnh .............................................................................. 11
2.4.Chế độ sấy ..................................................................................................... 13
2.5.Tổng quan về một số loại lò đốt .................................................................... 13
2.5.1. Phân loại lò đốt ......................................................................................... 14
2.5.2.Tìm hiểu một số loại lò đốt ........................................................................ 14
2.5.2.1.lò đốt trấu ghi bậc nghiêng với buồng đốt trụ ......................................... 15
v 


2.5.2.2.lò đốt cháy ngược .................................................................................... 16
2.5.2.3.Lò đốt trấu không ghi FRC ...................................................................... 16
2.5.2.4.Lò đốt trấu xyclon .................................................................................... 16
2.5.2.5. Lò đốt điện trở ....................................................................................... 19
2.5.2.6. Lò đốt than đá ......................................................................................... 20
Chương 3.Phương pháp và phương tiện.
3.1.Phương pháp ................................................................................................... 22
3.1.1 Phương pháp khảo nghiệm. ......................................................................... 22
3.1.2 Phương pháp thiết kế ................................................................................. 22
3.2 Phương tiện : ................................................................................................. 23
3.2.1 Thời gian và địa điểm : .............................................................................. 23
3.2.2 Đối tượng : .................................................................................................. 23
3.2.3.Quy trình khảo nghiệm. .............................................................................. 23
3.2.4.Phương tiện : ............................................................................................... 24
Chương 4 : Kết quả và thảo luận

4.1.Xác định ẩm độ đầu vào ................................................................................ 24
4.1.2.Xác định độ giảm ẩm của VLS theo thời gian sấy ..................................... 25
4.1.3.Xác định khối lượng riêng bã bia ............................................................... 25
4.1.4 Thí nghiệm xem xét sự ảnh hưởng của tốc độ gió tới sự ổn định của vật liệu
sấy ........................................................................................................................ 26
4.1.4.1 sấy ngược chiều ....................................................................................... 26
4.1.4.2. Khi sấy thuận chiều ................................................................................ 26
4.2.Đặc trưng hình học HTS thùng quay ............................................................. 27
4.3.Nội dung tính toán lý thuyết sấy .................................................................... 27
4.3.1.Tính toán nhiệt buồng sấy........................................................................... 30
4.3.2. Tính toán lượng không khí cần tiêu tốn trong mười năm phút................... 32
4.4.Tính toán các kích thước chính của HTS. ..................................................... 33
4.4.1.Nguyên lý hoạt động: ................................................................................. 34
4.4.2.Quỹ đạo của hạt trong thùng sấy ................................................................. 35
vi 


4.4.3. Khai triển cánh nâng đổ ............................................................................. 36
4.5.Tính toán các thiết bị trong HTS
4.5.1.Tính toán Lò đốt ........................................................................................ 36
4.5.2.Quạt ............................................................................................................. 37
4.5.3.Tính toán xyclon thu bụi sản phẩm, bụi khói lò ......................................... 43
4.5.4.Tính toán chọn kích thước vành lăn và con lăn đỡ .................................... 44
4.5.5.Công suất môtơ kéo làm quay thùng .......................................................... 44
4.5.6.Tính toán bộ truyền xích ............................................................................. 45
4.5.7.Tính toán trục vít cấp liệu và vận chuyển vật liệu sấy giữa hai thùng ........ 48
Chương 5. Kết luận và đề nghị ..................................................................................... 51
Tài liệu tham khảo ............................................................................................... 52
Phụ lục ................................................................................................................. 53

vii 


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG

HTS

: Hệ thống sấy.

VLS

: Vật liệu sấy.

TNS

: Tác nhân sấy.

VLA

: Vật liệu ẩm.



: Ẩm độ vật liệu sấy.



: Trọng lượng riêng

I

: Enthalpy (kJ/kgkkk)

d

: Lượng chứa ẩm. (kg/kgkkk)

 (%)

: Ẩm độ không khí ẩm.

Csp

: Nhiệt dung riêng sản phẩm sấy (kJ/kg.K)

Ck

: Nhiệt dung riêng của bã bia khô. (kJ/kg.K)

Cn

: Nhiệt dung riêng của nước (kJ/kg.K)

viii 


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Trang
Hình 1.1.Hình ảnh minh họa vật liệu sấy bã bia. ............................................................ 1
Hình 2.1.giản đồ(P,T của chất tinh khiết) ..................................................................... 12

Hình 2.2.lò đốt trấu ghi nghiêng với buồng đốt trụ ....................................................... 15
Hình 2.3.lò đốt cháy ngược. .......................................................................................... 16
Hình 2.4.Mô hình lò đốt trấu không ghi FRC. .............................................................. 17
Hình 2.5.Lò đốt trấu xyclon với HTS tầng sôi. ............................................................. 18
Hình 2.6.Lò đốt trấu xyclon trong máy sấy tháp ở một công ty xay xát Gạo ở An
Giang, do Công Ty của Ông TRẦN VĂN NGỌ lắp đặt

19

Hình 2.7 Cấu tạo lò đốt trấu xyclon .............................................................................. 20
Hình 2.8. Cấu tạo lò đốt than đá .................................................................................... 22
Hình 3.1.Biểu đồ đường cong sấy ................................................................................. 27
Hình 4.1.Cách đo tốc độ gió .......................................................................................... 28
Hình 4.2.Biểu đồ t-d quá trình sấy ................................................................................ 31
Hình 4.3. Sơ đồ cấu tạo hệ thống sấy máy sấy thùng quay .......................................... 36
Hình 3.4.Hình ảnh VLS trong máy sấy thùng quay mẫu .............................................. 37
Hình 4.5.Qũy đạo hạt trong thùng sấy........................................................................... 37
Hình 4.6. cánh nâng đổ .................................................................................................. 38
Hình 4.7 khai triển bố trí cánh nâng trong thùng . ........................................................ 38
Phụ lục 4. hình ảnh quá trình thí nghiệm và lấy mẫu

ix 


DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang
Bảng 4.1 Âm độ bã bia đầu vào quá trình sấy(sau khi ra khỏi máy ép)

27

Bảng 4.2 Ẩm độ bã bia trong quá trình sấy :

27

Bảng 4.3 khối lượng riêng bã bia ở ẩm độ bảo quản.

27

Bảng 4.5. Tổng kết chi phí nhiệt trong mười năm phút ................................................ 27
Bảng 4.6.So sánh các quạt No3, No4,No5 ...................................................................... 33
Bảng 4.7.Các thông số quạt NO4 .................................................................................. 33
Bảng 4.8.Thông số quạt N05 ......................................................................................... 35
Bảng 4.9. Thông số xyclon thùng 1 .............................................................................. 36
Bảng 4.10 .Thông số xyclon thùng 2............................................................................ 36
Bảng Phụ lục 1. Độ ẩm bảo quản ngũ cốc
Bảng Phụ lục 2. Các thông số vật lý của không khí khô
Bảng Phụ lục 3. Ảnh hưởng của  vào dạng cánh đảo và hệ số chứa đầy 

x 


Chương 1
MỞ ĐẦU
Hiện nay mỗi ngày nhà máy sản xuất bia quy mô trung bình thải ra khoảng 60 tấn
bã bia một ngày. bã bia chủ yếu đựơc bán cho các hộ chăn nuôi gia súc nhỏ lẻ .Như
vậy bã bia cũng có giá trị kinh tế rất lớn.
Bã bia là vật liệu sấy có men chua nên không để được lâu quá 48h.Đề tài đựơc
ngiên cứu nhằm giải quyết vấn đề mang tính cấp thiết là sấy bã bia xuống ẩm độ 14%
có thể bảo quản đựợc lâu mà không bị ẩm mốc, giúp người mua và bán có thể chủ

động trong sử dụng và bảo quản.
Một vấn đề có tính cấp thiết nữa là : Công ty sản xuất Bia không phải lúc nào
cũng bán hết được bã bia cho các hộ chăn nuôi ngay lập tức, ngày nào cũng cho ra vài
chục tấn, nhiều lúc bã bia bị tồn lại, không còn chỗ để chứa, nếu đổ ra bãi thì để vài
ngày là bốc mùi hôi thối, nếu nằm gần khu dân cư thì cần phải sấy ngay để cho vào
kho lưu trữ trong thời gian lâu dài.
Việc tính chi phí kinh tế cho một kg sản phẩm bã bia sau sấy cũng không thể xét
ở một khía cạnh, nhiều khi máy sấy bã bia chỉ nhằm vào vấn đề môi trường, hoặc
nhiều hơn nữa là nhằm thu hồi một phần vốn của công nghiệp sản xuất bia.
Được sự đồng ý của Khoa Cơ khí –Công Nghệ với sự giúp đỡ ,chỉ bảo tận tình
của Thầy Th.S Nguyễn Hải Triều-Giảng viên Khoa Cơ Khí - Công Nghệ, Đại học
Nông Lâm, là Giáo viên trực tiếp hướng dẫn đề tài.
Từ những mục đích trên ,em đã tham khảo các nguồn tài liệu khác nhau qua
Sách, internet, tham khảo các tài liệu nước ngoài , học tập từ những kinh nghiệm thực
tế mà các thầy cô truyền lại , em đã quyết định thực hiện đề tài :
” thiết kế máy sấy thùng quay sấy bã bia, năng suất 1,25 Tấn/giờ ”
Tuy nhiên, do các tài liệu viết về công nghệ kỹ thuật rất hạn chế, vì vậy trong quá
trình thực hiện đề tài với năng lực`` và trình độ, khả năng thực tế có hạn nên không
tránh khỏi có những sai sót nhất định. Em rất mong đựơc sự góp ý của các quý Thầy
cô và các bạn để đề tài này đựơc hoàn thiện hơn.
1 


Chương 2:
TỔNG QUAN

2.1.Khái quát về sản phẩm bã bia
Theo bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn-Viện Chăn Nuôi (tài liệu tham
khảo 21): Bã bia là sản phẩm tách ra sau khi lên men bia. Phần nước được sử dụng làm
bia. Phần bã tươi còn chứa các chất dinh dưỡng, các chất men và xác vi sinh vật.

Bã bia tươi là loại thức ăn nhiều nước, có mùi thơm và vị ngon. Hàm lượng
khoáng, vitamin (chủ yếu là vitamin nhóm B) và đặc biệt là hàm lượng đạm trong bã
bia cao. Do đó bã bia có thể được coi là loại thức ăn bổ sung đạm. Hơn nữa, thành
phần xơ trong bã bia rất dễ tiêu nên có tác dụng kích thích Vi Sinh Vật phân giải xơ
trong dạ cỏ phát triển. Vì thế nó có thể dùng để bổ sung cho khẩu phần cơ sở là rơm rạ
cho kết quả rất tốt (Nguyễn Xuân Trạch, 2000). Ngoài ra bã bia còn chứa các sản
phẩm lên men có tác dụng kích thích tính ngon miệng và kích thích tiết sữa rất tốt.
Chính vì thế bã bia được sử dụng rất rộng rãi trong chăn nuôi bò sữa.
Thành phần và giá trị dinh dưỡng của bã bia phụ thuộc vào tỷ lệ nước, nguồn gốc
sản xuất và thời gian bảo quản. Bã bia ướt dễ bị phân giải làm mất dinh dưỡng và tăng
độ chua, cho nên người ta thường chỉ có thể cho gia súc ăn trong vòng 48 giờ. Để kéo
dài thời gian bảo quản người ta thường cho thêm muối ăn với tỷ lệ 1%. Mặt khác,
người ta có thể sấy thành bã bia khô với ẩm độ 13% để thuận tiện cho bảo quản và sử
dụng.

2 


Hình 1.1.Hình ảnh minh họa vật liệu sấy bã bia
Thành phần hoá học của bã bia khô như sau:
Vật chất khô

92,5-93%

Protein thô

23,5-27%

Lipit

6,2-6,5%

Xơ thô

14,0-15,5%

DSKN

41,0-43%

Khoáng

3,7-4%

Thành phần về khối lượng của bã bia: Vì bã bia được tạo ra trước đó đã trải qua
quá trình nghiền, theo tài liệu 13 thì thành phần % về khối lượng của bã bia như sau:
Vỏ trấu : 20-25%, bột mịn 20-30%, tấm 45-55%.
Thông số Vật lý :
Vì thành phần của bã bia chủ yếu là lúa mạch.
-Độ ẩm tương đối sau khi bã bia qua máy ép thuỷ lực :
  65.98 %, Khối lượng riêng :   630 kg/m3

-Ở ẩm độ bảo quản   14 %,
-Khối lượng riêng là :   208 kg/m3
-Kích thước hạt đã vỡ khoảng 0,5mm và vỏ trấu .
-Nhiệt dung riêng C = 1,56 kJ/kg.K.
2.2.Đặc tính của nhiên liệu than đá .
Than đá là loại nhiên liệu được sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp, đặc
3 

biệt là sử dụng cho nồi hơi. Than hay các loại nhiên liệu rắn khác có những đặc tính
cần thiết để có thể phân biệt thành các loại than tốt, than xấu, than dễ cháy, khó cháy,
có nhiệt lượng cao, nhiệt lượng thấp v.v. Để có thể hiểu được đặc điểm của than ta có
các đặc tính sau
Thành phần hoá học của than.
Trong than, các nguyên tố cấu thành bao gồm các thành phần sau:
Cacbon . Cacbon là thành phần cháy chủ yếu trong nhiên liệu rắn , nhiệt lượng
phát ra khi cháy của 1 kg cacbon gọi là nhiệt trị của cacbon, khoảng 34.150 kj/kg.
Vì vậy lượng cacbon trong nhiên liệu càng nhiều thì nhiệt trị của nhiên liệu càng
cao. Tuổi hình thành nhiên liệu càng già thì thành phần cacbon càng cao, song khi
ấy độ liên kết của than càng lớn nên than càng khó cháy.
Hyđrô . Hydro là thành phần cháy quan trọng của nhiên liệu rắn, khi cháy toả ra
nhiệt lượng 144.500 kj/kg. Nhưng lượng hyđrô có trong thiên nhiên rất ít. Trong
nhiên liệu lỏng hyđrô có nhiều hơn trong nhiên liệu rắn.
Lưu huỳnh . Lưu huỳnh là thành phần cháy trong nhiên liệu. Trong than lưu huỳnh
tồn tại dưới ba dạng: liên kết hữu cơ Shc, khoáng chất Sk, liên kết sunfat Ss.Lưu
huỳnh hữu cơ và khoáng chất có thể tham gia quá trình cháy gọi là lưu huỳnh
cháy Sc. Còn lưu huỳnh sunfat thường nằm dưới dạng CaSO4, MgSO4 , FeSO4 ..,
những liên kết này không tham gia quá trình cháy mà chuyển thành tro của nhiên
liệu.
Vì vậy: S = Shc + Sk + Ss , %
= Sc + Ss , %
Lưu huỳnh nằm trong nhiên liệu rắn ít hơn trong nhiên liệu lỏng.
Nhiệt trị của lưu huỳnh bằng khoảng 1/3 nhiệt trị của cacbon. Khi cháy lưu huỳnh
sẽ tạo ra khí SO2 hoặc SO3 . Lúc gặp hơi nước SO3 dễ hoà tan tạo ra axit H2SO4
4 


gây ăn mòn kim loại. Khí SO2 thải ra ngoài là khí độc nguy hiểm vì vậy lưu huỳnh

là nguyên tố có hại của nhiên liệu.
Oxy và Nitơ . Oxy và Nitơ là những chất trơ trong nhiên liệu rắn và lỏng. Sự có
mặt của oxyvà nitơ làm giảm thành phần cháy của nhiên liệu làm cho nhiệt trị của
nhiên liệu giảm xuống. Nhiên liệu càng non thì oxy càng nhiều. Khi đốt nhiên
liệu, nitơ không tham gia quá trình cháy chuyển thành dạng tự do ở trong khói.
Tro, xỉ (A): Là thành phần còn lại sau khi nhiên liệu được cháy kiệt.
Độ ẩm (M): Là thành phần nước có trong nhiên liệu thường được bốc hơi vào giai
đoạn đầu của quá trình cháy.
Như vậy, về thành phần hoá học của nhiên liệu thì ta có các thành phần sau: C, H,
O, N, S, A, M và có thể được thể hiện bằng thành phần phần trăm
C+ H + O + N + S + A + M = 100%.
Thành phần công nghệ của than.
Ngoài thành phần hoá học, người ta còn đánh giá đặc tính của than dựa trên thành
phần công nghệ. Các thành phần công nghệ sử dụng để đánh giá than bao gồm độ
ẩm, hàm lượng cốc, hàm lượng chất bốc, hàm lượng tro, nhiệt trị nhiên liệu.
Độ ẩm trong than “M”
Độ ẩm của than là hàm lượng nước chứa trong than. Độ ẩm toàn phần của than
được xác định bằng cách sấy nhiên liệu trong tủ sấy ở nhiệt độ 1050 C cho đến khi
trọng lượng nhiên liệu không thay đổi. Phần trọng lượng mất đi gọi là độ ẩm
nhiên liệu. Thực ra ở nhiệt độ 1050 C chưa đủ để thải hoàn toàn độ ẩm ra khỏi
nhiên liệu vì một số loại độ ẩm trong như ẩm tinh thể, thường phải ở nhiệt độ 5008000 C mới thóat ra ngoài được.
Độ tro trong than “A”
Các vật chất ở dạng khoáng chất trong than khi cháy biến thành tro, Sự có mặt của
5 


chúng làm giảm thành phần cháy nghĩa là làm giảm nhiệt trị của than. Tỷ lệ tro
trong than ảnh hưởng rất lớn đến tính chất cháy của than như: giảm nhiệt trị của
than,gây nên mài mòn bề mặt ống hấp thụ nhiệt,bám bẩn làm giảm hệ số truyền
nhiệt qua vách ống,...Ngoài ra một đặc tính quan trọng nữa của tro ảnh hưởng lớn

đến quá trình làm việc của thiết bị cháy là độ nóng chảy của tro.
Độ tro của nhiên liệu được xác định bằng cách đem mẫu nhiên liệu đốt đến 8008500 C đối với nhiên liệu rắn, 5000 C đối với nhiên liệu lỏng cho đến khi trọng
lượng còn lại không thay đổi. Phần trọng lượng không thay đổi đó tính bằng phần
trăm gọi là độ tro của nhiên liệu. Độ tro của madut vào khoảng 0,2- 0,3%, của gỗ
vào khoảng 0,5 – 1%, của than antraxitcó thể lên tới 15 – 30% hoặc cao hơn nữa.
Một trong những đặc tính quan trọng làm ảnh hưởng đến điều kiện làm việc trong
lò hơi là độ nóng chảy của tro.
Chất Bốc của than (V )
Khi đem đốt nóng nhiên liệu trong điều kiện môi trường không có Ôxy thì mối
liên kết các phân tử hữu cơ bị phân huỷ. Quá trình đó gọi là quá trình phân huỷ
nhiệt. Sản phẩm của phân huỷ nhiệt là những chất khí được gọi là "Chất bốc" và
kí hiệu là VC %, bao gồm những khí Hydro, Cacbuahydro, Cacbonoxit, Cacbonic.
Những liên kết có nhiều Oxy là những liên kết ít bền vững dễ bị phá vỡ ở nhiệt độ
cao, vì vậy than càng non tuổi bao nhiêu thì chất bốc càng nhiều bấy nhiêu, than
bùn (V=70%), than đá (V=10-45)%, than antraxit (V=2-9) %.
Nhiệt độ bắt đầu sinh ra chất bốc phụ thuộc vào tuổi hình thành của than, than
càng non tuổi thì nhiệt độ bắt đầu sinh chất bốc càng thấp. Lượng chất bốc sinh ra
còn phụ thuộc vào thời gian phân huỷ nhiệt.
Theo tiêu chuẩn ASTMD388 thì Chất bốc của than thành phần bay hơi của than
đã trừ đi độ ẩm khi mẫu than được đốt nóng trong chén có nắp đậy kín (không đưa
không khí vào) ,ở nhiệt độ 800-820OC trong thời gian 7 phút, và được kí hiệu là V
6 


(%).
Chất bốc của than có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình cháy than, chất bốc càng
nhiều bao nhiêu thì than càng xốp, dễ bắt lửa và cháy kiệt bấy nhiêu. Vì vậy khi
cháy than ít chất bốc như than Antraxit của Việt nam thì cần phải có biện pháp kĩ
thuật thích hợp.
Thành phần cốc trong than (FC )

Chất rắn còn lại (đã trừ đi độ tro) của than sau khi bốc hết chất bốc thì được gọi là
cốc của than. Cốc là thành phần chất cháy chủ yếu của than. Tính chất của cốc
phụ thuộc vào tính chất của các mối liên hệ hữu cơ có trong các thành phần chaý.
Nếu cốc ở dạng cục thì gọi là than thiêu kết ( than mỡ, than béo ), nếu cốc ở dạng
bột thì gọi là than không thiêu kết (than đá ,than antraxit ). Than có nhiều chất bốc
thì cốc càng xồp,thancàng có khả năng phẩn ứng cao, Các bon không những dễ bị
Oxy hoá mà còn dễ bị hoàn nguyên khí CO2 thành khí CO. Than gầy và than
Antrxit không không cho cốc xốp khi cháy, cho nên chúng là loại than khó chaý.
Tuỳ thuộc khả năng thiêu kết của than mà than có màu sắc khác nhau. Than
không thiêu kết có màu xám, than ít thiêu kết có màu ánh kim loại.
Độ cứng của than phụ thuộc vào độ xốp của cốc, than càng xốp thì độ bền càng bé
than càng dễ nghiền.
Nhiệt trị của than.
Nhiệt trị của than là nhiệt lượng phát ra khi cháy hoàn toàn 1 kg than đựoc kí hiệu
bằng chữ Q =29 (Mj/kg).
2.3.Tìm hiểu chung về quá trình sấy (Theo tài liệu tham khảo 6) :
2.3.1 Không khí ẩm.
Không khí xung quanh chúng ta là hỗn hợp của nhiều chất khí, chủ yếu là N2và
O2 ngoài ra còn một lượng nhỏ các khí trơ, CO2, hơi nước .

7 


Không khí khô : Không khí không chứa hơi nước gọi là không khí khô.Trong các
tính toán thường không khí khô được coi là khí lý tưởng.
Thành phần của các chất trong không khí khô được phân theo tỷ lệ sau :
Không khí ẩm : Không khí có chứa hơi nước gọi là không khí ẩm. Trong tự nhiên
không có không khí khô tuyệt đối mà toàn là không khí ẩm. Không khí ẩm được chia
ra :
+ Không khí ẩm chưa bão hòa : Là trạng thái mà hơi nước còn có thể bay hơi

thêm vào được trong không khí.
+ Không khí ẩm bão hòa : Là trạng thái mà hơi nước trong không khí đã đạt
tối đa và không thể bay hơi thêm vào đó được. Nếu bay hơi thêm vào bao nhiêu
thì có bấy nhiêu hơi ẩm ngưng tụ lại.
+ Không khí ẩm quá bão hòa : Là không khí ẩm bão hòa và còn chứa thêm một lượng
hơi nước nhất định. Tuy nhiên trạng thái quá bão hoà là trạng thái không ổn định
và có xu hướng biến đổi đến trạng thái bão hoà do lượng hơi nước dư bị tách dần
ra khỏi không khí . Ví dụ như sương mù là không khí quá bão hòa.
Có nhiều thông số biểu thị trạng thái của không khí ẩm như áp suất ,thể tích
riêng, khối lượng riêng, enthalpi và mối quan hệ giữa chúng.hai thông số thường gặp
nhất là nhiệt độ và ẩm độ.
2.3.1.1. Độ ẩm tuyệt đối .
Là khối lượng hơi ẩm trong 1m3 không khí ẩm. Giả sử
trong V (m3) không khí ẩm có
chứa Gh (kg) hơi nước thì độ ẩm tuyệt đối:  h 

Gh
kg/m3
V

2.3.1.2. Độ ẩm tương đối.
Độ ẩm tương đối của không khí ẩm là  (%) là tỉ số giữa độ ẩm tuyệt đối ρh
của không khí với độ ẩm bão hòa ρmax ở cùng nhiệt độ với trạng thái đã cho.


h
,(%)
 max

0 <  < 100 đó là trạng thái không khí ẩm chưa bão hoà.

8 


 = 100 đó là trạng thái không khí ẩm bão hòa.

2.3.2 Khái niệm về Sấy:
Sấy là quá trình tách nước, tách hơi khỏi vật liệu chứa ẩm bằng phương pháp
nhiệt.
Trong quá trình sấy diễn ra hai quá trình :
-Quá trình truyền nhiệt: nhiệt dung để tách ẩm ra khỏi vật liệu được truyền từ
nguồn nhiệt đến vật liệu sấy cần qua các kiểu dẫn truyền , đối lưu hoặc bức xạ.
Quá trình truyền khối : Ẩm trong vật liệu sấy sẽ được truyền ra bên ngoài qua
quá trình bốc hơi nhờ sự chênh lệch về ẩm độ giữa vật liệu sấy và môi trường xung
quanh.
2.3.2.1. Vật liệu sấy:
Sơ lược về vật liệu sấy:
Vật liệu sấy ở đây là bã bia, bã bia là sản phẩm sau khi tách nước là bia uống,
còn phần bã tươi với ẩm độ tương đối rất lớn được đem đi làm thức ăn gia súc, để có
thể bảo quản được lâu, bã bia được đem đi sấy, để chi phí năng lượng sấy hợp lý thì bã
bia phải trải qua giai đoạn tách nước sơ bộ qua máy ép thủy lực, ẩm độ đầu vào ta
chưa có, hoàn toàn phụ thuộc vào ẩm độ đầu ra của máy ép thủy lực, do đó ta phải tiến
hành thí nghiệm trên mô hình mẫu để xác định ẩm độ.
-Ta xác định ẩm độ của bã bia bằng phương pháp tủ sấy.
Mối liên kết ẩm của vật liệu sấy: Quá trình sấy phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính liên
kết của nước trong vật liệu với vật liệu, nước hay chất lỏng khác nằm trong vật liệu
liệu liên kết với vật liệu theo ba dạng chủ yếu :
1. Liên kết cơ lý : bao gồm liên kết dính ướt, liên kết mao dẫn.
a.Liên kết dính ướt là liên kết do nước bám trên bề mặt vật ẩm , liên kết dính ướt
dễ dàng tách khỏi bằng phương pháp bay hơi.ngoài ra còn có thể tách ẩm liên kết dính
ướt bằng phương pháp cơ học như :lau, thấm , thổi , vắt, ly tâm..

b.Liên kết mao dẫn : do vật ẩm có cấu tạo mao quản như gỗ…,các vật này khi để
trong không khí thì nước sẽ theo các mao quản xâm nhập vào do sức căng bề mặt,
muốn tách nước ra khỏi vật ẩm cần làm cho ẩm bay hơi hoặc đẩy ẩm ra bằng áp suất
9 


lớn hơn áp suất mao dẫn, phần lớn vật ẩm sau khi tách liên kết mao dẫn vẫn giữ
nguyên được hình dáng, kích thước, tính chất hóa lý.
2.Liên kết hóa lý: Thể hiện dưới dạng liên kết hấp thụ và liên kết thẩm thấu.
a. liên kết hấp thụ bao gồm các liên kết đơn phân tử hay liên kết đa phân tử.Ẩm
hấp thụ trong vật liệu có tính chất đặc biệt, không hòa tan các chất, khối lượng riêng
lớn, trong quá trình sấy thường chỉ tách một phần ẩm hấp thụ.
b. liên kết thẩm thấu: thì tính chất của nước không khác gì nước tự do, có thể
tách khỏi vật liệu hoàn toàn trong quá trình sấy.
3.Liên kết hóa học :do phần tử nước trở thành một phần trong liên kết hóa học
của vật liệu sấy, quá trình sấy yêu cầu giữ nguyên các tính chất hóa lý của vật liệu nên
không thể tách các phần tử nước khỏi vật liệu sấy.
2.3.2.2.Ẩm độ hạt:
1.Ẩm độ tương đối : là số phần trăm khối lượng nứơc chứa trong một kg Vật liệu


ẩm.

Ga
.100 , (%)
G

Trong đó G  Ga  Gk :khối lượng vật liệu ẩm.
Ga :khối lượng ẩm chứa trong vật liệu sấy.(kg)
Gk : khối lượng vật khô tuyệt đối (kg).

2.Ẩm độ tuyệt đối : là phần trăm nứơc chứa trong một kg vật liệu, và khối lượng
vật liệu khô tuyệt đối.


Ga
.100. , (%)
Gk

3.Độ ẩm cân bằng: (theo tài liệu 14) Là độ ẩm của vật ở trạng thái cân bằng với
môi trường xung quanh nó.ở trạng thái này độ ẩm chứa trong vật đồng đều và phân áp
suất hơi nứơc trên bề mặt vật ẩm bằng phân áp suất hơi nứơc trong không khí ẩm, lúc
này không tồn tại sự trao đổi chất ẩm giữa vật và môi trường .như vậy ẩm độ cân bằng
phụ thuộc vào trạng thái của môi trường bao quanh vật.trong kĩ thuật sấy độ ẩm cân
bằng có ý nghĩa rất lớn, nó xác định giới hạn của quá trình sấy và dùng để xác định độ
ẩm bảo quản mỗi loại vật liệu trong những điều kiện môi trường khác nhau.
10 


Tầm quan trọng của ẩm độ hạt:
Ẩm độ khối hạt là yếu tố quan trọng nhất quyết định thời gian bảo quản hạt
.trong khoảng 13-18%, mỗi sai biệt ảnh hưởng lớn đến hoạt động của nấm mốc làm hư
hỏng hạt, với điều kiện thông thoáng thì bã bia với độ ẩm 14% có thể bảo quản đựơc
trên 6 tháng tới một năm.nếu độ ẩm là 18% thì chỉ đựơc khoảng gần hai tuần.
Kết luận : nếu không có yêu cầu của công đoạn sau quá trình sấy thì vật liệu sấy
bao giờ cũng chỉ nên sấy đến độ ẩm cân bằng mà thôi.
Ẩm độ trong hạt cũng rất quan trọng trong bảo quản và mua bán bã bia cũng như
các sản phẩm hạt trong nông nghiệp nói chung.
Đo ẩm độ hạt người ta dùng phương pháp tủ sấy hoặc phương pháp gián tiếp
thông qua điện trở hoặc điện dung của hạt thay đổi tuỳ theo ẩm độ của hạt

Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy :
Đường cong sấy là đường cong biểu hiện mối quan hệ giữa độ ẩm của vật liệu và
thời gian sấy .
Tốc độ sấy : là lượng ẩm bay hơi trên một mét vuông bề mặt vật liệu sấy trong
một đơn vị thời gian . U 

dW
, (kg/m2.h)
F .d

F-bề mặt chung của vật liệu sấy.
W-lượng ẩm bay hơi trong thời gian sấy.
Đường cong tốc độ sấy : là đường biểu hiện mối quan hệ giữa tốc độ sấy và thời
gian sấy.
Thời gian sấy : thông thường được xác định bằng thực nghiệm, kinh nghiệm vận
hành..
2.4.Tìm hiểu các phương pháp sấy :(theo tài liệu tham khảo 6).
Dựa vào trạng thái của tác nhân sấy hay cách tạo ra động lực trong quá trình dịch
chuyển ẩm mà chúng ta có hai phương pháp sấy sau: phương pháp sấy nóng và
phương pháp sấy lạnh .
2.4.1.Phương pháp sấy sấy nóng : trong phương pháp này, nhờ đốt nóng cả tác
nhân sấy và vật liệu sấy mà hiệu số giữa phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy

11 


Pab và phân áp suất hơi nước tác nhân sấy pam tăng dẫn đến quá trình chuyển ẩm từ
trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và đi vào môi trường.
Do đó hệ thống sấy nóng thường được phân loại theo phương pháp cung cấp
nhiệt:

1.HTS đối lưu: Trong hệ thống sấy này, VLS nhận nhiệt từ đối lưu từ một dịch
thể nóng mà thông thường là không khí nóng hay khói lò.Đây là HTS phổ biến hơn
cả.Trong HTS đối lưu người ta lại phân ra các loại : HTS Sấy buồng, HTS sấy hầm,
HTS thùng quay, HTS tháp...
2.HTS tiếp xúc: Như tên gọi , Trong HTS tiếp xúc VLS nhận nhiệt từ một bề
mặt nóng.Như vậy trong HTS tiếp xúc người ta tạo ra độ chênh phân áp suất nhờ tăng
phân áp suất hơi nước trên bề mặt VLS.
3.HTS bức xạ : Trong HTS bức xạ, VLS nhận năng lượng từ một nguồn bức xạ,
để ẩm dịch chuyển từ trong long VLS ra bề mặt và từ bề mặt khuếch tán vào môi
trường.Rõ ràng trong HTS bức xạ , người ta tạo độ chênh phân áp suất hơi nước giữa
VLS và môi trường chỉ bằng cách đốt nóng vật.
4.Các HTS khác ngoài ba HTS đối lưu, tiếp xúc và bức xạ, trong các HTS nóng
còn có HTS bằng dòng điện cao tần hoặc dùng năng lượng điện từ trường để đốt nóng
vật.
2.4.2.Phương pháp sấy lạnh:
Trong phương pháp sấy lạnh ngưới ta tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa
vật liệu sấy pab và tác nhân sấy bằng cách làm giảm phân áp suất hơi nước trong tác
nhân sấy pam nhờ làm giảm lượng chứa ẩm d.khi đó ẩm trong vật liệu dịch chuyển ra
bề mặt và từ bề mặt vào môi trường và có thể trên dưới nhiệt độ môi trường (t>0) và
cũng có thể nhỏ hơn 00c.phương pháp sấy lạnh có thể phân làm hai loại HTS:
1.HTS lạnh ở nhiệt độ t > 0.
Với những HTS mà cả TNS và VLS đều xấp xỉ với nhiệt độ môi trường, TNS
thường là không khí trước hết được khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh(tức là lấy ẩm
độ của không khí sấy nhờ làm lạnh xuống nhiệt độ đọng sương), sau đó không khí sấy
lại được đốt nóng làm ẩm độ TNS giảm, TNS truyền nhiệt cho VLS , lấy ẩm từ VLS
rồi lại tiếp tục chu kỳ mới.
12 


2.HTS thăng hoa: Là HTS lạnh mà trong đó ẩm trong VLS ở dạng rắn trực tiếp

biến thành hơi đi vào TNS gọi là sấy thăng hoa.Trong HTS thăng hoa người ta tạo ra
môi trường trong đó nước trong VLS dưới điểm ba thể, nghĩa là nhiệt độ của VLS
<273 K , nhưng áp suất bao quanh vật p < 610 Pa.Khi đó , nếu VLS nhận được nhiệt
lượng thì nước trong VLS ở dạng rắn sẽ chuyển trực tiếp thành hơi nước và đi vào
TNS. Như vậy , trong các HTS thăng hoa một mặt ta phải làm lạnh VLS xuống dưới
0oC, một mặt phải tạo chân không xung quanh VLS.

Hình 2.1.giản đồ(P,T của chất tinh khiết)
Điểm III gọi là điểm ba thể của nước ứng với nhiệt độ t= 273 K, P = 610 pa
3.HTS chân không.
Trong các thiết bị sấy chân không , ẩm tách khỏi vật liệu sấy không phải do đốt
nóng vật mà do tạo độ chênh áp suất hơi nước giữa bề mặt vật với phân áp suất hơi
nước trong tác nhân sấy và do đó cũng tạo ra độ chênh lệch phân áp suất trong tâm vật
liệu sấy với bề mặt vật liệu sấy.
Nguyên lý cơ bản của phương pháp sấy chân không là sự phụ thuộc nhiệt độ sôi
của nước vào áp suất mặt thoáng .Nếu làm giảm áp suất môi trường sấy xuống tới một
giá trị mà ở đó nước trong vật liệu sấy bắt đầu sôi, sẽ tạo ra một sự chênh lệch áp suất
lớn trong lòng vật liệu sấy qua đó hình thành dòng ẩm chuyển động trong lòng vật liệu
sấy ra ngoài bề mặt.ở điều kiện này, nước trong vật liệu sấy sẽ sôi và hóa hơi.khi nước
trong vật liệu sấy sôi, hóa hơi làm tăng áp suất trong vật liệu sấy, thúc đẩy quá trình
13 


chuyển ẩm ra bên ngoài, do đó ở điều kiện sấy chân không vật liệu sẽ khô rất nhanh
rút ngắn thời gian sấy và cải thiện chất lượng sấy .
Ngoài ra, ta còn phân loại phương pháp sấy theo cách bố trí vật liệu sấy đứng yên
(Tĩnh ), và sấy lớp vật liệu sấy di chuyển (Động).
Sấy động có ưu điểm hơn là khả năng tiếp xúc, trao đổi nhiệt giữa tác nhân sấy
và vật liệu sấy tốt hơn, ẩm độ vật liệu sấy giảm đều hơn.
Ngoài ra người ta có thể phân loại theo:

Tác nhân sấy : không khí hay khói lò, thăng hoa, tia hồng ngoại, cao tần..
-Dựa vào áp suất làm việc : chân không hay áp suất thường.
-Dựa vào phương pháp làm việc : tính tĩnh hay di động.
-Dựa vào cấu tạo thiết bị : sấy hầm, sấy tháp, thùng quay..
-Dựa vào chuyển động tương hỗ giữa tác nhân sấy và vật liệu sấy : sấy cùng
chiều, ngược chiều , chéo dòng…
Dựa vào đặc điểm vật liệu của vật liệu cần sấy là dạng hạt, đảm bảo được năng
suất sấy cao, có thể bốc hơi ẩm trên 100 kg ẩm/m3h , nên ta chọn mô hình thiết kế là
máy sấy thùng quay, có thể vừa sấy vừa đánh tơi vật liệu sấy nhờ các cánh đảo trộn.
Vật liệu sấy là bã bia, yêu cầu về độ vỡ hạt là không cần thiết nên chọn máy sấy
thùng quay là hợp lý.
2.5. Chế độ sấy :
Chế độ sấy được hiểu đơn giản là tổ chức quá trình truyền nhiệt, giữa tác nhân
sấy với vật liệu sấy và các thông số của nó để đảm bảo năng suất hệ thống sấy theo
yêu cầu, chất lượng sản phẩm tốt, chi phí vận hành , chi phí năng lượng hợp lý.
Chế độ sấy bao gồm các yếu tố :
Nhiệt độ tác nhân sấy khi vào thiết bị sấy và khi ra khỏi thiết bị sấy, tốc độ tác
nhân sấy.
Chọn sự làm việc của thiết bị và các tính chất của vật liệu sấy.
Thời gian sấy phụ thuộc vào loại vật liệu sấy, hình dáng kích thứơc hình học của
vật liệu, ẩm độ đầu vào và ra của vật liệu sấy, loại thiết bị sấy, phương pháp cấp nhiệt,
chế độ sấy.
14 


Nhiệt độ đầu vào và ra được chọn tùy thuộc vào đặc tính của vật liệu, ta chọn
t=1100C
Nhiệt độ khí sấy đầu ra t2 ta chọn là 500C (theo hướng dẫn trong tài liệu 6), và
cũng sát với nhiệt độ ta đo ở đầu ra của khí sấy khi sấy thử trên máy sấy mô hình, ta
chọn sao cho ẩm độ đầu ra không quá bé nhưng cũng không quá gần trạng thái bão

hoà, chẳng hạn ta chọn  2  (90  5)%
2.6.Tổng quan về một số loại lò đốt :
2.6.1. Phân loại lò đốt :
2.6.1.1.Lò đốt trực tiếp : khí đốt (sản phẩm cháy ) được thổi qua lớp hạt cùng
với không khí sấy.
Ưu điểm: thiết bị đơn giản hiệu suất nhiệt cao, tuy nhiên cần hạn chế tối đa khói
lò để ít ảnh hưởng tới vật liệu sấy.
2.6.1.2.Lò đốt gián tiếp : khí đốt được cách ly với vật liệu sấy, nhiệt lượng được
truyền qua bản mặt truyền nhiệt (bộ giao nhiệt).
Ưu điểm: là khí sấy sạch,giữ chất lượng sản phẩm cần thiết khi cần sấy các loại
vật liệu có giá trị cao như rau quả.an toàn cho buồng sấy, không sợ hỏa hoạn..
Nhược điểm : là hiệu suất nhiệt thấp hơn 25-50% so với lò đốt trực tiếp, tức là
tiêu tốn nhiên liệu đốt có thể tăng gấp đôi, như thế tăng chi phí sấy.
2.6.2.Tìm hiểu một số loại lò đốt : (theo tài liệu 14)
2.6.2.1.Lò đốt trấu ghi bậc nghiêng với buồng đốt trụ.
Của khoa cơ khí ĐH Nông Lâm chế tạo.
Ưu điểm là cấu tạo lò khá đơn giản,dễ chế tạo và sử dụng, khắc phục các hiện
tượng tro và tàn lửa bị hút vào buồng sấy, được thiết kế với công suất 25kg trấu/giờ.

15