đồ án sấy mực bằng HTS buồng

LỜI MỞ ĐẦU
Kỹ thuật sấy là một quá trình công nghệ rất quan trọng trong công nghiệp và
đời sống sản xuất để bảo quản sản phẩm được lâu ngày. Công nghệ này ngày càng
phát triển mạnh trong các ngành chế biến rau-quả, hải sản, chế biến gỗ, công
nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng và thực phẩm khác. Các sản phẩm nông nghiệp
dạng hạt như lúa ,ngô, đậu, cà phê,… sau khi thu hoạch cần được sấy khô kịp thời,
nếu không sản phẩm sẽ giảm chất lượng thậm chí còn bị hỏng dẫn đến tình trạng
mất mùa năm sau.
Thực tế cho thấy các quá trình nhiệt nói chung và quá trình sấy nói riêng là
những quá trình công nghệ rất phức tạp. Chẳng hạn quá trình sấy là một quá trình
tách ẩm khỏi vật liệu nhờ nhiệt và sau đó sử dụng tác nhân để thải ẩm ra môi
trường với điều kiện năng suất cao,chi phí vận hành ,vốn đầu tư bé nhất nhưng sản
phẩm phải có chất lượng tốt , không nứt nẻ cong vênh ,đầy đủ hương vị,…
Để thực hiện quá trình sấy người ta sử dụng một hệ thống gồm nhiều thiết bị sấy
như: thiết bị sấy (buồng sấy, hầm sấy, tháp sấy, thùng quay… ), thiết bị làm nóng
tác nhân sấy (calorifer ) hoặc thiết bị lạnh để làm khô tác nhân,quạt , bơm và 1 số
thiết bị phụ khác như buồng sấy, xyclon,…chúng ta gọi hệ thống các thiết bị thực
hiện quá trình sấy cụ thể nào đó là 1 hệ thống sấy.
Trong đồ án môn học em được giao nhiệm vụ chọn phương án và thiết kế hệ
thống sấy mực năng suất 1050kg/mẻ. Với kiến thức còn hạn chế cộng với số liệu và
tài liệu còn hạn chế nên còn nhiều khó khăn và sai sót. Mong thầy NGUYỄN ĐỨC
NAM chỉ bảo thêm để em hoàn thành tốt đồ án.
Sinh viên thực hiện
NGUYỄN QUỐC ĐẠI

1


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẤY
1.1.

Tổng quan về sấy:

1.1.1. Khái niệm chung:

Sấy là một phương pháp bảo quản thực phẩm đơn giản, an toàn và dễ dàng. Sấy làm
giảm độ ẩm của thực phẩm đến mức cần thiết do đó vi khuẩn, nấm mốc và nấm men bị ức chế
hoặc không phát triển và hoạt động được, giảm hoạt động các enzyme, giảm kích thước và trọng
lượng của sản phẩm.
Sấy là quá trình bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt. Nhiệt cung cấp
cho vật liệu ẩm bằng cách dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hoặc bằng năng lượng điện trường có tần số
cao. Mục đích của quá trình sấy là làm giảm khối lượng của vật liệu, tăng độ liên kết bề mặt và
bảo quản được tốt hơn.
Ví dụ: sấy mực tươi chính là làm giảm độ ẩm có trong mực và để bảo quản được lâu
hơn
1.1.2. Phân loại quá trình sấy:

Người ta phân biệt ra 2 loại:
*Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân chính là nắng, gió... Phương pháp này thời gian sấy dài, tốn diện
tích sân phơi, khó điều chỉnh và độ ẩm cuối cùng của vật liệu còn khá lớn, phụ thuộc vào điều
kiện thời tiết khí hậu.
*Sấy nhân tạo: quá trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa là phải dùng đến tác nhân sấy như khói lò,
không khí nóng, hơi quá nhiệt…và nó được hút ra khỏi thiết bị khi sấy xong. Quá trình sấy
nhanh, dễ điều khiển và triệt để hơn sấy tự nhiên.
1.1.3. Phương pháp sấy

Ta chia thành hai phương pháp : sấy nóng và sấy lạnh
a, sấy lạnh
Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ t>0
Với những hệ thống sấy mà nhiệt độ vật liệu sấy cũng như nhiệt độ tác nhân sấy xấp xỉ nhiệt độ
môi trường, tác nhân sấy thường là không khí được khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh hoặc

2


bằng các máy khử ẩm hấp phụ, sau đó nó được đốt nóng hoặc làm lạnh đến các nhiệt độ yêu cầu
rồi cho đi qua vật liệu sấy. Khi đó do phân áp suất hơi nước trong tác nhân sấy bé hơn phân áp
suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy mà ẩm từ dạng lỏng bay hơi đi vào tác nhân sấy. Như vậy,
quy luật dịch chuyển ẩm trong lòng vật và từ bề mặt vật vào môi trường trong các hệ thống sấy
lạnh loại này hoàn toàn giống như trong các hệ thống sấy nóng. Điều khác nhau ở đây là cách
giảm Pam bằng cách đốt nóng tác nhân sấy (d = const) để tăng áp suất bão hoà dẫn đến giảm độ
ẩm tương đối φ. Trong khi đó, với các hệ thống sấy lạnh có nhiệt độ tác nhân sấy bằng nhiệt độ
môi trường thì ta sẽ tìm cách giảm phân áp suất hơi nước của tác nhân sấy Pam bằng cách giảm
lượng chứa ẩm d kết hợp với quá trình làm lạnh (sau khử ẩm bằng hấp phụ) hoặc đốt nóng (sau
khử ẩm bằng lạnh).
Hệ thống sấy thăng hoa
Trong HTS này, nước ở dưới điểm ba thể , nghĩa là T< 273K, p<610Pa nhận được nhiệt lượng
( thường là do dẫn nhiệt và bức xạ) thực hiện quá trình thăng hoa để nước chuyển trực tiếp từ
thể rắn sang thể hơi và đi vào TNS. Như vậy trong các HTS thăng hoa, một mặt ta phải làm lạnh
VLS xuống dưới 0 độ C trong các kho lạnh và sau đó đưa VLS với ấm dưới dạng rắn vào bình
thăng hoa. ở đây VLS được đốt nóng và đồng thời tạo chân không trong không gian xung quanh
bằng bơm hút chân không.
Hệ thống sấy chân không
Nếu T< 273K, p>610Pa, thì khi VLS nhận được nhiệt lượng, các phân tử nước ở thể rắn chuyển
thành thể lỏng và sau đó mới chuyển thành thể hơi đi vào TNS.
b, sấy nóng
HTS đối lưu: trong HTS này, VLS nhận nhiệt bằng đối lưu từ một dịch thể nóng mà thông
thường là không khí nóng hoặc khói lò. Đây là một loại HTS phổ biến hơn cả. người ta chia
HTS đối lưu phân ra thành các loại: HTS buồng, HTS hầm, HTS thùng quay, HTS tháp,…
HTS tiếp xúc: ở đây VLS nhận nhiệt từ một bề mặt nóng. Như vậy, trong HTS tiếp xúc, người ta
tạo ra độ chênh phân áp nhờ tang phân áp suất hơi nước trên bề mặt VLS. Trong số này chúng ta
thường gặp HTS lô, HTS tang,…

HTS bức xạ: VLS nhận nhiệt từ một nguồn bức xạ để ẩm dịch chuyển từ trong long VLS ra bề
3


mặt và từ bề mặt khuếch tán vào môi trường. rõ ràng, trong HTS bức xạ người ta tạo ra độ
chênh phân áp suất hơi nước giữa VLS và môi trường chỉ bằng cách đốt nóng vật.
1.1.4. Mục đích và ý nghĩa của quá trình sấy:

Mục đích của quá trình sấy là quá trình làm khô các vật thể, các vật liệu, các sản phẩm bằng
phương pháp bay hơi nước.
Như vậy, quá trình sấy khô một vật thể diễn biến như sau: Vật thể được gia nhiệt để đưa
nhiệt độ lên đến nhiệt độ bão hòa ứng với phân áp suất của hơi nước trên bề mặt vật thể. Vật thể
được cấp nhiệt để làm bay hơi ẩm.
Tóm lại, trong quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất cụ thể là quá
trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy, quá trình truyền ẩm từ trong vật sấy ra ngoài bề
mặt sấy, quá trình truyền ẩm từ bề mặt vật sấy ra ngoài môi trường. Các quá trình truyền nhiệt
truyền chất trên xảy ra đồng thời trên vật sấy, chúng có tác động qua lại lẫn nhau.
Ta có thể tóm tắt mục đích và ý nghĩa của quá trình sấy mực tươi như sau:
-Giảm độ ẩm của mực đến một độ ẩm thích hợp nhằm bảo quản lâu và đóng gói được thuận lợi,
dễ sử dụng
-Dùng nhiệt độ để tiêu diệt các vi sinh vật nhằm ngăn chặn quá trình hư thối, nấm mốc phát
triển, đồng thời cố định dinh dưỡng có sẵn trong mực
-Tạo hương thơm cho mực
1.2.

Giớí thiệu về hệ thống sấy:
Trong bài này, ta sử dụng phương pháp sấy đối lưu. Đây là một phương pháp sấy rất

thông dụng trong công nghiệp hiện nay.
Cấu tạo hệ thống sấy gồm: caloripher, kênh dẫn khí nóng, xe goòng, quạt gió, ống thoát

khí.
Nguyên lý làm việc của sấy đối lưu:
Không khí nóng hoặc khói lò được dùng làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ
phù hợp, chuyển động chảy trùm lên vật sấy làm cho ẩm trong vật sấy bay hơi rồi đi theo tác
nhân sấy.
Không khí có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc cắt ngang dòng chuyển
động của sản phẩm
Sấy đối lưu có thể thực hiện theo mẻ (gián đoạn) hay liên tục. Trên hình vẽ dưới là sơ đồ
sấy đối lưu bằng không khí nóng.
4


Nhiên liệu sử dụng:
Nhiên liệu được sử dụng trong hệ thống sấy là hơi khí nóng, khí nóng được thổi trực tiếp vào
hầm sấy.
a, Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí:
Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ gió…, việc nâng
cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ làm khô do lượng nước trong nguyên liệu giảm xuống
càng nhiều. Nhưng tăng nhiệt độ cũng ở giới hạn cho phép vì nhiệt độ làm khô cao sẽ làm ảnh
hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín và gây nên sự tạo màng
cứng ở lớp bề ngoài cản trở tới sự chuyển động của nước từ lớp bên trong ra bề mặt ngoài.
Nhưng với nhiệt độ làm khô quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm khô sẽ chậm lại
dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại nguyên liệu.
b, Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí:
Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình sấy, tốc độ gió quá
lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy. Vì tốc độ chuyển động của không khí quá
lớn khó giữ nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân bằng quá t nh sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm
cho quá trình sấy chậm lại. Vì vậy, cần phải có một tốc độ gió thích hợp, nhất là giai đoạn đầu
của quá trình làm khô.
Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình làm khô, khi hướng gió song song với

bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh. Nếu hướng gió thổi tới nguyên liệu với góc
450 thì tốc độ làm khô tương đối chậm, còn thổi thẳng vuông góc với nguyên liệu thì tốc độ làm
khô rất chậm.
5


c, Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí:
Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quá trình làm
khô, độ ẩm của không khí càng lớn quá trình làm khô sẽ chậm lại. Các nhà bác học Liên Xô và
các nước khác đã chứng minh rằng: độ ẩm tương đối của không khí lớn hơn 65% thì quá trình
sấy sẽ chậm lại rõ rệt, còn độ ẩm tương đối của không khí khoảng 80% trở lên thì quá trình làm
khô sẽ dừng lại và bắt đầu xảy ra hiện tượng ngược lại, tức là nguyên liệu sẽ hút ẩm trở lại.
Để cân bằng ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại và tránh hiện tượng tạo
màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn tức là vừa sấy vừa ủ. Làm khô
trong điều tự nhiên khó đạt được độ ẩm tương đối của không khí 50% đến 60% do nước ta khí
hậu nhiệt đới thường có độ ẩm cao. Do đó, một trong những phương pháp để làm giảm độ ẩm
của không khí có thể tiến hành làm lạnh để cho hơi nước ngưng tụ lại. Khi hạ thấp nhiệt độ của
không khí dưới điểm sương hơi nước sẽ ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối của không khí
cũng được hạ thấp. Như vậy để làm khô không khí người ta áp dụng phương pháp làm lạnh.
d, Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu:
Kích thước nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy. Nguyên liệu càng bé, càng
mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh, nhưng nếu nguyên liệu có kích thước quá bé và quá mỏng sẽ
làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gẫy vỡ.
Trong những điều kiện giống nhau về chế độ sấy (nhiệt độ, áp suất khí quyển) thì tốc độ
sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S và tỷ lệ nghịch với chiều dày nguyên liệu δ.
e, Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm:
Quá trình ủ ẩm nhằm mục đích là làm cho tốc độ khuếch tán nội và khuếch tán ngoại phù
hợp nhau để làm tăng nhanh quá trình làm khô. Trong khi làm khô quá trình ủ ẩm người ta gọi là
làm khô gián đoạn.
f, Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu:

Tùy vào bản thân nguyên liệu mà người ta chọn chế độ làm khô cho phù hợp, cần phải xét
đến thành phần hóa học của nguyên liệu.
1.3.

Tổng Quan Về VLS Mực Tươi

Việt Nam là nước có diện tích biển lớn dọc từ Bắc chí Nam, hải sản rất đa dạng nhiều chuẩn
loại. Mực là một loài hải sản vô cùng phong phú của nước ta.
Vùng phân bố : ở vùng biển phía Bắc, mực tập trung ở các vùng đánh bắt chính là quanh đảo
Cát Bà, Cái Chiên, CôTô, và khu vực Bạch Long Vĩ, nhất là vào mùa xuân. Ở vùng biển phía
6


nam, các vùng tập trung mực chủ yếu là ở Phan Rang, Phan Thiết, Vũng Tàu, Cà Mau và quanh
Côn Đảo, Phú Quốc
Mùa vụ khai thác : Mực ống được khai thác quanh năm, tuy nhiên cũng có 2 vụ chính: Vụ
Bắc ( tháng 12-4) và vụ Nam (tháng 6-9).
Hình thức khai thác : Các loài nghề khai thác mực ống kết hợp ánh sáng như nghề câu mực,
nghề mành đèn, nghề vó, chụp mực. Lợi dụng tính hướng quang dương của mực ống, ta đưa
nguồn ánh sang mạnh xuống dưới nước, dễ dàng nhận thấy quần thể mực tập trung rất đông
trong quầng ánh sáng đó. Do đó, ở Việt Nam cũng như các nước khác đều sử dụng các phương
pháp khai thác kết hợp ánh sáng.
Sản lượng khai thác : Sản lượng khai thác mực ống trên toàn vùng biển Việt Nam hằng năm
khoảng 24.000 tấn, trong đó vùng biển miền Nam có sản lượng cao nhất là khoảng trên 16.000
tấn (chiếm 70%), vịnh Bắc Bộ chiếm sản lượng lớn thứ nhì, khoảng 5000 tấn (20%), còn biển
miền Trung có sản lượng thấp nhất khoảng 2.500 tấn (10%).
Xuất khẩu : Mực ống của Việt Nam xuất khẩu sang hơn 30 thị trường nước ngoài, với doanh
thu hằng năm đạt khoảng hơn 50-60 triệu USD tính trên cả sản phẩm đông lạnh tươi và sản
phẩm khô.
Thành Phần Dinh Dưỡng Của Mực

Thành phần dinh dưỡng của Mực ống :
+ Mực ống là loại thủy sản có ít mỡ, có độ ẩm khoảng 80%. Khi mực chết thì độ ẩm cao như
vậy sẽ làm môi trường thuận lợi cho các loại vi khuẩn phát triển gây ra hiện tượng thối rửa.
+ Nếu ta làm giảm độ ẩm xuống còn 35 ÷ 10% thì sẽ ngăn cản được một số loại vi khuẩn. Nếu
độ ẩm chỉ còn 10 ÷ 20 % thì hầu như vi khuẩn không còn phát triển được nữa.
+ Do hàm lượng nước trong mực khá lớn để bảo quản gặp rất nhiều khó khăn

7


Mực ống là loại mực thân dài, hình ống có 8 râu nhỏ và 2 xúc tu dài, da có nhiều đốm
hồng, mắt to trong suốt, đặc biệt là phân vây đuôi rất dễ nhận biết nó xuất phát từ giữa
thân kéo dai xuống cuối thân hình thoi. Có túi mực đen dùng để phòng thân khi bi kẻ thù
tấn công.
Cảm quan khi ăn, thịt ngọt, thơm và có độ dai ăn rất ngon miệng.
Mực Ống tươi thường được bán với giá 150.000 – 200.000đ trên một kg, ngoài ra Mực
Ống được chế biến làm mực một nắng cao cấp giá tầm 600.000 – 700.000đ trên một kg
và mực Nắng cao cấp giá tầm 800.000 – 900.000đ trên một kg

1.3.1. Công Nghệ Sấy Mực

8


Tiêu chuẩn chọn mực:
-Mực phải tươi tốt, thịt cứng trọng lượng khoảng 200g/ con.
-Mực còn nguyên vẹn không bị tổn thương.
-Mực không bị dịch bệnh.
-Mực có màu xanh tự nhiên
Xử lý mực:

-Mực sau khi tiếp nhận cần phải nhanh chóng đưa vào bể rửa.
-Dùng dao mổ phần lưng con mực lấy mai
-Dùng dao lấy bộ phận túi mực ra.
-Rửa sạch mạch mực và các phần khác bám trong mực.
* Công nghệ sấy mực ống
Trong quá trình phải đảm bảo không làm mất chất cá tức là phải đảm bảo mùi vị của mực.
Để đám ứng tiêu chuẩn ta dùng tác nhân sấy là không khí nóng đối lưu cưỡng bức với vận tốc
không khí nóng chuyển động khoảng 1.2m/s. Nhiệt độ sấy khoảng 45 0C, trong khoảng 12h.
Để độ ẩm của mực giảm xuống còn 10% , mực được xếp trên những vỉ sắt không được dày quá,
các vỉ được sắp trên xe goong rồi đưa vào hầm sấy.
1.3.2. Sự bay hơi trong quá trình sấy mực:

Nước trong mực tồn tại dưới hai dạng là nước tự do và nước liên kết. Khi sấy thì nước tự do
bay hơi trước rồi mới nước liên kết. Lượng nước này giảm dần theo thời gian trong quá trình sấy
và phụ thuộc vào nhiệt độ sấy, độ ẩm, tốc độ ... của không khí.
Trong quá trình sấy thì nước tự do dễ bị tách ra khỏi mực còn ẩm liên kết thì khó hơn. Nguyên
nhân là do lớp màng mỏng bên ngoài có hàm lượng nước ít hơn, cấu tạo chặc chẽ hơn các sợi cơ
bên trong nên khô nhanh hơn trong quá trình sấy, lúc đó nó tạo thành một lớp keo ngăn cảng sự
bay hơi của ẩm. Càng khô các lớp màng này càng dính chặc vào miếng fillet làm cho nước
không bay hơi được.
Quy trình chế biến mực khô xuất khẩu:
-Chọn mực
-Xử lý mực
-Sấy mực ở nhiệt độ từ 50 ℃ trong12 h .
-Phân loại (đảm bảo kích thước sản phẩm đồng đều).
-Đóng gói
9


-Thành phẩm

KẾT LUẬN:
-Mực khi còn sống có độ ẩm khoảng 80%, sau khi sấy độ ẩm trong mực chỉ còn 20% là đạt tiêu
chuẩn, khi đó vi khuẩn sẽ không còn phát triển, chúng ta sẽ bảo quản được lâu hơn.
-Sấy ở nhiệt độ khoảng 50 độ C trong khoảng thời gian 12h
-Chế độ sấy là sấy hầm không hồi lưu, tác nhân sấy là khí nóng đi ngược chiều

Chương 2:
2.1.

TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT

Các thông số tính toán

G2=750+(n.50)=750+6.50=1050(kg/mẻ) = = 87,5(kg/h)
( dự tính sấy trong 12h)
Độ ẩm ban đầu ω1=80%
Độ ẩm sau khi sấy ω2=20%
Tác nhân sấy:
Không khí vào clorife
t0=25℃
φ0= 80%
không khí vào hầm sấy t1=50℃
không khí ra khỏi hầm sấy t2=30℃
2.2.

Sử lý số liệu

Một số ký hiệu sử dụng
G1,G2: khối lượng vật liệu trước khi vào và sau khi ra khỏi hầm sấy.(kg/mẻ)
Gk: khối lượng vật liệu khô tuyệt đối.(kg/mẻ)

ω1, ω2: độ ẩm của VLS trước và sau khi sấy.(%)
W: độ ẩm bốc hơi khỏi VLS. (%)
L: lượng không khí khô cần thiết kế để lượng ẩm bốc hơi.(kg/mẻ)
d0: hàm ẩm của không khí trước khi vào calorife.(kg ẩm/kg kkk)
d1,d2: hàm ẩm của không khí trước khi vào hầm sấy và sau khi ra khỏi hầm sấy.(kg ẩm/kg kkk)
10


2.2.1. Không khí trước khi vào calorife( điểm 0)

Ta có t0=25℃, φ0= 80%.
Áp suất hơi bão hòa:
Pbh=exp= exp=0,0315( bar)
Hàm ẩm của không khí d0
d0=0,621.=0,621.=0,0162(kg ẩm/kg kkk)
entanpi của không khí
I0=Cpk.t0+d0(r+Cpa.t0)=1,004.25+0,0162(2500+1,842.25)=66,34 (kJ/kg kk)
Như vậy thông số không khí tính toán ngoài trời:
T0=25℃, φ0= 80%
d0=0,0162(kg ẩm/ kg kkk)
I0=66,34(kJ/kg kk)
2.2.2. Không khí sau khi đi qua calorife( điểm 1)

Ta có t1=50℃, d1=d0=0,0162(kg ẩm/kg kkk)
Áp suất hơi bão hòa:
P1bh=exp==0,1221( bar)
Entanpi:
I1= Cpk.t1+d0(r+ Cpa.t1)= 1,004.50+0,0162(2500+1,842.50)=92,2 (kJ/kg kk)
Độ ẩm tương đối của không khí:
φ1===0,2068

vậy φ1=20,68%
2.2.3. Không khí sau khi ra khỏi hầm sấy( điểm 2)

Ta có

t2=30 ℃, I2=I1=92,2 (kJ/kgkk)

Áp suất hơi bão hòa:
P2bh=exp==0,0421 (bar)
Hàm ẩm:
d2===0,0243 (kg ẩm/kg kkk)
độ ẩm tương đối:
φ2===0,8885
vậy φ2=88,85%
Ta Có Bảng Số Liệu Sau:
Điểm

0

1

2
11


t
φ
d
I

25
80
0,0162
66,34

50
20,68
0,0162
92,2

30
88,85
0,0243
92,2

Ta có đồ thị i-d sau:

2.3.

Tính toán quá trình sấy lý thuyết

*Lượng ẩm cần bốc hơi trong 1 giờ
Ta có W = G1 – G2
Hay W = G1. ω1 – G2. ω2
Do khối lượng vật liệu khô tuyệt đối trước và sau quá trình sấy không đổi và bằng nhau nên ta
có:
Gk = G1(1- ω1) = G2(1- ω2)
Suy ra G1 = = = 350( kg/h)
Vậy W = G1 – G2 = 350 – 87,5 = 262,5 (kg/h)
12

*lượng không khí khô cần thiết để làm bay hơi 1kg ẩm trong VLS l0 bằng:
l0 = = = 123,46 (kg kkk/ ẩm)
đối với W kg thì:
L0 = l0.W =123,46.262,5 =32408,25 ( kg kkk/ h)
*nhiệt lượng tiêu hao q0
q0 =l0.(I1 – I0) = 123,46(92,2 – 66,34) = 3192,68 (kJ/ kg ẩm)
đối với W kg thì:
Q0 = q0.W = 3192,68.262,5 = 838078,5 (kJ/h) = 232,8 kW
*Tác nhân sấy trước khi vào hầm sấy( điểm B) có ℃ và theo phụ lục 5 với thông số này ta tra
được thể tích của không khí ẩm chứa trong 1 kg không khí khô là m3/kgkk
Tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết ( điểm ) có và tra bảng được m 3/kgkk.
Do đó:
= 32408,25 . 0,958 = 31047,1 m3/h
=32812,5 . 0,91 = 29491,5 m3/h.
Lượng thể tích trung bình :
= 0,5.(31047,1 + 29491,5) = 30269,3 m3/h.

(2.17)

Suy ra: m3/s.
2.4.

Xác định kích thước hầm sấy.

Ở đây ta chọn thiết bị chuyển tải(TBCT) là xe goong.
-Chiều cao, chiều rộng , chiều dài (2100x1500x2000) mm
-Khay để mực là khay lưới (1500x1500x50) mm
-Khoảng cách giữa các khay 5 cm

Mỗi xe đặt 15 khay, mỗi khay chứa 10kg nguyên liệu.
Như vậy khối lượng VLS một xe bằng:
Gx = 15.10 = 150 (kg)
Số xe goong cần thiết là :
n = = = 28( xe)
ta bố trí một hầm 14 xe , vậy số hầm sấy cần thiết là:
Z= = =2
Xác định kích thước hầm sấy:
13


*Chiều dài hầm sấy:
Lh = Lx + 2.Lbs = . 2 + 2.1 = 30,0 (m)
*Chiều rộng hầm sấy:
Bh= Bx + 100 = 1500 +100 = 1,6 (m)
*Chiều cao hầm sấy :
Hh = Hx + 50 = 2100 + 50 = 2,15 (m)
Kích thước phủ bì hầm sấy : hầm sấy được xây bằng gạch đỏ có chiều dày = 250 mm. trần hầm
sấy được đổ bê tông có chiều dày = 70mm và lớp cách nhiệt bằng bông thủy tinh dày =
150mm.
*Chiều rộng phủ bì :
B = Bh + 2. = 1600 + 2.250 = 2,10 (m)
*Chiều cao phủ bì của hầm :
H = Hh + + = 2150 + 70 + 150 = 2,37 (m)

14


Chương 3:
3.1.

TÍNH TOÁN NHIỆT HẦM SẤY

Tổn thất do TBCT mang đi ( xe goong và khay sấy)

Tổn thất do xe goong mang đi.
Xe goong làm bằng thép có khối lượng một xe là 45kg. Nhiệt dung riêng của thép bằng
kJ/kgK. Vì là thép nên nhiệt độ xe goong ra khỏi buồng sấy lấy bằng nhiệt độ tác nhân sấy. Như
vậy = 50. Do đó:
Với: n là số xe goong.
là khối lượng một xe [kg]
là nhiệt độ vào xe goong.[℃]
= 1312,5 kJ/h
Vậy: = = 5 kJ/kg ẩm
Tổn thất do khay sấy mang đi.
Khay sấy làm bằng nhôm có trọng lượng mỗi khay 2kg. Nhiệt độ của khay ra khỏi hầm sấy
cũng lấy bằng nhiệt độ tác nhân sấy, = 50. Nhiệt dung riêng của nhôm bằng kJ/kgK. Do đó, tổn
thất do khay mang đi bằng:
= 1505 kJ/h
= = 5,73 kJ/kg ẩm
Như vậy tổng tổn thất do thiết bị truyền tải mang đi là:
= 1312,5 + 1505 = 2817,5 kJ/h
= = 10,73 kJ/kg ẩm.
3.2.

Tổn thất do VLS mang đi

Tính theo công thức:
Với:
là khối lượng vật liệu sấy ra. [kg]

là nhiệt dung riêng của vật liệu sấy, [kJ/kg.K]. Nhiệt dung riêng của mực biến đổi theo nhiệt độ
nhưng không đáng kể. Ta chọn nhiệt dung riêng của mực tương đương với nhiệt dung riêng của
cá gầy. Tra trong bảng ta được: = 3,62 kJ/kgK.
là nhiệt độ vào của vật liệu sấy, thường lấy bằng nhiệt độ môi trường ℃
là nhiệt độ ra của vật liệu sấy, = t1 - (5)℃ = 50 – 5 = 45℃
Thay vào công thức trên ta được:
15


= 6335 kJ/h
= = 24,13 kJ/kg ẩm.
3.3.

Tổn thất ra môi trường

Để tính tổn thất ra môi trường, chúng ta giả thiết trước tốc độ TNS trong hầm. Ta có tiết diện tự
do của hầm sấy bằng:
Ftd = (Rh.Hh – 15Lk.Hk) = (1,6.2,15 – 15.1,5.0,05) = 2,32 m2
Do đó tốc độ tác nhân sấy tối thiểu sẽ là :
v = = = 3,63 (m/s)
Tổn thất ra môi trường gồm tổn thất qua 4 tường bao, tổn thất
qua trần, tổn thất qua nền, qua cửa,…
3.3.1. tổn thất qua 4 tường bao

Kết cấu tường bao được xây bằng gạch đỏ dày 0,3m. Trong đó kết
cấu cụ thể như sau
+ Lớp vữa mặt trong và mặt ngoài có cùng độ dày là: = 0,025m.
+ Lớp gạch dày: = 0,25 m.
Tra bảng ta được = 0,93W/mK
= 0,77 W/m.K.

ta có:
qtb=
trong đó :
tf1 = = = 40
tf2 = t0 = 25
F : diện tích tường bao
k : hệ số truyền nhiệt qua trường bao
với k =
do tốc độ tác nhân sấy nhỏ hơn 5 m/s nên = 6,15 + 4,17.3,63 =21,3 W/m2K
giả sử nhiệt độ mặt trong của hầm tw1 = 38,97 ℃ ta tìm nhiệt độ mặt ngoài hầm tw2 bằng công
thức:
tw2 = tw1 – q1.
trong đó q1 = . (tf1 – tw1) = 21,3 . (40 – 38,97) = 21,94 W/m2
= 0,25 m
= 0,77 m
16


Vậy tw2 = 38,97 – 21,94. = 31,84 ℃
Khi đó : = 1,715.(tw2 – tf2)1/3 = 1,715.(31,84 – 25)1/3 = 3,25 W/m2K
Vậy :
k = = = 1,36 W/m2K
kiểm tra lại theo công thức:
q= . (tw1 – tf2) = 3,25.(31,84 – 25) = 22,23 W/m2 sấp xỉ bằng giá trị 21,94 W/m2. Vậy kết quả
trên hoàn toàn có thể chấp nhận được.
vậy mật độ dòng nhiệt qt = 22,23 W/m2
Diện tích tường bao, do tường trước có diện tích cửa chiếm phần lớn còn lại khoảng 20% là
tường nên ta có:
= 2.30,0.2,15 + 1,6.2,15.0,2 + 1,6.2,15 = 133,13 m2
Vậy tổn thất qua tường bao là:

Qt = qt.Ft = 22,23. 133,13 = 2959 W = 10652,4 kJ/h
qtb = = = 40,58 kJ/ kg ẩm
3.3.2. Tổn thất nhiệt qua trần

Theo giáo trình truyền nhiệt thì khi tính tổn thất nhiệt cho trần thì với hệ số đối lưu bằng 1,3 lần
đối lưu của tường bên, nên ta có:
= 1,3.3,25 = 4,23 W/m2.K
Như vậy thì mật độ dòng nhiệt truyền qua một đơn vị diện tích trần là:
= 1,3.22,23 = 28,9 W/m2
Tổn thất qua trần là:
= 28,9.30,0.1,6= 1387,2 W = 4994 kJ/h
qtr = = = 19,02 kJ/ kg ẩm
3.3.3. Tổn thất nhiệt qua nền

Tổn thất qua nền phụ thuộc rất nhiều vào cấu tạo nền và cả địa tầng. Mặc dù nền các
thiết bị sấy đều được xử lý bằng bê tông gạch vỡ và láng xi măng. Nhưng theo kinh nghiệm, ở
những vùng nền ẩm ướt tổn thất nhiệt này vẫn rất lớn so với nền đất khô ráo. Ở Việt Nam chưa
có số liệu nghiên cứu về tổn thất nền, do đó ta dựa vào bảng số liệu nghiên cứu thực tế của Nga.
Bảng số liệu tổn thất qua nền phụ thuộc vào khoảng cách X (m) giữa tường thiết bị sấy với
tường phân xưởng và nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy trong thiết bị sấy.
Tra bảng 7 với nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy là 400C và cách tường với khoảng
17


cách X = 2 m nên ta chọn được: W/m2.
Vậy:

=30,0.1,6.28 = 1344 W = 4838,4 kJ/h.

qn = = = 18,43 kJ/ kg ẩm

3.3.4. Tổn thất nhiệt qua cửa

Đầu buồng sấy có cửa làm bằng thép dày =5 mm, có hệ số dần nhiệt = 0,5 W/mK. Do đó hệ số
truyền nhiệt qua cửa bằng:
= = 2,74 W/m2.K
Diện tích cửa trước: = 2,75 m2
Cửa phía tác nhân sấy vào có độ chênh lệch nhiệt độ ( còn cửa đầu ra có độ chênh lệch nhiệt độ
bằng (. Do đó ta có:
= 2,74.2,75.[(50 – 25) + (30 – 25)] = 226,05 W = 813,78 kJ/h.
= = 3,1 kJ/ kg ẩm
NHƯ VẬY : tổng tổn thất nhiệt truyền qua kết cấu bao che môi trường bằng
qmt = qtb + qtr + qn + qc = 40,58 + 19,02 + 18,43 + 3,1 = 81,13 kJ/ kg ẩm
Vậy tổng tổn thất :
= 4,18.25 – 10,73 – 24,13 – 81,13 = - 11,49 kJ/ kg ẩm
3.4.

Xây dựng quá trình sấy thực trên đồ thị I-d.

18


I

B

t1
D

0

D

t2

C

C
E

80%

0

0

100%

A

t0

d

Từ đầu điểm ta đặt đoạn thỏa mãn đẳng thức )
Trong đó: kJ/kg ẩm.
Nối điểm va điểm B, giao điểm C của đường B cắt đường t = 300C chính là điểm biểu diễn
trạng thái tác nhân sấy sau quá trình sấy thực. Từ điểm C chúng ta tìm được Entanpi , lượng
chứa ẩm và độ ẩm của tác nhân sấy sau quá trình sấy thực. Các thông số này cũng có thể xác
định bằng giải thích. Trong đồ án này ta xác định bằng phương pháp giải tích.
Lượng chứa ẩm .

= 0,0162 + = 0,0242 (kg ẩm/kg kk.)
Entanpi .
= 91,95 kJ/kg kk
Độ ẩm tương đối .
= = 0,8849
Vậy: thỏa mãn điều kiện (85)%. Như vậy chọn là hợp lý.
3.5.

Tính lượng tác nhân sấy trong quá trình sấy thực.
19


Khối lượng không khí khô.
Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm trong quá trình sấy thực tế là:
= 125 kgkkk/kg ẩm
Suy ra lượng không khí khô để làm bay hơi W kg ẩm là:
= 262,5 . 128,20 = 32812,5 kgkk/h
Lượng nhiệt cần thiết :
q = ( i2 - ).(1 + ) = (2500+1,842.30+11,02 ).(1+ ) =3079,5 kJ/kg ẩm
Q = W . q = 262,5 . 3079,5 = 808368,75 kJ/h = 224,5 kW
Để lập bảng cân bằng nhiệt ta tính:
-Nhiệt lượng tiêu hao q.
= 125.( 92,2 – 66,34) = 3232,5 kJ/kg ẩm
-Nhiệt lượng có ích .
= (2500 + 1,842.30) – 4,18.25 = 2450,76 kJ/kg ẩm
-Tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi.
=125.1,034.(30 – 25) = 646,25 kJ/kg ẩm
-Tổng lượng nhiệt có ích và các tổn thất q’.
= 2450,76 + 646,25 + 81,13 + 24,13 + 10,73 = 3213 kJ/kg ẩm
Có thể thấy rằng nhiệt lượng tiêu hao q và tổng nhiệt lượng có ích q’ phải bằng nhau, tuy nhiên

trong quá trình tính toán chúng ta đã làm tròn hoặc do sai số nào đó. Ta kiểm tra sai số tuyệt đối
= = 19,5
Hay = 0,6 % ( sai số có thể chấp nhận được)
Bảng cân bằng nhiệt.
TT

Đại lượng

1
2
3

Nhiệt lượng có ích
Tổn thất nhiệt do tác nhân sấy
Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy
Tổn thất nhiệt do thiết bị chuyền

4
5
6
7
8

Ký hiệu

tải
Tổn thất nhiệt ra môi trường
Tổng nhiệt lượng tính toán
Tổng nhiệt lượng tiêu hao
Sai số tương đối

q

20

Đơn vị
(kJ/kg ẩm)
2450,76
646,25
24,13

%
75,8
20,02
0,75

10,73

0,33

81,13
3213
3232,5

2,5
100
100
0,6

Từ bảng cân bằng nhiệt ta có nhận xét:
Hiệu suất nhiệt của thiết bị sấy:
= 75,8%
Trong tất cả các tổn thất thì tổng tổn thất do tác nhân sấy mang đi là lớn nhất, tiếp đó là tổn thất
ra môi trường, tổn thất do vật liệu sấy mang đi và do thiết bị chuyển tải là bé nhất xem như ko
đáng kể.
Bây giờ ta kiểm tra về giả thuyết tốc độ tác nhân sấy trong hầm sấy:
Thể tích tác nhân sấy sau khi ra khỏi thiết bị sấy ở nhiệt độ và độ ẩm 88,5% như sau:
Tra phụ lục 5 ta có:
= 0,909 m3/kg kk
Do đó lưu lượng thể tích tác nhân sấy sau hầm sấy.
=32812,5.0,909 =29826,5 m3/h.
Thể tích tác nhân sấy trước khi vào hầm sấy khi tính cho quá trình sấy lý thuyết, ta đã có =
0,958 m3/kg.
= 32812,5 .0,958 = 31434,4 m3/h.
Lưu lượng thể tích trung bình tác nhân sấy trong buồng sấy V bằng:
V = 0,5.( = 0,5.(29826,5 + 31434,4) = 30630,5 m3/h = 8,50 m3/s
Kiểm tra tốc độ TNS giả thuyết:
Tốc độ trung bình TNS trong quá trình sấy thực bằng:
v = = = 3,66 m/s
Tốc độ TNS chúng ta giả thiết ban đầu là 3,66 m/s. So với tốc độ thực là 3,63 m/s ta thấy sai số
không đáng kể. Như vậy mọi tính toán có thể xem là đúng

Chương 4:
4.1.

TÍNH CHỌN CALORIFER VÀ QUẠT

Tính chọn Calorifer

Chọn kết cấu calorifer:
Chùm ống có cánh bố trí so le với bước ống: s1 = 80 mm, s2 = 45 mm.
Ống làm bằng thép có d2/d1 = 24/22 mm với λô = 45 w/m.K.
Cánh làm bằng đồng có: đường kính dc = 40 mm, chiều dày δc = 0,5 mm và bước cánh t = 3
21


mm, λc = 110 W/m.K.
Chiều dài ống l = 1200mm.
Nhiệt lượng mà Calorifer càn cung cấp cho tác nhân sấy:
=32812,5 .( 92,2 – 66,34) = 848531,3 kJ/h
Suy ra:
Q = 235,7 kW
Khi đó bề mặt truyền nhiệt của Calorifer bằng:
Với:
K là hệ số truyền nhiệt của Calorifer.
là độ chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa khí và hơi.
là hiệu suất nhiệt của Calorifer
Ta có:
Nhiệt độ không khí vào calorife t2’ = 25 ℃
Nhiệt độ ra của không khí t2’’ = 50 ℃
Trong calorife khí- hơi, dịch thể nóng là hơi nước ngưng tụ có nhiệt độ không đổi t1’ = t1’’ = tb.
trong đó tb là nhiệt độ bão hòa của hơi nước tra theo áp suất. ta có tb = 99,632 ℃.
Δtmax = tb – t2’ = 99,632 – 25 = 74,632 ℃
Δtmin = tb – t2’’ = 99,632 – 50 = 49,632 ℃
Δttb = = = 61,2 ℃
Số cánh trên một ống:
nc = = = 343 cánh
Chiều cao của cánh:
h = = =8 mm

Kích thước xác định:
dxd =
Trong đó: = πd2tnc = 3,14.0,024.0,003.343 = 0,078 m2
= 2= 2= 0,55 m2
m
Tốc độ cực đại khi không khí chuyển động qua khe hẹp nhất ωmax:
Giả sử tốc độ không khí vào calorifer ω = 2,5 m/s.
ωmax = m/s
22


Xác định tiêu chuẩn đồng dạng.
Với nhiệt độ trung bình không khí ttb = 0,5.(50+25) = 37,5℃ ta tìm được:
λ = 2,733.10-2 W/mK ; ν = 16,73.10-6 m2/s. khi đó:
Re =
Nu =
Nu = 0,251.59820,67.
Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu phía không khí:
Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của cánh αc;
αc = W/m2K
Hiệu suất cánh ηc:
β=
βh = 37,63.8.10-3 = 0,3
Với dc/d2 = 1,67 và βh = 0,3, từ biểu đồ ηc = f(dc/d2,βh) tìm được ηc = 0,97
Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tương đương α2:
α2=W/m2K
Hệ số làm cánh εc;
εc =
Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu khi hơi ngưng trong ống α1
Chọn (tb-tw) = 0,7 ℃. Ta sẽ kiểm tra lại độ chênh nhiệt độ này sau khi tính được hệ số truyền

nhiệt k. Khi đó:
α1 = W/m2K
Hệ số truyền nhiệt k:
K = W/m2K
Kiểm tra lại độ chênh (tb-tw)
Mật độ dòng nhiệt truyền nhiệt qua calorifer qc:
Qc = k.Δttb = 282,4.61,2 = 17283 W/m2
Kiểm tra độ chênh nhiệt độ dã chọn: về nguyên tắc, mật độ dòng nhiệt qc phải bằng mật độ dòng
nhiệt do hơi ngưng q1. Do đó:
(tb-tw) =
Diện tích bề mặt trong các ống F1
Lấy hiệu suất calorifer η = 0,75. Khi đó F1 bằng:
23


F1 = m2
Số ống cần thiết n:
Số ống trong 1 hàng m. chọn số hàng ống Z = 13 ,khi đó:
m=
Tổng số ống của calorifer N:
n = m.Z = 17.13 =221 ống
Kích thước calorifer:
Chiều dài: 1,2 m
Chiều rộng: a = z.s2 = 13.45.10-3 = 0,585 m
Chiều cao: b = m.s1 = 17.80.10-3 = 1,36 m
Ta tính trở lực bằng công thưc sau:
Z – số hàng ống, ở đây z = 13; ω - tốc độ tại khe hẹp của không khí ở đây ω = 3,6 m/s; ρ - khối
lượng riêng của không khí, ở đây ρ = 1,093 kg/m3; ξ - hệ số trở lực = 0,85
Vậy Pa
4.2.

Tính Chọn Quạt

Thể tích không khí ẩm ở điều kiện tiêu chuẩn (
Với là khối lượng riêng của không khí khô ở điều kiện tiêu chuẩn.
m3
Suy ra: = = 25377 m3/h = 7,05 m3/s
tổng công suất của quạt là:
Trong đó:
= 0,946 kg/m3
K – là hệ số dự phòng lấy k = (1,1 1,2); lấy bằng của calorife
là hiệu suất của quạt.
Suy ra: N = = 22,21 kW
Do đó ta chọn quạt có công suất cần đáp ứng tối thiểu là: N = 22,21 kW
Tra catalogue quạt công nghiệp TOMECO
Ký hiệu
Mdel

Tốc độ
v/phút

Lưu
lượng,m3/h

Áp suất (pa)

24

Công
suất

(kW)


BC317-860

1,470

40000-52000

1800-1000

25

30