Nghiên cứu xác định các thông số chính ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của thiết bị cung cấp muối tinh trên máy sấy tầng sôi liên tục

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

DƯƠNG TIẾN ĐỒN

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỚ CHÍNH ẢNH
HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC CỦA THIẾT BỊ CUNG
CẤP MUỐI TINH TRÊN MÁY SẤY TẦNG SÔI LIÊN TỤC
Chuyên ngành : Kỹ thuật Cơ Khí
Mã ngành: 60.52.01.03

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2015


Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS.Tôn Thiện Phương

Cán bộ chấm nhận xét 1:TS. Bùi Trung Thành

Cán bộ chấm nhận xét 2:PGS.TS Trần Doãn Sơn

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQGTP.HCM
ngày 7tháng 7năm 2015.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. TS. Trần Anh Sơn
2. TS. Bùi Trung Thành
3. PGS . TS Trần Doãn Sơn

4. TS. Lương Hồng Sâm
5. TS. Lê Thanh Danh
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn và Trưởng Khoa quản lý
chuyênngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ

i


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Học viên thực hiện

: Dương Tiến Đoàn

MSHV: 13040383

Ngày, tháng, năm sinh: 8 tháng 3 năm 1976

Nơi sinh: Long An

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khíMã số: 60.52.01.03
I. TÊN ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHÍNH ẢNH

HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC CỦA THIẾT BỊ CUNG CẤP
MUỐI TINH TRÊN MÁY SẤY TẦNG SƠI LIÊN TỤC”.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Tởng quan về thiết bị cung cấp, máy sấy, tiêu ch̉n ḿi.
-

Tính toán, xây dựng mô hình thí nghiệm.

-

Xây dựng các tiêu chuẩn đầu ra của thiết bị cung cấp.

-

Chế tạo mô hình thí nghiệm

-

Xây dựng phương trình hồi qui.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19/1/2015
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 14/06/2015
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:TS. Tôn Tiện Phương

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TP.HCM, ngày
tháng năm 2015
CHỦ NHIỆM BỘ MƠN ĐÀO TẠO

TS. Tơn Thiện Phương
TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ

ii


LỜI CẢM ƠN
Nghiêncứu xác đ ịnh mối quan hệ các thơng số chính của thiết bị cung cấp và phân
phối muối trên máy sấy tầng sôi liện tục là m ột vấn đề rất mới, do đó tơi khơng thể
hồn thành luận văn này nếu khơng có sự hướng dẫn tận tình của thầy TS. Tơn
Thiện Ph ương đã tạo mọi điều kiện để tơi có thể thực hiện các nghiên cứu, thí
nghiệm trên máy cũng như trên mơ hình.Một lần nữa em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc
nhất đến thầy.
Bên cạnh đó tơi cũng xin gửi lời cám ơn đến các cộng sự đã tích cực giúp đỡ tơi
trong q trình thực hiện luận văn ,cám ơn Khoa Công nghệ Nhiệt - Lạnh Trường
Đại học Công Nghiệp TpHCM đã h ỗ trợ về phần thí nghiệm để tơi có được các kết
quả đánh giá chính xác nhất.
Tơi xin chân thành cảm ơn!

TP.HCM, ngày 14tháng 06 năm 2015
Học viên thực hiện

Dương Tiến Đoàn

iii


TÓM TẮT
Nghiên cứu về thiết bị cung cấp và phân phối dạng máy nghiền búa và máy trộn
trục ngang cho máy sấy muối tầng sôi với yêu cầu phải cung cấp liên tục nhưng

khơng bị đóng bánh, kết thành cục và phải đạt yêu cầu về vùng phân bố. Nếu thiết
bị cung cấp không phá vỡ được khối muối kết thành bánh, cục và không đạt được
vùng phân bố muối thì kết quả sấy từ thiết bị sấy tầng sơi sẽ không cho kết quả tốt.
Phương pháp thực nghiệm được sử dụng để xác định mối quan hệ các thông số
chính của thiết bị cung cấp và phân phối muối như tốc độ quay, số lượng, vị trí bố
trí và hình dạng cánh tương ứng với một loại năng suất của máy sấy để tạo ra muối
có chất lượng cao và có giá thành phù hợp. Kết quả được chạy thử nghiệm trên mơ
hình có năng suất 48 kg/giờ và trên cơ sở đó có thể nhân rộng ra các máy sấy tầng
sơi cùng kiểu nhưng có các thơng số năng suất khác nhau.

ABSTRACT
Research of the supplying equipment and distribution hammer mill and horizontal
axis mixer for fluidized bed dryer with salt is required to provide consecutively but
not agglomerated, crystallized and must be satisfied distribution range. If the
device offers not break the salt blocks, lumps and not achieve the distribution of
salt, the results from the drying equipment fluidized bed drying will not give good
results. Experimental method used to determine the relationship of the main
parameters of the supplying equipment and distributionof salt, such as rotational
speed, number, position and shape wing layout corresponding to a yield of dryer to
produced high quality salt and low price. The results are running tests on models
have capacity (48 kg per hour) and based on this research, it can be replicated the
same type fluidized bed dryer parameters but have different capacities.

iv


LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ
Tôi xin cam đoan kết quả của luận văn này hoàn toàn là sản phẩm nghiên cứu
của chính bản thântơi. Tơi đã thiết kế , chế tạo mô hình thiết bị để thực nghiệm .
Số liệu trong luận văn hoàn toàn trung thực dựa trên thực nghiệm và các phân

tích lý thuyết.Tơi xin chịu trách nhiệm nếu có bất cứ vi phạm nào về mặt pháp
luật đối với luận văn.
Tác giả

Dương Tiến Đoàn

v


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ................................................................... ii
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................... iii
TÓM TẮT ........................................................................................................... iv
LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ .................................................................... v
MỤC LỤC ........................................................................................................... vi
DANH SÁCH BẢNG BIỂU............................................................................. xiv
CHƯƠNG MỞ ĐẦU ........................................................................................... 1
CHƯƠNG 1
1.1

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU................................. 3
Đặc điểm và thông số vật lý về muối tinh .........................................3

1.1.1 Cấu trúc tinh thể hạt muối ...........................................................3
1.1.2 Nguyên liệu sản xuất muối ăn .....................................................4
1.1.3 Phân loại ḿi .............................................................................4
1.1.4 Đặc tính kết dính của muối tinh ẩm khi để tự nhiên..................10
1.2

Tởng quan về máy sấy tầng sôi .......................................................15

1.2.1 Nguyên lý sấy tầng sơi ...............................................................15
1.2.2 Sự hình thành các lớp hạt sơi .....................................................17
1.2.3 Các loại máy sấy tầng sôi thông dụng .......................................19
1.3

Tổng quan về các thiết bị cung cấp muối tinh vào buồng sấy ........22

1.3.1 Phễu chứa kết hợp băng tải định lượng .....................................22
1.3.2 Phễu chứa kết hợp rung .............................................................24
1.3.3 Phễu chứa kết hợp rotoval .........................................................24
1.3.4 Phễu nạp liệu kết hợp vít tải ......................................................26
1.3.5 Phễu nạp kết hợp van bướm ......................................................29
vi


1.3.6 Máy nghiền búa trục ngang cấp liệu liên tục .............................30
1.3.7 Thiết bị cung cấp và phân phối vật liệu kết hợp ........................31
1.3.8 Nhận xét: ....................................................................................32

CHƯƠNG 2

TÍNH TỐN, THIẾT KẾ THIẾT BỊ CUNG CẤP VÀ

PHÂN PHỐI MUỐI CHO MÁY SẤY TẦNG SÔI LIÊN TỤC ................... 33
2.1

Nguyên lý hoạt động của mơ hình sấy tầng sơi liên tục .................33

2.2

Tính toán xác định các thông số của thiết bị ...................................35

2.2.1 Xác địnhbiên dạng cánh (búa) đánh tơi .....................................35
2.2.2 Tính toán số lượng búa và bố trí búa trên trục đánh tơi ............36
2.2.3 Tính lực tác dụng lên búa ..........................................................39
2.2.4 Tính tốn cơng suất làm việc .....................................................45
2.2.5 Xác định ảnh hưởng của số vòng quay lên sự phân bố muối ....47
2.3

CHƯƠNG 3
3.1

Kết luận chương 2 ...........................................................................50

THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM........... 52
Xác định các thông số thực nghiệm ................................................52

3.1.1 Xác định các thông số nghiên cứu đầu vào ...............................52
3.1.2 Xác định các thông số đầu ra .....................................................52
3.2

Thiết bị thực nghiệm, thiết bị đo và phương pháp đo .....................53

3.2.1 Các thiết bị thực nghiệm ............................................................53
3.2.2 Các thiết bị đo và phương pháp đo ............................................54
3.3

Phương pháp xác định các thông số của hạt muối ..........................58

3.3.1 Phương pháp xác định kích thước hạt .......................................58
3.3.2 Phương pháp xác định độ ẩm vật liệu sấy .................................60
3.4

Phương pháp nghiên cứu .................................................................60
vii


3.4.1 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm .......................................60
3.4.2 Xử lý số liệu thí nghiệm ............................................................61

CHƯƠNG 4

THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG.................... 65

4.1

Mô hình thực nghiệm sấy tầng sôi liên tục .....................................65

4.2

Các thông số thực nghiệm chính .....................................................67

4.2.1 Các thông số đầu vào: ................................................................67
4.2.2 Các thông số đầu ra: ..................................................................67
4.2.3 Giá trị thực nghiệm của các thông số: .......................................68
4.2.4 Thực nghiệm đơn yếu tố xác định ảnh hưởng các thông số công
nghệ đến chế độ làm việc của thiết bị ...................................................69
4.3

Thực nghiệm xác định ảnh hưởng của số vòng quay trục đánh tơi

đến các hàm mục tiêu ................................................................................69
4.3.1 Thực nghiệm mối quan hệ của số vòng quay trục đánh tơi đến
hàm mục tiêu chiều dài phân bố nguyên liệu trong máy sấy ................69
4.3.2 Thực nghiệm mối quan hệ của số vòng quay trục đánh tơi đến
hàm mục tiêu chiều rộng phân bố nguyên liệu trong máy sấy ..............72
4.3.3 Thực nghiệm mối quan hệ của số vòng quay trục đánh tơi đến
đường kính trung bình của hạt muối tinh sấy .......................................74
4.3.4 Thực nghiệm mối quan hệ của số vòng quay trục đánh tơi đến
hàm mục tiêu về chi phí tiêu thụ điện năng riêng .................................77
4.4

Thực nghiệm xác định mối quan hệ của độ ẩm của muối đến các

hàm mục tiêu của thiết bị đánh tơi ............................................................79
4.4.1 Xác định ảnh hưởng của độ ẩm muối phân bố trên chiều dài của
máy sấy theo số vòng quay trống búa đập ............................................79

viii


4.4.2 Xác định ảnh hưởng của độ ẩm nguyên liệu đến các hàm mục
tiêu phân bố nguyên liệu muối tinh ẩm theo chiều rộng (W) của ghi
máy sấy ..................................................................................................81
4.4.3 Xác định ảnh hưởng của độ ẩm muối tinh nguyên liệu đến hàm
mục tiêu về đường kính trung bình của hạt muối tinh sấy ....................84
4.4.4 Xác định ảnh hưởng của độ ẩm muối đến hàm mục tiêu về chi
phí tiêu thụ điện năng riêng ...................................................................86
4.5

Xác định ảng hưởng của năng suất riêng đến hàm mục tiêu ..........88

4.5.1 Xác định ảnh hưởng của năng suất riêng đến khả năng phân bố
muối theo chiều dài ghi phân phối khí ..................................................88
4.5.2 Xác định quan hệ của năng suất riêng đến khả năng phân bố
muối theo chiều ngang ghi phân phối khí .............................................90
4.5.3 Xác định ảnh hưởng của năng suất riêng đến tỷ lệ suy giảm kích
thước hạt trung bình ..............................................................................92
4.5.4 Xác định ảnh hưởng của năng suất đến tiêu hao điện năng .......94

CHƯƠNG 5

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................... 97

5.1

Kết luận ...........................................................................................97

5.2

Một số hạn chế ................................................................................98

5.3

Kiến nghị .........................................................................................98

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 99
PHỤ LỤC ......................................................................................................... 100

ix


DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1 Cấu tạo hạt ḿi .................................................................................4
Hình 1.2 Hình dạng tinh thể một hạt muối thơ chưa qua tinh chế .....................5
Hình 1.3 Sản phẩm muối tinh sấy.......................................................................7
Hình 1.4Muối tinh sau khi được sấy và đóng bao bảo quản..............................8
Hình 1.5 Làm khơ muối tự nhiên và phơi nắng ................................................11
Hình 1.6Đo độ chặt khối hạt muối tinh ............................................................12
Hình 1.7 Giá trị và biến thiên độ chặt hạtđa phân tán ....................................13
Hình 1.8 Giá trị và biến thiên độ chặt lớp hạt kích thước đồng đều ...............13
Hình 1.9Đờ thị đợ chặt lớp hạt đa phân tán và lớp hạt kích thước đờng đều..14
Hình 1.10 Ḿi để khơ trong mơi trường tự nhiên (muối đóng bánh) ............14
Hình 1.11Tính chất của lớp hạt vật liệu chớm sơi [5] .....................................16
Hình 1.12Trạng thái lớp hạt khi thay đổi vận tốc dịng khí [5] .......................18
Hình 1.13Các dạng máy sấy tầng sơi mẻ [5] ...................................................19
Hình 1.14Máy sấy tầng sơi liên tục kiểu dịng hai pha [5] ...............................20
Hình 1.15Máy sấy rung tầng sơi [5] ................................................................21
Hình 1.16Máy sấy tầng sơi kiểu đẩy hạt [5] ....................................................21
Hình 1.17 Băng tải định lượng loại 1 băng [7] ...............................................23
Hình 1.18Băng tải định lượng loại 02 băng [7] ..............................................23
Hình 1.19Phểu nạp liệu định lượng có thiết bị rung [7] .................................24
Hình 1.20 Rotoval nạp liệu [8] ........................................................................25
Hình 1.21 Rotoval nạp liệu dạng trơn [8] ........................................................25
Hình 1.22 Rotoval nạp liệu 4 cánh [8] .............................................................26
Hình 1.23 Các dạng cánh nạp liệu [8] .............................................................26
x

Hình 1.24Phễu nạp có bước vít liên tục [7] .....................................................27
Hình 1.25 Phễu nạp có bước vít thay đổi [7] ...................................................27
Hình 1.26 Phễu nạp có đường kínhcánh vít thay đổi từng đoạn [7] ...............27
Hình 1.27 Phễu nạp có đường kính cánh vít thay đởi [7] ................................28
Hình 1.28Phễu nạp có bước và đường kính thay đởi [7] .................................28
Hình 1.29Phễu nạp có đường kính trục vít thay đởi [7] ..................................28
Hình 1.30Phễu nạp liệu kết hợp van bướm [7] ................................................29
Hình 1.31Máy nghiền búa kiểu trục ngang ......................................................30
Hình 1.32Các dạnh búa đập vật liệu rời lắp cố định trên trống......................30
Hình 1.33Sơ đồ nguyên lý máy sấy tầng sơi [5] ..............................................31
Hình 1.34Cấu tạo của thiết bị cung cấp và phân phới liệu kết hợp .................32
Hình 2.1Sơ đồ khối bố trí thiết bị đánh tơi và lưu trình hoạt động sấy muối
tinh trong hệ thống máy sấy tầng sơi liên tục ..................................................33
Hình 2.2Bớ trí búa dạng thanh vng ..............................................................35
Hình 2.3Bớ trí búa dạng thanh tròn .................................................................36
Hình 2.4 Kết cấu trớng búa đập của thiết bị ....................................................37
Hình 2.5Ghi phân phới khí ...............................................................................38
Hình 2.6Phân bớ ḿi tinh vào ghi b̀ng sấy ................................................39
Hình 2.7Đồ thị biến thiên độ chặt lớp hạt muối tinh .......................................39
Hình 2.8 Biểu đờ phân bớ lực tác động lên búa đánh tơi dài ..........................41
Hình 2.9Biểu diễn phân bố lực tác động lên búa đánh tơi cánh ngắn.............42
Hình 2.10 Chủn đợng của ḿi trong hệ trục toa đợ OXY ..........................47
Hình 2.11 Bớ trí vận tớc hạt ḿi trên trục .....................................................48
Hình 2.12 Đờ thị quan hệ giữa bán kính quay R và chiều dài L ......................49
xi


Hình 2.13 Mơ hình ảnh hưởng của sớ vòng quay đến sự phân bớ ḿi ..........49
Hình 2.14 Đờ thị quan hệ giữa sớ vòng quay và chiều dài L ...........................50
Hình 2.15Sơ đồ cấu tạo của thiết bị cung cấp và phân phới ḿi ..................50

Hình 3.1 Thiết bị cung cấp và phân phới ḿi tinh vào máy sấy tầng sơi ......54
Hình 3.2 Máy sấy tầng sơi mơ hình ..................................................................54
Hình 3.3Bộ rây xác định kích thước trung bình của hạt muối tinh trước và sau
khi vào thiết bị đánh tơi ....................................................................................55
Hình 3.4Bộ dụng cụ đo độ chặt lớp hạt ...........................................................55
Hình 3.5Máy đo độ ẩm Sartorius – mẫu đo trên máy và thao tác đo ..............56
Hình 3.6Cân Nhơn Hoà ....................................................................................56
Hình 3.7Cân tiểu ly điện tử và thao tác cân vật liệu mẫu làm thí nghiệm .......57
Hình 3.8Dụng cụ đo điện HIOKI 3286 ............................................................57
Hình 3.9Điện kế đo tiêu thụ điện ......................................................................58
Hình 3.10Phân tích kích thước khối hạt bằng sàng tiêu chuẩn [5] .................59
Hình 3.11Giao diện phần mềm SPSS Statistics 20.0........................................62
Hình 3.12Giao diện trong phần Curve Estimation ..........................................63
Hình 4.1Bớ trí mơ hình máy sấy tầng sơi liên tục ............................................66
Hình 4.2Mơ hình thí nghiệm sấy tầng sơi liên tục ...........................................66
Hình 4.3Đờ thị biểu diễn quan hệ vận tốc thanh đánh tơi với phân bố khối
muối theo chiều dài ghi phân phới tác nhân sấy ..............................................71
Hình 4.4Đờ thị biểu diễn quan hệ tương quan vận tốc thanh đánh tơi với phân
bố khối muối theo chiều ngang của ghi ............................................................73
Hình 4.5Đờ thị biểu diễn quan hệ tương quan vận tốc búa đánh tơi với phân
bố tỷ lệ giảm đường kính trung bình của hạt ...................................................76

xii


Hình 4.6 Đờ thị biểu diễn quan hệ tương quan vận tốc thanh đánh tơi với chi
phí tiêu hao điện năng riêng.............................................................................78
Hình 4.7Đờ thị biểu diễn quan hệ đ ộ ẩm nguyên liệu với phân bố khối muối
theo chiều dài ghi phân phới tác nhân sấy .......................................................81
Hình 4.8Đờ thị biểu diễn quan hệ tương quan độ ẩm muối nguyên liệu với

phân bớ khới ḿi theo chiều rợng của ghi .....................................................83
Hình 4.9Đồ thị biểu diễn quan hệ độ ẩm với phân bớ tỷ lệ giảm đường kính
trung bình của hạt ............................................................................................85
Hình 4.10 Đồ thị biểu diễn quan hệ tương quan độ ẩm với chi phí tiêu hao
điện năng riêng .................................................................................................87
Hình 4.11 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa năng suất và chiều dài .............89
Hình 4.12 Đờ thị biểu diễn quan hệ giữa năng śt và chiều rợng .................91
Hình 4.13Đờ thị biểu diễn quan hệ giữa năng suấ t và đường kính trung bình
của hạt ḿi .....................................................................................................93
Hình 4.14 Đờ thị biểu diễn quan hệ năng suất riêng và tiêu hao điện ............95

xiii


DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Chỉ tiêu chất lượng muối thô [2] ........................................................5
Bảng 1.2Thành phần muối thô thông thường của khu vực Ninh Thuận ............6
Bảng 1.3Tiêu chuẩn muối tinh không sấy [2] ....................................................8
Bảng 1.4Chất lượng muối tinh có sấy [4] ..........................................................8
Bảng 1.5Các ứng dụng trong thực tiễn của muối tinh [4] .................................9
Bảng 1.6Chất lượng muối tinh của một số nước trên thế giới không sấy [3]......10
Bảng 4.1Ảnh hưởng của số vòng quay đến các thông số đầu ra ở độ ẩm muối
nguyên liệu 6% .................................................................................................68
Bảng 4.2 Ảnh hưởng của độ ẩm đến các thông số đầu ra ...............................68
Bảng 4.3 Ảnh hưởng của năng suất riêng ở độ ẩm 5% đến thông số đầu ra ..68
Bảng 4.4 Kết quả thực nghiệm ảnh hưởng của số vòng quay đối với sự phân
bố theo chiều dài ..............................................................................................70
Bảng 4.5 Kết quả thực nghiệm ảnh hưởng của số vòng quay đối với sự phân
bố theo chiều ngang .........................................................................................72
Bảng 4.6Kết quả thực nghiệm ả nh hưởng của số vòng

quay đến tỉ lệ giảm

đường kính d tb ..................................................................................................74
Bảng 4.7Kết quả thực nghiệm ả nh hưởng của số vòng quay đến tiêu th ụ điện
riêng ..................................................................................................................77
Bảng 4.8 Kết quả thực nghiệm ảnh hưởng của độ ẩm đến phân bố theo chiều
dài của ghi phân phối khí .................................................................................79
Bảng 4.9Kết quả thực nghiệm quan h ệ giữa độ ẩm và phân bố theo chiều
ngang ghi phân phối khí ...................................................................................82
Bảng 4.10Kết quả thực nghiệm ảnh hưởng của độ ẩm đến

đường kính trung

bình d tb ..............................................................................................................84

xiv


Bảng 4.11 Kết quả thực nghiệm ảnh hưởng của độ ẩm với tiêu hao điện năng
riêng ..................................................................................................................86
Bảng 4.12 Mối quan hệ giữa năng suất và phân bố theo chiều dài .................88
Bảng 4.13 Ảnh hưởng của số vòng quay đến phân bố theo chiều ngang W ....90
Bảng 4.14Quan hệ giữa năng suất và tỉ lệ giảm đường kính hạt trung bình ...92
Bảng 4.15Quan hệ giữa năng suất và tiêu hao điện năng riêng ......................94

xv


Chương Mở đầu

CHƯƠNG MỞ ĐẦU
Muối tinh không sấy, sau một thời gian bảo quản ngắn bị vón cục thành bánh, chảy
nước, làm giảm mỹ quan, giảm chất lượng, do vậy tất cả các nhà máy sản xuất muối
tinh đều phải thực hiện tiếp cơng đoạn sấy trước khi đóng bao để bảo quản lâu dài.
Không giống như các loại vật liệu rời thông thường khác, muối tinh nguyên
liệu sau ly tâm có đặc tính rời rạc, người ta lầm tưởng và nghĩ có thể sấy khơ chúng
bằng cách thổi cho chúng bay lên trong ống sấy để sấy theo nguyên lý khí động
(pneumatic Drying) hoặc có thể làm cho chúng sơi lên(hóa lỏng) để sấy theo
ngun lý sấy tầng sơi, nhưng thực tế các hạt muối tinh ướt gần nhau sẽ từ từ kết
khối, dính chặt lại với nhau , liên kết thành tảng , thành khối cứng ngay sau một thời
gian để ngoài môi trường tự nhiên và đặc biệt ngay khi tiếp xúc nhiệt thì khả năng
liên kết khối hạt và khả năng dính chặt giữa các hạt diễn ra nhanh chóng hơn.
Vì đặc tính kết dính và đóng bánh ngay cả trong mơi trường tự nhiên nên từ
trước đến nay người ta phải sấy muối tinh bằng máy sấy thùng quay có tạo rung để
giảm kết dính hay phải sử dụng phương pháp tạo rung cho buồng sấy để sấy.Với
đặc tính kết dính, kết khối ngay cả trong môi trường tự nhiên là thách thức cho
nghiên cứu và ứng dụng để sấy chúng bằng nguyên lý sấy tầng sơi.
Để quyết định có thể sấy được chúng trong dịng lớp sơi liên tục thì cơng đoạn
đánh tơi khối nguyên liệu nạp và phân phối đều chúng trên ghi phân phối khí là
cơng đoạn quan trọng nhất làm tiền đề cho chất lượng sấy tầng sôi trong công đoạn
nghiên cứu kế tiếp.
Như vậy vấn đề đặt ra trong luận văn nghiên cứu này phải tiến hành thực hiện
khảo sát, nghiên cứu đặc tính muối tinh , mơ tả được hiện tượng kết khối của muối
tinh nguyên liệu trong môi trường tự nhiên , từ đây tìm ra giải pháp phá vỡ liên kết ,
khơng cho chúng bám dính lại với nhau bằng thiết bị đánh tơi muối , ngoài ra thiết bị
cịn phải có khả năng rải đều từng lớp mỏng để cung cấp vào phần đầu ghi phân
phối khí để làm tiền đề cho q trình bắt đầu sấy bằng ngun lý sấy tầng sơi.
Bên cạnh đó luận văn cịn tiến hành thực nghiệm để tìm ra các chế độ làm
việc hợp lý của thiết bị nhằm tìm ra chi phí năng lượng của thiết bị là hợp lý nhất ,

1


Chương Mở đầu

bảo đảm đánh tơi khối muối, phân bố đều trên ghi nhưng làm cho hạt muối bị bào
mòn ít nhất.
Ý nghĩa khoa học của đề tài:
- Cơ sỡ lý thuyết tính toán thiết bị cung cấp muối tinh trên máy sấy tầng sôi
liên tục.
- Xác định các thông số chính ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của thiết bị
cung cấp và phân phối trên máy sấy muối tầng sôi liên tục .
Mục đích và nội dung nghiên cứu:
- Xác định được các thơng số chính làm ảnh hưởng đến chất lượng làm việc
của thiết bị cung cấp và phân phối muối trên máy sấy muối tinh tầng sôi.
- Xây dựng mối quan hệ giữa các thông số chính.
- Ứng dụng thiết kế vào việc chế tạo và thử nghiệm thiết bị trên máy

sấy

muối tinh để từ đó có cơ sỡ thực tế để kiểm nghiệm và xác định lại các thơng số
chính của thiết bị cung cấp và phân phối muối cho hợp lý nhất nhằm đạt được các
mục tiêu về mặt chất lượng của thiết bị.
- Chủ đợng tính tốn , thiết kế và chế tạo thi ết bị trên máy sấy muối tinh lắp
trên máy sấy muối tinh với nhiều loại năng suất khác nhau .
Nội dung nghiên cứu:
- Giới thiệu đề tài và tổng quan tình hình nghiên cứu đề tài
- Tính tốn, thiết kế thiết bị.
- Chế tạo thiết bị.

- Thử nghiệm thiết bị
- Phân tích và xử lý số liệu

2


Chương 1

CHƯƠNG 1TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1 Đặc điểm và thơng số vật lý về muối tinh
Muối ăn có vị mặn đặc biệt, nhưng khi hòa tan trong nước thành dung dịch lỏng
lại cảm thấy ngọt . Dung dịch muối có nồng độ 0,04 mol/l thì đã thấy mặn rỏ rệt .
Khi độ ẩm tương đối của khơng khí vượt qua 75% thì muối ăn để ngoài khơng khí
sẽ bị chảy nước. Vì điểm nóng chảy của MgCl 2 thấp ở nhiệt độ thường, nên muối
ăn càng lẫn nhiều MgCl 2 càng dễ chảy nước. Độ hòa tan của muối ăn trong nước
tăng chậm theo nhiệt độ, muối ăn hầu như không tan trong cồn, trong dầu. Muối ăn
dùng làm thực phẩm, hay làm nguyên liệu trong công nghiệp, nông nghiệp... đều
phải đảm bảo độ tinh khiết.
Nếu như muối ăn chứa tạp chất không tan trong nước hoặc tạp chất tan trong
nước vượt quá qui định thì bất luận hàm lượng NaCl cao hay thấp, muối ăn đó được
coi là không hợp qui cách.
1.1.1 Cấu trúc tinh thể hạt muối
Muối ăn còn gọi là Clorua natri là hợp chất hóa học với cơng thức phần tử là
NaCl. Đối với muối ăn nguyên chất trong đó bao gồm có 60.663% là clorine (Cl) và
39.337% sodium (Na). Muối có dạng tinh thể không mùi, dạng lập phương với
thông số mạng là 5,628A0. Hạt muối ăn tập hợp những tinh thể NaCl có lẫn ít nhiều
các muối tạp chất cũng thường có dạng lập phương, nhưng tùy điều kiện kết tinh mà
có khi có dạng hình cầu, hình thoi hoặc hình vẩy cá. Hạt muối ăn thường có mùi
trắng vì trong khe giữa các tinh thể NaCl của hạt muối ăn có chứa khơng khí có
chiết suất khác nhau, làm cho ánh sáng phản xạ trên mặt giới hạn của khối tinh thể

tạo nên màu trắng. Khi có lẫn tạp chất, muối ăn có thể có màu khác: lẫn Mn thì có
màu trong suốt, lẫn sắt oxít thì có màu hồng, lẫn CuO 2 thì có màu lục, khả năng tan
trong nước theo tỷ lệ 35,9g/100 ml ở 25OC, khối lượng phân tử là 58,442 g/mol,
nóng chảy ở 800 ÷ 8030C, sơi ở 14390C, nhiệt dung riêng ở nhiệt độ thường là
0,206 Kj/Kg.k [1].

3


Chương 1

a. Tinh thể muốib.Cấu trúc phân tử

c. Cấu trúc mạng

Hình 1.1 Cấu tạo hạt ḿi
1.1.2 Ngun liệu sản xuất muối ăn
Muối ăn phân bố rất rộng, nói đúng ra thì từ động vật, thực vật cho tới một số
quặng mỏ, khơng khí, nước mưa, sơng, hồ, hầu như đâu đâu cũng có muối ăn,
nhưng người ta chỉ dùng những nguyên liệu có chứa muối ăn khá nhiều để sản xuất
muối ăn.
Ở nước ta hiện nay chưa tìm thấy mỏ muối ăn, ngồi nguồn liệu chính là nước
biển, nhiều nơi có những suối nước mặn loại Cl 2 , mạch nước mặn loại Cl 2 ... phun ra
có thể dùng sản xuất muối ăn.
1.1.3 Phân loại muối
Muối ăn hay trong dân gian còn gọi đơn giản là muối một khoáng ch ất, được
con người sử dụng trong ăn uống bằng cách cho thêm vào thức ăn. Có rất nhiều
dạng muối ăn: muối thô, muối tinh, muối iốt. Muối thu được từ nước biển có các
tinh thể nhỏ hoặc lớn hơn muối mỏ. Trong tự nhiên, muối ăn bao gồm chủ yếu là
clorua natri (NaCl), nhưng cũng có một ít các khoáng chất khác (khoáng chất vi

lượng). Muối ăn thu từ muối mỏ có thể có màu xám hơn vì d ấu vết của các khoáng
chất vi lượng.
a. Muối thô
Muối thô hay còn gọi là muối hạt được tạo ra bằng cách cho bay hơi nước biển dưới
ánh nắng trong các ruộng kết tinh muối. Muối thu được từ nước biển được gọi là
muối biển (sea salt ). Ở những nước có mỏ muối rock salt (được hình thành do việc

4


Chương 1

bay hơi nước của các hồ nước mặn thời cổ ) thì việc khai thác muối từ các mỏ này
theo cách bơm nước vào mỏ muối để thu được nước muối có độ bảo hịa về muối sau
đó tiến hành chưng cất trong các nồi cô hoặc cũng đem phơi bằng nắng mặt trời.
Trong muối thô các thành phần muối khác còn chiếm tỷ lệ cao, ngoài ra các thành
phần tạp chất khơng tan cũng như độ ẩm cịn rất lớn. Trong muối thơ thì hồn tồn
chưa chứa đủ lượng iốt cần thiết để phòng ngừa một số bệnh do thiếu iốt như bệnh
bướu cổ. Thành phần của muối theo TCVN 3974-84 cho trong bảng 1.1 [2].

Hình 1.2 Hình dạng tinh thể một hạt muối thô chưa qua tinh chế
Bảng 1.1 Chỉ tiêu chất lượng muối thô [2]
(Hàm lượng tính theo gốc khơ)
Hạng

Hạng 1

Thượng hạng

Tên chỉ tiêu

Chỉ tiêu

1. Màu sắc

cảm
quan

Trắng trong

,

trắng

Trắng, ánh xám,
ánh vàng, ánh
hồng

Hạng 2
Trắng xá m,
trắng nâu

- Không mùi
2. Mùi vị

- Dung dịch muối 5% có vị mặn thuần khiết
- Không có mùi vị lạ

3. Dạng bên ngoài và cõ hạt
Chỉ tiêu 4. Hàm lượng NaCl

hoá lý

(tính theo %)

- Khô ráo, sạch
- Cỡ hạt 1 - 15 mm
>97,00

5

>95,00

>93,00


Chương 1

5. Hàm lượng chất không tan

<0,10

<0,80

6. Hàm lượng ẩm ( tính theo %) <9,50

<10,00

<10,50

7. Hàm lượng ion

Ca++

<0,30

<0,45

<0,55

(tính theo %)

Mg++

<0,40

<0,70

<1,00

SO 4 --

<1,10

<1,80

<2,35

trong nước( tính theo %)

<0,25

Bảng 1.2Thành phần muối thơ thông thường của khu vực Ninh Thuận
(được đưa vào sản xuất muối tinh tại TP HCM và các tỉnh )
Thứ tự

Tên tiêu chuẩn

tỷ lệ (%)

ĐVT :% gốc khô
1
2

NaCl
Ca

93 – 95

2+

0.365 – 0,65

3

Mg

2+

0,74 – 0,97

4

SO 4 2-

0,60 – 1,45

5

Tạp chất không tan

0,42 – 0,60

b. Muối tinh
Muối tinh, tên tiếng Anh là refine salt hoặc còn gọi là table salt, được sản xuất
bằng cách tinh chế từ ngun liệu muối thơ có nguồn gốc từ việc phơi nước biển
hoặc sản xuất từ các loại quặng muối giàu Clorua Natri. Muối tinh yêu cầu thành
phần NaCl chiếm lớn hơn 98%, còn lại 2% là các muối kim loại khác, các tạp chất
không tan cùng 80 chất vi lượng [3]. Muối tinh nguyên chất (pure salt) có tỷ lệ
Clorua Natri trên 99,9%. Muối tinh có dạng lập phương, tuy nhiên cũng tùy theo
điều kiện kết tinh mà có khi cũng có dạng hình cầu, hình thoi hoặc hình vẩy cá.
Muối tinh đạt tiêu chuẩn dùng làm muối ăn thường có màu trắng, nhưng khi có lẫn
tạp chất có thể có màu khác. Nếu muối ăn có lẫn thành phần Mangan (Mn+2) thì nó
có màu trong suốt, lẫn sắt oxít thì có màu hồng, lẫn CuO 2 thì có màu xanh lục. Đặc
biệt về mặt chất lượng khi có lẫn Mg+2 thì muối ăn có vị đắng, dễ hút ẩm gây chảy
nước. Muối ăn dùng trong cơng nghiệp có thành phần Mg+2, Ca+2, SO4-2 càng ít

6


Chương 1

càng tốt. Khả năng tan trongnước theo tỷ lệ 35,9g/100ml ở 25OC, nóng chảy ở 800
÷ 803OC, sơi ở 1.439OC, nhiệt dung riêng C p trung bình 864J/kg.K ở nhiệt độ bình
thường, độ dẫn nhiệt λ = 6,49 W/m.K . Theo [2] chỉ có khoảng 7% lượng muối tinh
dùng trong đời sống hàng ngày như là chất nêm nếm làm gia vị, phần lớn muối tinh
được sử dụng cho các mục đích sản xuất trong cơng nghiệp chế biến. Muối tinh
dùng làm gia vị hàng ngày, làm thực phẩm hay làm nguyên liệu trong công nghiệp
thực phẩm... đều phải đảm bảo độ tinh khiết. Nếu như muối ăn chứa tạp chất không
tan trong nước hoặc tạp chất tan vượt q qui định, thì dù thành phần NaCl có cao
thì muối tinh này vẫn được xem là không hợp qui cách, khơng đạt chất lượng. Chất
lượng muối tinh ngồi việc đánh giá thành phần (%) NaCl, thì các thành muối khác
như: Ca2+, Mg2+, SO42-, các tạp chất tan và không tan phải nằm trong giới hạn tiêu
chuẩn cho phép.
Chỉ tiêu độ ẩm (%) trong muối là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng muối
tinh. Độ ẩm trong muối yêu cầu phải thấp thì mới cho phép lưu giữ, bảo quản được
lâu dài, nếu độ ẩm cao, muối sẽ vón cục và kết khối nhanh chóng. Muối ăn cỡ hạt
≥5mm trong đó chứa dưới 5% cỡ hạt nhỏ dạng bột thì khó vón cục, trong khi cỡ hạt <
1,2mm thì rất dễ vón cục khi mơi trường khơng khí bảo quản có độ ẩm >75% [2].
Chất lượng muối tinh cao cấp còn được đánh giá thêm các chỉ tiêu cảm quan
như: độ đồng đều về kích thước hạt, màu sắc tự nhiên của hạt, đặc biệt các hạt phải
có độ phản xạ dưới tia sáng chiếu vào [2].

Hạt muối tinh phóng đại qua

Ḿi tinh sấy

kính hiển vi
Hình 1.3Sản phẩm muối tinh sấy

7

Muối tinh được đóng
gói bảo quản sau sấy


Chương 1

Muối tinh được tinh chế từ nguồn nguyên liệu muối thô trên các dây chuyền
công nghệ và thiết bị để nâng cao độ tinh khiết, loại bỏ các muối tạp khơng có lợi
cho chất lượng của muối ăn gồm: MgCl 2 ; MgSO 4 ; KCl; CaSO 4 , các tạp chất tan và
khơng tan. Thành phần Mg2+có lẫn trong muối ăn sẽ tạo ra vị đắng và đặc biệt là dễ
hút ẩm gây chảy nước trong quá trình bảo quản.
Bảng 1.3Tiêu chuẩn muối tinh không sấy [2]
(Đơn vị: % tính theo cơ sở khơ)
Chỉ tiêu

Muối loại I

Muối loại II

Muối thượng hạng

97

95

97

Hàm lượng Ca2+<

0,30

0,45

0,20

Hàm lượng Mg2+<

0,40

0,70

0,20

Hàm lượng SO 4 2-<

1,10

1,80

0,48

Tạp chất không tan <

0,25

0,40

0,20

Độ ẩm

9,5

10

5

Hàm lượng NaCl

>

<

Bảng 1.4Chất lượng muối tinh có sấy [4]
Thơng số
chất lượng

NaCl

Ca2+

Mg2+

SO 4 2-

Tạp chất khơng Độ ẩm(%)
tan

99,12

0,09

0,16

0,007

0,3

≤0,2

Hình 1.4Muối tinh sau khi được sấy và đóng bao bảo quản
Đối với chất lượng muối tinh ngồi chỉ tiêu đánh giá thành phần % của muối
NaCl cao hơn hẳn so với muối thơ, ngồi ra các chỉ tiêu về các thành muối khác như
8


Chương 1

Ca 2+, Mg 2+, SO4 2- , các tạp chất tan và không tan phải nhỏ (nằm trong giới hạn tiêu
chuẩn cho phép), ngoài ra thành phần độ ẩm trong muối, khả năng vón cục và kết
khối phải thấp thì mới cho phép dễ dàng vận chuyển, lưu giữ và bảo quản lâu dài.
Bảng 1.5Các ứng dụng trong thực tiễn của muối tinh [4]
Ứng dụng trong

Ứng dụng trong

Ứng dụng trong

công nghiệp nhẹ

Y dược, làm sạch

chế biến thực phẩm

Tái sinh kim loại

KCl

Thức ăn nhẹ

Sản xuất giấy

Xà phòng

Bột ngũ cốc

Chế biến cao su

Chất làm sạch

Bánh mì

Phá băng đường xá

Ngành nha

Bánh gato,

Dệt và nhuộm

Thuốc tắm muối

Bánh quy

Tráng men gốm

Công nghệ gia vị

Chất tải lạnh

Thực phẩm

Xử lý nước bẩn

Vỏ đựng thức ăn

Làm mềm nước

Margarine
Chất béo
Hộp bảo quản
Làm nước muối
Thực phẩm đông lạnh

Trong nông nghiệp

Ni trồng thủy sản

Sản phẩm bị sữa

Da & thuộc da

Nước muối làm cá

Muối phô mai

Nguyên liệu chế biến

Chế biến cá

Làm bơ

Phân bón

Cá muối sấy

Tạo mưa nơng trại

Cá hộp

9