Tính Toán Thiết Kế Máy Sấy Băng Tải Dùng Để Sấy Lúa

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM

Tính Toán Thiết Kế Máy Sấy Băng Tải
Dùng Để Sấy Lúa,
Năng Suất 500kg vl ẩm/h

GVHD:
SVTH:

Tp Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 11 năm 2019

Nhóm 4


BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM

Tính Toán Thiết Kế Máy Sấy Băng Tải

Dùng Để Sấy Lúa,
Năng Suất 500kg vl ẩm/h

GVHD:
SVTH:

Nhóm 4


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
Giảng viên hướng dẫn chính:

Giảng viên chấm phản biện:

Đồ án được bảo vệ tại:

HỘI ĐỒNG CHẤM ĐỒ ÁN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
Ngày...tháng...năm 2019

1


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn và biết ơn sâu sắc đến Thầy Đào Thanh Khê,

là Giảng viên hướng dẫn chúng em thực hiện đề tài. Thầy đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ
nhóm trong suốt thời gian thực hiện và cũng là người giúp nhóm đưa ra những ý tưởng,
kiểm tra sự phù hợp của đề tài.
Nhóm cũng xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể các thầy cô trường ĐH Công Nghiệp Thực
Phẩm TP.HCM đã giảng dạy và tạo điều kiện cho em trong quá trình học tập và nghiên
cứu tại trường.
Mặc dù đã cố gắng hoàn thành đề tài trong phạm vi và khả năng có thể. Tuy nhiên sẽ
không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự cảm thông và tận tình chỉ
bảo của qúy thầy cô và toàn thể các bạn.
Xin chân thành cảm ơn!

2


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
TP HCM,
ngày
tháng
Giảng viên hướng dẫn

3

năm


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

MỤC LỤC
Chương 1. TỔNG QUAN----------------------------------------------------------------------- 6
1. Nguồn gốc, thành phần và tầm quan trọng của thóc--------------------------------------6
2. Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam----------------------------------------------------------7
3. Sơ lược về quá trình sấy---------------------------------------------------------------------- 8
3.1. Tầm quan trọng của việc sấy lúa----------------------------------------------------------8
4. Sơ đồ quy trình công nghệ:------------------------------------------------------------------- 9

Chương 2: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG---------------11
1. Các số liệu ban đầu-------------------------------------------------------------------------- 11
2. Xử lý số liệu---------------------------------------------------------------------------------- 11
3. Cân bằng vật liệu:---------------------------------------------------------------------------- 13
3.1. Cân bằng vật liệu cho vật liệu sấy:------------------------------------------------------13
3.2. Cân bằng vật liệu cho tác nhân sấy:-----------------------------------------------------13
4. Cân bằng năng lượng------------------------------------------------------------------------ 14
Chương 3. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH------------------------------------------------15
1. Các thông số về thiết bị sấy-----------------------------------------------------------------15
1.1. Thể tích không khí:------------------------------------------------------------------------ 15
1.2. Chọn kích thước của băng tải------------------------------------------------------------16
1.3. Tính số con lăn đỡ băng------------------------------------------------------------------- 19
1.4. Động cơ băng tải--------------------------------------------------------------------------- 20
1.5. Chọn vật liệu làm phòng sấy-------------------------------------------------------------21
1.6. Vận tốc chuyển động của không khí và chế độ chuyển động của không khí trong
phòng sấy.---------------------------------------------------------------------------------------- 21
1.7. Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và môi trường xung quanh---------22
Chương 4. TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ---------------------------------------------22
1. Calorifer (tính toán theo tài liệu [9])-------------------------------------------------------22
1.1. Tính toán nhiệt calorifer:-----------------------------------------------------------------23
1.2. Kích hước calorifer------------------------------------------------------------------------ 28
1.3. Trở lực của calorlfer----------------------------------------------------------------------- 28

4


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

2. Tính cyclon----------------------------------------------------------------------------------- 29
3. Quạt-------------------------------------------------------------------------------------------- 30

3.1. Trở lực qua calorifer----------------------------------------------------------------------- 30
3.2. Trở lực cua cyclon------------------------------------------------------------------------- 30
3.3. Trở lực qua hầm sấy----------------------------------------------------------------------- 30
3.4. Trở lực qua đường ống-------------------------------------------------------------------- 31
3.5. Áp suất động lực học---------------------------------------------------------------------- 33
4. Gầu tải nhập liệu----------------------------------------------------------------------------- 34
4.1. Chọn các chi tiết cơ bản của gầu tải-----------------------------------------------------34
4.2. Năng suất và công suất gầu tải-----------------------------------------------------------34
TÀI LIỆU THAM KHẢO---------------------------------------------------------------------37

5


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

DANH MỤC HÌNH
Hình 1 Lúa------------------------------------------------------------------------------------------ 7
Hình 2 Các kích thước của cánh----------------------------------------------------------------25
Hình 3 Các diện tích bề mặt của ống có cánh.------------------------------------------------25
Hình 4 Đoạn ống cong--------------------------------------------------------------------------- 33

6


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

MỞ ĐẦU
Việt Nam là đất nước nông nghiệp với truyền thống trồng lúa từ rất lâu đời. Chúng ta
tự hào được xem là một trong những chiếc nôi của cây lúa. Từ những năm khó khăn
phải nhập lương thực, chúng ta đã vươn lên thành nước xuất khẩu gạo đứng thứ hai

trên thế giới. Tuy nhiên giá trị xuất khẩu gạo của Việt Nam còn chưa cao do công nghệ
sau thu hoạch còn lạc hậu. Do đó, việc tìm hiểu về các tính `chất của hạt thóc, các biện
pháp hạn chế các tổn thất sau thu hoạch, các quy trình chế biến để nâng cao giá trị sử
dụng của thóc là một vấn đề cần quan tâm và giải quyết nhanh chóng. Trước những
nguy cơ có thể gây hư hỏng như điều kiện thời tiết thất thường, vi sinh vật, nấm… thì
phương pháp duy nhất nhằm giảm tối đa sự hư hỏng của hạt lúa là phương pháp sấy.
Không những vậy, sấy còn góp phần làm giảm năng lượng tiêu tốn trong quá trình vận
chuyển và thuận lợi cho quá trình gia công tiếp theo như làm sạch, tách vỏ… Sấy là
quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu đến giá trị độ ẩm cần
thiết để bảo quản. Khi áp dụng biện pháp sấy đúng kỹ thuật sẽ giảm được độ ẩm hạt
đến mức an toàn cho tồn trữ và giữ được phẩm chất của hạt. Điều này cho thấy tính cần
thiết của việc tính toán và thiết kế hệ thống sấy thóc.

7


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Chương 1. TỔNG QUAN
1. Nguồn gốc, thành phần và tầm quan trọng của thóc
Lúa là nguồn lương thực chính của gần một nửa dân số trên trái đất. Lúa được trồng
nhiều ở khu vực Đông Nam Á. Rice is the most important cereal on the globe, Gạo là
ngũ cốc quan trọng nhất trên thế giới,being the main source of energy and income for
the là nguồn chính của năng lượng và thu nhập cho người majority of the world's
human populatphần lớn dân số của con người trên thế giới. Aside Ngoài from being the
staple food, or a carbohydrate là lương thực chủ yếu, hoặc carbohydrate component of
a meal, rice is also used in numerous thành phần của bữa ăn, gạo cũng được sử dụng
trong rất nhiều industrial applications. công nghiệp. Its use in the diet and inSử dụng
của nó trong chế độ ăn uống và industry depends on its cooking properties. ngành công
nghiệp phụ thuộc vào các tính chất nấu ăn của mình. Về diện tích đất canh tác lúa hàng

thứ hai sau lúa mỳ nhưng về năng xuất của lúa là loại cao nhất.

Hình 1 Lúa
Cấu tạo của hạt thóc gồm: Vỏ hạt, lớp alơrôn, nội nhủ, phôi. Các lớp ngoài và vỏ trong
của gạo lột chiếm khoảng 4-5% khối lượng của hạt, lớp tế bào alơron chiếm khoảng 23%, nội nhủ chiếm tỉ lệ 65-67%.
Thành phần hóa học của hạt lúa gồm chủ yếu là tinh bột, protein, xenlulose. Ngoài ra
trong hạt lúa còn chứa một số chất khác với hàm lượng ít hơn so với 3 thành phần kể
trên như: đường, tro, chất béo, sinh tố. Thành phần hóa học của hạt lúa phụ thuộc vào
nhiều yếu tố như giống, đất đai trồng trọt, khí hậu và chế độ chăm sóc. Cùng chung
điều kiện trồng trọt và sinh trưởng.
Thành phần hóa học của hạt lúa:
Thành phần
hóa học

Nhỏ nhất

Hàm lượng các chất ( % )
Lớn nhất
Trung bình

8


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Protein
Tinh bột
Xenluloze
Tro
Đường

Chất béo
Đectrin

6.66
47.70
8.74
4.68
0.10
1.60
0.80

10.43
68.00
12.22
6.90
4.50
2.50
3.20

8.74
56.20
9.41
5.80
3.20
1.90
1.30

Khi mới thu hoạch về lúa thường có độ ẩm cao nên một số giống lúa có thể nảy mầm,
men mốc và nấm dễ phát triển, làm hư kém phẩm chất của thóc gạo. Độ ẩm trung bình
của thóc khi mới thu hoạch 20- 27%. Để lúa không bị hư hại hoặc giảm phẩm chất, thì

trong vòng 48 tiếng sau khi thu hoạch phải làm khô lúa đạt độ ẩm 20%.
Theo thống kê, độ ẩm an toàn của hạt thóc cho bảo quản phụ thuộc vào tình trạng thóc,
khí hậu cũng như điều kiện bảo quản. Khi thóc có độ ẩm 13- 14% có thể bảo quản
được từ 2-3 tháng, nếu muốn bảo quản hơn 3 tháng thì độ ẩm của thóc tốt nhất từ 1212,5%. Độ ẩm thóc, công nghệ sấy cũng ảnh hưởng tới hiệu suất thu hồi gạo và tỷ lệ
gạo trong quá trình xay xát, độ ẩm thích hợp cho quá trình xay xát từ 13- 14%.
Ngoài ra, thóc là một loại vật liệu yêu cầu sấy ở chế độ mềm vì tính bền chịu nhiệt của
thóc rất kém, không cho phép nâng nhiệt độ đốt nóng hạt lên cao. Nguyên nhân là sự
hình thành các vết nứt của nội nhủ do trong quá trình sấy độ ẩm của lớp ngoài hạt giảm
nhanh, tạo nên trạng thái căng thể tích của phần trung tâm, khi tăng nhiệt độ làm cho
sức căng đó vượt quá độ bền chắc của hạt thì tạo nên các vết nứt. Các vết nứt xuất hiện
theo các vách protein ngăn cách giữa các hạt tinh bột.
Do đó khi thiết kế hệ thống sấy ta cần xác định rõ thông số của tác nhân sấy phù hợp
cho thóc, để thóc được bảo quản lâu, chất lượng tốt và lượng phế phẩm khi xay xát
thấp.
2. Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam
Ở Việt Nam, lúa gạo là nguồn lương thực chính không thể thiếu trong đời sống con
người. Lúa còn là nguyên liệu để sản xuất tinh bột, sử dụng nhiều trong các ngành
công nghiệp thực phẩm. Lúa cũng được làm thức ăn gia súc, gia cầm.
Hiện nay, Việt Nam đang đứng thứ hai thế giới về lượng gạo xuất khẩu trên thế giới, và
tiếp tục đẩy mạnh việc xuất khẩu gạo sang các nước trên thế giới. Đây là một trong
những nguồn thu ngoại tệ chính của đất nước. Diện tích trồng lúa chiếm một tỷ lệ rất
lớn tổng diện tích trồng trọt ở Việt Nam. Và trong tương lai, Việt Nam sẽ không tăng
diện tích trồng lúa mà tập trung tăng năng suất bằng cách cải tạo giống, phương cách

9


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

trồng trọt, kỹ thuật canh tác…nhằm tăng sản lượng lúa gạo. Lượng lúa gạo Việt Nam

chủ yếu tập trung ở vùng đồng bằng sông Cửu Long và đồng bằng sông Hồng. Với
những điều kiện thuận lợi cho cây lúa nước, Việt Nam đã trở thành một trong những
nước sản xuất và xuất khẩu lúa gạo hàng đầu thế giới. Ngoài những giống lúa cao sản,
những giống lai cho năng suất cao (có thể đạt 7 tấn/ha) đáp ứng nhu cầu lúa gạo về mặt
số lượng, Việt Nam còn thực hiện trồng trọt và sản xuất những giống gạo đặc sản có
giá trị dinh dưỡng và cảm quan. Các giống lúa đặc sản này tuy không cho năng suất
cao, nhưng với những đặc tính như mùi thơm, màu sắc…các giống lúa này đã có một
thị trường nhất định.Sản lượng lúa trong cả nước: Sản lượng lúa của các địa phương
không ngừng tăng qua các năm. Trong đó, vùng đồng bằng sông Hồng chiếm hơn 50%
sản lượng lúa ở miền Bắc, đồng bằng sông Cửu Long chiếm hơn 80% sản lượng lúa
miền nam. Đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long có thể coi là hai nơi sản xuất lúa
chủ yếu trong vùng với diện tích trồng, năng suất, và sản lượng lúa đạt được cao hơn
các địa phương khác trong cả nước.
3. Sơ lược về quá trình sấy
3.1. Tầm quan trọng của việc sấy lúa
Trong mùa mưa độ ẩm hạt lúa ngoài đồng lúc thu hoạch khoảng 28-30%, nếu không
phơi sấy kịp thời (để trong bao hoặc đổ đống) thì sau 24 giờ hạt sẽ nảy mầm. Với điều
kiện thời tiết bất thường ở vụ Hè Thu và Thu Đông, khi phơi lúa sẽ gặp nhiều khó khăn
như: không phơi được trong những ngày mưa dầm, phụ thuộc nhiều vào sân bãi, chi
phí lao động cao, khó tìm nhân công, hạt dễ bị lẫn tạp chất, hạt khô không đều nếu phơi
quá dày và ít cào đảo, chất lượng hạt bị giảm do không đủ nắng, phơi không đúng kỹ
thuật sẽ cho tỉ lệ gạo xay xát thấp.Vì vậy trong mùa mưa cần làm khô hạt kịp thời bằng
biện pháp sấy.
Khi áp dụng biện pháp sấy lúa đúng kỹ thuật sẽ giảm được độ ẩm hạt đến mức an toàn
cho tồn trữ và xay xát, giữ được phẩm chất hạt về màu sắc, mùi vị, giá trị dinh dưỡng,
tăng tỉ lệ thu hồi gạo nguyên khi xay xát, giảm hao hụt hạt trong mùa mưa; ngoài ra
việc sấy lúa sẽ hạn chế tình trạng phơi lúa trên lề đường làm ảnh hưởng đến an toàn
giao thông, mở ra dịch vụ mới thu hút lao động nông thôn. Nếu chúng ta áp dụng sấy
lúa đúng cách cũng góp phần nâng cao chất lượng gạo, gia tăng giá trị hạt gạo Việt
Nam trên thị trường thế giới.

Tuy nhiên để đạt được hiệu quả tối ưu trong khâu sấy lúa cần chú ý mấy vấn đề sau:
Nếu lúa đã bị lên mộng, mốc, ẩm vàng thì dù có sấy kỹ chất lượng lúa vẫn không cao,
do đó cần đem lúa đi sấy đúng lúc, kịp thời.

10


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Lúa đem đi sấy không được lẫn nhiều tạp chất như: rơm vụn, dây buộc bao, bùn đất...
Chọn máy sấy đạt yêu cầu kỹ thuật.
Chọn chủ lò sấy có uy tín, giá sấy chấp nhận được
3.2. Sơ lược về quá trình sấy
Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt. Kết quả quá trình sấy
là hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng lên. Hay quá trình sấy là quá trình không khí
có độ ẩm tương đối thấp hoặc không khí nóng tiếp xúc với hạt. Trong quá trình không
khí sẽ lấy ẩm từ hạt. Kết quả là thủy phần của hạt giảm.
Thủy phần tồn tại trong hạt nông sản ở hai dạng: ẩm bề mặt và ẩm bên trong. Ẩm bề
mặt bay hơi ngay sau khi tiếp xúc với không khí nóng. Quá trình bay hơi của ẩm bên
trong chậm hơn do nó phải trải qua hai giai đoạn: giai đoạn di chuyển từ bên trong nội
nhũ ra ngoài bề mặt và giai doạn chuyển ẩm từ bề mặt ra không khí xung quanh. Vì
vậy, tốc độ thoát ẩm của ẩm bề mặt và ẩm bên trong là khác nhau. Kết quả là tốc độ sấy
(tốc độ giảm thủy phần của hạt) trong quá trình sấy thay đổi.
Để thực hiện quá trình sấy, người ta sử dụng một hệ thống gồm nhiều thiết bị như: thiết
bị sấy ( buồng sấy, hầm sấy, thiết bị sấy kiểu băng tải, máy sấy thùng quay, sấy phun,
sấy tầng sôi, máy sấy trục … ), thiết bị đốt nóng tác nhân, quạt, bơm và một số thiết bị
phụ khác, …
Trong đồ án này em tính toán và thiết kế thiết bị sấy kiểu băng tải. Máy sấy băng tải là
máy sấy đa năng nhất được sử dụng để sấy nhiều loại sản phẩm với kích cỡ, cấu tạo và
hình dạng khác nhau. Nhìn chung loại máy sấy này thích hợp để sấy vật liệu dạng hạt

có đường kính từ 1 – 50mm, không thích hợp để sấy vật liệu màng và huyền phù đặc.
Với các yêu cầu về chất lượng sản phẩm sử dụng thiết bị sấy kiểu băng tải với nhiều
băng tải làm việc liên tục với tác nhân sấy là không khí nóng.
Vật liệu sấy được cung cấp nhiệt bằng phương pháp đối lưu. Ưu điểm của phương thức
sấy này là thiết bị đơn giản, rẻ tiền, sản phẩm được sấy đều, tốc độ của không khí đi
qua phòng sấy lớn, năng suất khá cao, hiệu quả, có thể thực hiện sấy cùng chiều, chéo
chiều hay ngược chiều.
4. Sơ đồ quy trình công nghệ:
Chú thích: 1- quạt đẩy
2- calorife
3- phòng sấy
11


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

4- cyclon
5- quạt hút
5

Hơi nước

Vật
vào

liệu

II

I

Không khí
2

IV

1

4

3

III

Vật liệu ra
Hơi nước bão
hòa
 Thuyết minh quy trình công nghệ.
Do thóc là loại vật liệu sấy ở dạng hạt nên thiết bị sấy thích hợp là sấy băng tải làm
việc liên tục với tác nhân sấy là không khí nóng. Vật liệu sấy được cung cấp nhiệt theo
phương pháp đối lưu.
Thiết bị sấy kiểu băng tải gồm một phòng sấy hình chữ nhật trong đó có một hay vài
băng tải chuyển động nhờ các tang quay, các băng này tựa trên các con lăn để khỏi bị
võng xuống. Băng tải làm bằng lưới kim loại, không khí được quạt 1 đưa vào đốt nóng
trong Caloripher 2 rồi cho vào phòng sấy tại IV. Vật liệu sấy chứa trong phễu tiếp liệu,
đưa vào phòng sấy 3 tại I, giữa hai trục lăn để đi vào băng tải trên cùng. Nếu thiết bị có
một băng tải thì sấy không đều vì lớp vật liệu không được xáo trộn do đó loại thiết bị
có nhiều băng tải được sử dụng rộng rải. Vật liệu từ băng trên di chuyển đến đầu thiết
bị thì rơi xuống băng dưới chuyển động theo chiều ngược lại cuối cùng vật liệu khô đổ
vào ngăn tháo III. Không khí nóng đi chéo dòng với chiều chuyển động của băng. Do

đó lượng không khí nóng và thóc tiếp xúc với nhau rất lớn làm cho lượng ẩm được tách
ra triệt để hơn. Không khí sau khi ra khỏi phòng sấy tại II có lẫn bụi và các tạp chất
khác được thu hồi ở xyclon 5, không khí sau khi làm sạch đươc quạt 6 đẩy ra ngoài.

12


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Chương 2: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG
1. Các số liệu ban đầu


Năng suất tính theo sản phẩm: L1 = 500 (kg/h)



Độ ẩm vật liệu vào : x1 = 18%



Độ ẩm vật liệu ra: x2 =12%



Nhiệt độ sấy cho phép: T1 = 90oC suy ra p1bh =0.715 (at)

( bảng I .250.STQTTB I / Trang 313)


Nhiệt độ ra của tác nhân sấy: T2 = 48,5oC suy ra p2bh = 0,1166(at)



Chất tải nhiệt: hơi nước bão hòa



Trạng thái không khí ngoài trời nơi đặt thiệt bị sấy ở Tp.HCM nên ta chọn nhiệt
độ là:

◦
◦

to = 30oC suy ra po = 0,0433(at )
độ ẩm là  = 80 % suy ra pkq = p = 1,033 (at)

2. Xử lý số liệu


Đặt một số ký hiệu:

◦

L1,L2: Lượng vật liệu trước khi vào và sau khi ra khỏi mấy sấy (Kg/h)

◦

Lk: Lượng vật liệu khô tuyệt đối đi qua mấy sấy (Kg/h)

◦

x1, x2 : Độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy tính theo % khối lượng vật liệu ướt

◦

W: Độ ẩm được tách ra khỏi vật liệu khi đi qua máy sấy (Kg/h)

◦

G: Lượng không khí khô tuyệt đối đi qua mấy sấy (Kg/h)

◦

αo: Hàm ẩm của không khí trước khi vào caloripher sưởi (Kg/Kgkkk)

◦

α1, α2: Hàm ẩm của không khí trước khi vào mấy sấy (sau khi đi qua caloripher
sưởi) và sau khi ra khỏi mấy sấy,(Kg/Kgkkk)
Hàm ẩm của không khí được tính theo công thức sau:



o 

0,622 *  0 * Pbh 0
P   0 . * Pbh 0

(Công thức 16-3/sách QTTBII-156)

Thay số vào ta có

13


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

o =


0,622 * 0,8 * 0,0433
=0,02157( kg/kkk )
1,033  0,8 * 0,0433

Nhiệt lượng riêng của không khí trước khi vào calorife

I0=Ckkk*T0+αo*ih

=C

(r0+Ch*t0).αo

kkk

*to+

(Công thức 16-4/sách QTTBI1 trang 156)

Ckkk: nhiệt dung riêng của không khí J/kg độ

Ckkk=103 J/kg độ
to: nhiệt độ của không khí to = 30oC
Ch: nhiệt lượng riêng của hơi nước ở r0 t0 J/kg


Nhiệt lượng riêng của hơi nước ở t0 được tính theo công thức:

Ih=Ch*T0+r0=(2493+1,97 T0)*103 J/kg

( sách QTTB2-156)

Trong đó:
ro:2493*103: Nhiệt lượng riêng của hơi nước ở 300C
Ch=1.97*103: nhiệt dung riêng của hơi nước J/kg.độ
I0 =(1000+1,97*103 αo)T0+2493*103.αo J/kgKKK
= 85,05*103 j/kgkkk =85,05 kJ/kgkkk
Hoặc I 0 1,004.to   o .(2500  1,842.to ) (trang 156 sách TT&TK TB sấy Trần Văn Phú)
Trạng thái của không khí sau khi đi khỏi calorife ( sổ tay QTTBT-312) T1 = 90 oC suy
ra P1bh =0.715 (at) khi đi qua calorife không khí chỉ thay đổi nhiệt độ còn hàm ẩm
không thay đổi.
Do đó αo= α1 nên ta có:
 1=



1 * pkg
(0.622  1 ) * P1bh
0,02157 *1,033
(0,622  0,02157) * 0,715

(VII.11-sổ tay QTTB2)
= 0,048 = 4,8%

14


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Nhiệt lượng riêng của không khí sau khi đi khỏi calorife
I1 = (1000+1,97*103*α1)T1+2493*103*α1
= (1000+1,97*103*0,02157)*90+2493*103*0,02157
= 147,6*103 J/kgkkk
= 147,6 kJ/kgkkk
Trạng thái của không khí sau khỏi phòng sấy
T2=48,50C, P2bh=0,1166(at)
Nếu sấy lý thuyết I1=I2 =147,6 kJ/kgkkk
I2=Ckkk *T2+α2*ih
Từ đó hàm ẩm của không khí:
I 2  C kkk * T2 I 2  C kkk * T2
147,6 103  103  48,5
 α2 =
=
=
ih
r0  C h * To
2493 *103  1,97 *103 * 30

= 0,0388 (kg/kgkkk)   2 = 0,52 = 52%
3. Cân bằng vật liệu:
3.1. Cân bằng vật liệu cho vật liệu sấy:

Trong quá trình sấy ta xem như không có hiện tượng mất mát vật liệu, lượng không khí
khô tuyệt đối coi như không bị biến đổi trong suốt quá trình sấy.


L1: lượng vật liệu trước khi sấy.



L2: lượng vật liệu sau khi sấy.



Lk: lượng vật liệu khô tuyệt đối.



Lượng vật liệu sau khi sấy: L2

 1  x1 
 1  0,18 
 500.
L2 L1.
 465,91kg / h
 1  0,12 
 1  x2 

Lượng vật liệu khô tuyệt đối: Lk
Lk = L1(1-x1) = 500.(1-0,18) = 410 kg/h
Lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy: W
15

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

W = L1 - L2 = 500 - 465,91 = 34,09 kg/h = 9,47.10-3 kg/s
3.2. Cân bằng vật liệu cho tác nhân sấy:
Lượng không khí cần thổi để làm bay hơi 1 kh ẩm (g)
g



1
.1000
d 2  d1

Ở nhiệt độ 30oC và độ ẩm  o 80% dựa vào đồ thị H-d của không khí ẩm ta có
do=d1=22 g/kgkkk



Ở nhiệt độ 48,5oC và độ ẩm  2 50% dựa vào đồ thị H-d của không khí ẩm ta có
d2=39 g/kgkkk

 g

1
.1000 58,82 kg/kg ẩm
39  22

→ Tổng lượng không khí cần thổi để làm bay hơi W kg ẩm trong vật liệu.

G = g.W = 58,82.34,09 = 2005,29 kg/h
Trước khi vào
caloripher
0
T ( C)
30
Pbh ( at )
0,0433
 ( %)
80
x (kg/kgkkk)
0,0215
I( kJ/kgkkk)
85,05
4. Cân bằng năng lượng
Các thông số

Sau khi ra khỏi
caloripher
90
0,715
4,8
0,0388
147,6

Quá trình sấy lý thuyết:
 Khối lượng riêng của không khí ẩm:
Ta có:
3
◦ to =30oC →  o 1,165kg / m

◦

t1 =90oC → 1 0,972kg / m3

◦

t2 =48,5oC →  2 1,098kg / m 3



Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy trước khi vào calorife:
Vo=



G 2005,29
=
=1721,28(m3/h)
o
1,165

Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy trước quá trình sấy:

16

Sau khi ra khỏi
phòng sấy
48,5
0.1166
52

0.0388
147,6


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

V1=


Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy sau quá trình sấy:
V2=



G 2005,29
=
=2063,05(m3/h)
o
0,972
G 2005,29
=
=1826,31(m3/h)
1
1,098

Lượng không khí trung bình:
V V
2063,29  1826,31
Vtb  1 2 
1944,8 (m3/h)

2
2



Nhiệt lượng cung cấp cho hệ thống sấy (cung cấp qua calorifer khí - hơi) là
q

◦
◦

H2  H0
.4,18.1000
d2  d0

Ở nhiệt độ 30oC và độ ẩm  o 80% dựa vào đồ thị H-d của không khí ẩm ta có
Ho=22 g/kgkkk
Ở nhiệt độ 48,5oC và độ ẩm  2 50% dựa vào đồ thị H-d của không khí ẩm ta có
H1=H2=39 g/kgkkk
H2  H0
36  21
.4,18.1000 
.4,18.1000 3688,23 (kj/kgẩm)
→q 
d2  d0
39  22
=> Qc q.W 3688,23.34,09 125731,76kj / h =34,92 kj/s



Tổng nhiệt lượng cần thiết cho quá trình sấy:
QS QC  10%QC 34,92  34,92.0,1 38,41kw
 qs 



QS 38,41.3600

4056,204kj / h
W
34,09

Nhiệt lượng do Calorifer cung cấp:
QCaloriphe QS  10%.Q S 38,41  0,1.38,41 42,2 kw




Lượng hơi nước cần thiết:
QCaloriphe = m.r
Sấy ở 90oC ta có nhiệt độ hơi nước bão hòa 120 độ
=> r = 2202
 m

QCaloriphe
r



42,2

0,01916kg / s 5,32.10 6 kg / h
2202

Chương 3. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

17


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

1. Các thông số về thiết bị sấy
1.1. Thể tích không khí:
1.1.1. Thể tích riêng của không khí vào thiết bị sấy:
v1=

R * T1
(m3/kgkkk)
P   1 * P1bh

(Công thức 7.2 QTTB4 trang275)

T1 = 90+273 = 3630k
R=287(J/kg0k)
P=1,033(at)
P1bh=0,715(at) (1 at = 9,81.104 N/m2 )
 1=0,048

v1=

287 * 363

=1,063(m3/kgkkk)
(1,033  0,048 * 0,715) * 9,81*104

1.1.2. Thể tích không khí vào phòng sấy:
V1=L*v1=1,063*2005,29 = 2131,62 (m3/h)
1.1.3. Thể tích riêng của không khí ra khỏi phòng sấy là:
v2=

R * T2
P   2 * P2bh

T2=48,5+273=321,5K
 2 = 0.52

P2bh= 0,1166 (at) , (1 at = 9,81.104 N/m2 )
v2=

287 * 321,5
= 0,967(m3/kgkkk)
(1,033  0,52 * 0,1166) * 9,81*10 4

1.1.4. Thể tích ra khởi phòng sấy
V2 = L*v2 = 2005,29*0,967 = 1939,11(m3/h)
1.1.5. Thể tích trung bình của không khí trong phòng sấy
Vtb =

2131,62  1939,11
V1  V2
2035,36 (m3/h)
=

2
2
18


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

1.2. Chọn kích thước của băng tải
Chọn kích thước băng tải;
 Gọi:
◦ Br: Chiều rộng lớp băng tải (m)
◦ H : Chiều dày lớp thóc (m) lấy h=0,04(m)
◦ w : Vận tốc băng tải chọn w=0,4 m/phút
◦  : Khối lượng riêng của thóc  =500 kg/m3
 Năng xuất quá trình sấy:
Lr=Br*h*w*  (kg/m3)
500
L1

1,04 (m)
 Br 
h *  * w * 60 0,04 * 500 * 0,4 * 60
 Chiều rộng thực tế của băng tải:
Btt 

Br
(  :hiệu số hiệu chỉnh)


 = 0,9

 Btt 

2,08
1,15(m)
0,9



Chiều rộng:
Bh= B+2Bbs=1,15+2*0,3 = 1,75 (m)
Với Bbs = 0,3 ta chọn là chiều rộng bổ sung
 Tiết diện tự do giữa hai tầng băng tải
Ftd = Bh.d
Với d: khoảng cách giữa 2 băng tải ta chọn = 0,5m
=> Ftd = 1,75.0,5 = 0,875 (m2)
 Tính vận tốc dòng khí:

V
2035,36
kk  tb 
0,65m / s
Ftd 0,875.3600

◦
◦

Tính tốc độ sấy:
Tốc độ sấy N: N 100 J 2 . f
Bề mặt riêng khối lượng của vật liệu f (m2/Kg)

f 

◦

 .
1

(CT Tr.48 [8])

Với β bề mặt một hạt lúa:
2,8.4,3.2

2,408.10  5 (m 2 )
6
10

Số hạt trong 1kg lúa

 37700

(Bảng 2.4 Tr.47 [4])

19


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

2,408.10  5.37700
0.908(m 2 / kg )
=> f 

1
◦
◦
◦

Với vận tốc dòng khí trong phòng sấy < 5m/s

1 6,15  4,17

(C.T 7,46 Tr.144 [4])

6,15  4,17.0,65 8,86(W / m 2 k )
Mật độ dòng nhiệt trên bề mặt J1b

J1b 1 (t k  tu )
Trong đó:
Dựa vào bảng đồ thị không khí ẩm tra tk và tu
tk = (t1 + t2) : 2
tk = ( 90+ 48,5 ) :2 = 69,250C
Nhiệt độ bầu ướt tu= 380C
→ J1b =( 69,25-38 ).8,86 = 276,875 (w/m2) = 996,75 kj/m2h
◦ Cường độ bay hơi ẩm J2
J2 = J1b : r = 996,75 : 2335 = 0,43 ( kg/m2h )
(trang 97 tài liệu [4] )
Với r ẩn nhiệt hóa hơi ẩm ở nhiệt độ tk
r = 2335 kJ/h
Tốc độ sấy N
=> N = 100*0,43*0,908 = 39,05 (%/h)
 Thời gian sấy đẳng tốc:

W  Wth
1  1
N


Thời gian sấy giảm tốc

wth  w* wth  w
2 
ln
N
w2  w*
Trong đó:

w
0,18
W1  1 .100 
21,95%
1  w1
1  0,18
w
0,12
W2  2 .100 
.100 13,64%
1  w2
1  0,12
Theo thực nghiệm: w2 w*  (2  3(%))
Ta chọn:

w2 w *  3%

 w* w2  3 12  3 9%
Độ ẩm tới hạn:

20


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
W
21.95
Wth  1  w* 
 9 21,19%
1.8
1,8

Thế vào ta có

W  Wth 21,95  21,19
 1  1

0,02h
N
39,05

 2 

21,19  9 21,19  9
ln
0,3h
39,05

13,64  9

=> Tổng thời gian sấy:   1   2 0,02  0,3 =0,32 h
Do quá trình tính toán sai số nên ta chọn thời gian sấy theo kinh nghiệm = 0,5h
 Tính chiều dài của băng tải
Gọi:
◦ lb:chiều dài băng tải (m)
◦ ls:chiều dài phụ thêm;chọn ls= 1,2 (m)
◦ T : Thời gian sấy, chọn T= 0,5h

lb 

L1 * T
 ls
Br * h * 

(trang 121 sổ tay QTTBII [3])

500 * 0,5

 1,2 12,07(m)
1,15 * 0,04 * 500
◦

Ta chọn số băng tải là i = 2

12,07
6,035(m)
 chiều dài mỗi băng tải = lb 
2

Đường kính băng tải d=0,3 (m)
1.3. Tính số con lăn đỡ băng


Khoảng cách giữa 2 con lăn ở hai nhánh có tải

lt  A  0,625B( mm) (C.T 5.2 Tr. 218 [7])
Trong đó:
◦ B là chiều rộng băng tải (mm).
◦ A là hằng số phụ thuộc vào khối lượng riêng của vật liệu vậm chuyển.
Tra bảng trang 218 (Vũ Bá Minh, Hồng Minh Nam, “Cơ học vật liệu rời ‫״‬, NXB
KHKT.) từ  500 A 1750( mm)
=> lt 1,75  0,625.1,04 1,1(m)


Khoảng cách giữa hai con lăn ở nhánh không tải

lo 2lt 2.1,1 2,2(m)


Số con lăn bằng:

21


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

lb 6,035

2,7 chọn 3

lo
2,2

◦

Nhánh không tải: n1 

◦

b
Nhánh có tải: n2  

l
lt

6,035
5,5 chọn 6
1,1

=> Tổng số con lăn cần dùng :

n (n1  n2 ).i (3  6).2 18con

◦
◦
◦

◦
◦
◦

Kích thước con lăn
Đường kính : 100mm
Chiều dài 1040mm
Làm bằng Inox 304
Kích thước bánh lăn
Đường kính 200mm
Chiều dài 1040mm
Làm bằng Inox 304

1.4. Động cơ băng tải


Vì băng tải di chuyển với vận tốc thấp
l
12,07
V b 
0,0067 m / s 0,4m / phút
t.3600 0,5.3600
 Vận tốc của tang
60v 60.0,0067
ntan g 

0,43v / ph
 .d
3,14.0,3
 cần chọn nhiều bộ truyền để có tỉ số truyền khối lớn.
1.4.1. Chọn động cơ điện
Để chọn động cơ điện tính công suất cần thiết
N ct 



N


N: công suất trên băng tải
Pv
N
1000

P:lực kéo băng tải.
P = (mbăng + mvl )g
Tính mbăng ta chọn băng là thép Inox 304 có  = 7930 kg/m3, bề dày  = 1 mm.
mbăng = LbB
= 12,07x 0,001 x 1,04 x7930
=99,54kg
mvl = L1 = 500 x 0,5 =250kg.

22


ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨMKHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

 P = (99,54+250)x 9,8
P = 3425,53N
3425,53 * 0,0067
0,023 kW
N 
1000

 : hiệu suất chung
= 12233
= 0,97 hiệu suất bộ truyền bánh răng
 = 0,995: hiệu suất của 1 cặp bánh răng
= 1: hiệu suất chuẩn
= 0,972x 0,9953x1 = 0,927.
Để đảm bảo cho băng tải trên cùng quay đúng với vận tốc đặt ra, ta phải thêm
0,942 vào hiệu suất chung

N ct 

0,023
0,0281 kW
2
0,927 0,94

1.4.2. Cơ cấu truyền động bằng đai giữa 2 tầng băng tải
Chọn đường kính bánh đai dẫn 0,3m
1.5. Chọn vật liệu làm phòng sấy


Chiều dài phòng sấy (lh)
lh= lb+2lbs
Trong đó lbs là khoảng chiều dài bổ sung thêm để bố trí kênh dẫn và thải TNS. Chọn lbs
=0,5m
lh= lb+2lbs = 6.035+2*0,5 = 7,035(m)
(Trang 191 [4])
 Chiều cao làm việc của phòng sấy
Hh= i*dbăng+(i-1)dbăng+2dbs
◦ Chọn khoảng cách giữa 2 băng là d = 0,5

◦ Với dbs là đường kính bổ sung thêm. Ta chọn dbs=0,5
=> Hh = 2*0,3+(2-1)0,5+2*0,5= 2,1 (m)
 Kích thước phủ bì:
 Tường xây bằng gạch, bề dày gạch  1 = 0,2 m
◦ Tường được phủ lớp cách nhiệt  2 = 0,02 m
 Trần đổ bê tông dày  3 = 0,17 m
◦ Lớp cách nhiệt  = 0,07 m
◦ Lớp bê tông dày  = 0,1 m
◦ Chiều dài của phòng L= 7,035+ 2*( 0,04+0,2 ) = 7,515m
23