TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY LÚA 160 TẤNMẺ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY LÚA 160 TẤN/MẺ

Họ và tên sinh viên : TRẦN VĂN PHƯỚC
NGUYỄN HỒNG THANH
Ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
Niên khóa: 2006 – 2010

Tháng

6/2010
1


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY LÚA 160 TẤN/MẺ.

Tác giả

TRẦN VĂN PHƯỚC
NGUYỄN HỒNG THANH

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng kỹ sư ngành
Công nghệ nhiệt lạnh

Giáo viên hướng dẫn:

Th.s Nguyễn Hùng Tâm

Tháng 6 năm 2010
2


LỜI CẢM TẠ
Chân thành cảm tạ:
Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh.
Ban Chủ Nhiệm Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường Đại Học Nông Lâm
Thành Phố Hồ Chí Minh.
Cùng toàn thể quý thầy cô đã giúp đỡ, dạy bảo chúng tôi trong suốt quá
trình học tập.
Chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến:
Thầy Ths. Nguyễn Hùng Tâm giảng viên Khoa Cơ Khí – Công Nghệ,
đã giúp đở, hướng dẫn chúng tôi trong suốt quá trình làm luận văn.
Tập thể cán bộ công nhân và anh Minh chủ nhà máy xay xát lúa Minh
Trọng tại tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu đã giúp đỡ chúng tôi trong quá trình thu thập số
liệu sấy tại nhà máy.
Chú Sáu Rí, chủ nhà máy xay xát lúa Đức Thành, 80/2 ấp Lộ Đá, xã An
Lục Long, huyện Châu Thành, tỉnh Long An.
Chú Tư Cương, chủ nhà máy xay xát lúa Thiện Nguyên, thị trấn Tầm
Vu, tỉnh Long An.
Anh Hai Gô, chủ nhà máy xay xát lúa 2 Gô, ấp Hòa Bình, xã Đồng
Thạnh, huyện Gò Công Tây, tỉnh Tiền Giang.
Và chú Ba Đáng, chủ nhà máy xay xát lúa 3 Đáng, ấp Lợi An, xã Đồng
Thạnh, huyện Gò Công Tây, tỉnh Tiền Giang đã tạo điều kiện cho chúng tôi tiến
hành khảo sát một số mẫu máy sấy sẵn có tại nhà máy của mình.
Chúng tôi cũng gửi lời cảm ơn đến tập thể lớp NL06, các bạn thân hữu gần xa
đã động viên, giúp đỡ với chúng tôi hoàn thành luận văn này.

3


TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu “Tính toán thiết kế hệ thống sấy lúa 160 tấn/mẻ” được tiến
hành tại Trường Đại học Nông Lâm, TP. Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng 3/2010 đến
tháng 6/2010.
Nội dung chính của đề tài là nghiên cứu tìm ra 1 chế độ sấy mà ta không cần
phải đảo chiều gió vẫn có thể sấy được với bề dày lớp lúa lớn (d = 0,6 ÷ 0,8 m) dựa
vào kết quả phân tích trên phần mềm Drysim có sẵn và các thí nghiệm sấy. Từ đó
chúng tôi đi tính toán thiết kế một hệ thống sấy lúa bao gồm 4 máy sấy với chế độ sấy
như trên bằng cách kế thừa từ các máy sấy đã sẵn có qua những lần đi khảo sát.
Bên cạnh đó, đề tài còn giải quyết các vấn đề về các thiết bị phụ nhằm phục vụ
cho hệ thống hoạt động như: thiết bị nhập, xuất và thiết bị làm sạch.
Qua thời gian thực hiện bước đầu chúng tôi đã đạt được những kết quả sau:
™ Khảo sát – thí nghiệm sấy.
Sau những lần khảo sát tại nhà máy sản xuất ở Bà Rịa Vũng Tàu và nhiều thí
nghiệm khác nhau ta chọn 1 chế độ sấy gồm 2 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Sấy với nhiệt độ trung bình khoảng 46 oC và tốc độ gió bề mặt
khoảng 14 m/ph đến khi ẩm độ lớp dưới đạt khoảng 12 - 13 % thì đổi chế độ sấy.
Giai đoạn 2: Sấy với nhiệt độ khoảng 36 oC và tốc độ gió bề mặt khoảng
14 m/ph cho đến khi ẩm độ trung bình khoảng 11 % và ẩm độ lớp trên cùng còn
khoảng 15% thì dừng.
Với lúa ở vụ Hè thu, ẩm độ lúa cao ta sấy với bề dày 0,6 m, sau khi sấy cần trộn
và ủ để ẩm độ được đồng đều.
Đối với lúa vụ Đông Xuân do lúa có ẩm độ thấp nên ta có thể tăng bề dày lớp
lúa sấy lên đến 0,8 m; sau khi sấy có thể không cần trộn và ủ.
Kết quả thí nghiệm sấy với d = 0,7 m và Vbm = 16 m/ph với ẩm độ trung bình
của lúa ban đầu là 32 % thì ẩm độ lúa sau khi sấy có độ chênh lệch ẩm giữa các lớp

khoảng 5,4 %; ẩm độ trung bình của các lớp là 13,8 %, thời gian sấy là khoảng 26giờ.

4


Do không có điều kiện nên chúng tôi chưa xác định được các chỉ tiêu về xay
xát.
™ Tính toán – thiết kế.
Hệ thống không cần đảo vẫn có thể đảm bảo sấy đạt ẩm độ yêu cầu của vật liệu
sấy.
Hệ thống có thể vận hành đơn giản, phù hợp cho sấy bắp và lúa giống .
Quạt chọn có hiệu suất sử dụng cao.
Các thiết bị nhập, xuất và thiết bị làm sạch được chọn đảm bảo cho hệ thống
hoạt động liên tục và tiết kiệm chi phí.

5


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
d:

Bề dày lớp hạt.

D x R x C:

Kích thước dài x rộng x cao.

ĐTKKA:

Đồ thị không khí ẩm.

EMC:

Ẩm độ cân bằng tính theo cơ sở khô.

gđ:

Giai đoạn.

GH2O:

Lượng nước cần bốc hơi từ khối hạt.

Gcđ:

Khối lượng chất đốt.

HD:

Hướng dòng.

HS:

Hiệu suất

KKK:

Không khí khô.

Mk:

Ẩm độ tính trên cơ sở khô.

Mư:

Ẩm độ tính trên cơ sở ướt.

n:

Số vòng quay.

ns:

Hệ số quay nhanh.

PL:

Phụ lục.

Q:

Lưu lượng.

Rh:

Ẩm độ tương đối.

SV:

Sinh viên.

tLT:

Thời gian sấy lý thuyết

TL:

Tài liệu.

Vbm:

Vận tốc bề mặt.

Vthùng:

Thể tích thùng sấy.

ΔpLT:

Trở lực lý thuyết.

ΔpTT:

Trở lực thực tế.

6


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Cấu tạo hạt lúa.

Hình 2.2: Động học quá trình sấy.
Hình 2.3: Quạt hướng trục 2 tầng.
Hình 2.4: Đường đặc tính quạt.
Hình 2.5: Tam giác vận tốc.
Hình 2.6: Cấu tạo gầu tải.
Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo máy làm sạch.
Hình 3.1: Sơ đồ các vị trí lấy mẫu ở nhà máy sấy Minh Trọng.
Hình 3.2: Sơ đồ cách lấy mẫu máy sấy SRA - 10 ở nhà máy xay xát Minh
Trọng.
Hình 3.3: Máy sấy dùng trong thí nghiệm.
Hình 3.4: Cách lấy mẫu đối với máy sấy thí nghiệm.
Hình 3.5: Vị trí các điểm cần đo trên tiết diện ngang của ống khảo nghiệm tròn.
Hình 3.6: Ống nối từ tiết diện tròn đến tiết diện tròn.
Hình 3.7: Các vị trí đo động áp và tĩnh áp.
Hình 4.1: Sơ đồ bố trí nhà máy Minh Trọng.
Hình 4.2: Sơ đồ bố trí máy sấy SRA - 10.
Hình 4.3: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ khí sấy, nhiệt độ môi trường và nhiệt độ khí
thoát của máy sấy đảo chiều.
Hình 4.4: Biểu đồ theo dõi quá trình giảm ẩm các lớp của máy sấy đảo chiều.
Hình 4.5: Sơ đồ bố trí khảo nghiệm quạt.
Hình 4.6: Đường đặc tính quạt 1300 mm.
Hình 4.7: Đường đặc tính quạt 1500 mm.
Hình 4.8: Biểu đồ so sánh giữa trở lực lý thuyết và thực tế với các bề dày khác
nhau ứng với Vbm = 16 m/ph.

7


Hình 4.9: Biểu đồ theo dõi nhiệt độ không khí sấy, nhiệt độ môi trường và nhiệt
độ khí thoát với d = 0,7 m; Vbm = 16 m/ph.

Hình 4.10: Biểu đồ theo dõi sự giảm ẩm của các lớp với d = 0,9 m; Vbm = 12
m/ph.
Hình 4.11: Biểu đồ theo dõi sự giảm ẩm của các lớp với d = 0,7 m; Vbm = 16
m/ph.
Hình 4.12: Biểu đồ theo dõi sự giảm ẩm của các lớp với d = 0,8 m; Vbm = 16
m/ph.
Hình 4.13: Biểu đồ theo dõi sự giảm ẩm của các lớp với d = 0,8 m; Vbm = 16
m/ph.
Hình 4.14: Biểu đồ theo dõi sự giảm ẩm của các lớp với d = 0,7 m; Vbm = 16
m/ph.
Hình 4.15: Sơ đồ cấu tạo máy sấy SHG - 4.
Hình 4.16: Sơ đồ bố trí chung của hệ thống.
Hình 4.17: Kết cấu mái che có nốc thoát gió.
Hình PL6 - 1: Đo nhiệt độ khí sấy trong buồng.
Hình PL6 - 2: Lấy mẫu lúa đo ẩm độ.
Hình PL6 - 3: Đo ẩm độ lúa trong buồng sấy.
Hình PL6 - 4: Xyclon lọc bụi.
Hình PL6 - 5: Dụng cụ đo vận tốc gió bề mặt.
Hình PL6 - 6: Quạt HT – 1500 mm.
Hình PL6 - 7: Khảo nghiệm quạt.
Hình PL6 - 8: Các dụng cụ đo.
Hình PL6 - 9: Gầu tải.

8


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Kích thước của hạt.
Bảng 2.2: Khối lượng thể tích của khối hạt.
Bảng 2.3: Nhiệt dung riêng của lúa.

Bảng 2.4: Mô hình toán Chung - Pfost.
Bảng 2.5: Bảng tóm tắc đặc tính kỹ thuật của 3 loại máy sấy SRR-1, STR-1 và
SRA-10.
Bảng 2.6: Bảng tra các hằng số.
Bảng 2.7: Quan hệ giữa chiều rộng băng và số lớp vải.
Bảng 2.8: Quan hệ giữa chiều dài tang và chiều rộng băng.
Bảng 2.9: Hiệu suất gầu tải.
Bảng 4.1: Bảng so sánh trở lực lý thuyết và thực tế của máy sấy đảo chiều ta
khảo sát.
Bảng 4.2: Bảng tóm tắt kết quả khảo sát các máy sấy tại các nhà máy ở 2 tỉnh
Long An Và Tiền Giang.
Bảng 4.3: Bảng kết quả khảo nghiệm quạt 1300 mm.
Bảng 4.4: Bảng kết quả khảo nghiệm quạt 1500 mm
Bảng 4.5: Bảng kết quả kiểm tra máy KETT.
Bảng 4.6: Tra hệ số k.
Bảng 4.7: Ước tính vật liệu làm bể sấy.
Bảng 4.8: Bảng tóm tắt kết quả tính.
.

9


MỤC LỤC

Trang
Trang tựa

i

Cảm tạ

ii

Tóm tắt

iii

Danh sách các chữ viết tắt

iv

Danh sách các hình

v

Danh sách các bảng

vi

Mục lục

vii

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU

1

1.1. Đặt vấn đề

1

1.2. Mục đích đề tài

2

1.2.1. Tính toán

2

1.2.2. Khảo nghiệm

2

1.3. Thời gian thực hiện đề tài

2

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN

3

2.1. Giới thiệu về vật liệu sấy

3

2.1.1. Cấu tạo hạt lúa

3

2.1.2. Những tính chất vật lý của hạt

4

a. Kích thước vật lý của hạt

4

b. Trọng lượng thể tích của khối hạt

4

c. Tính tan rời

5

d. Tính tự chia loại

5

e. Độ hổng của khối hạt

6

2.1.3. Những tính chất nhiệt của hạt
10

6


a. Nhiệt dung riêng của lúa

6

b. Tính dẫn nhiệt và truyền nhiệt của lúa

6

2.1.4. Thành phần hóa học của hạt lúa
2.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy

6
7

2.2.1. Khái niệm sấy

7

2.2.2. Tốc độ giảm ẩm

7

a. Ở lớp hạt mỏng

7

b. Ở lớp hạt dày

7

2.2.3. Ẩm độ của hạt

8

a. Theo cơ sở ướt

8

b. Theo cơ sở khô

8

c. Tầm quan trọng của ẩm độ hạt

8

d. Đo ẩm độ hạt

8

e. Lượng nước bốc hơi

9

2.2.4. Ẩm độ cân bằng của hạt

9

2.2.5. Động học quá trình sấy

10

2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy

12

2.3.1. Lưu lượng gió và bề dày lớp hạt

12

2.3.2. Nhiệt độ sấy

14

2.3.3. Tốc độ sấy

14

2.3.4. Tạp chất

15

2.4. Các thông số không khí ẩm trong quá trình sấy

15

2.4.1. Khái niệm không khí ẩm

15

2.4.2. Các thông số không khí ẩm trong quá trình sấy

15

2.5. Phần mềm AIT Drying simulation

11

16


2.5.1. Data

16

2.5.2. Model

17

2.5.3. Simulate

17

2.5.4. Plot

17

2.5.5. Save

17

2.5.6. Quit

18

2.5.7. Help

18

2.6. Các loại máy sấy lúa được sử dụng hiện nay
2.6.1. Máy sấy rất rẻ SRR – 1

18
18

a. Cấu tạo

18

b. Quá trình hoạt động

18

c. Ưu điểm

19

d. Nhược điểm

19

2.6.2. Máy sấy tĩnh rẻ STR – 1

19

a. Cấu tạo

19

b. Quá trình hoạt động

19

c. Ưu điểm

19

d. Nhược điểm

19

2.6.3. Máy sấy đảo chiều SRA

20

a. Cấu tạo

20

b. Quá trình hoạt động

20

c. Ưu điểm

20

d. Nhược điểm

20

2.7. Phương trình cân bằng ẩm và chi phí của tác nhân sấy

21

2.8. Trở lực của hệ thống

22

2.8.1. Trở lực do khối hạt (shedd)

22

2.8.2. Trở lực do sàn

22
12


2.8.3. Trở lực do hệ thống dẫn tác nhân sấy

23

2.8.4. Trở lực cục bộ

23

2.8.5. Trở lực do áp động ở đầu quạt

23

2.9. Tính toán lò đốt và thời gian sấy

23

2.9.1. Chi phí Gq của quạt

23

2.9.2. Công suất lò đốt

24

2.9.3. Chi phí chất đốt

24

2.9.4. Khả năng mang ẩm của quạt

24

2.9.5. Thời gian sấy lý thuyết

24

2.10. Lý thuyết về quạt

25

2.10.1. Khái niệm về quạt

25

2.10.2. Cấu tạo, đặc điểm của quạt dọc trục

25

a. Cấu tạo

25

b. Đặc điểm, đường đặc tính của quạt dọc trục

26

c. Ưu điểm của quạt dọc trục

26

d. Nhược điểm của quạt dọc trục

26

2.10.3. Lý thuyết cơ bản của quạt dọc trục
2.11. Thiết bị nhập – xuất

27
30

2.11.1. Giới thiệu một số thiết bị vận chuyển

30

a. Băng tải

30

b. Gầu tải

30

c. Vít tải

31

d. Vận chuyển bằng không khí

31

2.11.2. Sơ lược cấu tạo và lý thuyết tính toán gầu tải

32

a. Cấu tạo

32

b. Nguyên tắc hoạt động

32

c. Lý thuyết tính toán gầu tải

34

13


2.12. Thiết bị làm sạch

36

2.12.1. Cấu tạo

36

2.12.2. Nguyên tắc hoạt động

36

CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. Phương pháp nghiên cứu

38
38

3.1.1. Phương pháp khảo sát và thí nghiệm sấy

38

a. Phương pháp khảo sát và lấy số liệu máy sấy lúa SRA – 8
tại nhà máy xay xát lúa Minh Trọng, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu

38

b. Phương pháp thí nghiệm và lấy số liệu máy sấy dùng
trong thí nghiệm

40

3.1.2. Phương pháp khảo nghiệm quạt

43

a. Ống Pito

43

b. Ống khảo nghiệm

43

c. Chuẩn bị hệ thống khảo nghiệm

44

d. Tiến hành khảo nghiệm

45

3.1.3. Phương pháp tính toán – thiết kế bể sấy
3.2. Phương tiện thực hiện

45
45

3.2.1. Dụng cụ khảo sát, thí nghiệm sấy

45

3.2.2. Dụng cụ khảo nghiệm quạt

46

CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. Kết quả khảo sát tại nhà máy sấy lúa Minh Trọng, Vũng Tàu

47
47

4.1.1. Nguyên tắc hoạt động

47

4.1.2. Trở lực lớp hạt

50

4.1.3. Diễn biến nhiệt độ

50

4.1.4. Quá trình giảm ẩm của các lớp hạt

51

14


4.2. Kết quả khảo sát một số máy sấy có sẵn tại 2 tỉnh Long An và
Tiền Giang

52

4.2.1. Nhà máy xay xát Đức Thành, 80/2 ấp Lộ Đá, xã An Lục Long,
huyện Châu Thành, Tỉnh Long An

53

4.2.2. Nhà máy xay xát Thiện Nguyên, Thị trấn Tầm Vu,
Tỉnh Long An

53

4.2.2. Nhà máy xay xát 2 Gô, ấp Hòa Bình, xã Đồng Thạnh,
huyện Gò Công Tây, Tỉnh Tiền Giang

54

4.2.2. Nhà máy xay xát 3 Đáng, ấp Lợi An, xã Đồng Thạnh,
huyện Gò Công Tây, Tỉnh Tiền Giang

54

4.3. Khảo nghiệm quạt

55

4.3.1. Mục đích

55

4.3.2. Giới thiệu hệ thống khảo nghiệm

55

4.3.3. Công việc chuẩn bị trước khi khảo nghiệm

55

4.3.4. Tiến hành khảo nghiệm quạt

56

a. Đo tĩnh áp

57

b. Đo động áp

57

c. Đo công suất – cường độ - hiệu điện thế

57

d. Đo số vòng quay khảo nghiệm

57

e. Đo nhiệt độ môi trường

57

4.3.5. Tính toán xử lý số liệu

58

a. Đối với quạt 1300 mm

58

b. Đối với quạt 1500 mm

59

4.4. Kết quả thí nghiệm sấy

60

4.4.1. Trở lực lớp hạt

60

4.4.2. Bảng theo dõi nhiệt độ không khí sấy, nhiệt độ của môi
trường, nhiệt độ của không khí thoát
4.4.3. Kết quả theo dõi sự giảm ẩm của các lớp
15

61
63


4.4.4. Nhận xét – thảo luận

69

4.5. Tính toán chung hệ thống sấy 160 tấn/mẻ bao gồm 4 máy năng
suất 40 tấn/mẻ

69

4.5.1. Chọn dạng thiết bị sấy

69

4.5.2. Chọn chế độ sấy

70

4.5.3. Cấu tạo chung

70

4.5.4. Sơ đồ cấu tạo

71

4.5.5. Nguyên tắc hoạt động

71

4.5.6. Chọn tác nhân sấy và nguồn năng lượng đốt nóng tác nhân

72

4.5.7 Chọn cách đưa tác nhân sấy vào buồng sấy

72

4.5.8. Tính toán quá trình sấy

72

a. Xác định ẩm độ trước và sau khi sấy

72

b. Xác định lượng nước cần bốc hơi từ khối hạt

72

c. Xác định trọng lượng thể tích hạt

73

d. Xác định thể tích thùng sấy

73

e. Xác định diện tích thùng sấy

73

f. Xác định các thông số của tác nhân sấy trước và sau quá trình
sấy

73

g. Xác định chi phí của tác nhân sấy

75

h. Tính chi phí nhiệt cho quá trình sấy

76

i. Lưu lượng khí sấy qua lớp hạt

76

j. Tính các tổn thất áp suất của tác nhân sấy

76

k. Tính sơ bộ công suất quạt và chọn động cơ vận hành

78

m.Tính chi phí không khí và khả năng mang ẩm của quạt

79

n. Tính thời gian sấy

80

o. Tính công suất lò và chi phí chất đốt

80

p. Tính kích thước ghi lò và buồng đốt

81

16


4.5.9. Chọn thiết bị nhập xuất và thiết bị làm sạch cho hệ thống

83

a. Gầu tải dùng để lấy lúa ra

83

b. Gầu tải dùng để nạp lúa vào

84

c. Thiết bị làm sạch

84

4.5.10. Bố trí mặt bằng chung
4.6. Tính toán – thiết kế bể sấy

85
86

4.6.1. Cơ sở thiết kế

86

4.6.2. Mục đích thiết kế

86

4.6.3. Số liệu tính toán

86

4.6.4. Thiết kế

86

4.6.5. Ước tính vật liệu làm bể sấy

87

4.7. Kết cấu nhà che

88

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

91

5.1. Kết luận

91

5.2. Đề nghị

92

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

17


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề.
Việt Nam là một quốc gia có tiềm năng về nông nghiệp, trong những năm qua
sản lượng lúa tăng rõ rệt. Trong đó chỉ riêng đồng bằng sông Cửu Long sản lượng lúa
đã đạt trên 13 tiệu tấn/năm, sản lượng lúa của vụ Hè - Thu chiếm hơn 35 % sản lượng
thu hoạch trong năm. Lúa thu hoạch ở vụ này thường gặp mưa cho nên ẩm độ hạt khá
cao 28 ÷ 34 %. Nếu không có phương pháp phơi sấy kịp thời, đúng kỹ thuật thì tổn
thất sau thu hoạch là khá cao và ảnh hưởng lớn đến chất lượng chế biến sau đó.
Để giảm bớt các tổn thất nông sản, sấy là giải pháp cực kỳ quan trọng và không
thể thiếu. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và không ngừng nghiên cứu quá
trình sấy lúa, quý thầy cô trong Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường Đại học Nông Lâm
TP. Hồ Chí Minh đã cho ra đời nhiều mẫu máy sấy khác nhau: máy sấy tầng sôi, máy
sấy rất rẻ, máy sấy tĩnh… với năng suất từ 1 – 10 tấn/mẻ. Tuy nhiên các máy sấy trên
vẫn chưa đủ đáp ứng nhu cầu của các nhà máy xay xát vì năng suất của các nhà máy
này ngày một tăng.
Hiện nay trên địa bàn các tỉnh đồng bằng Sông Cửu Long máy sấy lúa đã được
sử dụng hết sức rộng rãi với năng suất mỗi máy lên đến 40 – 50 tấn/mẻ. Nhưng do hầu
hết các máy sấy này do người nhà tự lắp đặt nên chưa có hướng xây dựng chặt chẽ,

quá trình nhập và ra liệu chủ yếu bằng thủ công làm mất nhiều thời gian và nhân công
cho các khâu này, cộng với việc kéo dài thời gian sấy quá lâu có thể ảnh hưởng đến
chất lượng lúa khi xay xát.
Trên cơ sở phát triển và ngày một hoàn thiện về máy sấy tĩnh, được sự cho phép
của Ban Chủ Nhiệm Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường Đại Học Nông Lâm Tp.Hồ
18


Chí Minh và dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Hùng Tâm chúng tôi thực
hiện đề tài “TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY LÚA 160 TẤN /MẺ” nhằm
cải thiện chế độ sấy, rút ngắn thời gian sấy và giải quyết các vấn đề nhập - xuất của hệ
thống với mục đích nâng cao năng suất và hoàn thiện hơn nữa hệ thống sấy lúa.
1.2. Mục đích đề tài.
Mục đích của đề tài là thiết kế hệ thống sấy lúa với năng suất 160 tấn/mẻ bao
gồm 4 máy sấy, mỗi máy có năng suất 40 tấn/mẻ, và các thiết bị phụ.
Mục đích cụ thể gồm:
1.2.1. Tính toán.
Tính toán chung hệ thống máy sấy lúa năng suất 160 tấn/mẻ bao gồm 4 máy sấy
năng suất 40 tấn/mẻ (do SV Trần Văn Phước, Nguyễn Hồng Thanh thực hiện).
Tính toán, thiết kế bể sấy máy sấy 40 tấn/mẻ (do SV Trần Văn Phước thực
hiện).
Tính toán và chọn các thiết bị phụ: thiết bị nhập - xuất, thiết bị làm sạch (do SV
Nguyễn Hồng Thanh thực hiện).
1.2.2.Thí nghiệm - Khảo nghiệm.
Các thí nghiệm sấy nhằm xác định ảnh hưởng của các yếu tố: nhiệt độ, lưu
lượng gió và bề dày lớp lúa đến quá trình giảm ẩm và sự chênh lệch ẩm giữa các lớp
Khảo sát và lấy số liệu máy sấy SRA - 8 tại nhà máy xay xát Minh Trọng, tỉnh
Bà Rịa Vũng Tàu.
Khảo sát một số máy sấy sẵn có tại 2 tỉnh Long An và Tiền Giang
1.3. Thời gian thực hiện đề tài.

Thời gian thực hiện đề tài từ tháng 3 năm 2010 đến tháng 6 năm 2010.
Đề tài được thực hiện tại:
ƒ Máy sấy sản xuất thực hiện tại tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu, Long An và Tiền
Giang.
ƒ Các thí nghiệm sấy thực hiện tại thành phố Hồ Chí Minh.

19


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Giới thiệu về vật liệu sấy.
2.1.1. Cấu tạo hạt lúa. / 17 /.
Mày lúa: tuỳ theo loại lúa và điều kiện canh tác, lúa có độ dài khác nhau, độ dài
không quá 1/3 vỏ trấu. Trong quá trình bảo quản, do sự cọ xát giữa các hạt lúa phần
lớn mày tóc rụng ra, làm tăng lượng tạp chất trong khối lúa.
Vỏ trấu: có tác dụng bảo vệ hạt lúa, chống các điều kiện xấu của môi trường
(nhiệt độ, ẩm độ). Trong quá trình bảo quản, lông lúa thường rụng ra do quá trình cọ
xát với nhau giữa các hạt lúa, làm tăng lượng tạp chất trong hạt lúa. Độ dày của vỏ trấu
thường chiếm 0,12 ÷ 0,15 mm và thường chiếm 18 ÷ 20 % so với khối lượng toàn hạt
lúa, giá trị sinh nhiệt của trấu 3000 ÷ 3500 kcal/kg.
Vỏ hạt: là lớp vỏ mỏng bao bọc nội nhũ, có màu trắng đục hay vỏ lụa, trung
bình lớp vỏ chiếm 5,6 ÷ 6,15 khối lượng gạo lật (hạt lúa sau khi tách khỏi vỏ trấu).
Nội nhũ: là phần chủ yếu nhất của hạt lúa, trong nội nhủ chủ yếu là gluxit,
chiếm tới 90 %. Trong khi đó toàn hạt gạo gluxit chỉ chiếm khoảng 75 %.
Phôi: nằm ở góc dưới nội nhũ, có nhiệm vụ biến các chất dự trữ trong nội nhũ
thành chất dinh dưỡng nuôi hạt, B1 trong phôi chiếm tới 66 % lượng vitamin B1 của
toàn hạt lúa, phôi có cấu tạo mộng khi hạt lúa nẩy mầm. Phôi chứa nhiều protit, lipit,
vitamin. Vitamin xốp, nhiều dinh dưỡng, hoạt động sinh lý mạnh, nên trong quá trình
bảo quản dễ bị côn trùng và sinh vật tấn công, gây hại, khi xay xát, phôi thường vụn

nát và thành cám

20


Hình 2.1: Cấu tạo hạt lúa.
2.1.2. Những tính chất vật lý của hạt. / 17, 15 /.
a. Kích thước vật lý của hạt.
Gồm các yếu tố chiều dài, chiều rộng, bề dày và thể tích của hạt. Một số kết quả
điều tra thì kích thước này là những hàm của ẩm độ.
Bảng 2.1: Kích thước của hạt.
Hạt

Ẩm độ

Dài

Rộng

Bề dày

(lúa)

(% cơ sở ướt)

( 10-3 m)

( 10-3 m)

( 10-3 m)

Ngắn

10,4 ÷ 21,89

7,318 ÷ 1,22.10-2.M

3,358 ÷ 8,9.10-3.M

2,287 ÷ 8,9.10-3.M

Vừa

12 ÷ 18

7,747 ÷ 1,27.10-2.M

2,842 ÷ 7,62.10-3.M

1,842 ÷ 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

M: là ẩm độ của hạt (% cơ sở ướt ).
b. Khối lượng thể tích của khối hạt.
Theo các kết quả thực nghiệm, thì khối lượng thể tích của khối hạt thay đổi theo
ẩm độ của nó. Bên cạnh đó khối lượng thể tích cũng phụ thuộc vào độ hổng và lượng
tạp chất có trong khối hạt

21


Bảng 2.2 : Khối lượng thể tích của 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

M: là ẩm độ của hạt (% cơ sở ướt ).
c. Tính tan rời.
Là đặc trưng khi đổ hạt từ trên cao xuống, lúa tự chuyển dịch để tạo thành khối
hạt có chớp nón, phía đáy rộng, đỉnh nhọn và không có hạt nào dính liền với hạt nào.
Khi đó sẽ tạo thành góc nghiêng tự nhiên α giữa đáy và sườn khối hạt, khối hạt có góc
nghiêng α càng nhỏ thì độ tan rời càng lớn. Độ tan rời phụ thuộc vào 3 yếu tố chính
sau:
Kích thước và hình hạt: hạt có kích thước, hình hạt dài, độ tan rời nhỏ hơn hạt
có kích thước ngắn, hình hạt bầu.
Ẩm độ: hạt có ẩm độ thấp thì tan rời lớn và ngược lại.
Tạp chất: hạt có tạp chất nhiều có độ tan rời nhỏ hơn hạt có ít tạp chất.
d. Tính tự chia loại.
Khối hạt có cấu tạo từ nhiều thành phần (hạt sạch, hạt lép lửng, tạp chất,…)
không đồng nhất (khác nhau về hình dạng, kích thước, tỷ trọng,…) trong quá trình di
chuyển tạo nên những khu vực khác nhau về chất lượng (lớp mặt, lớp giữa, lớp đáy,
vùng ven tường,…) đó là tính tự phân loại của khối hạt. Hiện tượng tự phân loại gây
ảnh hưởng xấu tới công tác bảo quản ở những khu vực, phần tập trung nhiều tạp chất,
hạt lép, … dễ hút ẩm, có thủy phân cao tạo điều kiện cho côn trùng vi sinh vật phát
triển. Trong quá trình nhập kho và bảo quản phải tìm mọi biện pháp hạn chế và tạo cho
khối hạt đồng đều.

22


e. Độ hổng của khối hạt.

Khoảng không nằm giữa khe hở giữa các hạt, có chứa đầy không khí, đó là độ
hổng của khối hạt. Độ hổng được tính bằng (%) thể tích khoảng không gian của khe hở
giữa các hạt với thể tích toàn bộ khối hạt chiếm chỗ và tính theo công thức sau:
S = 100*v/w, [%]
Trong đó:
v: thể tích của khối hạt và các phần tử rắn..
w: thể tích toàn khối hạt.
2.1.3. Những tính chất nhiệt của hạt. / 17 /.
a. Nhiệt dung riêng của lúa.
Theo kết quả thực nghiệm thì nhiệt dung riêng của lúa là một hàm biến đổi theo
ẩm độ của lúa.
Bảng 2.3: Nhiệt dung riêng của lúa.
Hạt

Ẩm độ (% cơ sở ướt)

Nhiệt dung riêng ( kJ/kg.oK )

Ngắn

11 ÷ 24

1,269 ÷ 0,03489.M

Vừa

10 ÷ 20

0,921 ÷ 0,0545.M

b. Tính dẫn nhiệt và truyền nhiệt của lúa.
Đại lượng đặc trưng cho khả năng dẫn nhiệt của lúa chính là hệ số dẫn nhiệt λ.
Hệ số dẫn nhiệt này là lượng nhiệt truyền qua một diện tích là 1m2 bề mặt lúa có chiều
dày là 1 m trong 1 giờ, làm cho nhiệt độ ở lớp đầu và lớp cuối của lúa (cách nhau 1 m)
chênh lệch nhau 1 oC. Hệ số dẫn nhiệt phụ thuộc vào cấu tạo của vỏ trấu, nội nhũ,
nhiệt độ và ẩm độ của khối lúa. Lúa có hệ số dẫn nhiệt trong khoảng 0,12 ÷ 0,2
kcal/m giờ oC.
2.1.4. Thành phần hóa học của hạt lúa. / 15 /.
Thành phần hóa học của hạt lúa theo phần trăm khối lượng:
Tinh bột: 68,51 %.
Protit: 9,4 %.
23


Đường: (1,5 – 2,5) %.
Xenluolzơ: 15,48 %.
Chất béo: (1,8 – 2,5) %.
Tro: 6 %.
2.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy.
2.2.1. Khái niệm sấy. / 7 /.
Sấy là quá trình bốc ẩm từ vật liệu sấy. Muốn sấy khô vật liệu ta phải tiến hành
các bước sau:
Cấp nhiệt cho vật liệu để làm bay hơi ẩm trong vật liệu.
Vận chuyển hơi ẩm đã thoát ra khỏi vật liệu vào môi trường.
Để tiến hành các bước trong quá trình sấy có nhiều phương pháp sấy khác nhau
dựa trên các nguyên lý gia nhiệt vật liệu hay các nguyên lý vận chuyển hơi ẩm từ bề
mặt vật liệu ra môi trường.
2.2.2. Tốc độ giảm ẩm. / 9 /.
a. Ở lớp hạt mỏng.
Tốc độ sấy của hệ thống tùy thuộc vào tốc độ giảm ẩm của từng hạt riêng lẻ,

còn gọi là tốc độ sấy lớp mỏng.
Đường giảm ẩm lớp mỏng tùy thuộc vào nhiệt độ sấy, ẩm độ không khí sấy và
loại hạt.
b. Ở lớp hạt dày.
Sấy 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 kế
tiếp với Rh2 > Rh1. Cứ thế không khí cuối cùng thoát ra ngoài với Rhn rất cao. 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 để phân loại các phương
pháp sấy dùng không khí đối lưu.

24


2.2.3. Ẩm độ của hạt. / 9 /.
a. Theo cơ sở ướt.
Mư = (GH2O/Gt)*100% = [GH2O/(GH2O + Gk)]*100% , [ % ]
b. Theo cơ sở khô.
Mk = (GH2O/Gk)*100% , [ % ]
Với :
Mư, Mk : là ẩm độ của hạt tính theo cơ sở ướt và cơ sở khô,

[%].

GH2O : là lượng nước có trong khối hạt,

[kg].

Gk : là khối lượng vật chất khô có trong hạt,

[kg].

Gt : là khối lượng toàn phần của hạt,

[kg].

Gt = Gk + GH2O
Nếu đo ẩm của hạt được nói đến mà không nói đến cơ sở ướt hay cơ sở khô thì
được hiểu là cơ sở ướt.
Việc chuyển đổi giữa cơ sở khô và cơ sở ướt:
Mk = 100%*Mư/(100 - Mư), [%]
hay

Mư = 100%*Mk/(100 + Mk), [%].
c. Tầm quan trọng của ẩm độ hạt.
Ẩm độ của vật liệu quyết định thời gian bảo quản.
Chẳng hạn, trong khoảng (14 ÷ 18) %, mỗi 1 % sai biệt làm ảnh hưởng lớn đến

hoạt động phát triển của nấm móc sẽ làm hư hỏng hạt và trong mua bán nông sản,
thường người ta dựa vào ẩm độ của vật liệu. Do khi ẩm độ của hạt tăng lên làm cho
trọng lượng của hạt tăng lên và ngược lại.
d. Đo ẩm độ hạt.
Có nhiều phương pháp đo ẩm độ hạt, trong thực tế có hai phương pháp sau:
Phương pháp tủ sấy: Đặt hộp mẫu chứa lượng hạt nhất định vào tủ sấy có nhiệt
độ không đổi trong một thời gian nhất định. Cân xác định lượng nước mất đi và tiến
hành tính ẩm độ. Phương pháp tủ sấy có độ chính xác cao (± 0,02 %). Là phương pháp

25