NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG BỐ TRÍ BUỒNG SẤY LOẠI ỐNG GIÓ CHÌM ĐẾN ĐỘ ĐỒNG ĐỀU PHÂN BỐ GIÓ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CÔNG NGHỆ

KJ

DƯƠNG NGỌC KHUÂN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG BỐ TRÍ BUỒNG SẤY
LOẠI ỐNG GIÓ CHÌM ĐẾN ĐỘ ĐỒNG
ĐỀU PHÂN BỐ GIÓ

TP. Hồ Chí Minh
Tháng 09 năm 2007


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CÔNG NGHỆ

KJ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG BỐ TRÍ BUỒNG SẤY
LOẠI ỐNG GIÓ CHÌM ĐẾN ĐỘ ĐỒNG
ĐỀU PHÂN BỐ GIÓ

Chuyên ngành: Cơ Khí bảo quản và chế biến nông sản thực phẩm

Giáo viên hướng dẫn:

sinh viên thực hiện:

TS PHAN HIẾU HIỀN

DƯƠNG NGỌC KHUÂN

KS TRẦN VĂN TUẤN

TP. Hồ Chí Minh
Tháng 09 năm 2007

2


MINISTRY OF ED UCATION AND TRAINING
NONG LAM UNIVERSITY
FACULTY OF ENGINEERINGGI & TECHNOLOGY

KJ

DESIGN AND TESTING OF THE 4- TONS PER
BATCH LOW COST REVERSIBLE
AIR DRYER

( Engineering for preserving and processing Agricultural products )

Advisors:

Student:

Phan Hieu Hien Ph.D

Duong Ngoc Khuan

Tran Van Tuan.B. Eng

Ho Chi Minh, city
May, 2007

3


MỤC LỤC
1. MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 8
2. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI ............................................. 10
3. TRA CỨU TÀI LIỆU.................................................................................. 11
3.1 Các Đặc Tính Quá trình Sấy: ................................................................. 11
3.1.1 Định Nghĩa Về Sấy ........................................................................ 11
3.1.2 Động học quá trình sấy .................................................................. 11
3.2 Máy sấy cùng chiều và máy sấy đảo chiều ............................................ 13
3.2 1.Máy sấy cùng chiều ....................................................................... 13
3.2.2. Máy sấy đảo chiều ........................................................................ 13
3.3 Khái niệm về ống gió chìm và ống gió bên hông .................................. 13
3.3.1 Khái niệm ống gió chìm................................................................. 13
3.3.2 Khái niệm ống gió bên hông .......................................................... 14
3.3.3 So sánh hai cách bố trí ống gió chìm và ống gió bên hông ........... 14
3.4 Những tính chất vật lý hạt ...................................................................... 15
3.4.1 Kích thước vật lý hạt...................................................................... 15
3.4.2 Trọng lượng riêng khối hạt ............................................................ 15
3.4.3 Nhiệt dung riêng của lúa ................................................................ 15
3.5 Ẩm độ hạt ............................................................................................... 16

3.5.1 Định nghĩa ...................................................................................... 16
3.5.2 Tầm quan trọng ẩm độ hạt ............................................................. 16
3.6 Ẩm độ cân bằng hạt ............................................................................... 16
3.6.1 Định nghĩa ...................................................................................... 16
3.6.2 Ý nghĩa của ẩm độ cân bằng hạt ......................................................... 16
3.6.3 Các mô hình tính toán ẩm độ cân bằng ......................................... 17
3.7 Tổn thất áp suất khi chất khí xuyên qua lớp vật liệu dạng hạt .............. 17
3.8 Tốc độ sấy và tốc độ giảm ẩm .............................................................. 18
3.8.1 lớp hạt mỏng .................................................................................. 18
3.8.2 Lớp hạt dày .................................................................................... 18
3.9 các thông số về không khí ẩm trong quá trình sấy................................. 19

4


3.9.1 Khái niệm ....................................................................................... 19
3.9.2 Các thông số của không khí ẩm ..................................................... 19
3.10 Xác định những tổn thất của hệ thống sấy .......................................... 20
3.10.1 Tổn áp do ma sát .......................................................................... 20
3.10.2 Tổn áp cục bộ ............................................................................... 20
3.10.3 Tổn áp qua sàn lỗ ......................................................................... 21
3.10.4 Tổn áp qua lớp hạt ....................................................................... 21
3.10.5 Trợ lực do áp suất động đầu quạt................................................. 21
3.11 Sơ lược một vài máy sấy hiện có ở khoa ............................................ 21
3.11.1 Máy sấy tĩnh SHG........................................................................ 21
3.11.2 Máy sấy nhiệt độ thấp kiểu SRR ................................................. 22
3.11.3 Máy sấy SH -200 ......................................................................... 22
3.11.4 Máy sấy đảo chiều SRA – 1......................................................... 24
3.11.5 Máy sấy đảo chiều SRA – 1.5 ..................................................... 26
3.11.6 Máy sấy đảo chiều di động SRA – 3M ........................................ 26

3.12 Sơ lược về quạt ..................................................................................... 27
3.12.1 Quạt hướng trục ........................................................................... 27
3.12.2 Quạt ly tâm ................................................................................... 27
3.12.3 Vấn đề chọn quạt ......................................................................... 27
4. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN..................................................... 28
4.1 Phương tiện ............................................................................................ 28
4.1.1 Phương tiện khảo nghiệm sấy ........................................................ 28
4.1.2 Phuơng tiện khảo nghiệm quạt ...................................................... 28
4.2 Phương pháp .......................................................................................... 29
4.2.1 Phuơng pháp tính toán - thiết kế quạt dọc trục .............................. 29
4.2.2 Phương pháp tính toán - thiết kế thùng sấy ................................... 29
4.2.3 Phương pháp khảo nghiệm sấy ...................................................... 29
5. THỰC HIỆN ĐỀ TÀI - KẾT QUẢ THỰC VÀ HIỆN ĐỀ TÀI.............. 32
PHẦN A: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÁY SẤY ĐẢO CHIỀU TẤN/ MẺ
........................................................................................................................... 32
5.1 Tính toán và thiết kế máy sấy ................................................................ 32
5


5.1.1 Yêu cầu tính toán, thiết kế ............................................................ 32
•

5.1.2 Chọn dạng thiết bị sấy .................................................................. 32
5.1.3 Mô hình máy sấy........................................................................... 33
5.1.4 Nguyên lý hoạt động ..................................................................... 33

5.2 Chọn nguồn năng lượng, tác nhân sấy và cách đưa tác nhân sấy
vào buồng sấy .................................................................................................... 34
5.2.1 Chọn nguồn năng lượng................................................................ 34
5.2.2 Chọn tác nhân sấy ......................................................................... 34

5.2.3 Cách đưa tác nhân sấy vào buồng sấy .......................................... 34
5.3 Tính toán ống gió ................................................................................... 35
5.4 Tính toán cho quá trình sấy:................................................................... 35
5.4.1 Xác định độ ẩm hạt trước và sau khi sấy ....................................... 35
5.4.2.Xác định lượng nước cần bốc hơi từ khối hạt ............................... 35
5.4.3 Xác định trọng lương thể tích hạt .................................................. 36
5.4.4 Xác định kích thước thùng sấy ...................................................... 36
5.4.5 Xác định các thông số của tác nhân sấy ........................................ 37
5.4.6 Xác định lượng tác nhân cần thiết theo lý thuyết .......................... 39
5.4.7 Tính toán thiết bị sấy ..................................................................... 40
5.4.8 Tính chi phí nhiệt cho quá trình sấy .............................................. 43
5.4.9 Lưu lượng không khí sấy qua lớp hạt ............................................ 44
5.5 Tính toán tổn thất hệ thống sấy .............................................................. 44
5.5.1. Tổn thất áp suất khi tác nhân sấy qua khối hạt ............................. 44
5.5.2. Tổn thất áp suất do áp suất động đầu quạt .................................... 44
5.5.3. Tổn thất áp suất do ma sát ............................................................ 45
5.5.4. Tổn thất áp suất cục bộ ................................................................. 45
5.6 Tính toán chọn quạt................................................................................ 46
5.7 Tính chi phí không khí và khả năng mang ẩm của quạt ........................ 47
5.7.1 Chi phí không khí của quạt ............................................................ 47
5.7.2 Khả năng mang ẩm của quạt .......................................................... 47
5.8 Tính thời gian sấy lý thuyết ................................................................... 47
5.9 Tính toán lượng nhiệt và buồng đốt cần cung cấp ................................. 48
6


PHẦN B: KHẢO NGHIỆM MÁY SẤY ĐẢO CHIỀU 4 TẤN/MẺ VỚI
ỐNG GIÓ CHÌM LOẠI RẺ TIỀN ................................................................ 49
5.10 Khảo nghiệm sấy .................................................................................. 49
5.10.1 Chuẩn bị khảo nghiệm ................................................................ 49

5.10.2 Mục đích khảo nghiệm ............................................................... 49
6. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ......................................................................... 55
6.1 Kết luận .................................................................................................. 55
6.1.1 Tính toán – thiết kế ........................................................................ 55
6.1.2 Khảo nghiệm máy sấy SRA ........................................................... 55
6.2 Đề nghị: .................................................................................................. 55
7. TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 56
8. PHỤ LỤC………………………………………………………………….59

7


1. MỞ ĐẦU

Nước ta là một nước có nền nông nghiệp chiếm tỉ trọng khá cao. Bên cạnh
các cây lương thực khác thì lúa gạo là một trong những cây lương thực chính của
nước Việt Nam và một số nước trên thế giới.
Ngoài ra nước ta còn là một nước có tỉ lệ xuất khẩu lúa gạo rất cao trên thế
giới (đứng thứ hai sau Thái Lan) nhưng giá thành vẫn còn thấp so với những nước
có công nghệ tiên tiến, vì vậy vấn đề đặt ra cho chúng ta hiện nay là phải làm sao
để bảo quản, giảm thất thoát đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm sau khi thu
hoạch để có thể nâng cao giá thành và từng bước hòa nhập vào thị trường quốc tế.
Ngay sau khi thu hoạch hạt phải được sấy khô kịp thời và đúng cách để
tránh các thiệt hại như bị nẩy mầm, nấm móc, ẩm vàng, tỉ lệ gạo nguyên thấp, hạt
có chứa độc tố, bị mọt… đã có nhiều cuộc điều tra cho thấy tỉ lệ hao hụt do không
phơi sấy kịp thời chiếm tỉ lệ khá cao, đặt biệt là lúa gạo được thu hoạch trong mùa
mưa như vụ Hè- Thu. Độ ẩm hạt sau khi thu hoạch chiếm tỉ lệ từ 28 – 34% do
không được phơi sấy kịp thời, nên tỉ lệ hao hụt cao nằm trong khoảng 5 – 25%
tương đương với trị giá bạc tỉ. Vì vậy sấy hạt sau khi thu hoạch là giải pháp cực kỳ
quan trọng không thể thiếu. Do những tính chất trên nên hiện nay các máy sấy hạt

ngày càng được phổ biến rộng rãi và trở nên gần gũi với người nông dân, đặc biệt
là máy sấy tĩnh vỉ ngang. Các loại máy sấy như: SHG4, SHG8,SRA2,4…của Đại
Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh, đã cho chúng ta thấy đuợc những ưu điểm như:
sấy được lúa với ẩm độ rất cao(26 – 34%), có thể sấy được một số nông sản khác
như: bắp, đậu, cà phê…, giá đầu tư máy thấp, chi phí sấy thấp, dễ vận hành, thiết
kế …Vì vậy máy sấy tĩnh vỉ ngang ngày càng gần gũi với nông dân hơn và nó chủ
động đảm bảo chất lượng chế biến một cách ổn định, không những trong mùa mưa
( vụ hè – thu) mà cả trong vụ thu hoạch đông xuân.
Tuy nhiên sau thời gian sử dụng, bên cạnh nhưng ưu điểm thì vẫn còn những
nhược điểm mà các loại máy sấy SHG4, SHG8,SRA2,4 …với thiết kế ống gió bên
hông cần khắc phục như: mặt bằng lắp đặt lớn, cần lao động cào đảo, giá thành
máy và chi phí sấy còn hơi cao, cồng kềnh khó vận hành và sửa chữa, độ đồng đều
8


phân bố gió chưa được cao, hiệu quả còn thấp, vì vậy để đáp ứng được nhu cầu sấy
ngày càng cao của người dân, loại máy sấy với ống gió chìm được đưa vào nghiên
cứu với mục đích khắc phục và hoàn thiện hơn những nhược điểm của các loại
máy sấy trên.
Được sự chấp nhận của nhà trường và giáo viên hướng dẫn thầy Phan Hiếu
Hiền, tôi quyết định nghiên cứu và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng bố trí
buồng sấy loại ống gió chìm đến độ đồng đều phân bố gió” Trên cơ sở rút kinh
nghiệm từ những nghiên cứu trước nhằm, giảm giá thành chế tạo, giảm mặt bằng
xưởng, phân bố gió đều hơn…..
Do sự hiểu biết và khả năng còn hạn chế nên chắc chắn đề tài sẽ còn nhiều
thiếu sót, rất mong nhận được nhiều đóng góp và giúp đỡ của quý thầy cô để đề tài
được hoàn thiện hơn.

9

2. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI

2.1 Mục đích:
Đề tài được thực hiện nhằm mục đích :
-Thiết kế buồng sấy loại ống gió chìm đến độ đồng đều phân bố gió.
-So sánh độ đồng đều phân bố gió giữa ống giố chìm và ống gió bên hông
-Dựa trên thiết kế có sẳn và thay đổi vài thông số kết cấu để thiết kế buồng sấy loại
ống gió chìm, năng suất 4 tấn/mẻ
Để máy sấy sau khi thiết kế đạt những yêu cầu như: thời gian sấy ngắn, ít
tốn công lao động, độ đồng đều cao, vận hành sữa chửa dễ dàng, chi phí sấy thấp,
thông dụng cho những hộ sản xuất vừa và nhỏ, vốn đầu tư ít độ đồng đều gió và
nhiệt cao…
2.2 Nhiệm vụ
- Tổng hợp tài liệu về máy sấy đảo chiều và các máy sấy giá rẻ, phân tích yếu
tố để làm cho sự phân bố gió vào buồng sấy đồng đều hơn, ẩm độ hạt sau khi sấy
đồng đều như ý muốn.
- Tham gia phụ chế tạo, khảo nghiệm máy sấy 2 tấn /mẻ loại ống gió chìm
theo thiết kế có sẳn
-

Thiết kế máy sấy loại 4 tấn /mẻ

2.3 Thời gian và địa điểm
- Thời gian thực hiện đề tài từ 21/05/2007 đến 04/09/2007 hoàn thành.
- Địa điểm khảo nghiệm:
Tại khoa Cơ Khí – Công nghệ, và Trung Tâm Năng Lượng, Trường Đại học
Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh
Tại xã Eakuang, huyện Krong pak, tỉnh Dak Lak

10


3. TRA CỨU TÀI LIỆU

Dựa vào những tài liệu sấy hạt, nội dung của phần tra cứu này gồm:
3.1 Các Đặc Tính Quá trình Sấy:/1/
3.1.1 Định Nghĩa Về Sấy /1/
Sấy là phương pháp làm khô nhân tạo: là quá trình cưỡng bức một dòng khí
nóng có khả năng hút ẩm đi qua lớp vật liệu sấy, làm nóng vật liệu gây hiện tượng
bốc hơi nước khỏi vật liếu sấy, hút ẩm vật liệu, chuyển ẩm ra ngoài không khí để
đưa ra vật liệu ẩm đến độ ẩm cần thiết
3.1.2 Động học quá trình sấy /18/
Để khảo sát tác động qua lại giữa vật liệu ẩm và tác nhân sấy có tính thời gian
sấy, ta sử dụng dạng đồ thị:
- Theo trục hoành: Đặt thới gian sấy t
- Theo trục tung: Độ ẩm vật liệu có liên quan đến chất khối khô W và nhiệt độ T
đốt nóng vật liệu.
- Đường cong hai chỉ đặt tính thay đổi nhiệt độ vật liệu theo thời gian
- Đường cong 1 đặc trưng sự thay đổi ẩm độ theo thời gian
- W = f(T) từ đồ thị có thể nhận đường cong (3) của sự thay đổi vận tốc sấy phụ
thuộc độ ẩm vật liệu f(w) = dw/dr
Với sự tăng nhiệt độ vật liệu, ẩm độ bắt đầu bốc hơi mạnh từ bề mặt của nó. Độ
tập trung của chúng ở lớp trong của vật liệu bắt đầu cao hơn trên mặt. điều đó
dãn đến sự di chuyển ẩm từ lớp trong ra ngoài của vật liệu.
Quá trình sấy có thể chia thành 3 giai đoạn
a) Thời kỳ thứ nhất: OA thực hiện đốt nóng vật liệu. độ ẩm trong thời
kỳ này thay đổi ít. Vận tốc sấy ( đường cong 3) tăng từ 0 đến giá trị cực đại của nó
b) Thời kỳ thứ hai: AB độ ẩm vật liệu bốc hơi từ bề mặt vật liệu,
tương tự như sự bốc hơi nước từ mặt thoáng, tức là tất cả các nhiệt cung cấp sẽ chi

phí cho sự bốc ẩm. Nhiệt độ vật liệu giữ không đổi, độ ẩm của vật liệu hâu như
thay đổi theo đường thẳng KK1 cho nên vận tốc sấy dw/dt đươc xác định trong mọi

11


điệm như tang cua gốc nguyên tiếp tuyến với đường cong sấy ( 1 ), giữ không đổi (
đường thẳng nằm ngang NN1)
c) Thời kỳ thư ba: BC độ ẩm vật liệu hạ chậm, theo mức độ chi phí
ẩm từ lớp trong của vật liệu, vận tốc sấy hạ xuống. bắt đầu có sự không tương ứng
giưa lượng ẩm bốc hơi từ bề mặt và chuyển đến các lớp bên trong vật liệu. Việc
giảm cường độ bốc ẩm từ bề mặt sẽ làm tăng nhiệt độ vật liệu.
Ở cuối thời kỳ sấy bắt đầu có ẩm cân bằng của vật liệu, việc sấy dừng lại,
vận tốc sấy trở nên bằng không

W
1
K

2

K1
12


T
O

A

B

C

dw/dt
O’

A’

B’

C’

∆W

1- Sự thay đổi độ ẩm của vật liệu theo thời gian
2- Sự thay đổi nhiệt độ của vật liệu theo thời gian
3- Vận tốc sấy
Hình 4 – 2 Đường cong quá trình sấy
3.2 Máy sấy cùng chiều và máy sấy đảo chiều
3.2 1.Máy sấy cùng chiều:
Dòng hạt và dòng không khí sấy chuyển động theo cùng một hướng.Do
không khí nóng tiếp xúc với hạt ẩm, nước bốc hơi từ hạt làm nguội dòng không
khí, do đó có thể dùng nhiệt độ không khí cao mà nhiệt độ vẫn không vượt quá
mức cho phép.Như vậy ưu điểm thứ nhất là sử dụng nhiệt độ cao, tăng hiệu quả
sấy, nhưng không làm giảm chất lượng hạt. Ưu điểm thứ hai là hạ nhanh ẩm độ từ
28 – 30% xuống dưới 20% đồng thời triệt tiêu được ảnh hưởng kết dính của khối
lúa,vẫn là hạn chế lớn của máy sấy tháp trong nhiều năm qua. Tuy nhiên nhược
điểm là tốn công cào đảo, đầu tư và chi phí cao, so với máy sấy tĩnh vĩ ngang SHG
– 8, máy sấy cùng chiều với cùng năng suất đòi hỏi đầu tư gấp 3 làn và chi phí sấy

gấp 2 lần.
3.2.2. Máy sấy đảo chiều:
Máy gồm sàn sấy nằm ngang với hai buồng gió trên và dưới, hộp gió và quạt
giấy được liên kết để thổi gió sấy xuyên qua lớp hạt lúa từ dưới lên hoặc từ trên
xuống. Loại máy sấy này có những ưu điểm như : giảm mặt bằng, giảm công lao
động cào đảo hạt,mà ẩm độ sản phẩm không chênh lệch đến mức chấp nhận được,
và sấy được các loại sản phẩm khác dễ dính kết hoặc dễ vụn vỡ như cà phê, đầu
tôm…
So sánh hai loại máy trên tôi quyết định thực hiện loại máy sấy đảo chiều.
3.3 Khái niệm về ống gió chìm và ống gió bên hông:
3.3.1 Khái niệm ống gió chìm
13


Ống gió chìm là loại ống gió được bố trí, ở dưới thùng chứa lớp vật
liệu sấy lúc chưa đảo gió và bên trên thùng chứa lớp vật liệu lúc đảo gió. Sau khi
nhận gió từ quạt thổi vào, ống gió sẽ phân bố gió trực tiếp, thẳng đứng lên lớp liệu.
3.3.2 Khái niệm ống gió bên hông
Ống gió bên hông là loại ống gió được bố trí bên hông thùng chứa lớp
vật liệu sấy. Sau khi nhận gió từ quạt thổi vào, nó sẽ phân bố gió ngang vào buồng
sấy và lớp bạc làm kín rồi sau đó xuyên qua lớp vật liệu sấy.
3.3.3 So sánh hai cách bố trí ống gió chìm và ống gió bên hông:
Theo quan sát và khảo nghiệm máy sấy ống gió chìm và ống gió bên hông, mỗi
ống gió đều có những ưu và nhược điểm đựợc tóm tắt ở Bảng 1:
Bảng 1: So sánh hai cách bố trí ống gió chìm và ống gió bên hông
Ống gió chìm

Ống gió bên hông

-Giảm được diện tích ngang -Giảm được chiều cao, diện

tích mặt bằng

mặt bằng.

-Giảm được chi phí đầu tư, do -Độ đồng đều phân bố gió
không phải lắp ghép buồng bên tương đối cao
-Dễ dàng đảo gió và tháo

hông

-Độ đồng đều phân bố gió rất liệu, chỉ đảo bạc chứ không
Ưu điểm

tốn công cào đảo

cao, ổn định

-Có thể di chuyển đến nơi thích -Có thể sấy được nhiều loại
hợp do có chân chống

hạt như: lúa, cà phê,bắp…

-Dễ dàng tháo liệu , đảo gió,
chỉ có đảo bạc chứ không tốn
công cào đảo
-Có thể sấy được nhiều loại hạt
như: lúa, cà phê,bắp…
-Chiếm diện tích mặt bằng khá -Diện tích mặt bằng lớn.
Nhược điểm

lớn theo chiều dài

Chi phí máy tương đối cao

-Chiều cao tăng lên và chân

-Phải lắp cố định và trét,

14


chống làm cao hơn để đảo gió xây hồ xung quanh buồng
dễ dàng.

sấy để giảm bớt tổn thất

-Khi đảo bạc khó lấy mẫu để nhiệt
đo ẩm độ hạt

-Tốn nhiều chi phí chế tạo
và lắp ghép
-Khó lấy mẫu để đo ẩm độ
hạt khi đảo bạc

3.4 Những tính chất vật lý hạt /17/
3.4.1 Kích thước vật lý hạt
Bảng2: kích thướt vật lý hạt
Hạt

Ẩm độ (%

(lúa)

cơ sở ướt)

Ngắn

10,4 ÷21.89 7,318 + 1,22.10-2.M 3,358+8,9.10-3.M

Vừa

12 ÷ 18

7,747+1,27.10-2.M

2,842+7,62.10-3.M 1,845+8,9.10-3.M

dài

12 ÷ 18

8,941+5,84.10-2.M

2,388+1,65.10-3.M 1,765+1,4.10-3.M

Dài (10-3m)

Rộng (10-3m)

Dày (10-3m)

2,287+8,9.10-3.M

Trong đó: M là ẩm độ của hạt (% cơ sơ ướt)
3.4.2 Trọng lượng riêng khối hạt
Bảng 3: Trọng lương riêng khối hạt
Hạt (lúa)

Ẩm độ (% cơ sở ướt)

Mô hình thực nghiệm

Ngắn

11,24 ÷ 20,95

583,6 + 4,27.M

Vừa

12 ÷ 18

499,7 + 8,33.M

dài

12 ÷ 18

519,4 + 5,29.M

3.4.3 Nhiệt dung riêng của lúa

Bảng 4: Nhiệt dung riêng của lúa
Hạt

Ẩm độ (% cơ sở ướt)

Nhiệt dung riêng(kJ/kg0K)

Ngắn

11 ÷ 24

1,269 + 0,003489.M

Vừa

10 ÷ 20

0,921 + 0,0545.M

15


3.5 Ẩm độ hạt
3.5.1 Định nghĩa /3/
Có hai cách tính ẩm độ hạt
- Độ ẩm tương đối (cơ sở ướt)
Độ ẩm tương đối là số phần trăm khối lượng nước chứa trong một kg vật liệu
ẩm. Nếu ký hiệu G(g), Ga(g), Gk(g) tương ứng là khối lượng của vật liệu ẩm, khối
lượng của nước và khối lượng của vật liệu khô thì ta có:
G = Ga + Gk

Vậy độ ẩm tương đối bằng: W = Ga/G*100%
Ta thấy độ ẩm tương đối bao giờ cũng nhỏ hơn 100% hay 0%W=0% thì vật liệu khô tuyệt đối.
- Độ ẩm tuyệt đối: (cơ sở khô)
Độ ẩm tuyệt đối là số phần trong nước chứa trong 1 Kg vật liệu khô.
Wk = Ga/Gk*100%
Vì khối lượng ẩm chứa trong vật liệu có thể lớn hơn vật liệu khô nên khác
với độ ẩm tương đối, độ ẩm tuyệt đối có thể lớn hơn 100%
3.5.2 Tầm quan trọng ẩm độ hạt
- Ẩm độ khối hạt là yếu tố quan trọng nhất quyết định thời gian bảo quản
hạt.
- Ẩm độ hạt là chỉ tiêu quan trọng trong việc mua bán nông sản
3.6 Ẩm độ cân bằng hạt
3.6.1 Định nghĩa
Hạt có tính hút ẩm hay nhả ẩm tùy theo nhiệt độ môi trường. Nếu để một
nhúm hạt vào bình kín có ẩm độ tương đối Rh không đổi và nhiệt độ T không đổi
trong một thời gian khá dài, thì hạt sẽ đạt một ẩm độ không đổi, gọi là ẩm độ Me.
Gọi là cân bằng vì hạt sẽ không thêm ẩm hoặc mất ẩm đi nửa.
Ẩm độ cân bằng thay đổi tùy loại hạt, nhiệt độ T và ẩm độ tương đối Rh của
không khí.
3.6.2 Ý nghĩa của ẩm độ cân bằng hạt
- Là cơ sở của phương pháp sấy bảo quản, xác định độ ẩm bảo quản hạt
trong các môi trường khác nhau.
16


- Xác định giới hạn quá trình sấy , tránh trường hợp sấy quá khô hoặc sấy
không đạt độ ẩm yêu cầu.
- Tránh không cho nấm móc phát triển
3.6.3 Các mô hình tính toán ẩm độ cân bằng /2/

Các kết quả thực nghiệm được biểu thị bằng một phương trình toán khoa
học. có nhiều tác giả đề nghị các dạng khác nhau. Sau đây là hai cách được sử
dụng nhiều nhất.
Các ký hiệu: Mk: Ẩm độ hạt, cơ sở khô, %
Rh: Ẩm độ tương đối không khí,%
TC: Nhiệt độ, 0C
Modified Henderson
1
MK =
*
100

⎡ Ln(1 − Rh ) ⎤
⎢
⎥
⎣ − K * (TC − C ) ⎦

1/ N

Với

Lúa

Bắp

Dậu nành

K

1,9187*10-5

8,6541*10-5

30,5327*10-5

N

2,4451

1,8634

1,2164

C

51,161

49,810

134,136

Chung - Pfort
MK =E – F * Ln [- (TC + C)*Ln Rh]
Với

Lúa

Bắp

Dậu nành

A

594,61

312,40

328,30

B

21,732

16,958

13,917

C

35,703

30,205

100,288

E

0,29394

0,33872

0,41631

F

0,046015

0,058970

0,071853

3.7 Tổn thất áp suất khi chất khí xuyên qua lớp vật liệu dạng hạt/10/
Không khí thổi qua lớp hạy có bề dày L như trong các trường hợp sấy hoặc

17


thông gió bảo quản hạt thì có sơ đồ như hình (4-1) thì có sự tổn thất áp suất sảy ra có
rất nhiều phương trình thực nghiệm được đưa ra,tùy từng loại vât liệu , sau đây giới
thiệu vài bản chất vật lý và công trình thông dụng cho các loại hạt.
Vài công thức của vật liệu hạt liên quan đến tính toán lực cản
Hạt thường có hình dạng phức tạp và thường được xử lý dưới dạng khối hạt,
Gọi a,b,c là ba chiều cơ bản của hạt tức là dài, rộng, dày. Gọi V, S, Ä lần lượt là thể
tích, diện tích bề mặt và khối lượng riêng của hạt có ba kích thước trên và m là khối
lượng của khối hạt, ta có:
•

Đường kính tương dương của hạt : d= (abc)1/3

•

Độ ẩm của hạt ф = G/d

•

Số các phâm tử có trong khối lương m: N = m/sv

•

Tổng diện tích bề mặt của các phân tử A = Ns = 6m/фÄp.d

Hạt
Quạt
L
Không khí

Hình số: 3 – 5 : sơ đồ không khí thổi xuyên qua lớp hạt dày L
3.8 Tốc độ sấy và tốc độ giảm ẩm /1/
3.8.1 lớp hạt mỏng
Tốc độ sấy của hệ thống sấy tùy thuộc vào tốc độ giảm ẩm của từng hạt riêng
lẻ còn gọi là tốc độ sấy lớp mỏng.
Tốc độ lá đạo hàm của đường giảm ẩm độ theo thời gian. Đường giảm ẩm của lớp
mỏng tuy thuộc vào nhiệt độ sấy, ẩm độ không khí sấy và loại hạt. Nói chung hạt

18


có kính thước nhỏ thì khô nhanh hơn hạt có kích thước lớn, hạt trần trùi thì mất ẩm
dể hơn hạt có vở bộc.
3.8.2 Lớp hạt dày

Sấy ở lớp hạt dày được mô hình hóa như là tổng của nhiều lớp hạt mỏng kế
tiếp nhau. Không khí sấy vào lớp đầu tiên với ẩm độ tương đối Rh1, ra khỏi và vào
lớp 2 Rh2> Rh1. Cứ thế, không khí cuối cùng thoát ra ngoài với Rhn rất cao có thể
bảo hòa nghĩa là Rhn = 100%. Vì thế, hạt ở các lớp khác nhau có tốc độ sấy khác
nhau, nghĩa là khô không đều. Nhiều biện pháp được sử dụng để ẩm độ cuối cùng
ít sai biệt là cơ sở phân loại các phương pháp sấy dùng không khí đối lưu
3.9 các thông số về không khí ẩm trong quá trình sấy /1/
3.9.1 Khái niệm
Không khí ẩm là một hổn hợp của không khí khô ( chủ yếu chứa Oxygen và
Nitrogen ) và hơi nước. Đây la tác nhân sử dụng để sấy hạt.Lượng nước trong
không khí sấy không nhiều nhưng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sấy.
Đồ thị không khí ẩm biểu diễn các trạng thái của không khí ẩm ( còn gọi là
giản đồ trắc ẩm hay đồ thị I –d). ta có thể dùng đồ thị này để phân tích quá trình
sấy.
3.9.2 Các thông số của không khí ẩm
- Nhiệt độ T ( còn gọi là nhiệt độ bầu khô) (0C): là nhiệt độ không khí ẩm đo
bằng nhiệt kế bình thường
- Lượng nước bảo hòa ds (ứng với nhiệt độ T) (kg H2O /kg KKK): là lượng
nước tối đa chứa trong 1 kg không khí khô. Lượng nước vượt quá mức này sẽ
ngưng tụ thành dạng lỏng. Trạng thái này gọi là không khí 100%ẩm độ tương đổi
Rh.
- Tỷ lệ ẩm d1 (kg H2O /kg KKK): Là lượng nước thức sự có trong 1 kg
không khí khô.
- Ẩm độ tương đối Rh (%0: Là thông số quang trọng nhất trong quá trình
sấy, có thể định nghĩa gần đúng bằng công thức:
Rh = (d1/ds)*100, [%]

19

- Nhiệt độ ẩm ướt Tư(0C): Là nhiệt độ không khí đo bằng một nhiệt kế có
bọc miếng vải thấm ướt ở bầu thủy ngân hoặc rượu. Muốn chính xác hơn, có thể
luồn không khí thổi qua bầu ướt với tốc độ khoảng 4 ÷ 5 m/s
- Liên hệ giữa nhiệt độ bầu ướt và ẩm độ tương đối Rh: Rh càng thấp thì khả
năng bóc hơi nước từ miếng vải thấm nước càng nhiều làm giảm Tư của bầu ướt.
- Enthalpy I ( kJ/kg KKK): là nhiệt lượng của không khí ẩm ứng với 1 kg
không khí khô, so với nhiệt độ chuẩn ( thường lấy 0oC).
- Thể tích riêng V ( m3/kg ): là thể tích của không khí ẩm ứng với 1 kg
không khí khô.
- Khi ta biết hai thông số của không khí ẩm, nhờ đồ thị ( I – d ) ta tìm được
tất cả các thông số còn lại.
d (kg H20/khkkk)
I1

ϕ0

ϕ2

ϕ1

I0
d2
d0 = d1
T (0C)

T0

T1

T2

Tk

Hình 3 – 6: Giẩn đồ không khí ẩm
3.10 Xác định những tổn thất của hệ thống sấy
3.10.1 Tổn áp do ma sát /11/
Phát sinh tổn thất ma sát là do tác nhân sấy thực tế có độ nhớt khi
chuyển động, do đó, tổn thất do ma sát xảy ra theo toàn bộ chiều dài ống dẫn. Tổn
thất do ma sát phụ tuộc chế độ chuyển động của tác nhân và độ nhám của ống dẫn.
3.10.2 Tổn áp cục bộ /11/
Các trợ lực cục bộ phát sinh khi sự chuyển động bình thường của dòng
bị phá vỡ cục bộ: đột mở, đột thu, đổi hướng…
- Khi đột mở, dòng không kịp điền đầy toàn bộ không gian mà tạo
vùng xoáy kéo theo tổn thất năng lượng gọi là tổn thất năng lượng do va đập.

20


- Để giảm bớt tổn thất áp suất khi tác nhân chuyển động từ tiết diện
lớn đến tiết diện nhỏ dùng ống thu hẹp đều theo chiều dòng.
- Trong trường hợp dòng điện đổi chiều, tổn thất dòng điện chủ yếu
do xoáy mảnh liệt chổ dòng tách ra khỏi vách.
- Tổn thất áp suất do sức cản cục bộ tỷ lệ thuận với dòng khí trong
ống dẫn.
3.10.3 Tổn áp qua sàn lỗ/1/
Là tổn áp khi dòng tác nhân đi qua sàn lỗ. Tổn áp phụ thuộc vận tốc
dòng tác nhân qua sàn, tỷ lệ khoảng trống của khối hạt và tỷ lệ lỗ của sàn
Theo /5/, nếu diện tích của các lỗ sàn lớn hơn 10% diện tích sàn thì có
thể bỏ qua tổn áp do sàn lỗ,
3.10.4 Tổn áp qua lớp hạt /2/

Theo Shedd: ΔpHạt = f (Vm)
Vm là vận tốc bề mặt lớp hạt m/s
Công thức tính cụ thể sẽ được trình bày trong phần tính toán.
Tổn áp qua lớp hạt còn phụ thuộc:
- Các phân tử mịn lẫn trong khối hạt: Nhiều tạp chất mịn ΔpHạt tăng:
- Ẩm độ hạt: Ẩm độ giảm thì ΔpHạt tăng.
- Cách đổ hạt vào: Hạt bị nén ΔpHạt tăng.
3.10.5 Trợ lực do áp suất động đầu quạt /12/
Áp suất động đầu quạt phụ thuộc vận tốc gió đầu ra của quạt.
Công thức tính cụ thể sẽ được trình bày trong phần tính toán.
3.11 Sơ lược một vài máy sấy hiện có ở Khoa Cơ khí – Công nghệ Trường Đại
học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh /1/
3.11.1 Máy sấy tĩnh SHG
Máy sấy tĩnh vỉ ngang SHG bao gồm 4 bộ phận chính là quạt, lò đốt, buồng
sấy và nhà che.
Lúa

Khí nóng
Lò

Lưới

21


Bảng 5: Đặc tính kỷ thuật một số máy
Máy sấy

Máy sấy

Máy sấy

SHG - 2

ShG -6N

SHG _10N

Năng suất, tấn/mẻ

1,5 ÷ 2

6÷7

10 x12

Quạt

2 quạt φ 400mm

1 quạt φ 900mm 2 quạt φ 900mm

Lò đốt

Than đá 5kg/h

Trấu ≈ 35 kg/h

Công suất động cơ

2 động cơ điện 1 HP Diezen ≈ 20 HP

Diezen ≈ 30 HP

Diện tích sàn

9 ÷ 10 m2

30 ÷ 36m2

60 ÷ 72m2

Mặt bằng tối thiểu

7m x 7m

10m x12m

13m x 15m

Đặc tính

Trấu ≈ 70kg/h

Máy có ưu điểm là chất lượng sấy cao, chi phí sấy thấp, dể sử dụng, có thể
sấy nhiều loại hạt.
Nhưng máy sấy cũng còn nhiều nhượt điểm như cần diện tích lớn, tốn công
cào đảo, giá máy cao: Đầu tư năm 1999: SHG – 2: 15 triệu, SHG – 6: 35 triệu.
3.11.2 Máy sấy nhiệt độ thấp kiểu SRR
Máy sấy rất rẻ SRR gồm ba bộ phận chính là buồng sấy, quạt gió và phần

cấp nhiệt.
Hình 3-8: Máy sấy SRR

22


Bảng: 6 Máy sấy SRR-1
Đặc tính

Máy sấy
SRR-1

Năng suất, tấn/mẻ

1

Quạt

0,35m3/s

Lò đốt

Than tổ ong 1kg/h

Công suất động cơ

Động cơ điện 1/2HP

Máy có những ưu điểm là giá máy rất rẻ (1 triệu/máy), dễ lắp ráp và sử

dụng, ít hư hỏng, chi phí sấy thấp, sấy được nhiều loại nông sản.
Tuy nhiên, máy còn có những nhược điểm như năng suất thấp, thời gian sấy
dài, cần mạng lưới điện ổn định.
3.11.3 Máy sấy SH -200 /17/
Máy sấy do Viên Công Nghệ Sau thu hoạch nghiên cứu và chế tạo, vốn đầu
tư khoảng 300 – 500 ngàn đồng / lò sấy.
Cấu tạo của máy:
- Có dạng hình trụ, gồm hai lớp, làm bằng lưới kim loại ( 4x4 mm). Lớp
ngoài có thể làm bằng cót, tăng cường 6 cột tre. Đáy có dạng phiểu bằng kim loại,
có 3 cửa tháo hạt.
- Lò đốt bằng than tổ ong, trấu hay mùn cưa,…có cửa gió để điều chỉnh
nhiệt độ.

23


Hình: 3.9 máy sấy SH -200

Bảng 7: Máy sấy SH – 200
Đặc tính

Máy sấy SH - 200

Ngăng suất, kg/mẻ

200 – 250

Thời gian sấy

1,5 – 2 ngày

Lò đốt than

4 – 5h/viên

Đường kính

0,86 m

Chiều cao

1,2 m

Vốn đầu tư (ngàn đồng)

350 - 500

Ưu điểm của máy là giá máy rất rẻ, cấu tạo máy đơn giản, chi phí sấy thấp, sấy
được nhiều loại nông sản.
Nhược điểm của máy là năng suất thấp, thời gian sấy dài.
3.11.4 Máy sấy đảo chiều SRA – 1

/12/

24


Máy được nghiên cứu và chế tạo tại Khoa Cơ khí – Công nghệ Trường Đại
học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh.
Cấu tạo của máy:

Buồng sấy: Dạng hình hộp có diện tích sàn 2m x 1,5 m, với các vách đủ cao
để chứa hạt, lớp hạt dày o,5 ÷ 0,7 m, còn có các ống nối quạt, cửa thoáy liệu. Ống
gió hông gồm hai phần nhằm liên kết với bộ đảo gió để cung cấp khí sấy theo
chiều từ dưới lên trên hoặc ngược lại từ trên xuống dưới (có phủ bạc ở trên)
Quạt sấy thuộc loại quạt hướng trục 1 tầng cánh lắp đồng trục với động cơ.
Lò đốt than đá.

Quạt

Lớp
hạt

ống gió

Bộ đảo
gió

Lưới sàn

lò

25