Luận văn Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn trên giờ

Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................... 3
Chương I: Tổng quan về công nghệ, thiết bị sấy................................4
I,Công nghệ........................................................................................4
1. Các phương pháp sấy...................................................................4
2. Tác nhân sấy................................................................................. 5
3, Chất tải nhiệt................................................................................6
4,Nguồn nhiên liệu...........................................................................8
II,.Thiết bị sấy..................................................................................... 9
Chương II: Động học quá trình sấy..................................................15
I.Đặc điểm diễn biến của quá trình sấy..............................................15
1, Giai đoạn làm nóng vật...............................................................15
2, Giai đoạn tốc độ sấy không đổi..................................................15
3, Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần....................................................16
II. Các quy luật cơ bản của quá trình sấy...........................................17
Chương III: Thiết kế, tính toán thiết bị sấy tháp...............................18
I. Chọn sơ bộ kết cấu.........................................................................19
1, Chọn chế độ sấy.........................................................................19
2, Tính toán quá trình cháy và quá trình hòa trộn...........................21
3, Tính cân bằng ẩm cho từng vùng................................................25
4, Quá trình sấy lý thuyết...............................................................26
5, Tính các tổn thất nhiệt................................................................29
6, Xây dựng quá trình sấy thực.......................................................31
SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 1

Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

7, Cân bằng nhiệt............................................................................ 34
8, Tính nhiên liệu tiêu hao..............................................................37
9, Tính toán vùng làm mát..............................................................38
10, Chọn dạng, bố trí kênh dẫn và kênh thải...................................39
II. Tính toán thiết bị phụ trợ hệ thống...............................................41
1, Buồng đốt...................................................................................41
2, Thiết bị lọc và khử bụi từ lò đốt..................................................43
3, Chọn quạt...................................................................................44
III. Bản vẽ......................................................................................... 44

SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 2


Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

LỜI NÓI ĐẦU
Kỹ thuật sấy là một ngành khoa học phát triển mãi từ những năm 50
đến 60 ở các Viện và các trường đại học trên thế giới chủ yếu giải quyết
những vấn đề kỹ thuật sấy các vật liệu cho công nghiệp và nông nghiệp.
Sản phẩm sau khi sấy có độ ẩm thích hợp thuận tiện cho việc bảo
quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng thực
phẩm
Cây ngô là một trong những cây lương thực trồng phổ biến ở các
nước trên thế giới, rất dễ trồng, thích hợp với các điều kiện khí hậu
khác nhau nên cả những nước nhiệt,ôn và hàn đới đều trồng được.
Ở nước ta ngô được trồng nhiều ở các vùng đồng bằng trung và

miền núi cho năng suất cao.
Hầu hết các bộ phận của cây ngô đều được tận dung triệt để
trong các ngành CNTP và một số ngành công nghiệp nhẹ. Số sản
phẩm chế biến từ ngô có thể liệt kê đến 2000 loại khác nhau.Tuy
nhiên, phần quan trọng nhất vẫn là hạt ngô, hạt ngô có thể được sử
dụng trực tiếp dạng nguyên hoặc đưa đi chế biến tiếp. Sấy làm cho
độ ẩm của thực phẩm thấp, bề mặt ngoài hẹp, hạn chế sự phát triển
của vi sinh vật cũng như tiêu diệt vi sinh vật trong quá trình sấy,
đảm bảo vệ sinh cho thực phẩm. Trong đồ án môn học này với đề tài
về sấy tháp ngô em xin được trình bày dưới đây.
Đây là lần đầu tiên tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy mang tính
chất đào sâu chuyên ngành, do kiến thức và tài liệu tham khảo còn hạn
chế nên em không thể tránh khỏi sai sót trong quá trình thiết kế. Em xin
chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của PGS.TS Lê
Nguyên Đương để em có thể hoàn thành tốt đồ án này.
Sinh viên
Đặng Thu Hòa

SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 3


Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

Chương I: Tổng quan về công nghệ, thiết bị sấy
I, Công nghệ
Định nghĩa: Quá trình sấy là quá trình làm khô một vật thể bằng
phương pháp bay hơi.
Đối tượng của quá trình sấy là các vật chứa ẩm, là những vật có chứa

một lượng chất lỏng nhất định. Chất lỏng chứa trong vật ẩm thường là
nước. Một số ít vật ẩm chứa chất lỏng khác là dung môi hữu cơ.
Mục đích: Tăng năng suất cao, chi phí vận chuyển giảm, vốn đầu tư
thấp nhất nhưng giữ được những đặc tính tốt đặc trưng của sản phẩm:
độ dẻo, giòn, dai, màu sắc hương vị, độ bóng sáng của sản phẩm, không
nứt mẻ, cong vênh, tăng khả năng bảo quản.
Yêu cầu tác động cơ bản đến vật ẩm là:
-cấp nhiệt cho vật ẩm làm cho ẩm trong vật hóa hơi.
-lấy hơi ẩm ra khỏi vật và thải vào môi trường.
Quá trình hóa hơi của ẩm lỏng trong vật là bay hơi nên có thể xảy ra
ở bất kì nhiệt độ nào.
1. Các phương pháp sấy
SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 4


Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

a. Phương pháp sấy đối lưu
Việc cấp nhiệt cho vật ẩm thực hiện bằng cách trao đổi nhiệt đối lưu (
tự nhiên hay cưỡng bức ).Trường hợp này, môi chất làm nhiệm vụ cấp
nhiệt.
b. Phương pháp sấy bức xạ
Trong phương pháp này, việc gia nhiệt cho vật ẩm thực hiện bằng
trao đổi nhiệt bức xạ. Người ta dùng đèn hồng ngoại hay các bề mặt rắn
có nhiệt độ cao hơn để bức xạ nhiệt tới vật ẩm.
c.Phương pháp sấy tiếp xúc
Việc cấp nhiệt cho vật liệu sấy thực hiện bằng dẫn nhiệt do vật sấy
tiếp xúc với bề mặt có nhiệt độ cao hơn.

d. Phương pháp sấy dùng điện trường cao tần
Người ta để vật ẩm trong điện trường tần số cao. Vật ẩm sẽ được
nóng lên. Trường hợp này môi chất sấy không làm nhiệm vụ gia nhiệt.
Kết luận: Từ đề bài và điều kiện, chọn phương pháp sấy đối lưu.
2. Tác nhân sấy
a, Định nghĩa:
Là những chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách ra từ vật sấy.
Nhiệm vụ: -Gia nhiệt cho vật sấy.
-Tải ẩm: Mang ẩm từ bề mặt vào môi trường.
-Bảo vệ vật sấy khỏi bị hỏng do quá nhiệt
b, Các loại tác nhân sấy
 Không khí nóng
SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 5


Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

Không khí ẩm là loại tác nhân sấy thông dụng nhất.
Ưu:
-Rẻ, có sẵn trong tự nhiên, có thể dùng hầu hết cho các loại sản
phẩm.
-Không độc.
-Không làm ô nhiễm sản phẩm
Nhược:
-Cần trang bị thêm bộ phận gia nhiệt không khí( calorife khí-hơi hay
khí-khói)
-Nhiệt độ không khí để sấy không thể quá cao.( Thường < 500 độ C).
Vì nếu nhiệt độ cao hơn làm ảnh hưởng lớn đến thiết bị nên phải sử

dụng các vật liệu như thép hợp kim hay gốm sứ chi phí cao.
 Khói lò
Ưu điểm:-Phạm vi nhiệt độ rộng từ hàng chục đến hàng nghìn độ C
-Không cần calorife
Nhược điểm: -Có thể làm ô nhiễm sản phẩm sấy.
-chỉ dùng cho các vật liệu không sợ bị ô nhiễm như gỗ, đồ gốm, 1
số loại hạt có vỏ.
 Hỗn hợp không khí hơi và hơi nước
- Dùng khi cần có độ ẩm tương đối cao.
 Hơi quá nhiệt

SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 6


Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

Hơi quá nhiệt dùng làm môi chất sấy trong trường hợp nhiệt độ cao
và sản phẩm sấy là chất dễ cháy nổ.
Kết luận: Từ đề bài và điều kiện, chọn khói lò
3, Chất tải nhiệt
Mục đích: Cấp nhiệt cho môi chất sấy
 Nước:
Au điểm:- Nhiệt độ ổn định
-Dễ điều chỉnh nhiệt độ
-Hơi nước ngưng tụ tỏa nhiệt lớn nên hệ số tỏa nhiệt khi hơi ngưng tụ
lớn nên bề mặt trao đổi nhiệt nhỏ.
Nhược: -phải trang bị lò hơi.
 Nước nóng

Ưu điểm: -Áp suất sử dụng thấp hơn khi dùng hơi .
-Lò nước nóng có cấu tạo đơn giản hơn, giá thành rẻ hơn
-Nhiệt dung riêng của nước lớn nên thiết bị gọn gàng.
Nhược: -Nhiệt độ bị hạn chế ( thường < 100) nếu dùng ở nhiệt độ cao
hơn phải dùng nước áp suất cao
-Phải xử lí nước để chống đóng cặn
 Chất lỏng hữu cơ
Ưu: - Nhiệt độ có thể tăng lên vài trăm độ ở áp suất khí quyển
-không có hiện tượng đóng cặn trên bề mặt trao đổi nhiệt.
-Lò gia nhiệt chất lỏng hữu cơ có cấu tạo đơn giản hơn so với lò hơi.
SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 7


Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

Nhược:
- Nhiệt dung riêng bé hơn nước nên lưu lượng lớn hơn so với nước
khi cùng công suất
-Giá thành đắt hơn nước.
 Khói lò
Ưu: -Không phải trang bị lò hơi nên vốn đầu tư ít hơn.
Nhược: -calorife khí-khói làm việc ở nhiệt độ cao cần dùng vật liệu
chịu nhiệt
-Khói lò có hệ số truyền nhiệt thấp nên diện tích bề mặt truyền nhiệt
lớn hơn so với dùng hơi nước hay chất lỏng
 Điện
Ưu: - Thiết bị đơn giản, hiệu suất sử dụng cao
-Dễ điều chỉnh nhiệt độ

-Không gây ô nhiễm môi trường( Trong khi dùng hơi hay chất lỏng
dều phải dùng lò hơi hay lò chất lỏng… đều phải đốt nhiên liệu gây ô
nhiễm môi trường.
Nhược: -Giá thành nhiên liệu cao
Kết luận: Từ đề bài và điều kiện, chọn khói lò
4,Nguồn nhiên liệu
Mục đích: để gia nhiệt cho không khí
 Điện (calorife điện)
Ưu điểm:
SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 8


Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

-Thiết bị gọn nhẹ, sạch sẽ.
- Dễ điều chỉnh nhiệt độ của tác nhân.
Nhược điểm:
-chi phí lớn
 Nhiên liệu( than, củi,…)(calorife khí - khói)
-Ưu: Rẻ, thiết bị đơn giản
Nhược: -Cồng kềnh
-Khó điều chỉnh nhiệt độ tác nhân
-Bẩn
 3. Hơi nước (dùng calorife khí - hơi)
  Chọn nguồn nhiên liệu Than củi
II,.Thiết bị sấy
a,Thiết bị sấy đối lưu
Sử dụng phương pháp truyền nhiệt đối lưu :

-Tác nhân sấy đồng thời là chất mang nhiệt để cung cấp năng lượng
cho vật liệu sấy và mang ẩm thoát ra từ vật liệu sấy thải vào môi trường.
Thường sử dụng không khí nóng hoặc khói lò.
 Thiết bị sấy buồng
-Thường dùng để sấy các vật liệu dạng cục, hạt với năng suất không
lớn lắm.
-Làm việc theo chu kì.

SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 9


Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

-Buồng sấy có thể làm bằng thép tấm 2 lớp, giữa có cách nhiệt hoặc
đơn giản xây bằng gạch đỏ có cách nhiệt hoặc không.
-Dung lượng: Từ mấy dm3->mấy m3, nhỏ.
-Tác nhân sấy: Thường là không khí nóng hoặc khói lò.
Không khí được đốt nóng nhờ calorife điện hoặc calorife khí-khói.
Calorife đc đặt dưới các thiết bị đỡ vật liệu hoặc 2 bên sườn buồng sấy.
-Cấu tạo đơn giản dễ vận hành không yêu cầu mặt bằng lớn nhưng
năng suất không cao, khó cơ giới hóa, vốn đầu từ không đáng kể, do đó
thiết bị buồng sấy thích hợp với các xí nghiệp bé, lao động thủ công là
chính, chưa có điều kiện kinh phí để xây dựng các thiết bị sấy khác có
năng suất cao, dễ cơ giới hóa.
 Thiết bị sấy hầm
-Sấy vật liệu dạng cục. hạt, với năng suất cao và dễ dàng cơ giới hóa.
-Khác với sấy buồng sấy từng mẻ, thiết bị sấy hầm vật liệu sấy được
đưa vào và lấy ra gần như liên tục

-Hầm sấy thường dài từ 10-15m hoặc lớn hơn, xây bằng gạch đỏ có
cách nhiệt hoặc không
-Thiết bị chuyền tải thường là xe goong hoặc băng tải
-Tác nhân sấy: Chủ yếu là không khí nóng
-Calorife dùng để gia nhiệt cho không khí thường là calorife khí- hơi
hoặc khí-khói, tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu là hơi nước hay khói lò,
thường được bố trí trên nóc hầm sấy. Có 2 cách đưa tác nhân sấy hầm từ
trên xuống hoặc đưa vào từ 2 bên.

SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 10


Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

 Thiết bị sấy tháp
-Cấu tạo, nguyên lí hoạt động và đặc điểm:
 Hệ thống máy sấy gồm calorifer hoặc cấp nhiệt trực tiếp từ
buồng đốt hòa trộn với không khí tươi, hệ thống quạt và các thiết
bị phụ trợ khác.
 Tháp sấy là một không gian hình hộp mà chiều cao lớn hơn rất
nhiều so với chiều rộng và chiều dài. Trong tháp sấy người ta bố
trí hệ thống kênh dẫn và thải tác nhân xen kẽ nhau ngay trong
lớp vật liệu sấy (đặc điểm này khác với các thiết bị sấy buồng và
hầm). Tác nhân sấy từ kênh dẫn gió nóng luồng lách qua lớp vật
liệu thực hiện quá trình trao đổi nhiệt sấy và nhận thêm ẩm đi
vào các kênh thải ra ngoài. Vật liệu sấy chuyển động từ trên
xuống dưới từ tính tự chảy do trọng lượng bản thân của chúng.
Tháp sấy nhận nhiệt do trao đổi nhiệt đối lưu giữa dòng tác nhân

chuyển động vừa ngược chiều vừa cắt ngang và do dẫn nhiệt từ
bề mặt kênh dẫn và kênh thải qua lớp vật liệu nằm trên các bề
mặt đó. Vì vậy trong thiết bị sấy tháp, nhiệt lượng vật liệu sấy
nhận được gồm 2 thành phần: thành phần đối lưu giữa tác nhân
sấy với khối lượng hạt và thành phần dẫn nhiệt giữa bề mặt các
kênh gió nóng, kênh thải ẩm với chính lớp vật liệu nằm trên đó.
 Khi sấy hạt di chuyển từ trên cao (do gàu tải hoặc vít tải đưa lên)
xuống mặt đất theo chuyển động thẳng đứng hoặc dzích dzắc
trong tháp sấy. Để tăng năng suất thiết bị ngoài phương pháp mở
rộng dung lượng của tháp thì ở một mức độ đáng kể người ta còn
tìm cách tăng tốc độ tác nhân chuyển động qua lớp hạt. Tốc độ
này có thể từ 0.2 ÷ 0.3m/s đến 0.6 ÷ 0.7 m/s hoặc lớn hơn. Tuy
nhiên, tốc độ tác nhân khi ra khỏi ống góp kênh thải theo kinh
nghiệm không nên vượt quá 6m/s để tránh hạt bị cuốn theo tác
nhân đi vào hệ thống thải ẩm (đọng lại trong các đoạn ống, dẫn
đến quạt thải…)
 Các loại máy sấy tháp phổ biến:
SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 11


Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h





 Máy sấy tháp tam giác.
 Máy sấy tháp tròn.

 Máy sấy tháp hình thoi.

_Là thiết bị chuyên dụng để sấy các loại hạt cứng như thóc, ngô, đậu,
…
-Đặc điểm khác với sấy buồng và sấy hầm là các kênh thông gió
nóng và các kênh thải ẩm được bố trí xen kẽ ngay trong lớp vật liệu sấy.
Tác nhân sấy từ kênh gió nóng luồn lách qua lớp vật liệu thực hiện quá
trình sấy rồi nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải ra ngoài.
Trong thiết bị sấy tháp nhiệt lượng vật liệu sấy gồm có hai thành
phần:
-Thành phần đối lưu giữa tác nhân sấy với khối hạt
-Thành phần dẫn nhiệt giữa bề mặt các kênh gió nóng, kênh thải ẩm
với chính lớp vật liệu nằm trên đó.
-Hệ số truyền nhiệt giữa tác nhân và lớp hạt có thể xác định bằng
công thức thực nghiệm của V.W
Khi Re=20-200 thì
Nu=0,106Re
Khi Re>200 thì
Nu=0,610
Kết cấu và cách bố trí các kênh dẫn và kênh thải ẩm có một ý nghĩa
đặc biệt đến sự dịch chuyển cuả lớp hạt và độ sấy đồng đều của sản
phẩm. Nói cách khác, nó góp phần tăng năng suất thiết bị và nâng cao
chất lượng sản phẩm, Kết cấu và cách bố trí các kênh dẫn và thải tác
nhân có thể thực hiện theo sơ đồ sau
SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 12


Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

210

70

200

n

n

200

310

0

155

n

60

5

50

100

0

n

 Thiết bị sấy thùng quay
-Thiết bị sấy thùng quay cũng là một thiết bị sấy chuyên dùng để sấy
các vật liệu dạng hạt hoặc bột nhão, cục nhưng có thể có độ ẩm ban đầu
lớn, và khó tự dịch chuyển nếu dùng thiết bị sấy tháp.
Phần chính của thiết bị sấy thùng quay là một trụ tròn đặt nằm
nghiêng một góc với mặt phẳng
Độ điền đầy của vật liệu sấy trong thùng tùy theo cấu tạo và vật liệu
sấy.Có thể đạt trong khoảng
Tác nhân sấy chủ yếu trong thiết bị sấy thùng quay thường là không
khí nóng hoặc khói lò. Nó có thể chuyển động cùng chiều hoặc ngược
chiều với vật liệu sấy.
Tốc độ tác nhân sấy trong thiết bị thường không nên vượt quá 23m/seek
Thiết bị thùng quay không nên làm việc ở áp suất dương.
 Thiết bị sấy khí động

SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 13


Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

Thường để dùng để sấy các vật liệu dạng hạt bé, nhẹ, xốp như than
cám, cỏ, hoặc rau băm nhỏ, các tinh thể,…
Tác nhân sấy chủ yếu dùng là không khí nóng hoặc khói lò
Phần chính là một ống thẳng,vật liệu sấy được không khí nóng hoặc
khói lò cuốn từ dưới lên trên và dọc theo ống.

Tốc độ tác nhân phụ thuộc vào chủng loại vật liệu sấy, kích thước,
khối lượng riêng của hạt, có thể đạt tới 10-40m/seek.
Nhược điểm: Tiêu tốn năng lượng lớn, nhất là điện dùng cho quạt,
điều kiện vệ sinh công nghiệp khó thực hiện tốt và có khả năng gây nguy
hiểm nếu vật liệu có thể gây cháy hoặc nổ.

 Thiết bí sấy tầng sôi.
Thường dùng để sấy các vật liệu dạng hạt, cục.
Ưu điểm:- Cường độ sấy rất lớn, có thể đạt hàng trăm kg ẩm/m3.
-Dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ sấy và vật liệu sấy khá đồng
đều.
Nhược: -tiêu tốn năng lượng rất lớn để tạo ra áp lực đáng kể để duy
trì trạng thái “sôi” của vật liệu
-cấu tạo phức tạp
 Thiết bị sấy phun
Chuyên dùng để sấy các dịch thể. Sản phẩm sấy dùng để sấy dạng
bột hòa tan như sữa bò, sữa đậu nành, bột trứng, café tan, …

SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 14


Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

Bộ phận cơ bản của thiết bị sấy phun là buồng sấy, là một tháp hình
trụ.
Dịch thể được nén bởi một bơm cao áp đưa vào qua vòi phun cùng
với tác nhân tạo thành sương mù và quá trình sấy được thực hiện
 Kết luận: Từ đề bài và điều kiện ta chọn thiết bị sấy tháp

Chương II: Động học quá trình sấy
I.

Đặc điểm diễn biến của quá trình sấy

Quá trình sấy xảy ra 3 giai đoạn
-Giai đoạn làm nóng vật
-Giai đoạn sấy tốc độ không đổi
- Giai đoạn sấy tốc độ giảm dần
1, Giai đoạn làm nóng vật
Giai đoạn này bắt đầu từ khi đưa vật vào buồng sấy tiếp xúc với không
khí nóng cho đến khi nhiệt độ đạt đến bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt ( ).
Trong quá trình này, toàn bộ vật sấy được gia nhiệt. Ẩm lỏng trong vật
cũng được gia nhiệt cho đến khi đạt được nhiệt độ sôi ứng với phân áp
suất hơi nước trong môi trường không khí buồng sấy( ).. Do được làm
nóng nên nhiệt độ ẩm của vật có giảm chút ít do bay hơi ẩm còn nhiệt độ
của vật thì tăng dần từ nhiệt độ ban đầu cho đến khi bằng nhiệt độ nhiệt
kế ướt. Tuy vậy sự tăng nhiệt độ xảy ra không đồng đều ở phần ngoài và
phần trong vật. Vùng trong vật đạt tới chậm hơn. Đối với những vật dễ
sấy thì giai đoạn làm nóng vật xẩy ra rất nhanh.
2, Giai đoạn tốc độ sấy không đổi.
SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 15


Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

Kết thúc giai đoạn nhiệt, nhiệt độ vật bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt. Tiếp

tục cung cấp nhiệt, ẩm trong vật sẽ hóa hơi còn nhiệt độ của vật giữ
không đổi nên nhiệt lượng cung cấp chỉ để làm hóa hơi nước. Ẩm sẽ hóa
hơi ở lớp vật liệu sát bề mặt vật,ẩm lỏng bên trong vật sẽ truyền ra ngài
bề mặt vật để hóa hơi. Do nhiệt độ không khí nóng không đổi, nhiệt độ
vật không đổi, nên chênh lệch nhiệt độ vật và môi trường .cũng không
đổi. Do vậy tốc độ bay hơi ẩm của vật cũng không thay đổi. Điều này sẽ
làm cho tốc độ giảm của độ chứa ẩm của vật theo thời gian( không đổi,
cũng có nghĩa là tốc độ sấy không đổi:

Trong giai đoạn sấy tốc độ không dổi biến thiên của độ chứa ẩm theo
thời gian là tuyến tính. Ẩm được thoát ra trong gia đoạn này là ẩm tự do.
Khi độ ẩm của vật đạt đến trị số giới hạn thì giai đoạn có tốc độ sấy
không đổi kết thúc.Đồng thời cũng chấm dứt giai đoạn thoát ẩm tự do
chuyến sang giai đoạn tốc độ sấy giảm.
3, Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần
Kết thúc giai đoạn sấy tốc độ không đổi ẩm tự do đã bay hơi hết, còn lại
trong vật là ẩm liên kết. Năng lượng để bay hơi ẩm liên kết lớn hơn so
với ẩm tự do và càng tăng lên khi độ ẩm của vật càng nhỏ ( liên kết càng
chặt). Do vậy tốc độ bay hơi ẩm trong giai đoạn này nhỏ hơn giai đoạn
sấy tốc độ không đổi, có nghĩa là tốc độ sấy trong giai đoạn này nhỏ hơn
và càng giảm đi theo thời gian sấy. Quá trình sấy càng tiếp diễn, độ ẩm
của vật càng giảm, tốc độ sấy cũng giảm cho đến khi độ ẩm của vật giảm
đến bằng độ ẩm cân bằng ứng với điều kiện môi trường không khí ẩm
trong buồng sấy ( ) thì quá trình thoát ẩm của vật ngừng lại có nghĩa là
tốc độ sấy bằng không. Trong khi giai đoạn sấy tốc độ giảm nhiệt độ sấy
tăng lên lớn hơn nhiệt độ nhiệt kế ướt. Nhiệt độ ở các lớp bên ngoài mặt
tăng nhanh hơn còn càng sâu vào bên trong vật nhiệt độ tăng chậm do đó
SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 16

Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

hình thành gradient nhiệt độ trong vật sấy. Khi độ ẩm của vật đã đến độ
ẩm cân bằng thì lúc này giữa vật sấy và môi trường có sự cân bằng nhiệt
và ẩm. Ở cuối quá trình sấy do tốc độ sấy nhỏ nên thời gian sấy kéo dài.
Người ta sấy đến độ ẩm cuối ( ) lớn hơn độ ẩm cân bằng.
II. Các quy luật cơ bản của quá trình sấy
Đường cong sấy: Đường cong sấy biểu diễn sự thay đổi độ ẩm của vật
sấy theo thời gian sấy gọi là đường cong sấy: w= f(. Đồ thị hàm f( phụ
thuộc nhiều vào các yếu tố như dạng liên kết giữa nước và vật sấy,hình
sáng, kích thước và dặc tính sâu, phương pháp, chế độ sấy, tuy nhiên
chúng đều có dạng chung như hình minh họa ở hình 1.
Đường cong tốc độ sấy:đường cong tốc độ sấy biểu thị mối quan hệ giữa
tốc độ sấy và hàm ẩm của vật sấy, thu được bằng cách đạo hàm đường
cong sấy theo thời gian: dw/d= f(w). Hình 2 minh họa 1 dạng đường
cong tốc độ sấy. Trong giai đoạn sấy thứ nhất, tốc độ sấy không đổi nên
đồ thị hàm f(w) là đoạn thằng AB song song với trục hoành. Đoạn biểu
diễn thứ 2 của quá trình sấy có hình dạng phức tạp, phụ thuộc vào cấu
trúc vật liệu sấy và dạng liên kết giữa ẩm với vật chất khô trong vật sấy.

SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 17


Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h
w
w

A

dw
/d

A

B

A

w
B

w w w
A ®

B

w
B








w

c

CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY
Vật liệu sấy là ngô, các thông số vật lý cơ bản như sau:
- Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy ( theo vật liệu ướt): ω1= 22%
- Độ ẩm cuối của vật liệu sấy ( theo vật liệu ướt) :
- Khối lượng riêng hạt vật liệu:

ω2 = 14%

ρr = 1.253kg/m3

- Khối lượng riêng của khối hạt: ρr = 850 kg/m3
- Nhiệt dung riêng của vật liệu khô:Ck = 1.2 – 1.7 kJ/kg.K
Chọn Ck = 1.7 kJ/kg.K
- Kích thước hạt bắp
- Dài : l = 4.2 – 8.6 mm
- Rộng : b = 1.6 – 4.0 mm
- Dày :δ= 1.5 – 3.8 mm
- Đường kính tương đương : dtđ = 7.5 mm
- Cường độ bốc hơi ẩm : A = 32 kg/m3.h
- Năng suất nhập liệu G1 = 9 tấn/h = 9000 kg/h
SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 18


Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

- Nhiên liệu là than có thành phần: C = 57%, H= 4.6%, S= 1.6%, O=

2.6%, N= 0.2%, Tr= 19%, A= 15%
I.

Chọn sơ bộ kết cấu

Chọn tháp sấy:
 Gồm 2 vùng sấy và 1 vùng làm mát
 Kích thước tháp:
Dài L= 3 m
Rộng B= 2 m
Cao H= 12,6 m
Kết cấu bên trong tháp có các kênh dẫn và kênh thải xen kẽ nhau
và xếp sole
1. Chọn chế độ sấy

 Phân bố giáng ẩm
- Vùng sấy 1: ω11=22%, ω21 = 18%, ωtb = 20%
- Vùng sấy 2: ω12= ω21 = 18%, ω22 = 15%, ωtb =16.5%
- Vùng làm mát: ω13 =ω22 = 15%, ω23= 14%, ωtb= 14.5%
 Nhiệt độ TNS vào các vùng sấy trong hệ thống tháp sấy đối với các
loại hạt ngô, lúa…. Vào khoảng 80 140C. Do đó ta chọn và phân
bố nhiệt độ TNS vào các vùng như sau:
- Vùng sấy 1: t11= 110°C
- Vùng sấy 2: t12= 140°C
- Vùng làm mát: t13= 20°C

 Nhiệt độ của TNS ra khỏi các vùng:
SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 19

Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

- Vùng sấy 1: t21= 45°C
- Vùng sấy 2: t22 = 60°C
- Vùng làm mát: t23 = 25°C
 Nhiệt độ vào và ra khỏi các vùng của vật liệu sấy: chọn nhiệt độ
vào và ra khỏi các vùng của VLS theo nguyên tắc: nhiệt độ vào
vùng sau bằng nhiệt độ ra vùng trước, trong đó nhietj độ ra của các
vùng láy theo nhiệt độ TNS bằng quan hệ:
tv2i= t2i – (5- 10°C)
Theo nguyên tắc đó ta có:
- Vùng sấy 1: tv11 = t0 = 20°C. tv21 =40°C
- Vùng sấy 2: tv12 =tv21 = 40°C, tv22 = 55°C
- Vùng làm mát: tv13 =tv22 =55°C, tv23 = 30°C
 Nhiệt độ cho phép đốt hat: nếu xem thời gian sấy trong 1 vùng
bằng nửa thời gian sấy tổng thì τ1 = τ2= 1/2τ = ½ .6 = 3h

Tính nhiệt độ cho phép đốt hạt trong các vùng bằng công thức:
th = 2.218 – 4,343ln τ +
- Vùng sấy 1
th = 2.218 – 4,343ln 3 +
- Vùng sấy 2:
th = 2.218 – 4,343ln 3 +
2. Tính toán quá trình cháy và quá trình hòa trộn
 Nhiệt trị cao của nhiên liệu:
SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 20

Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

Tính theo công thức:
Qc = 33858C+ 125400H – 10868( O – S)
Qc = 338580.57= 125400*0.046 – 10868 ( 0.026 – 0.016)
Qc = 24958,78 kJ/kg = 24959 kJ/kg
 Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu L0
Tính theo công thức:
L0= 11.6*C + 34.8*H + 4.3* (S –O)
L0 = 11.6 * 0.57 + 34.8 * 0.046 + 4.3* ( 0.016 – 0.026)
L0 = 8,169 kgkk/kgnl 8 kgkk/kgnl
 Thông số khói sau buồng đốt ( trước buồng hòa trộn)
Trên đồ thị I- d trạng thái này được biểu diễn bởi điểm K. Để xác
định điểm này ta xét lượng chứa ẩm d’ và entapy I’ của nó.
Nếu lấy hệ số không khí thừa của buồng đốt bd = 1.2 thì lượng chứa ẩm
của khói d’ được tính theo công thức:
d’=

Entanpy của khói lò sau buồng đốt I’ tính theo công thức:
I’ =
Ở đây ta chọn hiệu suất buồng đốt η = 90%, Cnl = 0.12 kJ/kg.K, tnl = 20
Tại (t0, 0) = ( 20
P0 = exp(12 - ) = exp ( 12 - ) = 0.0233 bar.
SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 21

Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

Lượng chứa ẩm do
d0 = 0.612
d0 = 0.621 = 0.0126 kg ẩm/ kg kkk.
Với Po : áp suất bão hòa, B : áp suất khí trời.
Entanpy của không khí I0:
I0 = ik + dia = Cpk t + d (r + Cpa t)
Với: ik. , ia là entanpy của 1 kg không khí khô và 1 kg hơi nước
Cpk = 1,004kJ/kg.K là nhiệt dung riêng của không khí khô
Cpa = 1.842 kJ/kg.K là nhiệt dung riêng của hơi nước
r = 2500 kJ/kg là ẩn nhiệt hóa hơi của nước
I0 = 1,004*20 + 0.0126* ( 2500+ 1.842*20) = 52.04 kJ/kgk
Vậy :
d’ =
d’ = 0.0696 kg ẩm/kgkk
Và:
I’ =
I’ = 2332 kJ/kgkk
SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 22


Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

 Hệ số không khi thừa sau các quá trình hòa trộn:

=
Trong đó :

i = 2500 +1.842
ia1= 2500 + 1.842×110 = 2702,62 kJ / kg.
ia2 = 2500 + 1.842×140 = 2757.88 kJ / kg.
ia0 = 2500 + 1.842 × 20 = 2537 kJ/kg
Thay số vào có:
1

= 28

2

= 21

 Thông số khói lò sau buồng hòa trộn hay trước khi vào các vùng
sấy
Như chúng ta đã biết trạng thái này là trạng thái hỗn hợp giữa khói lò
sau buồng hòa trộn ( điểm K) và không khí ngoài trời (điểm A) do đó
điểm hòa trộn B phải nằm trên đường thẳng AK.
Có thể xác định lượng chứa ẩm của trạng thái B theo công thức:
=

SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 23


Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

Thay các hệ số hệ số không khí thừa của từng giai đoạn và các đại
lượng đã biết, ta tìm được:

= = 0.015 kg ẩm/kgkk.
= = 0.01593kg ẩm/kgkk.
Entanpi của khói lò sau buồng hòa trộn trước quá trình sấy cho từng
giai đoạn:
=
Thay các đại lượng đã biết t được:
= 151,597 kJ/kgkk;
= 185,093 kJ/kgkk.

 Độ ẩm tương đối của khói lò sau buồng hòa trộn của từng giai
đoạn .
Để xác định ta xác định phân áp suất hơi nước bão hòa ứng với nhiệt
độ từng giai đoạn theo công thức:
Pbi = exp ( 12 – )
Khi đó ứng với = 110 và = 140C ta tìm được:

đó ta thay Pbi và vào công thức:
SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 24


Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp năng suất 9 tấn/h

= 1.7%;= 0.7%.
3. Tính cân bằng ẩm cho từng vùng.
Lượng ẩm cần bốc hơi trong 1 giờ:
Với vùng sấy thứ nhất:
= = 8000= 390 kg/h.
Khi đó khối lượng VLS ra khỏi vùng sấy thứ nhất :

= - = 8000 – 390 = 7609 kg/h.
Do = = 7609 kg/h nên với vùng sấy thứ hai:
= = 7609 = 268 kg/h.
Khối lượng VLS ra khỏi vùng sấy thứ hai hay khối lượng VLS đi vào
buồng làm mát bằng:
= - = 7609– 268 = 7341 kg/h.
Do == 7341 kg/h nên lượng ẩm cần bốc hơi trong vùng làm mát :
= = 731 = 85 kg/h.
Lượng VLS ra khỏi buồng làm mát :
= - = 7341 – 85 = 7256 kg/h.

SV : Đặng Thu Hòa - 20141834

Page 25