TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY LÚA DẠNG TẦNG SÔI NĂNG SUẤT 10 TẤNGIỜ

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 LÚA DẠNG TẦNG SÔI
NĂNG SUẤT 10 TẤN/GIỜ

Sinh viên thực hiện: LÊ ANH TUẤN
PHẠM HOÀNG TRƯỜNG
Ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
Niên khóa: 2009 – 2013

TP. HỒ CHÍ MINH
Tháng 06/2013


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY LÚA DẠNG TẦNG SÔI
NĂNG SUẤT 10 TẤN/GIỜ

Tác giả

Lê Anh Tuấn
Phạm Hoàng Trường

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

Giáo viên hướng dẫn:
Thạc sĩ Nguyễn Hùng Tâm

Tháng 06/2013


CẢM TẠ
Thời gian thấm thoát trôi qua, mới đó đã bốn năm. Trong khoảng thời gian ấy,
chúng tôi được ngồi bên hàng ghế giảng đường, được lắng nghe từng lời dặn dò, chỉ
bảo tận tình của các thầy cô. Điều đó thật sự quý giá vô cùng.
Để có được kết quả như ngày hôm nay, chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc
đến các thầy cô trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh, đặc biệt là quý thầy cô bộ
môn Công nghệ nhiệt lạnh đã yêu thương, dạy dỗ, tiếp lửa cho chúng tôi trong những
ngày theo học dưới mái trường.
Xin chân thành cảm ơn thầy Thạc sĩ Nguyễn Hùng Tâm đã hướng dẫn, truyền đạt
những kinh nghiệm và giúp đỡ chúng tôi hoàn thành đề tài.
Kính chúc quý thầy cô nhiều sức khỏe, tràn đầy niềm vui và luôn là nguồn động
lực cho những thế hệ sinh viên tiếp theo.

i


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY LÚA DẠNG TẦNG SÔI
NĂNG SUẤT 10 TẤN/GIỜ

Sinh viên thực hiện

Giáo viên hướng dẫn

Lê Anh Tuấn

Thạc sĩ Nguyễn Hùng Tâm

Phạm Hoàng Trường

TÓM TẮT
 Địa điểm thực hiện: Khoa Cơ khí công nghệ trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ
Chí Minh, xưởng cơ khí Gò Vấp.
 Thời gian thực hiện: Từ tháng 2 – 6 năm 2013.
Đề tài với mục đích Tính toán thiết kế máy sấy lúa dạng tầng sôi năng suất
10 tấn/giờ.
Nội dung thực hiện bao gồm: Khảo nghiệm mô hình máy sấy tầng sôi dạng mẻ,
cyclone hướng trục. Tính toán thiết kế các bộ phận chính của máy sấy tầng sôi như
buồng sấy, cyclone hướng trục, quạt, lò đốt và thiết bị phụ như van xoay.
Quá trình thực hiện đề tài đạt được những kết quả sau:
-

Máy sấy tầng sôi ở mức thí nghiệm, máy có khả năng giảm ẩm 5% và làm sạch
lúa trên 65% sau khi sấy.

-

Lúa sau khi sấy bằng máy sấy tầng sôi được nhập vào máy sấy tháp. Quan sát
cho thấy hạt chảy trong máy sấy tháp đều do đã được làm sạch tạp chất và giảm
ẩm.

-

Cyclone hướng trục đạt hiệu suất lắng trên 85%.

-

Tính toán thiết kế trên lý thuyết máy sấy tầng sôi năng suất 10 tấn/giờ với kích
thước sàng sấy 3,2 x 1,2 mxm. Tính toán cyclone hướng trục có đường kính
miệng vào1,2 m.
ii


MỤC LỤC

CẢM TẠ ...........................................................................................................................i 
TÓM TẮT....................................................................................................................... ii 
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii 
DANH SÁCH CÁC HÌNH .......................................................................................... viii 
DANH SÁCH CÁC BẢNG .......................................................................................... ix 
Chương 1  MỞ ĐẦU .....................................................................................................1 
1.1  Đặt vấn đề ..........................................................................................................1 
1.2  Mục đích đề tài...................................................................................................2 
1.3  Thời gian thực hiện đề tài ..................................................................................2 
Chương 2  TỔNG QUAN .............................................................................................3 
2.1  Đối tượng sấy .....................................................................................................3 
2.1.1  Cấu tạo hạt lúa .............................................................................................3 
2.1.2  Tính chất vật lý hạt lúa ................................................................................4 
2.2  Đại cương về sấy hạt ..........................................................................................4 
2.2.1  Khái niệm sấy /TL3/....................................................................................4 
2.2.2  Ẩm độ hạt /TL3/ ..........................................................................................4 
2.2.2.1  Định nghĩa ............................................................................................4 
2.2.2.2  Đo ẩm độ hạt ........................................................................................4 
2.2.2.3  Công thức tính lượng nước bốc hơi......................................................5 
2.2.3  Tác nhân sấy /TL8/......................................................................................5 
2.2.3.1  Không khí ẩm .......................................................................................5 
2.2.3.2  Khói lò ..................................................................................................5 

2.2.4  Các phương pháp sấy /TL9/ ........................................................................5
iii


2.2.4.1  Sấy lớp hạt đứng yên (sấy tĩnh) ............................................................5 
2.2.4.2  Sấy lớp hạt di động (sấy động) .............................................................6 
2.2.5  Quạt cho hệ thống sấy /TL2/, /TL9/ ............................................................6 
2.2.5.1  Nhiệm vụ ..............................................................................................6 
2.2.5.2  Các thông số của quạt ...........................................................................6 
2.2.5.3  Các loại quạt trong hệ thống sấy ..........................................................6 
2.2.6  Lò đốt /TL9/ ................................................................................................7 
2.3  Khái niệm chung về bụi và phân loại /TL10/ ....................................................7 
2.3.1  Khái niệm chung về bụi ..............................................................................7 
2.3.2  Phân loại bụi ................................................................................................7 
2.4  Cyclone hướng trục /TL10, 13/..........................................................................8 
2.4.1  Cấu tạo và nguyên lý hoạt động ..................................................................8 
2.4.2  Lý thuyết tính toán ......................................................................................8 
2.4.2.1  Đường kính giới hạn hạt bụi.................................................................9 
2.4.2.2  Hiệu suất lọc theo cỡ hạt của thiết bị ...................................................9 
2.5  Cyclone tiếp tuyến /TL10, 11/ .........................................................................10 
2.5.1  Cấu tạo và nguyên lý hoạt động ................................................................10 
2.5.2  Lý thuyết tính toán ....................................................................................11 
2.5.2.1  Tính các kích thước của cyclone tiếp tuyến / TL11/ ..........................11 
2.5.2.2  Tính trở lực /TL13/ .............................................................................12 
2.6  Cơ sở xác định hiệu suất lắng và trở lực /TL13/..............................................12 
2.6.1  Cơ sở xác định hiệu suất lắng ...................................................................12 
2.6.2  Cơ sở xác định trở lực ...............................................................................13 
2.7  Qui trình và hệ thống sấy .................................................................................13 
2.8  Các dạng máy sấy lúa trong hệ thống ..............................................................14

iv


2.8.1  Máy sấy tầng sôi /TL9/ .............................................................................14 
2.8.1.1  Đặc tính sôi của lớp hạt ......................................................................14 
2.8.1.2  Sự phân bố vật liệu trong lớp sôi và độ cao tự do buồng sấy ............14 
2.8.1.3  Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy sấy tầng sôi cho hạt /TL3/....15 
2.8.1.4  Ưu, nhược điểm của máy sấy tầng sôi ...............................................17 
2.8.1.5  Các dạng máy sấy tầng sôi /TL8/ .......................................................17 
2.8.1.6  Công thức tính toán máy sấy tầng sôi /TL1/ , /TL3/, /TL11/ .............18 
2.8.2  Máy sấy tháp /TL9/, /TL14/ ......................................................................22 
2.8.2.1  Cấu tạo và nguyên lý hoạt động .........................................................22 
2.8.2.2  Ưu điểm, nhược điểm .........................................................................22 
2.8.2.3  Phân loại theo chiều di chuyển của hạt và không khí sấy ..................22 
Chương 3  PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN ....................................................23 
3.1  Phương pháp ....................................................................................................23 
3.1.1  Phương pháp bố trí thí nghiệm máy sấy tầng sôi ......................................23 
3.1.2  Thí nghiệm cyclone hướng trục ................................................................24 
3.1.3  Phương pháp tính toán ..............................................................................25 
3.2  Phương tiện ......................................................................................................26 
3.2.1  Các dụng cụ do ..........................................................................................26 
3.2.2  Các phần mềm sử dụng .............................................................................26 
Chương 4  NỘI DUNG THỰC HIỆN ........................................................................27 
4.1  Kết quả thí nghiệm sấy bằng máy sấy tầng sôi ................................................27 
4.1.1  Thí nghiệm sấy thăm dò bước đầu ............................................................27 
4.1.1.1  Mục đích .............................................................................................27 
4.1.1.2  Các kết quả đạt được ..........................................................................27 
4.1.2  Lựa chọn mức khảo nghiệm ......................................................................28

v

4.1.2.1  Mục đích .............................................................................................28 
4.1.2.2  Các kết quả đạt được ..........................................................................28 
4.1.2.3  Nhận xét chung, lựa chọn thông số chính ..........................................30 
4.2  Thí nghiệm cyclone hướng trục .......................................................................30 
4.2.1  Cấu tạo và nguyên lý hoạt động cyclone hướng trục có sẵn .....................30 
4.2.2  Mục đích thí nghiệm cyclone hướng trục .................................................31 
4.2.3  Kết quả thí nghiệm ....................................................................................31 
4.3  Tính toán-thiết kế .............................................................................................34 
4.3.1  Tính toán thông số các quá trình sấy tầng sôi ...........................................34 
4.3.1.1  Các số liệu để tính toán, thiết kế ........................................................34 
4.3.1.2  Tốc độ tới hạn vth1 ..............................................................................34 
4.3.1.3  Chiều cao lớp sôi ................................................................................35 
4.3.1.4  Trở lực trong tầng sôi .........................................................................36 
4.3.1.5  Khối lượng vật liệu sấy thường xuyên nằm trên sàng sấy .................37 
4.3.1.6  Diện tích sàng sấy...............................................................................39 
4.3.1.7  Công suất lò đốt, chi phí chất đốt, thời gian sấy lý thuyết .................39 
4.3.2  Thiết kế cyclone hướng trục......................................................................40 
4.3.2.1  Số liệu để thiết kế ...............................................................................40 
4.3.2.2  Kết cấu của cyclone hướng trục .........................................................40 
4.3.2.3  Xác định các kích thước của cyclone .................................................41 
4.3.2.4  Xác định các thông số của bộ cánh hướng dòng ................................42 
4.3.2.5  Chọn cyclone nhỏ ...............................................................................43 
4.3.3  Tính toán chung hệ thống sấy ...................................................................44 
4.3.3.1  Tính tổn thất áp suất (trở lực) /TL12/.................................................44 
4.3.3.2  Tính toán lựa chọn quạt cho hệ thống ................................................46

vi

4.3.3.3  Lựa chọn thông số máy sấy tháp cho hệ thống sấy ............................47 
4.3.3.4  Chọn các thiết bị phụ ..........................................................................47 
4.3.4  Sơ đồ bản vẽ, nguyên lý hoạt động máy sấy tầng sôi ...............................48 
4.3.5  Tóm tắt các kết quả ...................................................................................50 
Chương 5  KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................51 
5.1  Kết luận ............................................................................................................51 
5.2  Đề nghị .............................................................................................................51 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 
PHỤ LỤC .......................................................................................................................... 

vii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Cấu tạo hạt lúa. ............................................................................................... 3
Hình 2.2: Sơ đồ tác nhân sấy. ......................................................................................... 5
Hình 2.3: Sấy tĩnh vỉ ngang. ........................................................................................... 5
Hình 2.4: Cấu tạo quạt hướng trục và quạt ly tâm. ........................................................ 6
Hình 2.5: Lò đốt trấu cháy thuận. ................................................................................... 7
Hình 2.6: Lò đốt củi, cùi bắp cháy ngược. ..................................................................... 7
Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang. ................................... 8
Hình 2.8: Sơ đồ tính toán của thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu ngang. .................................. 8
Hình 2.9: Cấu tạo cyclone tiếp tuyến. .......................................................................... 10
Hình 2.10: Kích thước cơ bản của cyclone tiếp tuyến. ................................................ 11
Hình 2.11: Sơ đồ hệ thống sấy lúa. ............................................................................... 13
Hình 2.12: Đặc tính lớp hạt khi thay đổi vận tốc khí. .................................................. 14
Hình 2.13: Độ cao tự do Hf........................................................................................... 14
Hình 2.14: Máy sấy tầng sôi. ........................................................................................ 15
Hình 2.15: Cấu tạo chi tiết máy sấy tầng sôi. ............................................................... 16

Hình 2.16: Các dạng máy sấy tầng sôi. ........................................................................ 17
Hình 2.17: Phân loại chiều di chuyển của hạt. ............................................................. 22
Hình 3.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm máy sấy tầng sôi. .................................................... 23
Hình 3.2: Bố trí khảo nghiệm cyclone hướng trục. ...................................................... 24
Hình 4.1: Cấu tạo cyclone hướng trục dùng thí nghiệm. ............................................. 30
Hình 4.2: Kết cấu cyclone hướng trục. ......................................................................... 41
Hình 4.3: Khai triển cánh hướng dòng. ........................................................................ 43
Hình 4.4: Cấu tạo van xoay. ......................................................................................... 47
Hình 4.5: Bản vẽ tổng thể máy sấy tầng sôi 10 tấn/giờ. ............................................... 48
Hình 4.6: Mô phỏng máy sấy tầng sôi thiết kế. ............................................................ 49

viii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Thành phần hóa học của hạt lúa. .................................................................... 3
Bảng 2.2: Tính chất vật lý của hạt lúa. ........................................................................... 4
Bảng 4.1: Thí nghiệm thăm dò của máy sấy tầng sôi. .................................................. 27
Bảng 4.2: Khảo nghiệm máy sấy tầng sôi. ................................................................... 29
Bảng 4.3: Kết quả thí nghiệm 1, 2, 3 của cyclone hướng trục. .................................... 32
Bảng 4.4: Quan hệ thông số giữa vận tốc và trở lực cyclone. ...................................... 33
Bảng 4.5: Kết quả thí nghiệm 4 của cyclone hướng trục. ............................................ 33
Bảng 4.6: Thông số tác nhân sấy. ................................................................................. 37
Bảng 4.7: Kích thước cyclone nhỏ (đơn vị : m). .......................................................... 43
Bảng 4.8: Tóm tắt các kết quả. ..................................................................................... 50

ix


Chương 1 MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề
Lúa là nguồn lương thực chính góp phần nuôi sống của gần một nửa dân số trên thế
giới. Hiện nay, Việt Nam đang đứng thứ hai về xuất khẩu lúa gạo và đây là một trong
những nguồn thu ngoại tệ chính của đất nước. Vì vậy Nhà nước rất quan tâm đến vấn
đề trồng trọt cũng như sản xuất lúa gạo với những chủ trương khuyến khích vay vốn,
áp dụng thành tựu khoa học kỹ thuật...
Vấn đề chế biến và bảo quản lúa gạo luôn được quan tâm nhằm đảm bảo chất lượng
đầu ra và tránh hư hỏng, thiệt hại. Sản phẩm đến với người tiêu dùng đã qua nhiều
công đoạn, trong đó giai đoạn sấy và làm sạch được xem là một bước quan trọng. Với
phương pháp phơi nắng thủ công (tốn nhiều nhân công, phụ thuộc vào thời tiết, không
đủ tiêu chuẩn xuất khẩu…) đang dần thu hẹp thì phương pháp sấy bằng các loại máy
đang dần phát triển từng ngày.
Hiện nay có nhiều loại máy sấy khác nhau trong một hệ thống sấy có thể kể đến như
máy sấy tháp, máy sấy tầng sôi. Máy sấy tháp với những ưu điểm như: chiếm ít diện
tích lắp đặt, thời gian cấp, tháo vật liệu được chủ động, dễ dàng... Tuy nhiên hạt lúa
vừa mới thu hoạch với ẩm độ cao, lẫn nhiều tạp chất (đặc biệt là vụ hè thu), nếu cho
dòng hạt qua máy sấy tháp sẽ bộc lộ những khuyết điểm của máy sấy tháp như hạt khó
chảy, chảy chậm, chảy không đều hoặc không thể chảy. Vì vậy cần có giải pháp để
khắc phục được nhược điểm của máy sấy tháp.
Máy sấy tầng sôi ngày càng được sử dụng nhiều trong hệ thống sấy nhằm giảm ẩm và
làm sạch bước đầu cho hạt lúa (theo xu thế sấy hai giai đoạn, lúa được xử lý bằng máy
sấy tầng sôi và nhập vào máy sấy tháp). Máy sấy tầng sôi với những ưu điểm như:
-

Máy ít chiếm mặt bằng, kết cấu gọn, dễ chế tạo.

-

Hạt chuyển động qua buồng sấy dễ dàng, dù độ ẩm hạt rất cao và có chứa nhiều
tạp chất. Ẩm độ hạt sau khi sấy đồng đều.

1


Điều đó đồng nghĩa với việc máy sấy tầng sôi có khả năng khắc phục được những
nhược điểm của máy sấy tháp.
Trong quá trình hoạt động của hệ thống sấy thì bước đầu loại bỏ tạp chất và giảm ẩm
cho hạt lúa vừa mới thu hoạch với ẩm cao khoảng 30% xuống 23 ÷ 25% sẽ góp phần
nâng cao hiệu suất trong hệ thống cụ thể là khâu sấy tháp tiếp theo. Việc làm sạch tạp
chất cũng góp phần tránh những hỏng hóc của cả một dây chuyền máy móc đi sau.
Được sự đồng ý của khoa Cơ khí Công nghệ trường ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
TP.HCM, với sự hướng dẫn tận tình của thầy Th.S Nguyễn Hùng Tâm nên chúng em
thực hiện đề tài “Tính toán thiết kế máy sấy lúa dạng tầng sôi năng suất 10 tấn/giờ”
với mong muốn làm sạch và giảm ẩm lúa giai đoạn đầu, khắc phục được nhược điểm
của máy sấy tháp.
1.2 Mục đích đề tài
Tính toán thiết kế máy sấy lúa dạng tầng sôi năng suất 10 tấn/giờ nhằm xử lý lúa trước
khi vào máy sấy tháp, cụ thể là:
-

Nghiên cứu, tổng hợp những tài liệu cụ thể về máy sấy tầng sôi trong việc làm
sạch và giảm ẩm cho hạt lúa mới thu hoạch.

-

Thí nghiệm sấy lúa bằng máy sấy tầng sôi và xử lý bụi bằng cyclone hướng trục
để cấp vào máy sấy tháp.

-

Tính toán thiết kế máy sấy tầng sôi 10 tấn/giờ:

+ Buồng sấy và cấp nhiệt ( sinh viên Lê Anh Tuấn).
+ Quạt và cyclone ( sinh viên Phạm Hoàng Trường).

1.3 Thời gian thực hiện đề tài
Thời gian thực hiện đề tài: Từ tháng 2 – 6 năm 2013.
Địa điểm thực hiện: Khoa Cơ khí công nghệ trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí
minh, xưởng cơ khí Gò Vấp.

2


Chương 2 TỔNG QUAN
2.1 Đối tượng sấy
2.1.1 Cấu tạo hạt lúa

Hình 2.1: Cấu tạo hạt lúa.
 Cấu trúc thực vật gồm những phần chính
+ Mày lúa: trong quá trình sấy và bảo quản, mày lúa rụng ra làm tăng lượng tạp
chất và bụi trong khối hạt.
+ Vỏ trấu: bảo vệ hạt gạo, chống các ảnh hưởng của môi trường và sự phá hoại
của sinh vật, nấm mốc.
+ Vỏ hạt: bao bọc nội nhũ, thành phần cấu tạo chủ yếu là lipit và protit.
+ Nội nhũ: là thành phần chính của hạt lúa, chứa 90% là gluxit.
+ Phôi: nằm ở góc dưới nội nhũ, có nhiệm vụ biến các chất dinh dưỡng trong nội
nhũ để nuôi mầm khi hạt hạt lúa nảy mầm.
Bảng 2.1: Thành phần hóa học của hạt lúa
Tính cho 100g sản phẩm, đơn vị (%)
Nước

Gluxit

Protit

Lipit

Xenlulo

Tro

VitaminB1

13%

64.03%

6.69%

2.1%

8.78%

5.36%

5.36%

3


2.1.2 Tính chất vật lý hạt lúa
-

Lúa có lẫn hạt lép, lửng, tạp chất (bụi, rơm…). Lượng tạp chất khoảng 5%.

Bảng 2.2: Tính chất vật lý của hạt lúa
Stt

Tính chất

Hạt lúa

1

Đường kính tương đương (mm)

2.76 - 3.50

2

Khối lượng riêng theo thể tích (kg/m3)

3

Khối lượng 1000 (hạt/kg)

4

Nhiệt dung riêng (kJ/kg.0C)

1,202

5

Hệ số dẫn nhiệt (W/m.0C)

0,0929

6

Độ rỗng (%)

579
26.5 x 10-3

48

Nguồn ASAE 1994
2.2 Đại cương về sấy hạt
2.2.1 Khái niệm sấy /TL3/
Sấy là một quá trình trao đổi nhiệt và ẩm theo khuynh hướng giảm ẩm nhằm giữ
nguyên hoặc cải thiện chất lượng đầu vào.
2.2.2 Ẩm độ hạt /TL3/
2.2.2.1

Định nghĩa

Ẩm độ hạt, % =

  ướ  

ô   ượ

ô   ượ

 

̣

 

â  

 
ô 

Nếu: Khối lượng hạt = (nước + chất khô)

̀   ướ

× 100

ẩm độ hạt tính theo cơ sở ướt.

Khối lượng hạt = (chất khô)
2.2.2.2

̣

ẩm độ tính theo cơ sở khô.

Đo ẩm độ hạt

Có nhiều phương pháp đo ẩm độ hạt, thông dụng nhất trong thực tế là hai phương
pháp sau: Phương pháp tủ sấy và phương pháp gián tiếp (Điện trở hoặc điện dung của
hạt).

4


2.2
2.2.3

Côông thức tín
nh lượng n
nước bốc hơ
ơi

Một lư
ượng hạt Gẩm ở ẩm độộ ban đầu M1, sấy xuốn
ng ẩm độ cuuối M2. Lư
ượng nước trong
t
hạt ph
hải mất đi làà:

 

G = Gẩm
m×

 

2.2.3
3 Tác nhân
n sấy /TL8//
2.2
2.3.1

Kh
hông khí ẩm
m

Khôngg khí có chhứa hơi nướ
ớc là không khí ẩm. Kh
hi nghiên cứ
ứu không kh
hí ẩm, ngư
ười ta
coi nó
ó là hỗn hợ
ợp khí lý tư
ưởng của 2 thành phầnn: không khhí khô và hơi
h nước. Ở đây
khôngg khí khô đư
ược coi như
ư là thành pphần cố địn
nh như 1 chấất khí lý tưở
ởng (M =299 và
số ngu
uyên tử khíí trong phâân tử là 2). Thành phầnn thứ 2: hơ
ơi nước là thhành phần luôn
thay đổi

đ trong khhông khí ẩm
m.
2.2
2.3.2

Kh
hói lò

Sử dụ
ụng không khí
k nóng đểể sấy, cần tthiết phải có
ó bộ gia nhhiệt không khí
k ( điện năng,
n
khói lò…)
l
để cun
ng cấp năng
g lượng.

n
sấy.
Hình 2.2: Sơ đồ tác nhân
4 Các phươ
ơng pháp sấy /TL9/
2.2.4
2.2
2.4.1

Sấy

y lớp hạt đứng
đ
yên (ssấy tĩnh)

Hạt được chứa trrên sàn lỗ với
v bề dày L, không khí
k thổi từ
s xuyên thẳng đứngg qua lớp hạt
h và thoátt ra ngoài.
dưới sàn
Tuỳ thheo bề dày
y lớp hạt, nhiệt
n
độ sấyy và vật liệệu sấy mà
sấy nhhanh hay chhậm.
Hình 2.3: Sấy tĩnh vỉỉ.
5


2.2.4.2

Sấy lớp hạt di động (sấy động)

Dòng hạt chảy có thể cùng chiều, ngược chiều, hoặc thẳng góc với không khí sấy. Hạt
có cơ hội tiếp xúc đều với không khí sấy nên sự giảm ẩm sẻ đồng đều hơn. Đây là ưu
điểm của máy sấy “động” so với phương pháp sấy tĩnh vĩ ngang. Tiêu biểu nhất và phổ
biến nhất là máy sấy tháp.
2.2.5 Quạt cho hệ thống sấy /TL2/, /TL9/
2.2.5.1

Nhiệm vụ

Trong hệ thống sấy, quạt có 2 nhiệm vụ : “Mang“ nhiệt đến với hạt, để làm nóng hạt
và bốc hơi nước từ hạt. Mang hơi nước đi khỏi khối hạt, thoát ra ngoài.
2.2.5.2

Các thông số của quạt

Các thông số chủ yếu của quạt là lượng gió (Q), tĩnh áp (∆p), công suất và hiệu suất.
Công suất lý thuyết (air power) PLT: là công suất tối thiểu để tạo lượng gió và tĩnh áp
trên, giả sử hiệu suất là 100%.

PLT [kW]



Q[m3 / s] * p [mmH2O]
102

Công suất thực tế Ptte là công suất do động cơ cần để kéo quạt
Hiệu suất tĩnh (static efficiency)

t = (Công suất lý thuyết / Công suất thực tế) * 100 %
Công suất thực tế Ptte = (Công suất lý thuyết PLT / t ) * 100%
2.2.5.3

Các loại quạt trong hệ thống sấy

Hai loại quạt dùng cho sấy hạt là quạt hướng trục và quạt ly tâm:

Hình 2.4: Cấu tạo quạt hướng trục và quạt ly tâm.
6


2.2.6
6 Lò đốt /T
TL9/
Nhiệm
m vụ của lò đốt là nângg nhiệt độ kkhông khí sấy cao hơn nhiệt độ kh
hông khí trờ
ời để
sấy nhhanh hơn vàà khỏi phụ thuộc
t
vào tthời tiết.
-

Quá trình
h cháy thuậận, cháy nggược

Khhối chất đốốt nằm trênn ghi lò, khhông khí đư
ược cung ccấp từ phía dưới quá trình
t
chháy tạo thàn
nh các vùng cháy.

t
Hình 2.5 Lò đốtt trấu cháy thuận.

Hình 2.6 Lò đốt củủi, cùi bắp cháy ngượcc.

K
niệm
m chung về bụi
b và phâân loại /TL1
10/
2.3 Khái
2.3.1
1 Khái niệm chung về
v bụi
-

t
Các phần tử chất rắnn thể rời rạạt (vụn) cóó thể được tạo ra trong các quá trình
nghiền, nggưng kết vàà các phản ứng hoá họọc khác nhaau. Dưới táác dụng củaa các
dòng khí hoặc
h
không
g khí, chúngg chuyển thhành trạng thhái lơ lững và trong nhhững
điều kiện nhất định chúng
c
tạo thhành thứ vậật chất mà nngười ta gọi là bụi.

2.3.2
2 Phân loạii bụi
V kích thư
Về
ước, bụi đượ
ợc phân thàành các loại sau đây:
- Bụi
B thô, cátt bụi (grit): có kích thư

ước hạt δ > 75 μm.
- Bụi
B (dust): kích thước nhỏ hơn bụụi thô (5 – 75
7 μm).
- Khói
K
(smok
ke): có kíchh thước hạt δ = 1- 5 μm
m.
- Khói
K
mịn (ffume): gồm
m những hạtt chất rắn rấất mịn, kíchh thước hạt δ < 1 μm.
- Sương
S
(misst): hạt chấtt lỏng kích tthước δ < 10
1 μm.

7


2.4 Cyclone hư
ướng trục /TL10,
/
13/
2.4.1
1 Cấu tạo và
v nguyên lý hoạt động
-

Sơ
ơ đồ cấu tạoo gồm :

1.

Ố bao hìn
Ống
nh trụ bên ngoài.
n

2.

L hình trụ
Lõi
ụ bên trong..

3.

B cánh hư
Bộ
ướng dòng.

4.

K hình vàành khăn.
Khe

5.

Ố loa tho

Ống
oát khí sạchh.

6.

V điều ch
Van
hỉnh.
h 2.7: Sơ đồồ cấu tạo thiiết bị lọc bụụi ly tâm kiểểu nằm ngaang.
Hình

-

Nguyên
N
lý làm
l
việc: không
k
khí mang
m
bụi đi
đ vào thiếtt bị được các
c cánh hư
ướng
dòng 3 tạo thành
t
chuyyển động xooáy. Lực lyy tâm sản ssinh từ dònng chuyển động
đ
h bụi và đđẩy chúng ra xa lõi hìình trụ tron

ng rồi chạm
m vào
xoáy tác dụnng lên các hạt
v
khăn 4 để rơi vàào nơi tập trung
t
thhành ống baao ngoài vàà thoát quaa khe hình vành
bụụi. Không khí
k sạch theeo ống loa 5 thoát ra nggoài.

2.4.2
2 Lý thuyếết tính toán
n

H
Hình
2.8: Sơ
ơ đồ tính toán của thiếtt bị lọc bụi ly tâm kiểu
u ngang.
-

Các kích thước
t
chínhh của thiết bbị:
r1 - bán kính
k
lõi hìnhh trụ, m.
r2 - bán kính
k
ống bao

o hình trụ bbên ngoài, m.
m
l - chiều dài
d làm việcc của thiết bbị, m.

8


2.4.2.1
-

Đường kính giới hạn hạt bụi

Đường kính giới hạn của hạt bụi : là đường kính bé nhất mà toàn bộ cỡ hạt lớn
hơn hoặc bằng đường kính này sẽ bị giữ lại hoàn toàn trong thiết bị lọc.

 

4,5  

 

 ,

L - Lưu lượng, m3/s

Trong đó:

ρb - khối lượng đơn vị của bụi, kg/m3
µ - hệ số nhớt động lực của không khí, Pa.s

n - số vòng quay, vòng/s
r1 , r2 và l – lần lượt là bán kính lõi, vỏ và chiều dài của thiết bị lọc, m
-

Kí hiệu

trong công thức có ý nghĩa là đường kính bé nhất mà toàn bộ cỡ

hạt lớn hơn hoặc bằng đường kính này sẻ bị giữ lại hoàn toàn trong thiết bị lọc
và do đó người ta còn gọi là “đường kính giới hạn” của hạt bụi.
2.4.2.2
-

Hiệu suất lọc theo cỡ hạt của thiết bị

Đối với những hạt bụi có đường kính nhỏ hơn đường kính giới hạn δo và vị trí
ban đầu là P với tung độ y = r bất kỳ nào đó thì điều kiện cần và đủ để nó bị giữ
lại trong thiết bị lọc là quỹ đạo của nó phải là đường PB.

-

Phương trình quỹ đạo PB thu được bằng cách thay y = r2 , yo = r và x = l vào
phương trình trên ta được đường kính tương đương với quỹ đạo.
4,5  

-

 

 ,

Giả thiết rằng các cỡ hạt phân bố đều đặn trên tiết diện ban đầu của thiết bị và
tất cả các hạt có đường kính δ, nằm từ r trở ra điều bị giữ lại trong thiết bị. Như
vậy tỷ số giữa hình vành khăn gạch chéo trên hình 2.8 so với toàn bộ diện tích
ban đầu, tức diện tích hình vành khăn ( r1 , r2 ) cho ta hiệu quả lọc theo cỡ hạt δ
của thiết bị :

 . 100%

9


2.5 Cyclone tiếp tuyến /TL10, 11/
2.5.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
-

Cyclone có cấu tạo rất đa dạng nhưng về nguyên tắc cơ bản bao gồm các bộ
phận sau :
1.

Ống nối

2.

Thân cyclone

3.

Phễu

4.

Ống xả bụi

5.

Ống thoát khí sạch

6.

Van xả bụi
7.
Hình 2.9: Cấu tạo cyclone tiếp tuyến.

 Nguyên lý hoạt động
-

Không khí đi vào thiết bị theo ống 1 nối theo phương tiếp tuyến với thân hình
trụ đứng 2. Phần dưới thân hình trụ có phễu 3 và dưới cùng là ống xả bụi 4. Bên
trong thân hình trụ có ống thoát khí sạch 5 lắp cùng trục với thân hình trụ.

-

Không khí sẽ chuyển động xoáy ốc bên trong thân hình trụ của cyclone và khi
chạm vào ống đáy hình phễu, dòng không khí bị dội ngược trở lên nhưng vẫn
giữ được chuyển động xoáy ốc rồi thoát ra ngoài qua ống 5.

-

Trong dòng chuyển động xoáy ốc, các hạt bụi chịu tác dụng bởi lực ly tâm làm

cho chúng có xu hướng tiến dần về phía thành ống của thân hình trụ rồi chạm
vào đó, mất động năng và rơi xuống đáy phễu. Trên ống xả 4 người ta có lắp
van 6 để xả bụi.

10


2.5.2 Lý thuyết tính toán
2.5.2.1

Tính các kích thước của cyclone tiếp tuyến / TL11/

Các kí hiệu trong cyclone tuyến tuyến:
-

D: đường kính cyclone.

-

D1: đường kính ống trung tâm.

-

d: đường kính bé nhất của phễu.

-

h1: chiều dài ống trung tâm cắm vào cyclone.

-

h2: chiều cao phần trụ cyclone.

-

h3: chiều cao phễu.

-

b: chiều dài tiết diện kênh dẫn vào cyclone.
Hình 2.10: Kích thước cơ bản của cyclone tiếp tuyến.
Công thức tính kích thước cơ bản của cyclone tiếp tuyến.

-

Tốc độ tác nhân sấy trong kênh dẫn không nên vượt quá 25m/s. thể tích
cyclone tính theo lưu lượng tác nhân sấy nên lấy xấp xỉ 0,6m3 cho 1m3 tác
nhân sấy đưa vào.
-

Quan hệ giữa bán kính cyclone và ống trung tâm. Kênh dẫn có tiết diện
hình chữ nhật với kích thước b/a = (1,5 – 2) thì bán kính cyclone R và bán
kính trung tâm R1 lấy theo quan hệ:
R - R1 = a

Đường kính cyclone:
 

11,2. .
. .

,

Trong đó: dv (m) đường kính hạt.
ρv (kg/m3) khối lượng riêng của hạt bụi.
ρk (kg/m3) khối lượng riêng dòng khí.
a chiều rộng tiết diện kênh dẫn.
φ hệ số hình dáng, hình tròn φ = 2,75, các mảnh φ = 3,49
C hệ số trở kháng của hạt.
11


-

Đường kính ống trung tâm: D1 = D – 2a

-

Chiều dài ống trung tâm cắm vào cyclone: h1 =

-

Chiều cao phần trụ của cyclone: h2 = h1 +2a

-

Chiều cao phần hình côn của cyclone: h3 =

tgβ

Trong đó: tgβ là hệ số ma sát
-

Trên cơ sở thiết lập các công thức người ta thiết lập mối quan hệ giữa lưu
lượng thể tích V (m3/h) và các kích thước cơ bản của cyclone tiếp tuyến được
tra bảng ở (phụ lục d.3).

2.5.2.2
-

Tính trở lực /TL13/

Tính trở lực theo Shepherd và Lapple kết quả như sau:
∆

∗ 

2

Trong đó: p (pa) trở lực cyclone tiếp tuyến.
Vi (m/s) vận tốc tác nhân sấy đi vào cyclone
ρk (kg/m3) khối lượng riêng tác nhân sấy
K được xác định theo D/D1 và n được xác định theo D/2 với
nhiệt độ của khí (phụ lục d.2).
2.6 Cơ sở xác định hiệu suất lắng và trở lực /TL13/
2.6.1 Cơ sở xác định hiệu suất lắng
-

Hiệu suất lắng tạp chất của cyclone là tỉ số của khối lượng tạp chất thu được với
lượng tạp chất do không khí mang vào trong cùng một thời gian.

η=

*100 (%)
đ

Trong đó: η: hiệu suất lắng của cyclone (%).
G: khối lượng tạp chất thu được (kg/h).
Gđ: khối lượng tạp chất do không khí mang vào (kg/h).
-

Hiệu suất lắng phụ thuộc vào tính chất của đối tượng lắng, vận tốc dòng khí
mang tạp chất và thiết bị.
12


2.6.2 Cơ sở xác định trở lực
-

Trở lực được đánh giá qua sự tổn thất áp suất, sự tổn thất ấp suất trong đường
ống cung cấp khí là do ma sát, do sự hạn chế về lưu lượng, sự thay đổi về hướng
chuyển động, do sự nhỏ lại hay lớn ra của mặt cắt ngang của dòng khí di qua.

-

Trở lực được xác định qua độ chênh lệch tĩnh áp.
Gọi pA: là tĩnh áp tại mặt cắt A.
pB : là tĩnh áp tại mặt cắt B.
Trở lực mặt cắt A đến mặt cắt B là:
pAB = pA - pB

2.7 Qui trình và hệ thống sấy

RES Rice Engineering System – Catalog

Hình 2.11: Sơ đồ hệ thống sấy lúa.

 Lúa vào hệ thống có ẩm độ 25 – 30 % qua hệ thống làm sạch sau đó qua máy
sấy tầng sôi ( kết hợp loại bỏ rơm, lép lửng, bụi trấu…).
 Tiếp tục lúa vào hệ thống ủ khoảng 60 phút.
 Cuối cùng qua máy sấy tầng sôi lần 2 và máy sấy tháp, lúa đầu ra có ẩm độ từ
14 - 15 %.
13


2.8 Các dạng máy sấy lúa trong hệ thống
2.8.1 Máy sấy tầng sơi /TL9/
2.8.1.1

Đặc tính sơi của lớp hạt

Tổn áp lớp hạt

Q trình tạo sơi của lớp hạt diễn ra như sau:

Vùng tónh
Vmf

Vùng sôi
Vận tốc khí

Hình 2.12: Đặc tính lớp hạt khi thay đổi vận tốc khí.
a. Lớp hạt cố định được thổi vào một dòng khí với lưu lượng, vận tốc thấp.
b. Lớp được xem như vừa chớm sơi hay sơi tối thiểu với vận tốc và lưu lượng lớn
hơn.
c. Trạng thái sơi của lớp hạt.
-

Vận tốc tạo sơi cho lúa bề dày 5 – 20 cm khoảng 1.5 – 2.5 m/s.

-

Nhiệt độ sấy 40 – 100 oC.

2.8.1.2

Sự phân bố vật liệu trong lớp sơi và độ cao tự do buồng sấy

Độ cao tự do buồng sấy được biểu diễn như sau

Hình 2.13: Độ cao tự do Hf.

14