TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY CƠM GẠO LỨT 100 kgMẺ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY CƠM
GẠO LỨT 100 kg/MẺ

Họ và tên sinh viên : ĐOÀN TẤN HUY
NGUYỄN NGỌC XUÂN
Ngành : CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
Niên khóa : 2007 – 2011

Tháng 05/2011


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY CƠM GẠO LỨT 100 KG/MẺ

Tác giả

ĐOÀN TẤN HUY
NGUYỄN NGỌC XUÂN

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành
Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Giáo viên hướng dẫn:
Th.s Lê Quang Giảng
T.s Lê Anh Đức

Tháng 05/2011

i


LỜI CẢM TẠ
Đầu tiên, chúng con xin gởi lời biết ơn trân trọng nhất đến Ba, Mẹ những
người sinh thành và nuôi dưỡng, để chúng con có được ngày hôm nay.
Để hoàn thành luận văn này ngoài quá trình phấn đấu của bản thân, chúng tôi còn
nhận được sự giúp đỡ của rất nhiều người.Thông qua luận văn này chúng tôi xin
bày tỏ lòng biết ơn đến :
Ban giám hiệu trường Đại Học Nông Lâm tp.Hồ Chí Minh.
Ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Tất cả thầy cô đã tận tình chỉ dạy và giúp đỡ chúng tôi trong suốt thời gian học
tập tại trường.
Đặc biệt là hai thầy Th.S Lê Quang Giảng và T.S Lê Anh Đức ,đã trực tiếp
hướng dẫn ,chỉ bảo và giúp đỡ chúng tôi hoàn thành tốt luận văn này.
Tất cả các bạn trong lớp DH07NL và những bạn thân theo học ở các lớp khác.
Đã động viên, giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn.
Cuối cùng ,chúng tôi xin gởi lời chúc sức khỏe đến tất cả mọi người.

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2011
Sinh Viên Thực Hiện
Đoàn Tấn Huy
Nguyễn Ngọc Xuân

ii


TÓM TẮT
Tên đề tài: Tính toán, thiết kế máy sấy cơm gạo lứt 100 kg/mẻ.

1. Mục tiêu:
-

Tính toán, thiết kế máy sấy cơm gạo lứt 100 kg/mẻ.

2. Nội dung thực hiện:
-

Tìm hiểu về gạo lứt

-

Khảo nghiệm máy sấy ngang khay tại “Trung Tâm Công Nghệ và Thiết
Bị Nhiệt Lạnh, Đại Học Nông Lâm TP.HCM”.

-

Tính toán, thiết kế các bộ phận của máy sấy cơm gạo lứt 100 kg/mẻ.

3. Kết quả đạt được:
-

Thí nghiệm:

-

Xác định ẩm độ của cơm: Wcơm= 56 %

-

Xác định thời gian sấy 5 giờ để ẩm độ cơm từ 56% xuống 10%.

-

Tính toán, thiết kế các bộ phận của máy sấy cơm gạo lứt 100 kg/mẻ với
các thông số sau:


Buồng sấy hình hộp chữ nhật, kích thước dài x rộng x cao: 1,6 x
1,39 x 1,6 m.



Công suất mỗi quạt sấy: 0,75 kW.



Lò đốt hình hộp chữ nhật, kích thước dài x rộng x cao: 0,5 x 0,33 x
0,75 m.

iii


MỤC LỤC
Chương 1 MỞ ĐẦU ...................................................................................................1
1.1 Đặt vấn đề:....................................................................................................1
1.2 Mục đích của đề tài : ....................................................................................1
Chương 2 TỔNG QUAN ..........................................................................................2
2.1 Tổng quan về gạo : ........................................................................................2
2.1.1 Đặc điểm,nguồn gốc và phân loại gạo : .....................................................2

2.1.2 Tình hình sản xuất gạo: ..............................................................................3
2.2 Đặc điểm gạo lứt : .........................................................................................4
2.2.1 Khái quát về gạo lứt: ..................................................................................4
2.2.2 Thành phần dinh dưỡng của gạo lứt: .........................................................5
2.2.3 Một số công dụng của gạo lứt: ...................................................................6
2.2.4 Công nghệ làm gạo lứt rang: ......................................................................6
2.3 Tìm hiểu về thiết bị sấy: ................................................................................7
2.3.1 Thiết bị sấy đối lưu: ...................................................................................7
2.3.2 Thiết bị sấy tầng sôi .................................................................................12
2.3.3 Thiết bị sấy bơm nhiệt: ............................................................................13
2.5 Tính toán cho quá trình cho quá trình sấy : ................................................14
2.5.1 Xác định các thông số của quá trình sấy: .................................................14
2.5.2 Tính diện tích lưới sàn và số khay: ..........................................................15
2.5.3 Tính lượng sản phẩm cháy và thành phần của chúng ..............................15
2.5.4 Tổn thất nhiệt trong quá trình sấy: ...........................................................17
2.6 Tính toán lò đốt : .........................................................................................20
2.7 Tính toán bộ trao đổi nhiệt (calorifer) :.......................................................20
2.8 Tính toán trở lực của hệ thống : ..................................................................21
2.9 Tính toán,chọn quạt gió : ............................................................................23
iv


Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...............................24
3.1 Nội dung nghiên cứu: .................................................................................24
3.1.1 Dụng cụ phục vụ thí nghiệm : ..................................................................24
3.1.2 Thiết bị sấy: ..............................................................................................25
3.2 Phương pháp: ..............................................................................................26
3.2.1 Phương pháp xác định ẩm độ: ..................................................................26
3.2.2 Phương pháp khảo nghiệm: .....................................................................26
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................28

4.1 Thí nghiệm: .....................................................................................................28
4.2 Cơ sỏ tính toán: ...............................................................................................31
4.3 Tính toán thiết kế máy sấy cơm 100 kg/mẻ: ...................................................31
4.3.1 Chọn dạng thiết bị sấy …………………………………………………….31
4.3.2 Tính toán nhiệt cho quá trình sấy …………………………………………32
4.3.3 Tính diện tích lưới sàn và khay……………………………………………33
4.3.4 Diện tích buồng sấy………………………………………………………..34
4.3.5 Tính lượng sản phẩm cháy………………………………………………...35
4.3.6 Tính nhiệt độ cháy lý thuyết của nhiên liệu và thực tế của lò……………..36
4.3.7 Tổn thất nhiệt trong quá trình sấy…………………………………………37
4.3.8 Tính lò đốt…………………………………………………………………40
4.3.9 Tính bộ trao đổi nhiệt……………………………………………………...41
4.3.10 Tính trở lực của hệ thống………………………………………………...44
4.3.11 Tính chiều cao cột khói………………………………………………… .45
4.3.12 Tính toán và chọn quạt………………………………………………….. 46
Chương 5

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..................................................................48

5.1 Kết luận. ..........................................................................................................48
5.2 Đề nghị: ...........................................................................................................48

v


Chương 1 MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề:
Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa , lịch sử nước ta gắn liền với nền
văn minh lúa nước.Lúa là cây lương thực chủ yếu của ngưòi Việt Nam nói riêng và
người Châu Á nói chung.Bên cạnh sử dụng gạo là món ăn chính hàng ngày mà

người dân còn biết sử dụng gạo để chế biến các món ăn bổ dưỡng khác như món
gạo lứt rang...
Khi chế biến gạo lứt rang thì trải qua nhiều công đoạn : ngâm gạo,nấu ,phơi, rang.
Hiện nay người dân chế biến gạo lứt rang chủ yếu phơi là chính chưa ứng dụng
được các công nghệ sấy hiện đại nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm.Trong quá
trình phơi thủ công như vậy thì không những chất lượng không đảm bảo mà còn tốn
thời gian,phụ thuộc vào điều kiện thời tiết,năng suất không cao,diện tích đủ lớn để
phơi, không đạt tiêu chuẩn về vệ sinh thực phẩm ... Nên phương pháp phơi thủ công
như vậy chỉ được áp dụng ở nơi sản xuất nhỏ lẻ và yêu cầu về tiêu chuẩn không cao.
Do đó việc ứng dụng công nghệ sấy là phương pháp làm khô cơm nhân tạo
với nhiều ưu điểm : chủ động trong việc chế biến,ít tốn thời gian,sản xuất lớn , tạo
ra sản phẩm sấy có chất lượng cao đáp ứng được các tiêu chuẩn trong và ngoài
nước.
So sánh 2 phương pháp và theo yêu cầu hiện nay thì phương pháp sấy tỏ ra
hiệu quả hơn.
Để nâng cao hiệu quả sản xuất và đáp ứng các tiêu chuẩn về chất lượng .Dưới sự
hướng dẫn tận tình của thầy Lê Quang Giảng và thầy Lê Anh Đức , chúng tôi thực
hiện đề tài “ Tính toán thiết kế máy sấy cơm gạo lứt 100 kg/mẻ “.
1.2 Mục đích của đề tài :
Tiến hành “ Tính toán,thiết kế máy sấy cơm gạo lứt 100 kg/mẻ”.

1


Chương 2 TỔNG QUAN
2.1 Tổng quan về gạo :
2.1.1 Đặc điểm,nguồn gốc và phân loại gạo :
Lúa là một trong năm loại cây lương thực chính của thế giới, cùng với ngô
(Zea Mays L.), lúa mì (Triticum sp. tên khác: tiểu mạch), sắn (Manihot esculenta
Crantz, tên khác khoai mì) và khoai tây (Solanum tuberosum L.).

Lúa trong bài này nói tới hai loài (Oryza sativa và Oryza glaberrima) trong họ
Poaceae, có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới khu vực đông nam châu Á
và châu Phi. Hai loài này cung cấp hơn 1/5 toàn bộ lượng calo tiêu thụ bởi con
người. Lúa là các loài thực vật sống một năm, có thể cao tới 1-1,8 m, đôi khi cao
hơn, với các lá mỏng, hẹp bản (2-2,5 cm) và dài 50-100 cm. Các hoa nhỏ tự thụ
phấn mọc thành các cụm hoa phân nhánh cong hay rủ xuống, dài 30-50 cm. Hạt là
loại quả thóc (hạt nhỏ, cứng của các loại cây ngũ cốc) dài 5-12 mm và dày 2-3 mm.
Cây lúa non được gọi là mạ. Sau khi ngâm ủ, người ta có thể gieo thẳng các hạt thóc
đã nảy mầm vào ruộng lúa đã được cày, bừa kỹ hoặc qua giai đoạn gieo mạ trên
ruộng riêng để cây lúa non có sức phát triển tốt, sau một khoảng thời gian thì nhổ
mạ để cấy trong ruộng lúa chính. Sản phẩm thu được từ cây lúa là thóc. Sau khi xát
bỏ lớp vỏ ngoài thu được sản phẩm chính là gạo và các phụ phẩm là cám và trấu.
Gạo là nguồn lương thực chủ yếu của hơn một nửa dân số thế giới (chủ yếu ở châu
Á và châu Mỹ La tinh), điều này làm cho nó trở thành loại lương thực được con
người tiêu thụ nhiều nhất. Trong tiếng Anh, từ rice (lúa, gạo) có nguồn gốc từ arisi
trong tiếng Tamil.
Gạo là một sản phẩm lương thực thu từ cây lúa. Hạt gạo thường có màu
trắng, nâu hoặc đỏ thẫm, chứa nhiều dinh dưỡng. Hạt gạo chính là nhân của thóc
2


sau khi xay để tách bỏ vỏ trấu. Hạt gạo sau khi xay được gọi là gạo lứt hay gạo lật,
nếu tiếp tục xát để tách cám thì gọi là gạo xát hay gạo trắng. Gạo là lương thực phổ
biển của gần một nửa dân số thế giới.
Việt Nam có hai vùng trồng lúa chính là đồng bằng sông Hồng ở phía bắc và
đồng bằng sông Cửu Long ở miền Nam. Hàng năm sản lượng của cả nước đạt 3334 triệu tấn thóc, trong đó chỉ sử dụng khoảng 8 triệu tấn (tương đương 4 triệu tấn
gạo sau khi xay xát) cho xuất khẩu, còn lại là tiêu thụ trong nước và bổ sung dự trữ
quốc gia.Ở miền Bắc một năm có hai vụ lúa chính: vụ chiêm và vụ mùa.Ở miền
Nam, nông dân trồng ba vụ một năm: vụ đông xuân (có sản lượng cao nhất và thóc
cũng đạt chất lượng tốt nhất cho xuất khẩu), vụ hè thu và vụ ba. Do lũ hàng năm ở

đồng bằng sông Cửu Long trong những năm gần đây ảnh hưởng đến sản xuất, một
phần nữa người dân có thể kiếm lời ổn định hơn từ việc nuôi thủy sản (tôm) hay
trồng cây ăn quả, chính quyền đã khuyến cáo nông dân giảm và chuyển đổi một
phần đất trồng lúa vụ ba.
Gạo ở Việt Nam gồm: gạo nếp (dẻo, dính) và gạo tẻ.
2.1.2 Tình hình sản xuất gạo:
Xuất khẩu gạo trong 2 tháng đầu năm nay ước đạt 1,191 triệu tấn, với kim
ngạch 612,1 triệu USD, so với 731.300 tấn và 408,6 triệu USD cùng kỳ năm trước.
Giá gạo xuất khẩu loại 5% tấm dao động từ 460 – 520 USD/tấn, còn gạo 25% tấm
là 430 – 498 USD/tấn, FOB, cảng Sài Gòn, cao hơn so với lần lượt 470 – 500
USD/tấn và 450 – 470 USD/tấn cùng kỳ năm ngoái.

3


Bảng 2.1.Tnh hình sản xuất lúa gạo
LÚA GẠO

2011

2010

2009

Sản lượng lúa (triệu tấn)

39,75

39,99

38,89

-Vụ đông xuân (triệu tấn)

Chưa có số liệu

19,22

18,69

-Vụ hè – thu (triệu tấn)

Chưa có số liệu

11,59

11,18

- Vụ thứ 3

Chưa có số liệu

9,18

9,02

Diện tích lúa (triệu hécta)

7,48

7,51

7,44

Chưa có số liệu

28

28

Xuất khẩu (gạo) (triệu tấn)

6,0-6,5

6,83

6,05

Dự trữ cuối năm (triệu tấn)

0,80

0,84

1,45

Tiêu thụ, dự trữ lúa gạo
(triệu tấn)

2.2 Đặc điểm gạo lứt :

2.2.1 Khái quát về gạo lứt:
Gạo lứt-là gạo chỉ xay cho tróc trấu mà không tác động đến mầm và cám của
gạo bên trong. Khi nấu cơm người ta thường chọn loại gạo trắng, đẹp nhưng ít
người để ý đến loại gạo nào bổ dưỡng, đáp ứng nhu cầu cơ thể tốt hơn. Những năm
gần đây, qua phân tích chất gạo, đặc biệt là gạo lứt, người ta nhận thấy không
những nó có đủ những chất chủ yếu như là protein, chất béo,glucid mà còn có nhiều
loại vitamin, các chất khoáng, các loại axitamin, chất xơ và nhiều chất khoáng.Vì
vậy, gạo lứt là loại thực phẩm bổ dưỡng,phòng và chữa bệnh tốt.

4


2.2.2 Thành phần dinh dưỡng của gạo lứt:
Bảng 2.2 Thành phần dinh dưỡng của gạo lứt
Gạo lứt hạt dài, chưa chế biến
Giá trị dinh dưỡng 100 g (3,5 oz)
Năng lượng

1.548 kJ (370 kcal)

Các bon hyđrát

77.24 g

Đường

0.85 g

Chất xơ thực phẩm

3.5 g

Chất béo

2.92 g

Protein

7.94 g

Nước

10.37 g

Thiamine (Vit. B1)

0.401 mg (31%)

Riboflavin (Vit. B2)

0.093 mg (6%)

Niacin (Vit. B3)

5.091 mg (34%)

Axít pantothenic (B5)

1.493 mg (30%)

Vitamin B6

0.509 mg (39%)

Axít folic (Vit. B9)

20 μg (5%)

Can xi

23 mg (2%)

Sắt

1.47 mg (12%)

Ma giê

143 mg (39%)

Mang gan

3.743 mg (187%)

Phốt pho

333 mg (48%)

Ka li

223 mg (5%)

Muối ăn

7 mg (0%)

Thiếc

2.02 mg (20%)

Tỷ lệ phần trăm theo lượng hấp thụ thường nhật của người lớn.
Nguồn: Cơ sở dữ liệu USDA

( )

5


2.2.3 Một số công dụng của gạo lứt:
 Nguồn cung cấp nhiều chất xơ
 Giúp chống sỏi mật (ganllstones)
 Giảm nguy cơ hội chứng chuyển hoá
 Lợi ích đáng kể cho tim mạch của phụ nữ sau mãn kinh
 Cung cấp chất khoáng có lợi cho sưc khoẻ
 Tác dụng của Selen có trong gạo lứt
 Mangan: tạo năng lượng và bảo vệ quá trình chống ôxi hoá
 Nhịp tim và xương tốt nhờ gạo lứt
 Hàm lượng Cholesterol thấp với gạo lứt
2.2.4 Công nghệ làm gạo lứt rang:

Nguyên liệu (gạo lứt)

Ngâm

Nấu

Sấy
Hình 2.1. Gạo
Hình 2.1 Gạo lứt rang
Rang

6


2.3 Tìm hiểu về thiết bị sấy:
2.3.1 Thiết bị sấy đối lưu:
Nguyên lý hoạt động:
Không khí nóng hoặc khói lò được dùng làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ
ẩm, tốc độ phù hợp, chuyển động chảy trùm lên vật sấy làm cho ẩm trong vật sấy
bay hơi rồi đi theo tác nhân sấy.
Không khí có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc cắt ngang dòng
chuyển động của sản phẩm. Bảng 2.3 so sánh các phương pháp chuyển động khác
nhau của tác nhân sấy
Sấy đối lưu có thể thực hiện theo mẻ (gián đoạn) hay liên tục. Trên hình vẽ
dưới là sơ đồ nguyên lý sấy đối lưu bằng không khí nóng.

Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống sấy đối lưu
1-Quạt; 2-Calorife; 3- Buồng sấy
Sản phẩm sấy có thể lấy ra khỏi buồng sấy theo mẻ hoặc liên tục tương ứng
với nạp vào. Caloriphe 2 đốt nóng không khí có thể là loại caloriphe điện, caloriphe

hơi nước...
Kết cấu thực của hệ thống rất đa dạng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : chế
độ làm việc, dạng vật sấy, áp suất làm việc, cách nung nóng không khí, chuyển
động của tác nhân sấy, sơ đồ làm việc, cấu trúc buồng sấy...

7


Bảng 2.3 Bảng so sánh các hình thức chuyển động khác nhau của tác nhân sấy
Hướng chuyển động
Tác nhân sấy

Ưu điểm

Nhược điểm

Tốc độ sấy ban đầu cao, ít khó đạt được độ ẩm cuối
Cùng chiều

bị co ngót, tỷ trọng thấp,

thấp vì không khí nguội

sản phẩm ít hư hỏng, ít

và ẩm thổi qua sản phẩm

nguy cơ hư hỏng do

sấy.

Sản phẩm dễ bị co ngót,

Năng lượng được sử dụng hư hỏng do nhiệt. Có
Ngược chiều

kinh tế hơn, độ ẩm cuối

nguy cơ hư hỏng VSV do

cùng thấp hơn.

không khí ẩm, ấm gặp
nguyên liệu ướt.

Kết hợp ưu điểm của sấy
Dòng khí thoát ở trung
tâm

cùng chiều và ngược
chiều nhưng không bằng
sấy bằng dòng khí thổi

Phức tạp và đắt tiền hơn
so với sấy một chiều.

cắt ngang
Kiểm soát điều kiện sấy
Dòng khí thổi cắt ngang

linh hoạt bằng các vùng

nhiệt được kiểm soát
riêng biệt; tốc độ sấy cao

8

Đầu tư trang bị, vận hành
và bảo dưỡng thiết bị
phức tạp và đắt tiền.


Thiết bị sấy đối lưu gồm 2 loại :
- thiết bị sấy kiểu gió thổi ngang khay.
- thiết bị sấy kiểu gió thổi xuyên khay.
a Các thông số kết cấu của buồng sấy:
 Buồng sấy có hình dạng khối lập phương ,khối hộp chữ nhật đứng hay hình
trụ đứng hoặc nằm.Trong buồng sấy được bọc cách nhiệt và cách ẩm có cửa để nạp
và lấy sản phẩm .Vật sấy được trải đều thành lớp trên các tầng khay và được đặt
trên các khung trong buồng sấy.Bộ phận gia nhiệt cho tác nhân sấy có thể đặt trong
hoặc ngoài buồng sấy .Tác nhân sấy được đối lưu cưỡng bức bằng quạt, nạp liệu và
tháo liệu bằng thủ công.
 Năng suất của buồng sấy phụ thuộc vào thể tích của buồng sấy.
 Nguồn nhiệt được sử dụng trong khi sấy là lò đốt gián tiếp sử dụng gas.
b Phương pháp đưa tác nhân vào buồng sấy:
Có hai phương pháp đưa tác nhân vào buồng sấy:
 Thổi xuyên khay: tác nhân sấy đi từ dưới lên hay đi từ trên xuống xuyên qua
các khay chứa vật liệu và mang ẩm từ vật liệu đi ra bên ngoài.
 Thổi ngang khay: tác nhân sấy được thổi đi ngang qua bề mặt vật liệu và
mang ẩm ra bên ngoài.

9

c Máy sấy khay kiểu gió thổi ngang khay:

Hình 2.6 Máy sấy ngang khay
Ưu điểm của máy sấy này là tất cả các khay đều được tiếp xúc với tác nhân
sấy như nhau.Vật liệu sấy được trải mỏng và tiếp xúc trực tiếp với tác nhân sấy cho
nên khả năng thoát ẩm khá tốt và đồng đều.Do sấy ngang khay nên tổn thất qua
khay sấy là nhỏ.Nên khi thiết kế cần phải tập trung giải quyết việc phân bố tác nhân
sấy sao cho đều trong buồng sấy.Nếu giải quyết được vấn đề này thì việc thoát ẩm
diễn ra đồng đều hơn.Thời gian tiếp xúc giữa tác nhân sấy với vật liệu sấy ngắn ,
gây ra tổn hao chi phí năng lượng nên khi thiết kế phải chú ý tới vấn đề hồi lưu khí
sấy.
Mở rộng số lượng khay dễ dàng nhưng cấu tạo máy sấy khá phức tạp.

10


d Máy sấy khay kiểu gió thổi xuyên khay:

Hình 2.7 Máy sấy xuyên khay
Về kết cấu buồng sấy và cách bố trí vật liệu sấy gần giống như kiểu gió thổi
ngang khay. Tuy nhiên điểm khác là tác nhân sấy sẽ lần lượt đi xuyên qua các khay.
Tác nhân sấy tiếp xúc với các lớp vật liệu rồi đi ra khỏi buồng sấy.
Sấy khay kiểu gió thổi xuyên khay này đã khắc phục được một số nhược
điểm của kiểu thổi ngang khay là vật liệu sấy bố trí dễ dàng hơn và ít tốn nhiệt
lượng hơn. Nhưng thổi xuyên khay thì tổn thất qua các khay sẽ lớn hơn, độ đồng
đều sản phẩm sấy không cao ,tốn công đảo khay trong quá trình sấy.

11

Tác nhân
sấy

2.3.2 Thiết bị sấy tầng sơi
Cấu tạo:
1. Quạt
2. Phòng trộn

Vật liệu sấy

3. Phòng sấy

Thu hồi bụi

4. Lưới phân phối
5. Vít tải vật liệu sấy
Khói lò

6. Tầm chắn

Không
khí vào

7. Thùng chứa
8. Xyclon

Sản phẩm

Hình 2.3 Thiết bị sấy tầng sơi
Ngun tắc làm việc:
Quạt 1 đưa khơng khí vào trộn với khói lò ( hay khơng khí + khói lò) ở
phòng 2 rồi đưa vào bên dưới phòng sấy 3, qua lưới phân phối 4 rồi tiến hành sấy
vật liệu.Vật liệu cho vào vít tải 5 đưa vào phía trên buồng sấy.Ở đây chúng gặp hỗn
hợp khí nóng đi từ dưới lên và tạo tầng sơi.Vật liệu khơ được thổi qua tấm chắn 6
sang thùng chứa 7 rồi ra ngồi.Còn những hạt nhỏ bị dòng khí cuốn theo sẽ bị thu
hồi bởi xyclon 8.
Tác nhân sấy có thể là khơng khí, khói lò và khơng khí + khói lò.
Ưu nhược điểm:
Ưu điểm: Cường độ sấy mãnh liệt, cho phép sấy ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ
sấy cho phép vì thời gian tiếp xúc ngắn. Hiệu quả sử dụng nhiệt cao, có khả năng
điều khiển tự động. Loại này đang được sử dụng rơng rãi.
Nhược điểm: Khơng sấy được vật liệu có độ ẩm q lớn, cục to, dễ vỡ.
Trở lực thủy lực lớn, thiết bị mau hao mòn.

12


2.3.3 Thiết bị sấy bơm nhiệt:
Nguyên lý hoạt động:
Không khí được quạt hút, hút vào dàn lạnh và được làm lạnh xuống dưới
nhiệt độ đọng sương nên ẩm sẽ ngưng tụ và tách ra khỏi không khí. Dung ẩm của
không khí giảm xuống nhưng do nhiệt độ cũng giảm nên độ ẩm tương đối của
không khí sau dàn lạnh cao. Không khí tiếp tục được quạt hút về dàn nóng và được
gia nhiệt đẳng dung ẩm nên độ ẩm của không khí giảm mạnh. Sau đó không khí
được đưa về buồng sấy, hấp thụ ẩm của vật liệu. Độ ẩm tương đối của không khí
tăng và không khí được hút về dàn lạnh. Chu trình cứ thế tiếp tục.

13

2.5 Tính toán cho quá trình cho quá trình sấy :
2.5.1 Xác định các thông số của quá trình sấy:
a) Ẩm độ của cơm :
W

md  mc
*100, %
md

md : khối lượng cơm ban đầu, g

Trong đó :

mc : khối lượng cơm lúc cuối, g
b) Lượng ẩm cần bốc hơi trong quá trình sấy:
G  Gd

Wd  Wc
W  Wc
 Gc d
100  Wc
100  W d

Trong đó : Gd : khối lượng ban đầu của cơm, kg
Gc : khối lượng cơm sau khi sấy, kg
Wd , Wc : độ ẩm ban đầu và cuối của cơm, %
c) Xác định lượng không khí khô cần thiết để bay hơi 1kg ẩm:
L

Trong đó :

1
kgkkk/kgH2O
dc  da

dc : tỉ lệ ẩm của không khí thoát, kgH20/kgkkk
da : tỉ lệ ẩm của không khí sấy, kgH20/kgkkk

d) Xác định lưu lượng không khí mà quạt cung cấp trong quá trình sấy:
Vs 

Trong đó :

L *G * K
,m3/s
h *3600*  k

G: lượng nước tách ra trong quá trình sấy, kg
L: lượng không khí khô nhận 1 kg hơi nước trong quá trình

sấy, kgkkk/kgH2O
ρk : khối lượng riêng của không khí, kg/m3
e) Lượng nhiệt cần thiết để đốt nóng không khí sấy:
Q1=G*L*(Ic-IA) , kJ
Trong đó

G: lượng nước tách ra trong quá trình sấy , kg
L: lượng không khí khô nhận 1 kg hơi nước trong quá trình

sấy, kgkkk/kgH2O

14


IC, IA: Entalpi của không khí, kJ/kgkkk.
2.5.2 Tính diện tích lưới sàn và số khay:
a) Diện tích lưới sàn cần thiết cho mẻ sấy cơm 100 kg
Sls 

m 2
m
P

Trong đó :
m : khối lượng cơm của một mẻ sấy , kg
P : tải trọng của cơm trên một khay , kg/m2
b) Số lượng khay sấy cần thiết là :
H

Sls
Ss

Sls: diện tích lưới sàn , m2
Ss : diện tích mỗi sàn , m2
2.5.3 Tính lượng sản phẩm cháy và thành phần của chúng
a) Thành phần sử dụng của nhiên liệu:
Thành phần sử dụng của nhiên liệu than đá :
Cd%

H d%

Od%

Sd%

Nd%

Hd%

Wd%

62,4

3,8

4,3

3,6

1,1

18,8

6

b) Nhiệt trị thấp của nhiên liệu:
Qtd = (81*Cd) + (300*Hd) -26* ( Od – Sd ) -6(Wd + 9Hd) ,kcal/kg
Trong đó : Cd, Hd ,Od, Sd, Wd ,Hd :các thành phần Cacbon ,Hydro , Lưu

huỳnh , và nước trong nhiên liệu sử dụng ,(%).

15


c) Tính lượng không khí cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu:
Lượng không khí lý thuyết ở trạng thái khô và ẩm:
Lo k  0,0889C d  0,2667 H d  0,0333( S d  O d ) , n.m3/kg

Ở điều kiện bình thường không khí có chứa ẩm nên:
Lo  (1  0,00124d k k ) Lo , n.m3/kg
k

dkk: hàm ẩm của không khí , g/m3
Lượng không khí ẩm thực sự cần thiết:
L   .Lo , n.m3/kg

α : hệ số tiêu hao không khí α = (1,2 ÷ 1,5)
d) Tính lượng sản phẩm cháy và thành phần của chúng:
Lượng sản phẩm cháy:
VCO2 = 0,0187Hd , n.m3/kg
VH2O = 0,01112Hd + 0,0124Wd + 0,00124dkkLα, n.m3/kg
VSO2 = 0,07Sd ,n.m3/kg
VO2 = 0,21(α -1 )Lo ,n.m3/kg
VN2 = 0,008Nd + 0,79Lα, n.m3/kg
Vα

= VCO2 + VH2O + VSO2 +VO2 +VN2, n.m3/kg

Thành phần sản phẩm cháy:

VCO 2
.100%
V

CO2 
H 2O 

O2 

V

.100%

VO 2
.100%
V

SO2 
N2 

VH 2 0

VSO 2
.100%
V

VN 2
.100%
V

16


e) Tính nhiệt độ cháy lý thuyết của nhiên liệu và nhiệt độ thực tế của lò:
Nếu coi rằng toàn bộ lượng nhiệt do nhiên liệu cháy sinh ra đều chỉ dùng để
nung nóng sản phẩm cháy (coi đây là quá trình đoạn nhiệt và không có phản ứng
hóa nhiệt của nhiên liệu ), thì toàn bộ nhiệt độ cháy của nhiên liệu là nhiệt độ cháy
lý thuyết ( tlt).
Cspc.tlt=IΣ=

q n C nl  t n l
C *t * L
, kcal/m3
 kk kk

V
V
V

Cspc: nhiệt dung riêng của sản phẩm cháy , kcal/m3.
qn : nhiệt trị thấp của nhiên liệu ,kcal/kg .
Vα : lượng sản phẩm cháy tạo thành khí đốt một đơn vị nhiên liệu , m3/kg
tnl, tkk : nhiệt độ của nhiên liệu và không khí được nung nóng trước ,oC
Giả sử hàm nhiệt tổng iΣ nằm trong giới hạn i1 ứng với nhiệt độ t1 , i2 ứng với
nhiệt độ t2 , nghĩa là i1 < iΣ < i2 trong điều kiện t2 – t1 < 100oC , dùng phương pháp
nội suy ta tính được nhiệt độ cháy lý thuyết.
t lt 

i  i1
i2  i1

o

* (t 2  t1 )  t1 , C

t2, t1: nhiệt độ sản phẩm cháy nhỏ hơn và lớn hơn to cháy lý thuyết oC.
i1, i2: hàm nhiệt của sản phẩm cháy ứng với nhiệt độ t1 và t2, kcal/m3.
Nhiệt độ cháy thực tế:
tlt= ηtt*tlt , oC
ηtt: hệ số tổn thất hàm nhiệt của sản phẩm cháy.
ηtt = 0,52 – 0,62
2.5.4 Tổn thất nhiệt trong quá trình sấy:
a) Lượng nhiệt nung nóng khối không khí:
Qnn=Vok*Cp*(ts-tmt), W
Vok: lượng không khí được đốt nóng trong 1 giây, m/s
Cp: nhiệt dung riêng của khối không khí theo thể tích ứng với nhiệt độ 30 oC
ts: nhiệt độ tác nhân sấy oC

17


tmt: nhiệt độ môi trường xung quanh lò đốt oC
b) Nhiệt lượng nung nóng vật liệu sấy:
Qmn=

G mn * C mn * ( t m2n - t m1n )
,W
t

Gmn: lượng vật liệu sấy, (kg);

Cmn: nhiệt dung riêng của vật liệu sấy, (kJ/kgK)
tm1n, tm2n: nhiệt độ vật liệu sấy trước và sau khi nung nóng; oC
Cmt : nhiệt dung riêng của vật khô tuyệt đối kJ/kg.độ
Cn : nhiệt dung riêng của nước ; kJ/kg.độ
c) Tổn thất nhiệt do khay:
Qk=

G k * C k * ( t m2n - t m1n )
, W;
t

Gk : trọng lượng của khay, (kg);
Ck : nhiệt dung riêng của khay ,(kJ/kg.độ);
tm1n , tm2n : nhiệt độ của khay trước và sau khi nung nóng; oC
d) Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt vào môi trường (qua tường , cửa , trần , nền
buồng sấy):
Tổn thất nhiệt qua tường và cửa:
Qt  K t * Ft * (t b  t n ) W
kt 

1
1

1

n 1

2
n 1 n
i



Trong đó :
1 : hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của không khí trong buồng sấy (W/m2K);
 2 : hệ số trao đổi nhiệt đối lưu từ tường đến không khí bên ngoài (W/m2K)
 n , n : chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của các lớp tường;

tb : nhiệt độ của không khí sấy trong buồng;
tn : nhiệt độ của không khí bên ngoài

18


Tổn thất nhiệt qua tường và cửa:
Qt  K t * Ft * (t b  t n ) W

Kt : Hệ số truyền nhiệt qua tường
Ft: diện tích xung quanh, m2
tb : nhiệt độ của không khí sấy trong buồng;
tn : nhiệt độ của không khí bên ngoài
Tổn thất nhiệt qua nền:
Q n  K n * Fn * (t b - t n ) W

Kn : Hệ số truyền nhiệt qua cửa ,coi kc = kt
Fn : diện tích cửa ,m2
tb : nhiệt độ của không khí sấy trong buồng;
tn : nhiệt độ của không khí bên ngoài
e) Nhiệt lượng do sản phẩm cháy mang ra khỏi lò:
Qsc=Vα*B*Ck*tk ,W;

tk : nhiệt độ sản phẩm cháy ra từ buồng lò, oC
Ck: nhiệt dung trung bình của khí, kJ/kg.độ
g) Nhiệt lượng mất mát do cháy không hoàn toàn hóa học:
Qhh= Vα*B*p*12140*103, W
Vα: lượng sản phẩm cháy tạo thành khí đốt một đơn vị nhiên liệu , m3/kg.
B: lượng tiêu hao nhiên liệu , kg/s
p: lượng sản phẩm cháy, p = (0,005 ÷ 0,3)
h) Nhiệt lượng mất mát do cháy không hoàn toàn cơ học:
Qch= B*K*Qtd W
Với: Qtd: nhiệt trị thấp của than đá ,kJ/kg.
K: hệ số mất mát do cháy không hoàn toàn cơ học theo lý thuyết
K= (0,03 – 0,05)

19