Tiểu luận Kỹ thuật sấy cà phê
Tiểu luận
Đề tài: Kỹ thuật sấy cà phê
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT
Nhiệm vụ: sấy cà phê nhân 1000 kg khô/h
Thiết bị: sấy hầm
CHƯƠNG 1: NGHIÊN CƯÚ TÍNH CHẤT CỦA CÀ PHÊ (vật liệu sấy)
1.1.
Đặc tính chung của càphê
1.1.1. Cấu tạo giải phẫu quả cà phê
1.1.2. Cấu tạo của nhân cà phê:
1.1.3. Thành phần hóa học của nhân
1.1.4. Tính chất vật lý của càphê nhân.
1.2. Quy trình sản xuất
1.2.1. Gới thiệu các phương pháp sản xuất càphê.
1.2.1. Dây chuyền sản suất cà phê nhân (phương pháp khô)
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY.
2.1. Chọn phương pháp sấy.
2.1.1. Chọn thiết bị sấy.
2.1.2. Giới thiệu phương pháp sấy đối lưu.
2.1.3. Chọn tác nhân sấy và sấy chế độ sấy.
2.1.4. Chọn cách sắp xếp vật liệu.
2.1.5 Chọn thời gian sấy.
2.2. tính toán quá trình sấy lý thuyết.
2.2.1. Tính toán trạng thái không khí bên ngoài.
2.2.2. Tính toán trạng thái không khí vào buồng sấy.
2.2.3. Tính toán trạng thái không khí ra khỏi hầm sấy.
2.2.4. Tiêu hao không khí.
2.2.5. Lượng nhiệt tổn thất cho quá trình sấy lý thuyết.
2.3. Xác định kích thước hầm sấy.
2.3.1. Lượng ẩm bốc ra trong quá trình sấy
2.3.2. Tính kích thước của hầm sấy.
1. Tính hoặc chọn kích thước xe goòng.
2. Tính số xe goòng.
3. Tính kích thước hầm sấy.
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN NHIỆT QUÁ TRÌNH SẤY.
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang 1
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
3.1. Mục đích tính toán nhiệt
3.2. Tính toán nhiệt hầm sấy.
3.2.1. Tổn thất do vật liệu sấu mang đi qv.
3.2.2. Tổn thất do thiết bị vận chuyển.
3.2.2.1. Tổn thất do xe goòng mang đi.
3.2.2.2. Tổn tjất do khay sấy mang đi.
3.2.3. Tổn thất ra môi trường.
1. Tổn thất qua hai tường bên.
2. Tổn thất nhiệt qua trần.
3. Tổn thất nhiệt qua cửa.
4. Tổn thất nhiệt qua nền.
5. Tổn thất D
3.3. Tính toán quá trình sấy thực tế.
3.4. Tính lượng tác nhân sấy trong quá trình sấy thực.
CHƯƠNG 4: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRƠ.Ï
4.1. Tính chọn quạt gio.ù
4.2. Tính chọ calorife.
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang 2
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
Kỹ thuật sấy là một ngành khoa học phát triển mãi từ những năm 50 đến 60 ở
các Viện và các trường đại học trên thế giới chủ yếu giải quyết những vấn đề
kỹ thuật sấy các vật liệu cho công nghiệp và nông nghiệp.
Trong những năm 70 trở lại đây người ta đã đưa kỹ nghệ sấy các nông sản
thành những sản phẩm khô, không những kéo dài thời gian bảo quản mà còn
làm phong phú thêm các mặt hàng sản phẩm như: trái cây, cà phê, sữa, bột, cá
khô, thịt khô. Đối với nước ta là nước nhiệt đới ẩm, việc nghiên cứu công
nghệ sấy để sấy các nguyên vật liệu có ý nghĩa đặc biệt: kết hợp phơi sấy để
tiết kiệm năng lượng, nghiên cứu công nghệ sấy và thiết bị sấy phù hợp với
từng loại nguyên vật liệu để đạt được chất lượng cao nhất.Đặc biệt là sấy cà
phê nhân.đó là thành phẩm để chế biến cà fê bột ,cà fê sữa,các loại bánh cao
cấp,v..v.
Do đặc thù của cà fê nhân khi sấy phải giữ được mùi thơm và màu sắc đặc
trưng nên ta có thể dùng các thiết bị sấy như :sấy tháp, thùng quay, sấy
hầm.v.v…
Trong đồ án này chúng em có nhiệm vụ sấy cà fê nhân bằng thiết bị sấy
hầm.với năng suất 1000kg khô/h
Đây là lần đầu tiên tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy mang tính
chất đào sâu chuyên ngành.do kiến thức và tài liệu tham khảo còn hạn chế nên
chúng em không thể tránh khỏi sai sót trong quá trình thiết kế. Chúng em xin
chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo Ts.Trần Văn
Vang để chúng em có thể hoàn thành tốt đồ án này.
Hòa Khánh,ngày 21 tháng 11 năm 2007
Nhóm thiết kế
Chương 1.
NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU SẤY
1.1. ĐẶC TÍNH CHUNG CỦA QUẢ CÀ PHÊ
1.1.1. Cấu tạo giải phẫu quả cà phê
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang 3
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
Quả cà phê gồm có những phần sau : lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớp vỏ trấu,
lớp vỏ lụa, nhân [IV - 11].
1. Vỏ quả .
5
2. Lớp thịt vỏ thịt.
4
3. Vỏ trấu.
4. Vỏ lụa.
5. Nhân.
3
2
+ Lớp vỏ quả : là lớp vỏ ngoài, mềm, ngoài bì có màu đỏ, vỏ của cà phê
chè mềm hơn cà phê vối và cà phê mít.
+ Dưới lớp vỏ mỏng là lớp vỏ thịt, gọi là trung bì, vỏ thịt cà phê chè mềm,
chứa nhiều chất ngọt, dễ xay xát hơn. Vỏ cà phê mít cứng và dày hơn.
+ Hạt cà phê sau khi loại các chất nhờn và phôi khô gọi là cà phê thóc, vì
bao bọc nhân là một lớp vỏ cứng nhiều chất xơ gọi là vỏ “trấu” tức là nội bì.
Vỏ trấu của cà phê chè mỏng và dễ dập vỡ hơn là cà phê vối và cà phê mít.
+ Sát cà phê thóc còn một lớp vỏ mỏng, mềm gọi là vỏ lụa, chúng có màu
sắc và đặc tính khác nhau tùy theo loại cà phê. Vỏ lụa cà phê chè có màu trắng
bạc rất mỏng và dễ bong ra khỏi hạt trong quá trình chế biến . Vỏ cà phê vối
có màu nâu nhạt. Vỏ lụa cà phê mít màu vàng nhạt bám sát vào nhân cà phê.
+ Trong cùng là nhân cà phê. Lớp tế bào phần ngoài của nhân cứng có
những tế bào nhỏ, trong có chứa những chất dầu. Phía trong có những tế bào
lớn và mềm hơn. Một quả cà phê thường có 1,2 hoặc 3 nhân. Thông thường
thì chỉ có 2 nhân [IV - 12].
Bảng 1: Tỷ lệ các phần cấu tạo của quả cà phê [V - 19,20] (tính theo % quả
tươi).
Các loại vỏ và
nhân
Cà phê chè (%)
Cà phê vối
(%)
- Vỏ quả
- Lớp nhớt
- Vỏ trấu
43 - 45
20 - 23
6 - 7,5
26 - 30
41 - 42
21 - 42
6 - 8
- Nhân và vỏ lụa
26 - 29
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Đà Nãng: 30/10/2007
Lê Sỹ Nghị
Trang 4
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
1.1.2. cấu tạo của nhân cà phê:
PHÄI
MÄ DINH
DÆÅÎNG
Bao gồm: +phôi
+ mô dinh dưỡng
1.1.3. Thành phần hóa học của nhân.
Bảng2. 5: Thành phần hóa học của nhân cà phê [V - 21]
Thành phần hóa
học
Tính bằng g/100g
Tính bằng
mg/100g
- Nước
8 - 12
- Chất dầu
- Đạm
4 - 18
1,8 - 2,5
- Protein
- Cafein
9 - 16
1 (Arabica ), 2
(Robusta )
- Clorogenic axit
- Trigonelline
- Tanin
2
1
2
- Cafetanic axit
- Cafeic axit
- Pentozan
- Tinh bột
- Saccaro
- Xenlulo
8 - 9
1
5
5 - 23
5 - 10
10 - 20
20
- Hemixenlulo
- Linhin
4
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Đà Nãng: 30/10/2007
Lê Sỹ Nghị
Trang 5
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
- Canxi
- Photphat
- Sắt
85 - 100
130 - 165
3 - 10
4
- Natri
- Mangan
1 - 45
1.1.4. Tính chất vật lý của cà fê nhân:
Càphê nhân được bóc ra từ Càphê thóc. Càphê nhân có hinh dáng
bầu dục,có chiều dài khoảng 1cm,chiều rộng khoảng 0,5cm.
- Khối lượng riêng: r = 650 kg/m3
- Nhiệt dung riêng: c=.0,37 (kcal/kg 0C)
- w1 = 28 %
; w2 = 12 %
- Nhiệt độ đốt nóng hạt cho phép của cà fê nhân: 40 0C
1.2. QUY TRÌNH SẢN SUẤT
1.2.1. gới thiệu các phương pháp sản xuất càphê.
Sản xuất cà phê nhân nhằm mục đích loại bỏ các lớp bao vỏ bọc
quanh hạt nhân cà phê để thu được cà fê nhân .Để cà fê nhân sống có một giá
trị thương phẩm cao chúng ta phải sấy khô đến mức độ nhất định (độ ẩm mà
nhà chế biến yêu cầu). Rồi sau đó tiếp tục các quá trình chế biến tinh khiết
hơn như chế biến cà phê rang, cà phê bột thô, cà phê hòa tan.. Hoặc các sản
phẩm khác có phối chế như : cà phê sữa, các loại bánh kẹo cà phê .
Trong kỹ thuật sản xuất cà phê nhân có 2 phương pháp chính :
- Phương pháp sản xuất ướt.
- Phương pháp sản xuất khô.
+ Phương pháp sản xuất ướt : gồm 2 giai đoạn chính:
- Giai đoạn xát tươi và phơi sấy loại bỏ các lớp vỏ, thịt và các chất nhờn
bên ngoài và phơi sấy khô đến mức độ nhất định.
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang 6
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
- Giai đoạn xay xát, loại bỏ các lớp vỏ trấu và một phần vỏ lụa, tạo thành
cà phê nhân.
+ Phương pháp sản xuất khô : chỉ có một giai đoạn chính là sau khi phơi
quả cà phê đến mức độ nhất định dùng máy xát khô loại bỏ các lớp vỏ bao bọc
nhân, không cần qua giai đoạn sản xuất cà phê thóc.
So sánh 2 phương pháp ta thấy:
Phương pháp chế biến khô tuy đơn giản, ít tốn năng lượng, nhân công
nhưng phương pháp này có nhiều hạn chế là phụ thuộc vào điều kiện thời tiết.
Nó chỉ phù hợp với nơi có điều kiện khí hậu nắng nhiều mưa ít, không đáp
ứng được những yêu cầu về mặt chất lượng.
Phương pháp chế biến ướt phức tạp hơn, tốn nhiều thiết bị và năng lượng
hơn, đồìng thời đòi hỏi dây chuyền công nghệ cũng như thao tác kỹ thuật cao
hơn. Nhưng phương pháp này thích hợp với mọi hoàn cảnh, mọi điều kiện khí
hậu thời tiết. Đồng thời rút ngắn được thời gian sản xuất, tăng năng suất của
nhà máy và nâng cao chất lượng sản phẩm cà phê nhân.
Hiện nay ở nước ta, các nhà máy,xí nghiệp sản xuất cà phê nhân chủ yếu
sử dụng phương pháp khô (phương pháp cổ điển).
1.2.1. Dây chuyền sản suất cà phê nhân (phương pháp khô)
Quả cà fê
Thu nhận và bảo quản
quả cà fê
Sàng phân loại và làm sạch
Xát tươi
Rửa
Làm ráo
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang 7
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
Xát khô
(loại bỏ các lớp vỏ bao bọc nhân)
Thu được cà fê nhân
sấy
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY
Năng suất thiết bị sấy: G2 = 1000 kg khô/h
2.1. Chọn phương pháp sấy
2.1.1. Chọn thiết bị sấy.
Chọn thiết bị sấy hầm vì hầm sấy có cấu tạo gọn nhẹ,và vận hành đơn giản
,năng suất cao và sấy liên tục.
Lượng ẩm cần bốc hơi trong 1 giờ:
ω1 - ω2
100 - ω1
28 - 12
W = G2.
= 1000.
= 222,22 kg khô/h
100 - 28
2.1.2. Giới thiệu phương pháp sấy nóng:
Để sấy cà phê nhân, dùng phương pháp sấy nóng, tác nhân
sấy nóng nên độ ẩm tương đối φ giảm dẫn đến phân áp suất trong tác nhân sấy
giảm. Mặt khác nhiệt độ vật liệu sấy tăng nên mật độ hơi trong các mao dẫn
tăng lên do đó phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật sấy cũng tăng theo.
Nghĩa là ở đây có sự chênh lệch phân áp suất giữa bề mặt vật liệu sấy và môi
trường nhờ đó mà có sự dịch chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt
và đi vào môi trường.
Có 2 cách để tạo ra độ chênh lệch phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và
môi trường
+ giảm phân áp suất của tác nhân sấy bằn cách đốt nóng nó
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang 8
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
+ tăng phân áp suất hơi nước trong vất liệu sấy.
Ơû thiết bị sấy hầm các giai đoạn của quá trình sấy phân bố
ổn định theo chiều dài hầm.Còn vật liệu sấy là cà phê nhân do vậy ta chọn
phương pháp đối lưu cưỡng bức nhờ quạt gio,ù tác nhân sấy chuyển động. Cắt
ngang xe chứa vật liệu. Không khí được quạt hút thổi qua calorifer nhận nhiệt
của hơi nước bão hòa chuyển động trong calorifer sẽ thành không khí nóng có
nhiệt độ cao và độ ẩm thấp, tiếp xúc với vật liệu sấy gia nhiệt cho vật liệu và
tải ẩm thoát ra ngoài qua cửa thoát.
Quá trình sấy không có hồi lưu khí thải.
Sơ đồ nguyên lý của thiết bị:
Calorifer
(23,3 C,82%)
Thaûi
Haàm saáy
0
1
2
t2
Quaït
t1
Loø hôi
2.1.3. Chọn tác nhân sấy và sấy chế độ say.
· Chọn tác nhân sấy
Đối với càphê nhân (chỉ còn có lớp lụa bên ngoài) nên trong quá
trình sấy yêu cầu sạch không bị ô nhiễm, bám bụi và yêu cầu nhiệt độ sấy
không cao nên ta chọn tác nhân sấy là không khí nóng.
· Chọn chế độ sấy
Thông thường, chế độ sấy trong hệ thống sấy hầm được hiểu là
bao gồm ba yếu tố: nhiệt độ tác nhân sấy vào hầm sấy t1 và nhiệt độ ra khỏi
hầm sấy t2, không có hồi lưu, tác nhân sấy chuyển động cắt ngang vật liệu sấy.
Nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi hầm t2 được chọn sao cho tổn thất do tác nhân
sấy mang đi là nhỏ nhất. Tốc độ tác nhân sấy đi trong hầm sẽ được quyết định
sơ bộ sau tính toán lưu lượng tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết, chọn
tiết diện hầm sấy. Tốc độ được chọn sơ bộ này sẽ được kiểm tra lại sau khi
tính toán xong quá trình sấy thực.
Chọn chế độ sấy căn cứ vào 2 tiêu chí,một là sự làm việc của thiết
bị và hai là căn cứ vào vật liệu sấy.
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang 9
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
Đối với vật liệu sấy là cà fê nhân cần có một chế độ sấy thích hợp
để đảm bảo giữ được các tính chất về hương vị, màu sắc, và các thành phần có
trong hạt nên ta chọn thông số của tác nhân sấy như sau:
Thông số tác nhân sấy:
Nhiệt độ vào: t1 = 80
Nhiệt độ ra: t2= tm+(5÷10)0C
Tốc độ :v= (1÷3) m/s
Thông số của vật liệu sấy:
+nhiệt độ vật liệu vào :tv1=t0= 23,30C,độ ẩm ϕ =82 %
0
+ Độ ẩm ban đầu của vật liệu
: W1 =28%
+ Độ ẩm của vật liệu sau khi sấy: W2 = 12%
+nhiệt độ vật liệu ra tv2=t1-(5¸ 10) 0C
2.1.4. Chọn cách sắp xếp vật liệu.
Vật liệu sấy để trên các khay đặt thành tầng trên xe goòng,các xe
này vào hầm sấy đầu bên này và ra ở đầu bên kia.
2.1.5 Chọn thời gian sấy
Việc xác định thời gan sấy đóng vai trò quan trọng trong tính toán thiết
kế và vận hành thiết bị sấy. Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian sấy phụ thuộc
vào nhiều yếu tố : loại vật liệu sấy, hình dáng, kích thước hình học của vật
liệu, độ ẩm đầu và cuối của vật liệu, loại thiết bị sấy, phương pháp cung cấp
nhiệt, chế độ sấy (nhiệt độ ,độ ẩm tương đối và tốc độ tác nhân sấy)
Phương pháp xác đinh thời gian sấy bằng giải tích khó thực hiện được và
có độ chính xác thấp - Thực tế thường chọn theo thực nghiệm đối với cà phê
nhân với thiết bị sấy hầm:
Ta chọn thời gan sấy là : t = 6 h
2.2. tính toán quá trình sấy lý thuyết.
Quá trình sấy lý thuyết không có hồi lưu biểu diễn trên đồ thị I-d
(hình vẽ)
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang
10
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
I (kJ/kgkkk)
1
j
t
1
1
j
2
2
t2
j = 100%
t
0
0
I
2
= I3
0
(g/kgkkk)
d0
= d1
d2
d
+điểm O(t0,ϕ0 ) là trạng thái không khí bên ngoài
+diểm 1(t1,ϕ1 ) là trạng thái không khí vào buồng sấy
+điểm 2(t2,ϕ2 ) là trạng tháo không khí sau quá trình sấy lý thuyết
2.2.1 tính toán trạng thái không khí bên ngoài.
Vì không khí bên ngoài lấy vào thiết bị sấy là không khí
trong phân xưởng nên thường cao hơn và ổn định hơn so với trạng thái
không khí bên ngoài. Ơû Việt Nam chưa có nghiên cứu sâu về vấn đề
này vì vậy có thể chọn t0 =23,3 0C và ϕ = 82%,áp suất khí quyển p=757
0
(mmHg) là khí hậu ở Đaklac.
ϕ0.pbh0
Từ đó ta có: d0 =622.
,t0=23,30C tra bảng pbh0=0,02884 (bar)
p - ϕ0.pbh0
0,82.0,02884
d0=622. 0,996 - 0,82.0,02884 =15,128 g/kgkkk =0,015128 (kg/kgkkk)
I0 =t0+d0( 2500+1,97.t0)=23,3+0,015128(2500+1,97.23,3)=61,814 (kj/kgkkk)
p - ϕ0.pbh0
RK (273 + t0 )
0,996 - 0,82.0,02884
287(273+ 23,3)
ρK 0 =
=
.105 =1,143 (kg/m3)
2.2.2. tính toán trạng thái không khí vào buồng sấy
Ơû trên ta đã có: t1=800C Þ pbh1=0,4736 (bar)
Do sấy lý thuyết nên d1=d0=0,015128 (kg/kgkkk)
d1.p
15,128.0,996
ϕ1 =
=
(622 +15,128).0,4736 =4,993 %
(622 + d1)pbh1
I1=t1+d1(2500+1,97t1)
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Đà Nãng: 30/10/2007
Lê Sỹ Nghị
Trang
11
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
=80+0,015128(2500+1,97.80)
=120,204 kj/kgkkk
0,996 - 0,04993.0,4736
287(273+ 80)
ρK1
=
.105 =0,96 (kg/m3)
2.2.3. tính toán trạng thái không khí ra khỏi hầm sấy
Trạng thái tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết được xác định bởi cặp
thông số : I2 = I1 , t2 =tm+(5÷10) 0C
Với tm là nhiệt độ nhiệt kế ướt ứng với trạng thái không khí vào hầm
sấy: (t1=80 0C, φ1=4,993 %), tra đồ thị I-d ta có tm=31 0C
Þ t2=31+5=36 0C
Ta có t2=36 0C tra bảng pbh2=0,05973 (bar)
Quá trình sấy lý thuyết :I2=I1=120,204 (kJ/kgkkk)
I2 - t2
120,204 - 36
d2=
=
2500 +1,97.36 =0,03268 (kg/kgkkk)
2500 +1,97.t2
32,68.0,996
ϕ2 = (622 + 32,68).0,05973 =0,8324 =83,34 %
P - ϕ2P
287(273 + 35)
0,996 - 0,8324.0,05973
287(273 + 36)
.105 = 1,07 (kg/m3)
BH 2
ρK 2
=
=
2.2.4. Tiêu hao không khí:
1000
+Tiêu hao không khí lý thuyết :l0=
d2 - d1
1000
=
32,68 - 15,128 =56,974 (kg/kgẩm)
+Lượng không khí cần thiết sử dụng trong quá trình sấy là:
L0=l0.W=56,974.222,22=12660,66 (kg/h)
2.2.5. Lượng nhiệt tổn thất cho quá trình sấy lý thuyết:
+lượng nhiệt tiêu tốn để làm bay hơi 1 kg ẩm bão hoà
q=l0(I1-I0)=56,974.(120,204-61,814)=3326,772 (kJ/kgẩm)
+lượng nhiệt tiêu tốn cho cả quá trình sấy:
Q=q.W=3472,43.222,22=739262 (kJ/h)
=205,35 ( kw)
2.3. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CỦA HẦM SẤY
Các dữ liệu ban đầu
+năng suất thiết bị G2=1000 kgkhô/h
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang
12
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
+độ ẩm ban đầu của vật sấy W1=28%
+độ ẩm cuối của vật sấy W2=12%
2.3.1. lượng ẩm bốc ra trong quá trình sấy
28 - 12
W=G2. ω - ω =1000.100 - 28 =222,22 (kgẩm/h)
1
2
100 - ω1
+Khối lượng vật liệu vào hầm
G1=W+G2=1000+222,22=1222,22 (kg/h)
2.3.2. Tính kích thước của hầm sấy :
1. Tính hoặc chọn kích thước xe goòng
+chọn kích thước khay sấy 1,2 ´ 1,2 m đây là kích thước phù
hợp cho người công nhân thao tác, khay bằng nhôm đục lỗ
+Kích thước xe goòng là:
+Chiều rộng xe : b=1,2+2.(0,015+0,02)=1,27 m
+Chiều dài xe : l=2.1,2 +2.0,02 =2,44 m
+Chiều cao xe :chọn h =1.5 m
+Chiều cao sàn xe h1=0,25 m
+Chiều cao chứa khay:h2=h-h1=1,25 m
+Số khay trên 1 xe : k= hT2 -1
Với T=0,05m là khoảng cách giữa 2 khay
Þ k =1,25/0,05-1=24 (khay)
2. Tính số xe goòng.
Chọn khối lượng sản phẩm trên 1m2 là 10kg/m2
+Diện tích khay sấy trên 1 xe:
S=1,2.1,2.24 =69,12 m2
+Khối lượng sản phẩm trên xe
Gxe=10xS = 10.69,12 = 691,2 kg
Vậy số xe goòng cần dùng là:
G.τ
Gxe
n=
=
1222,22.6 =10,6 chọn 11 xe
691,2
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Đà Nãng: 30/10/2007
Lê Sỹ Nghị
Trang
13
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
Hình 1. Hình dáng và kích thước của xe goòng
3. Tính kích thước hầm sấy.
Gọi r là khoảng cách giưa 2 xe goòng :lấy r=0,1m
Và l0 là khoảng cách ở 2 đầu hầm để phân phối không khí vào và ra l0= 0.5m.
a. chiều dài hầm sấy : L=b.n+(n-1)r+2l0=1,27.11+(11-1).0,1+2.0,5=15,97
chọn L = 16 m
b.chiều rộng của hầm :Bh= l+2r1 ,m
với r1=0,3 m: là khoảng cách gưĩa xe goong và tường hầm
sấy
vậy Bh =2,44+2.0,3= 3,04 m
b. chiều cao của hầm :H=h+r2 ,m với r2=0,05m, là khoảng cách giữa trần
với xe.Þ Hh= 1,5 +0,05=1,55 m.
c. Kích thước phủ bì của hầm.
Tường hầm được xây bằng gạch đỏ có chiều dày δt = 250 mm,lớp cách
mhiệt δt =70 mm
Trần bằng bêtông cốt thép
+ Trần có δtr = 70 mm, lớp cách nhiệt là bônh thuỷ tinh dày
δ = 150 mm
Chiều rộng phủ bì của hầm là:
BN = Bh + 2(δt +δtt )
= 3,04 +2.(0,25+0,07) = 3,68 m
Chiều cao phủ bì của hầm là:
H = Hh + δtr +δ
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang
14
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
= 1,55 + 0,07+0,15 = 1,77 m
d. Diện tích khônh khí đi trong hầm.
Chọn chiều cao của khay (chiều dày lớp liệu) hkh = 3 mm.
Diện tích chiếm chỗ của xe và khay là:
Fm = h1.L + 11.1,2.24.hk + 22.0,02.h2
= 0,25.16 + 11.1,2.24.0,03 + 22.0,02.1,25 = 14,1 m2
Diện tích của hầm là:
Fh = Hh.L = 1,55.16 = 24,8 m2
Diện tích tự do trong hầm là:
Ftd = Fh – Fm = 24,8 – 14,1 = 10,7 m2
3
4
5
11
6
7
10
Hình 2. Kết cấu hầm sấy
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang
15
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN NHIỆT QUÁ TRỈNH SẤY
3.1. Mục đích tính toán nhiệt:
Mục đích của tính toán nhiệt là xác định tiêu hao không khí dùng
cho quá trình sấy L, kg/h và tiêu hao nhiệt Q, kj/h. Trên cơ sở tính toán
nhiệt xác định các kích thước cơ bản của thiết bị. Đồng thời qua việc
thiết lập cân bằng nhiệt và cân bằng năng lượng của hệ thống sẽ xác định
được hiệu suất sử dụng nhiệt và hiệu xuất sử dụng năng lượng của hệ
thống cũng như tiêu hao riêng nhiệt của hầm sấy và hệ thống.
3.2. Tính tổn thất nhiệt
3.2.1. Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang ra ngoài
Theo kinh nghiệm sấy nông sản nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi thiết
bị sấy lấy thấp hơn nhiệt độ tác nhân sấy từ 5 đến 10 0C. Trong hệ thống sấy
hầm, tác nhân sấy đi cắt ngang vật liệu sấy nên :tv2 = t1 – (5¸ 10) 0C. Vì vậy ta
lấy tv2 = 80-10=700C
Do đó:
Nhiệt dung riêng của càphê ra khỏi hầm
Cv2 = Cvk.(1-ω ) + Ca. ω (kJ/kgK)
2
2
Ca- Là nhiệt dung riêng của nước
Cvk- Là nhiệt dung riêng của càphê khô
Ca = 4,18 (kJ/kgK)
Cvk = 1,5466 (kJ/kgK)
Þ
Þ
Cv = 4,18x(1-0,12) +1,5466x0,12 = 1,863 (kJ/kgK)
Qv = G2.CV2.(tv2 - tv1)
= 1000.1,863.(70-23,3) =87002,1 (KJ/h)
Qv
qv = = 391,513 (kJ/kgẩm)
W
3.2.2. Tổn thất do thiết bị truyền tải:
a) Tổn thất do xe goòng mang đi.
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang
16
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
Xe goòng làm thép CT3 có khối lượng một xe là 45kg ta có nhiệt
dung riêng của thép là: Cx = 0,5 (kJ/kgK). Vì là thép nên nhiệt độ xe
goòng ra khỏi hầm sấy lấy bằng nhiệt độ tác nhân sấy tx2 = t1 = 800C.
11.45.0,5(80 - 23.3)
Ta có Qx = n.G .C .(t - t )
=
= 2338,875 (kJ/h)
x
x
x2
x1
τ
6
Qx
W
2338,875
=> qx =
=
= 10,525 (kJ/kgẩm)
222,22
b) Tổn thất do khay sấy mang đi.
Khay sấy làm bằng nhôm có trọng lượng mỗi khay là 2 kg. Nhiệt
độ của khay ra khỏi lấy bằng nhiệt tác nhân sấy tk2 = t1 = 800C. Nhiệt
dung riêng của nhôm là Ck = 0,86 (kJ/kgK). Do đó tổn thất do khay
mang đi là:
2.24.n.Gk .Ck (tk2 tk1)
Qk =
=
2.24.11.2.0,86(80 - 23,3) =51492,672 (kJ/h)
τ
6
-qk= QWk
=
51492,672 =231,72 (kJ/kgẩm)
222,22
-Tổng tổn thất do thiết bị chuyền tải là:
Qct = Qx+ Qk=2338,875+51492,672=53831,547 KJ/h
53831,547
qct= Qct
=
= 242,24 (KJ/kgẩm)
W
222,22
3.2.3.Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh:
a.Tổn thất nhiệt ra tường của hầm sấy:
Diện tích tự do của tường:
Ftd =1,97 m2
Căn cứ vào Vo và Ftd ta có tốc độ không khí chuyển động của tác nhân
sấy là:
Vo 12467,21
v=
=
= 0,35 m/s.
Ftd 3600.10,7
Vì lưu lượng tác nhân sấy trong quá trình sấy thực phải lớn hơn
trong quá trình sấy lý thuyết nên tốc độ tác nhân sấy để tính toán các tổn thất
cũng phải lớn hơn v nên ta chọn vận tốc trung binh của không khí chuyển
động trong phòng là 0,7 m/s. Chúng ta sẽ kiểm tra lại giả thiết này sau khi đã
tính được lưu lượng thể tích thực tế.
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang
17
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
- Các dữ liệu tính mật độ dòng nhiệt truyền qua hai tường bên hàm sấy.
+Nhiệt độ dịch thể nóng trong trường hợp này là nhiệt độ trung bình của
tác nhân sấy:
0
tf1 = 0,5 (t1 + t2) = 0,5 (80 + 36) = 58 C
Nhiệt độ dịch thể lạnh là nhiệt độ môi trường: tf2 = 23,3 0C
Kích thước xác định là chiều cao phủ bì của hầm sấy: Hh = 1,79 m
Tường xây bằng gạch dày 250mm, hệ số dẫn nhiệt: l 1 = 0,77 W/mK. Bên
ngoài là lớp cách nhiệt dày 70 mm, hệ số dẫn nhiệt là λ = 0,053 ø W/mK
Tác nhân sấy chuyển động đối lưu cưỡng bức với tốc độ: v = 0,7 m/s,
không khí bên ngoài chuyển động đối lưu tự nhiên và chảy rối.
Do đó:
a 1 = 6,15+4,17.0,7 = 9,1 W/m2
Giả sữ nhiệt độ vách trong của tường là: tW1=52,7oC
Mật độ dòng nhiệt truyền từ tác nhân sấy vào tường là:
q’ = a 1x(ttb-tW1) = 9.1.(58-52,7) = 48,23 W/m2
Nhiệt độ mặt ngoài của tường tW2 theo hệ quả của định luật furier là:
'
tW2 = tW1- q ´ δ = 52,7 -
= 37,62 C
48,23 ´ 0.25
o
1
λ1
0.77
l 1 = 0,77 W/m2 là hệ số dẫn nhiệt của gạch.
Như vậy độ chênh nhiệt độ giữa mặt ngoài của tường với môi trường là :
Dt = tW2-to=37,62-23,3 = 14,46 oC
Nhiệt độ định tính tm:
tm = 0,5(to+tW2) = 0,5(23,3+37,62) = 30oC
Từ nhiệt độ tm tra bảng thông số vật lý của không khí ta tìm được:
l = 2,67x10-2 W/m2K
n = 18,6x10-6N.s/m2
P r = 0,701
Do đó tiêu chuẩn gratgôp:
3
g ´ β ´ Hh ´ Dt
Gr =
ν 2
9.81´ (273+ 23,3)- 1 ´ 2,443 ´ 14,46
=
= 1,99´ 1010
(18.6´ 10- 6 )2
Þ
Nu = 0,135(Gr x Pr)1/ 3 = 0,135(1,92x1010x0.701)1/ 3 =
325
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang
18
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên a 2 bằng:
Nu ´ λ 325´ 2,67´ 10- 2
W
m2K
α2 =
=
= 3,5
Hh
1,79
Dòng nhiệt truyền từ bề mặt ngoàicủa tường vào môi trường:
q”=a 2(tW2-to)=3,45.(37,62-23,3) = 47,48W/m2
sai số tương đối:
q'- q'' 48,23- 47,48
ε =
=
= 0,016 = 1,6% <10%
q'
48,23
Sai số này nằm trong giới hạn cho phép.
Hệ số truyền nhiệt K:
1
1
W
m2K
K =
= =
= 0,5
1
δ1
δ
λ
1
1
0,25 0,07
1
+
+
+
+
+
+
α1 λ1
α2
9,1 0,77 0,053 3,45
Mật độ dòng nhiệt: q=48,1 W/m2=173,16 KJ/m2h
-Như vậy tổn thát nhiệt qua hai tường bên bằng:
Qt = F.q = 2.(L+Hh).q=2.(16+1,79).173,16 = 6161,033 KJ/h
Qt
6161,033
Þ qt =
=
= 27,725 kJ/kgẩm
222,22
W
b.Tổn thất nhiệt qua trần:
Theo giáo trình truyền nhiệt :a 2tr = 1,3a 2 = 1,3x3,45 = 4,5 W/m2.
Do trần phụ hầu như không có tổn thất nên ở nay ta chỉ tính tổn thất qua
trần chính. Có lớp bê tông dày 70 mm với λ2 = 1,15 W/mK. cách nhiệt bông
thuỷ tinh dày 150 mm với λ3 = 0,058 W/mK
Hệ số dẫn nhiệt qua trần:
1
1
W
m2K
Ktr =
=
= 0,342
1
δ2 δ3
1
1
0,07 0,15
1
+
+
+
+
+
+
α1 λ2 λ3 α2tr
9,1 1,55 0,058 4,5
Tổn thất nhiệt qua trần:
Qtr = 3,6.Ktr.Ftr (tf1 - tf2)
Qtr = 3,6.0,342.16.2,64. (58 – 23,3) = 1804,604 kJ/h
Q
1804,604
222,22
tr
Þ
qtr =
=
= 8,12 (kJ/kgẩm)
W
c. Tổn thất qua cửa:
chiều cao cửa:hc= 1,55 m
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Đà Nãng: 30/10/2007
Lê Sỹ Nghị
Trang
19
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
chiều rộng cửa:bc=1,52 m
Hai đầu hầm sấy có cửa làm bằng thép dày δ4 =5mm, có hệ số dẫn nhiệt
λ =0,5 W/mK. Do đó hệ số truyền nhiệt qua cửa kc bằng :
4
1
δ4
1
0,005
0,5
Kc =
=
= 2,713 W/m2K
1
1
1
1
+
+
+
+
α1 λ4 α2
9,1
3,45
Cửa phía tác nhân sấy có độ chênh lệch nhiệt độ (t1 - t0) còn đầu kia có độ
chênh lệch nhiệt độ bằng (t2 - t0). Do đó:
Qc = 2.3,6.Kc.Fc. {(t1 - t0) + (t2 - t0)}
Qc =2. 3,6.2,713.(1,55.1,52).[(80 -23,3) +(36- 23,3)] = 2878,68
(kJ/h)
Qc 2878,68
qc =
=
= 12,954 (kJ/kg)
W
222,22
d. Tổn thất qua nền:
0
Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy bằng 58 C và giả sử tường
hầm sấy cách tường bao che của phân xưởng là 2m. theo bảng 7.1 trang
142 sách thiết kế hệ thống sấy, ta có:
q = 37,97 W/m2
Do đó tổn thất qua nền bằng:
Qn = 3,6.Fn.q = 3,6.3,04.16.37,97 = 6648,7 kJ/h
Qc 6648,7
qn =
=
= 29,92 (kJ/kg ẩm)
W
222,22
Như vậy, tổn thất nhiệt truyền qua kết cấu bao che ra môi trường xung quanh
bằng:
qmt = qt + qtr + qc + qn = 27,25 +8,12+12,954 +29,92 = 78,2 (kJ/kg ẩm)
· Tổng tổn thất :
D = Ca.tv1 - qv - qct - qmt
D = 4,18.23,3 - 391,513 – 242,24 – 78,2 = -614,9 (kJ/kg ẩm)
3.3. Tính toán quá trình sấy thực
-với tổn thất D =-614,9 (kJ/kg ẩm) < 0 nên trong quá trình sấy thực,
trạng thái tác nhân sấy ra được biểu diễn bằng điểm 2 (C).
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang
20
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
I(kJ/kgkkk)
I
(B)
1
1
I
2
t
1
(C)
2`
(C)
2
l
f =100%
t
2
f 0
(A)
0
t0
d=d d
d
d (g/kgkkk)
0 1
2
2`
+trạng thái không khí tại điểm 0(A) và điểm 1(B) không đổi.ta xác định
thông số tại điểm 2 (C).
· thông số không khí ra khỏi hầm.
I2=I1+ Dl =I1+ D(d - d ) , (1)
2
1
Ta có:
1000
Mặt khác: I2= t2+0,001.d2 (2500+1,97.t2) , (2)
Thay (1) vào (2) và biến đổi ta được:
1000.120,204 - 1000.36 + 614,9.15,128
2500 +1,97.36 + 614,9
d2=1000I - 1000t - D.d
=
= 29,412(g/kgkkk)
1
2
1
2500 +1,97t2 - D
1000
1000
29,412 - 15,128
614,9
l= d - d
=
= 70,008 (kg/kgẩm)
2
1
I2=I1+ Dl =120,204- 70,008 = 111,416 (kJ/kgkkk)
d2.p
29,412.0,996
φ2 =
=
= 0,753=75,3 %
(622 + d2 )pbh2 (622 + 29,412).0,05973
p - ϕ2 p2
Rk (273+ t2 )
0,996 - 0,753.0,05973
287(273 + 36)
ρ =
=
.10^5 = 1,0724 kg/m3
3.4. Tính lượng tác nhân sấy trong quá trình sấy thực.
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang
21
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
a. Khối lượng không khí khô:
Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi1 kg ẩm trong quá trình sấy thực:
1000
1000
l =
=
= 70,008 (kgkk/kgkkẩm)
d2 - d0 29,412 - 15,128
=> L = W.l = 222,22.70,008 = 15557,17 (kgkk/h)
b. Nhiệt lượng tiêu hao q
q = l.(I1 – I0 ) = 70,008.(120,204-61,814) = 4087,77 (kJ/kgẩm)
c. Nhiệt lượng có ích:
q1 = i2 – Cn.tv1 = (2500 + 1,97.36) – 4,18.23,3 = 2473,526 (kJ/kgẩm)
d. tổn thất do tác nhân sấy mang đi:
Nhiệt dung riêng của không khí ẩm:
do
Ck = Ckk + 0.47
1000
15,128
1000
KJ
= 1.005 + 0.47
= 1.012
kg K
q2 = l . Cdx(d0) .(t2 - t0) = 70,008.1,012(36-23,3) = 899,77 (kJ/kgẩm).
Tổng lượng nhiệt có ích và các tổn thất q’:
q’ = q1 + q2 + qct + qv + qmt
q’ = 2473,526 + 899,77 + 242,24 + 391,513 + 78,2
= 4085,25 (kJ/kg ẩm)
Có thể thấy rằng nhiệt lượng tiêu hao q và tổng nhiệt lượng có ích và
các tổn thất q’ phải bằng nhau. Tuy nhiên do trong quá trình tính toán chúng ta
đã làm tròn hoặc do sai số trong quá trình tính toán các tổn thất mà ta đã phạm
một số sai số nào đó. Chúng ta kiểm tra sai số này, ở đây sai số tuyệt đối:
D = q - q’ = 4087,77- 4085,25 = 2,5 (kJ/kgẩm)
q
Hay sai số e:
D
2,5
ε = q .100% =
.100% = 0,06% < 5% . Sai số này chấp nhận được
q
4087,77
Bảng cân bằng nhiệt
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang
22
Đồ án môn học sấy
TT Đại lượng
HD.TS: Trần Văn Vang
Ký
hiệu
q1
kJ/kg ẩm
%
1
2
Nhiệt lượng có ích
Tổn thất nhiệt do tác nhân
sấy
2473,526
899,77
60,9
q2
22,01
3
4
Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy
Tổn thất nhiệt do thiết bị
chuyền tải
qv
qct
391,513
242,24
9,57
5,62
5
6
7
8
Tổn thất nhiệt do môi trường
Tổng nhiệt lượng tính toán
Tổng nhiệt lượng tiêu hao
Sai số tương đối
qmt
q’
q
78,2
4085,25
4087,77
1,9
99,94
100
0,06
e
Từ bảng cân bằng nhiệt ta có mấy nhận xét:
- Hiệu suất nhiệt thiết bị sấy: hT = 61 %
- Trong tất cả các tổn thất thì tổn thất do tác nhân sấy mang đi là lớn nhất,
tiếp đó là tổn thất do vật liệu sấy và tổn thất do thiết bị chuyền tải.tổn thất
ra môi trường là bé nhất.
· Bây giờ chúng 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 t2 = 360 và độ ẩm
j = 75,3%
2
- Lượng thể tích không khí cần thiết cho quá trình sấy là:
L
2.L
2.15557,17
V =
=
=
= 15309,16 m3/h
ρk ρ1 + ρ2 1,0724 + 0,96
Ta có diện tích tự do của tường là Ftd=1,97 m2
Tốc độ chuyển động của tác nhân sấy trong hầm là:
V
vt= Ftd.3600 10,7.3600
=
15309,16 =0,38 m/s.
Tốc độ tác nhân sấy chúng ta giả thiết khi tính tổn thất nhiệt là 1,9
m/s.so với tốc độ thực ta mắc phải sai số:
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang
23
Đồ án môn học sấy
nhận được
HD.TS: Trần Văn Vang
0,38 - 0,35
ε =
100% =0,079 = 7,9% <10%. Sai số này chấp
0,38
Như vậy mọi tính toán có thể xem là đúng.
CHƯƠNG 4: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ
4.1.Tính chọn caloripher :
Ta chọn caloripher khí _ hơi. Caloripher khí _ hơi là loại thiết bị
trao đổi nhiệt có vách ngăn. Trong ống là hơi bảo hoà ngưng tụ và ngoài
ống là không khí chuyển động . Do hệ số toả nhiệt khi ngưng a N của hơi
lớn hơn hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giữa mặt ngoài của ống với không
khí a k. theo lý thuyết truyền nhiệt phía không khí thường được làm cánh
(hình chữ nhật ) để tăng cường hiệu quả trao đổi nhiệt.
-Nhiệt lượng mà Calorifer cần cung cấp cho tác nhân sấy:
Q = L (I1 - Io) = 15557,17 (120,204- 61,814) = 0,91.106 kJ/h
Q =252,33 kW
Do nhiệt độ tác nhân sấy không cao lắm nên ta chọn lò hơi có áp suất
bảo hoà là 2 bar.Tra bảng nước và hơi nước bảo hoà theo áp suất ta có nhiệt ẩn
hoá hơi r=2202 KJ/kgđộ. Nhiệt độ hơi bảo hòa 120,3 0C
Giả sử hiệu suất của calorife là:ηc = 75%
-lưu lượng hơi cần cung cấp D là:
Q
908383,1563
0,75.2202
D=
=
= 54557 kg/h.
ηc.r
-tiêu hao hơi cho một calorife :
D1=6819 kg/h
- Khi đó bề mặt truyền nhiệt của Calorifer bằng:
Q
F =
K.Dttb .ηc
Với :
K: hệ số truyền nhiệt của Calorifer
Dttb : độ chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa khí và hơi
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang
24
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
Vì ở đây hơi nước ngưng trong ống ở áp suất p=const nên nhiệt độ
ngưng tụ tN=const và do đó nhiệt độ trung bình cùng chiều , ngược chiều hay
cắt nhau đều là như nhau:
Dt1 = tN - to = 120,3-23,3=97 oC
D t2 = tN - t1 =120,3-80 = 40,3 oC
Dt1 - Dt2 97 - 40,3
o
Dt =
=
= 65 C
Dt1
Dt2
97
ln
ln
40,3
Hệ số truyền nhiệt kF được tính theo công thức gần đúng đối với caloripher
hơi nước sau (sách tính toán thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt):
kF= a(wr )b
Với: a = 10.5 ¸ 14, ta chọn a = 12
b = 0.5 ¸ 0.7, ta chọn b = 0.6
w - tốc độ không khí tại khe hẹp, ở đây w = 4 m/s
r -khối lượng riêng của không khí, ở đây r =1,293 kg/m3
KF=12.(4.1,293)0,6=32,16 W/m2K
Q
908383,1563.1000
Þ F =
=
=36 m2
K.Dttb.ηc 32,16.65.0,75.3600
Ta sử dụng 8 calorife vậy 1 chiếc có bề mặt truyền nhiệt là:4,5 m2.
CALORIFE
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang
25
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
Hình 3. Thiết bị gia nhiệt
4.2.Quạt và cách chọn quạt:
4.2.1.Các loại quạt dùng trong hệ thống sấy:
Để vận chuyển tác nhân sấy trong hệ thống sấy người ta thường dùng hai
loại quạt: quạt ly tâm và quạt hướng trục.chọn loại quạt nào, thông số kỹ thuật
bao nhiêu là phụ thuộc vào thông số đặc trưng của hệ thống sấy, trở lực mà
quạt phải khắc phục Dp, năng suất ma quạt cần tải đi V củng như nhiệt độ và
độ ẩm của tác nhân sấy.khi chọn quạt giá trị cần xác định là hiệu suất của
quạt.
Ta chọn quạt cho hệ thống sấy này là quạt hướng trục(8 quạt đặt phân
tán trong hầm sấy).
Cấu tạo của quạt:
4.2.3.Cách chọn quạt:
Ở các nước tiên tiến, quạt được sản suất theo các quy chuẩn quốc gia.vì
vậy khi chọn quạt ngoài năng suất V và cột áp Dp chúng ta cần biết các quy
chuẫn quốc gẩnn xuất quạt. Hơn nữa, mỗi loại quạt, nhà sản xuất còn cho
chúng ta một biểu đồ đặc trưng.
Ưùng với lưu lưọng gió V=15309,16 m3/h. vậy mỗi quạt có lưu
lượng là Vq= V/8=2000 m3/h
Ta chọn quạt N04 có các số liệu như:
+ độ chênh cột áp DH = 3,7mmH2O
+số vòng quay n=960 ( vòng/ phút)
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang
26
Đồ án môn học sấy
HD.TS: Trần Văn Vang
+công suất trên trục của quạt:
Ne=0,03 kw
+công suất động cơ chạy quạt là:
Nđc= 0,25 kw
+hiệu suất quạt: η = 0,68
Hình 4. Hình dáng của quạt hướng trục
TÀI LIỆU THAM KHẢO:
1. Kỹ thuật sấy:NXBKHKT-Hoàng Văn Phước
2. Tính toán và thiết kế hệ thống sấy:PGS-TSKH. Trần Văn
Phú
3. Thiết kế hệ thống thiết bị sấy: PGS-TS. Hoàng Văn
Chước
4. Kỹ thuật và công nghệ sấy các sản phẩm thực
phẩm.NXB Đà Nẵng-1991
5. Kỹ thuật sản xuất cà phê nhân: Nguyễn Thọ-ĐH công
nghiệp nhẹ 1968.
6. nhiệt động kỹ thuật:PGS. TS. Phạm Lê Dần
PGS. TS. Bùi Hải
NXB KHKH- 1997
Nhóm sinh viên: (Nhóm 8)
Nguyễn Bá Hiệp (Tr. nhóm)
Nguyễn Hữu Hùng
Lê Sỹ Nghị
Đà Nãng: 30/10/2007
Trang
27
28 trang
15/11/2024
310
Bạn đang xem tài liệu "Tiểu luận Kỹ thuật sấy cà phê", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- tieu_luan_ky_thuat_say_ca_phe.pdf
