Say Ngo Thung Quay

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................ 1

PHẦN 1 - TỔNG QUAN ............................................................................................ 2

1.1. GIỚI THIỆU CHUNG ....................................................................................... 2

1.2. KHÁI NIỆM VỀ SẤY ........................................................................................ 3

1.2.1. Khái niệm .......................................................................................................... 3

1.2.2. Phân loại ............................................................................................................ 3

1.2.3. Nguyên lí của quá trình sấy ............................................................................... 4

1.3. CHỌN TÁC NHÂN SẤY, CHẤT TẢI NHIỆT VÀ CHẾ ĐỘ SẤY .............. 7

1.3.1. Tác nhân sấy ...................................................................................................... 7

1.3.2. Các loại tác nhân sấy ......................................................................................... 8

1.3.3. Chế độ sấy ......................................................................................................... 9

1.3.4. Thiết bị sấy và chế độ sấy ................................................................................. 9

1.4. GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM SẤY ............................................................... 10

1.5. CHỌN PHƢƠNG ÁN SẤY VÀ THIẾT BỊ SẤY .......................................... 12

1.5.1. Chọn phương án sấy ........................................................................................ 12

1.5.2. Chọn thiết bị sấy .............................................................................................. 13

PHẦN 2 - QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ................................................................... 16

2.1. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ .............................................................. 16

2.2. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ............................................. 16

2.2.1. Vật liệu ............................................................................................................ 16

2.2.2. Tác nhân sấy .................................................................................................... 17

PHẦN 3 - TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NĂNG

LƯỢNG ..................................................................................................................... 19

3.1. CÁC THÔNG SỐ ............................................................................................. 19

3.2. CÔNG THỨC XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY ............ 19

3.3. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI TÁC NHÂN SẤY TRONG

QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT .......................................................................... 20

3.3.1. Thông số trạng thái của không khí ngoài trời (A) ........................................... 20

3.3.2. Thông số trạng thái của tác nhân sấy vào thùng sấy (B) ................................ 21

3.3.3. Thông số trạng thái của tác nhân sấy ra khỏi thùng sấy (C) ........................... 21

3.4. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ..................................................................... 24

3.5. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA TÁC NHÂN SẤY

TRONG QUÁ TRÌNH THỰC TẾ ......................................................................... 24

3.5.1. Cân bằng năng lượng chung cho quá trình sấy ............................................... 24

3.5.2. Cân bằng nhiệt lượng vào và ra hệ thống sấy ................................................. 25

PHẦN 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ............................................................................ 29

4.1. TÍNH TOÁN THÙNG QUAY ........................................................................ 29

4.1.1. Thể tích thùng sấy tính theo lý thuyết ............................................................. 29

4.1.2. Tính tốc độ tác nhân sấy.................................................................................. 31

PHẦN 5: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ .................................................................. 33

5.1. TÍNH VÀNH ĐAI VÀ CON LĂN .................................................................. 33

5.2. THIẾT KẾ BỘ PHẬN TRUYỀN ĐỘNG CHO THÙNG ............................ 35

5.3. CHỌN CALORIFE CẤP NHIỆT .................................................................. 44

5.4. CHỌN QUẠT ................................................................................................... 45

PHẦN V - KẾT LUẬN ............................................................................................. 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 48

Đồ án chuyên nhành Quá trình - Thiết bị

SVTH: Lê Tiến Thao 1

LỜI NÓI ĐẦU

Từ lâu, con người đã biết sấy khô vật liệu bằng nhiều cách khác

nhau.Ngày nay, kỹ thuật sản xuất phát triển và vai trò của ngành sấy càng trở

nên quan trọng việc sấy khô để đảm bảo, tang thời gian bảo quản thực

phẩm.Nên nó được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống.Trong

quá trình công nghệ sản xuất của nhiều nhà máy đều phải có công đoạn sấy

khô để bảo quản dài ngày.Công nghệ này ngày càng phát triển trong ngành

hải sản, rau quả và các ngành thực phẩm khac. Các loại nông sản thực phẩm

dạng hạt như ngô, thóc, cà phê…..

Nhu cầu sấy sản phẩm nông sản ngày nay là rất cần thiết, với khí hậu

nhiệt đớiở Việt Nam thì nông sản sẽ khó khăn trong việc bảo quản. Do vậy,

Sấy là một phương pháp cần thiết để giảm độẩm nguyên liệu và tang thời gian

bảo quản cho các nông sản.

Ngô là loại nông sản phẩm là nguyên liệu quan trọng có thành phần

dinh dưỡng cao, đượcứng dụng nhiều trong công nghiệp chế biến nông sản.

Đặc biệt, Ngô là nguyên liệu chính trong công nghiệp sản xuất thứcăn chăn

nuôi. Vì vậy cần phải sấy khô và bảo quản lâu dài.

Ngoài ra, các loại cây thuốc cũng có độẩm tương đối cao và dễ bị hỏng

làm giảm hoạt tính của thuốc. Do đó, nhiều loại thuốc cần giảm lượng ẩm để

tang thời gian bảo quản, hạn chế sự hao hụt và tang được hiệu lực tác dụng.

Với mục đích tìm hiểu về một quy trình công nghệ sấy, đồ án này nêu

lên đại cương về kỹ thuật và trình bày tính toán thiết kế sấy ngô bằng thùng

quay.



PHẦN 1 - TỔNG QUAN

1.1. GIỚI THIỆU CHUNG

Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong thực tế

sản xuất và đời sống.Đặc biệt trong nghành công nghệ thực phẩm , chế biến

bảo quản , hóa chất, sản xuất vật liệu xây dựng…kỹ thuật sấy đóng một vai

trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất.Sản phẩm sau khi sấy có độ ẩm

thích hợp thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển , chế biến, đồng thời nâng

cao chất lượng sản phẩm.

Ngô là một nông sản thực phẩm, trong những loạingũ cốc thìđây là sản

phẩm cógiá trị dinh dưỡng cao như: thành phần tinh, đường, protein, chất

béo...Đây là một trong những nguyên liệu chính trong công nghệ sản xuất

thứcăn chăn nuôi.

Do tính chất và thành phần của ngô khi sấy phải giữ được các tính chất

về giá trị cảm quan nên dùng mốt số loại thiết bị như sấy thùng quay, sấy sàn

rung,…

Trong đồ án này em nhận nhiệm vụ sấy thùng quay với sản phẩm là

ngô. Tuy đề tài thiết kế thiết bị sấy ngô nhưng mụcđích của thiết kế này là có

thể sử dụng cho nhiêu loại nguyên liệu nông sản như thóc, đậu xanh,…Mặt

khác, thiết bị có thể sử dụng cho việc sấy khô các loại thuốc đặc biệt là các

loại nguyên liệu thuốc lá, những loại có giá trị cao về mặt dinh dưỡng cũng

như có khả năng chữa bệnh để tang thời gian bảo quản.

Đây là lần đầu tiên em tiếp nhận hệ thống sấy mang tính chất đào sâu

chuyên nghành, do kiến thức và tài liệu tham khảo còn hạn chế nên em không

thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình thiết kế.

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của Thầy TS.Tôn Thất

Minh để em có thể hoàn thành tôt đồ án này.



1.2. KHÁI NIỆM VỀ SẤY

1.2.1. Khái niệm

Sấy là một quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước tự do ra khỏi

vật liệu lỏng hoặc rắn. Với mục đích giảm bớt khối lượng nguyên liệu, giảm

công chuyên chở, kho tồn..), tăng độ bền vật liệu ( như gốm ,sứ , gỗ…), bảo

quản tôt trong một thời gian dài, nhất là đối với lương thực, thực phẩm.

Bản chất của quá trình sấy là quá trình khuyếch tán ẩmdo chênh lệch độ

ẩm ở bề mặt và trong vật liệu, nói cách khác là do chênh lệch áp suất hơi

riêng phần của ẩm ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh. Sấy là quá

trình không ổn định, độ ẩm vật liệu thay đổi theo không gian và thời gian sấy.

Càng về cuối quá trình sấy, nước càng khó tách ra khỏi vật liệu, do ở giai

đoạn này lượngẩm tự do ít và chủ yếu là lượng nước lien kết trong vật liệu.

1.2.2. Phân loại

Quá trình sấy bao gồm hai phương thức:

- Sấy tự nhiên: tiến hành ở ngoài trời dùng năng lượng mặt trời để làm

bay hơi nước trong bề mặt vật liệu.Phương pháp này đơn giản, không tốn

năng lượng … tuy nhiên không chủ động được thời gian, điều chỉnh được tốc

độ sấy của quá trình theo yêu cầu kỹ thuật nên năng suất thấp.

- Sấy nhân tạo: thường được tiến hành trong các loại thiết bị sấy để

cung cấp nhiệt cho các vật liệu ẩm. Sấy nhân tạo có nhiều dạng tùy theo

phương pháp truyền nhiệt mà trong kỹ thuât sấy có thể chia ra nhiều dạng:

1/ Sấy đối lưu: phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy,

mà tác nhân truyền nhiệt là không khí nóng, khói lò…

2/ Sấy tiếp xúc: phương pháp sấy không cho tác nhân tiếp xúc trực tiếp

vật liệu sấy, mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua một

vách ngăn.



3/ Sấy bằng tia hồng ngoại: phương pháp sấy dùng năng lượng của tia

hồng ngoại do nguồn điên phát ra truyền cho vật liệu sấy.

4/ Sấy bằng dòng điện cao tầng: phương pháp dùng dòng điện cao tầng

để đốt nóng toàn bộ chiều dày của vât liệu sây.

5/ Sấy thăng hoa: phương pháp sấy trong môi trường cố độ chân không

cao, nhiệt độ rất thấp, nên độ ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ

trạng thái rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng.

1.2.3. Nguyên lí của quá trình sấy

Quá trình sấy là một quá trình chuyển khối có sự tham gia của pha rắn

rất phức tạp vì nó bao gồm cả quá trình khuyếch tán bên trong và cả bên

ngoài vật liệu rắn đồng thời với quá trình truyền nhiệt. Đây là một quá trình

nối tiếp, nghĩa là quá trình chuyển lượng nước trong vật liệu từ pha lỏng sang

pha hơi, sau đó tách pha hơi ra khỏi vật liệu ban đầu. Động lực của quá trình

là sự chênh lệch độ ẩm ở trong lòng vật liệu và bên trên bề mặt vật liệu. Quá

trình khuyếch tán chuyển pha này chỉ xảy ra khi áp suất hơi trên bề mặt vật

liệu lớn hơn áp suất hơi riêng phần của hơi nước trong môi trường không khí

xung quanh. Vận tốc của toàn bộ quá trình được qui định được giai đoại nào

là chậm nhất. Ngoài ra tùy theo phương pháp sấy mà nhiệt độ là yếu tố thức

đẩy hoặc cản trở quá trình duy chuyển ẩm từ trong vật liệu sấy ra bề mặt vật

liệu sấy.

Trong quá trình sấy thì môi trường không khí ẩm xung quanh có ảnh

hưởng rất lớn và trực tiếp đến vận tốc sấy. Do vậy cần nghiên cứu tính chất và

thông số cơ bản của quá trình sấy.

Quá trình tách ẩm của vật liệu chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như

nhiệt độ, độ ẩm không khí, tính chất vật liệu,…

Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ

gió…, việc nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ làm khô do lượng



nước trong nguyên liệu giảm xuống càng nhiều. Nhưng tăng nhiệt độ cũng ở

giới hạn cho phép vì nhiệt độ làm khô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chất

lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín và gây nên sự tạo màng cứng

ở lớp bề ngoài cản trở tới sự chuyển động của nước từ lớp bên trong ra bề mặt

ngoài. Nhưng với nhiệt độ làm khô quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quá

trình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại nguyên liệu.Nhiệt độ

sấy thích hợp được xác định phụ thuộc vào độ dày bán thành phẩm, kết cấu tổ

chức của thịt quả và đối với các nhân tố khác. Khi sấy ở những nhiệt độ khác

nhau thì nguyên liệu có những biến đổi khác nhau ví dụ: nhiệt độ sản phẩm

trong quá t nh sấy cao hơn 600C thì protein bị biến tính, nếu trên 900oC thì

fructaza bắt đầu caramen hóa các phản ứng tạo ra melanoidin tạo polyme cao

phân tử có chứa N và không chứa N, có màu và mùi thơm xảy ra mạnh mẽ.

Nếu nhiệt độ cao hơn nữa thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trị dinh

dưỡng và mất giá trị cảm quan của sản phẩm.

Quá trình làm khô tiến triển, sự cân bằng của khuếch tán nội và khuếch

tán ngoại bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn nhưng tốc độ khuếch tán nội

thì chậm lại dẫn đến hiện tượng tạo vỏ cứng ảnh hưởng đến quá trình làm

khô.

Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình sấy,

tốc độ gió quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy. Vì tốc độ

chuyển động của không khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên nguyên liệu để

cân bằng quá t nh sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại.

Vì vậy, cần phải có một tốc độ gió thích hợp, nhất là giai đoạn đầu của quá

trình làm khô.

Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá t nh làm khô, khi hướng gió

song song với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh.Nếu hướng gió



thổi tới nguyên liệu với góc 450 thì tốc độ làm khô tương đối chậm, còn thổi

thẳng vuông góc với nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất chậm.

Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định

đến quá trình làm khô, độ ẩm của không khí càng lớn quá trình làm khô sẽ

chậm lại. Các nhà bác học Liên Xô và các nước khác đã chứng minh rằng: độ

ẩm tương đối của không khí lớn hơn 65% thì quá trình sấy sẽ chậm lại rõ rệt,

còn độ ẩm tương đối của không khí khoảng 80% trở lên thì quá trình làm khô

sẽ dừng lại và bắt đầu xảy ra hiện tượng ngược lại, tức là nguyên liệu sẽ hút

ẩm trở lại.

Để cân bằng ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại và tránh

hiện tượng tạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn

tức là vừa sấy vừa ủ.

Làm khô trong điều tự nhiên khó đạt được độ ẩm tương đối của không

khí 50% đến 60% do nước ta khí hậu nhiệt đới thường có độ ẩm cao. Do đó,

một trong những phương pháp để làm giảm độ ẩm của không khí có thể tiến

hành làm lạnh để cho hơi nước ngưng tụ lại. Khi hạ thấp nhiệt độ của không

khí dưới điểm sương hơi nước sẽ ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối của

không khí cũng được hạ thấp.Như vậy để làm khô không khí người ta áp dụng

phương pháp làm lạnh.

Kích thước cũng như bản chất liên kết của vật liệu có ảnh hưởng không

nhở đến quá trình bay hơi ẩm. Nguyên liệu càng bé, càng mỏng thì tốc độ sấy

càng nhanh, nhưng nếu nguyên liệu có kích thước quá bé và quá mỏng sẽ làm

cho nguyên liệu bị cong, dễ gẫy vỡ. Trong những điều kiện giống nhau về chế

độ sấy (nhiệt độ, áp suất khí quyển) thì tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề

mặt S và tỷ lệ nghịch với chiều dày nguyên liệu δ. Các thành phần trong vật

tạo các mối liệu liên kết với nước giữ cho không bị thoát ra ngoài, lực liên kết



lớn thì việc tách ẩm gặp khó khăn hơn do phải cung cấp năng lượng cần thiết

đủ lớn cần thiết để phá vỡ được liên kết này.

Tóm lại nghiên cứu quá trình sấy thì phải nghiên cứu hai mặt của quá

trình sấy:

Mặt tĩnh lực học: tức dựa vào cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệt lượng

ta sẽ tìm được mối quan hệ giữa các thông số đầu và cuối của vật liệu sấy và

của các tác nhân sấy để từ đó xác định được thành phần vật liệu, lượng tác

nhân sấy và lượng nhiệt cần thiết cho quá trình sấy.

Mặt động lực học: tức là nghiên cứu mối quan hệ giữa sự biến thiên của

độ ẩm vật liệu với thời gian sấy và các thông số của quá trình như: tính chất,

cấu trúc, kích thước của vật liệu sấy và các điều kiện thủy động lực học của

tác nhân sấy để từ đó xác định được chế độ sấy và thời gian sấy thích hợp.

1.3. CHỌN TÁC NHÂN SẤY, CHẤT TẢI NHIỆT VÀ CHẾ ĐỘ SẤY

1.3.1. Tác nhân sấy

Tác nhân sấy là những chất được dùng để chuyên chở lượng nhiệt đến

vùng sấy, thực hiện quá trình trao đổi nhiệt với vật liệu sấy.Lượng nhiệt này

truyền năng lượng cho làm lượng ẩm tách khỏi vật liệu.Tác nhân sấy đưa ẩm

tách ra từ vật liệu sấy ra ngoài vùng sấy.

Trong quá trình sấy, môi trường buồng sấy luôn luôn được bổ sung ẩm

thoát ra từ vật sấy.Nếu độ ẩm này không được mang đi thì độ ẩm tương đối

trong buồng sấy tăng lên, đến một lúc nào đố sẽ đạt được sự cân bằng giữa vật

sấy và môi trường trong buồng sấy và quá trình thoát ẩm của vật liệu sấy sẽ

ngừng lại.

Vì vậy nhiệm vụ của tác nhân sấy:

- Gia nhiệt cho vật sấy.

- Tải ẩm : mang ẩm từ bề mặt vật vào môi trường.



- Bảo vệ vật sấy khỏi bị hỏng do quá nhiệt.

Tùy theo phương pháp sấy mà tác nhân sấy có thể thực hiện một trong

các nhiệm vụ trên.

Cơ chế của quá trình sấy gồm 2 giai đoạn : Gia nhiệt cho vật liệu sấy để

làm ẩm hóa hơi và mang hơi ẩm từ bề mặt vật vào môi trường. Nếu ẩm thoát

ra khỏi vật liệu mà không mang đi kịp thời sẽ ảnh hưởng tới quá trình bốc ẩm

từ vật liệu sấy thậm chí cồn làm ngừng trệ quá trình thoát ẩm. Để tải ẩm đã

bay hơi từ vật sấy vào môi trường có thể dùng các biện pháp:

- Dùng tác nhân sấy làm chất tải nhiệt.

- Dùng bơm chân không để hút ẩm từ vật sấy thải ra ngoài ( sấy chân

không).

Trong sấy đối lưu vai trò của tác nhân sấy đặt biệt quan trọng vì nó

đóng vai trò vừa tải nhiệt vừa tải ẩm. Các tác nhân sấy thường dùng là không

khí nóng và khói lò, hơi quá nhiệt, chất lỏng…Tùy vào tính chất công nghệ và

lạo vật liệu để chọn tác nhân sấy phù hợp.Đối với sấy đối lưu thì thong

thường chọn tác nhân sấy là không khí nóng làm chất tải nhiệt và truyền nhiệt

gián tiếp.

1.3.2. Các loại tác nhân sấy

Không khí nóng là loại tác nhân sấy thông dụng nhất có thể dùng cho

hầu hêt các loại sản phẩm. Dùng không khí nóng không làm sản phẩm sau khi

sấy bị ô nhiễm và thay đổi mùi vị. Tuy nhiên dùng không khí nóng làm tác

nhân sấy cần trang bị thêm bộ gia nhiêt không khí ( calorife khí, hơi hay khí

hoặc khói ), nhiệt độ sấy không quá cao, thường nhỏ hơn 5000C vì nếu nhiệt

độ cao quá thiết bị trao đổi nhiêt phải được chế tạo bằng thếp hợp kim hay

gốm sứ với chi phí đắt.

Đối với thiết bị sấy thùng quay tác nhân sấy được sử dụng chủ yếu là

không khí ẩm với ba yếu tố: độ ẩm tương đối của không khí ẩm, nhiệt độ của



không khí trước khi vào thùng quay là t1 và nhiệt độ của khối không khí khi

ra khỏi thùng quay là t2 nhiệt độ tác nhân sấy sau khi ra khỏi thùng sấy t2

được chọn sao cho tổn thất năng lượng là nhỏ nhất.

Khói lò: khói lò được dùng làm tác nhân sấy có thể nâng nhiệt độ sấy

lên 10000C mà không cần thiết bị gia nhiêt tuy nhiên làm vật liệu sấy bị ô

nhiễm gây mùi khói.

Hơi quá nhiệt: tác nhân sấy này được dùng cho các loại sản phẩm đễ bị

cháy nổ và có khả năng chụi được nhiệt độ cao.

1.3.3. Chế độ sấy

Chế độ sấy là cách thức tổ chức quá trình truyền nhiệt truyền chất giữa

tác nhân sấy và vật liệu sấy và các thông số của nó để đảm bảo năng suất ,

chất lượng sản phẩm yêu cầu và chi phí vận hành cũng như chi phí năng

lượng là hợp lí.

Một số chế độ sấy thường gặp:

1. Chế độ sấy có đốt nóng trung gian: Chế độ sấy này dùng để sấy

những vât liệu không chụi được nhiệt độ cao.

2. Chế độ sấy hồi lưu một phần: Chế độ này khá tiết kiệm năng lượng

nhưng lại tồn nhiều chi phí đầu tư thiết bị.

3. Chế độ sấy hồi lưu toàn phần: Là chế độ sấy kín tác nhân sấy được

hồi lưu hoàn toàn.Chế độ này dùng để sấy các sản phẩm không chứa nước mà

còn là các loại chứa tinh dầu cần được thu hồi …

4. Chế độ sấy hồi lưu và đốt nóng trung gian:

1.3.4. Thiết bị sấy và chế độ sấy

Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy rất khác nhau nên có nhiều

kiểu thiết bị sấy khác nhau vì vậy có nhiều cách phân loại thiết bị sấy:



- Dựa vào tác nhân sấy: thiết bị sấy bằng không khí hay thiết bị sấy

bằng khói lò, ngoài ra còn có thiết bị sấy bằng phương pháp đặt biệt như sấy

thăng hoa, sấy bằng tia hồng ngoại, sấy bằng dòng điện cao tần…

- Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân không hay thiết bị sấy ở áp

suất thường.

- Dựa vào phương thức và chế độ làm việc: sấy liên tục hay sấy gián

đoạn.

- Dựa vào phương pháp cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp

xúc, thiết bị sấy đối lưu hay thiết bị sấy bức xạ…

- Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải…

- Dựa vào chiều chuyển động của tác nhân sấy: cùng chiều hay ngược

chiều.

1.4. GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM SẤY

Bắp vừa là cây lương thực vừa là cây thứcăn chăn nuôi gia súc quan

trọng, là một trong những loại cây lương thực có sản lượng cao nhất trên thế

giới. Đây là loại cây ngắn ngày mang lại hiệu quả kinh tế cao cho người nông

dân. Cùng với sự phát triển của ngành chăn nuôi, nhu cầu tiêu thụ các sản

phẩm từ hạt bắp tang lên rất cao.

Trong nước, diện tích trồng cây bắp ngô càng ngày được mở rộng, chủ

yếu là các tỉnh miền trung và trung du miền núi phía bắc. Với địa hình tương

đối, vùng khí hậu nhiệt đới độ ẩm cao, tính chất địa hình cũng như về dinh

dưỡng đất là nơi phù hợp cho sự phát triển của cây. Không chỉ trong nước,

ngô cũng là thực phẩm có năng suất cao phục vụ cho các ngành công nghiệp

chế biến thực phẩm.

Hạt bắp còn được dung để chuyển hóa thành chất dẻo hay vải sợi. Một

lượng bắp nhất định được phân hủy hay xử lý bằng enzyme để sản xuất siro,



cụ thể siro chứa nhiều fructoza, gọi là siro ngô, một tác nhân làm vị ngọt và

đôi khi cũng được lên mem để sau đó chưng cất thành rượu. Rượu sản xuất từ

ngô cũng được dung ở hàm lượng thấp( 10% hoặc ít hơn ) như thành phần

phụ của xăng làm nguyên liệu cho một số động cơ để gia tăng chỉ số octan,

giảm ô nhiễm môi trường và giảm cả mức tiêu thụ xăng (được gọi chung là

nguyên liệu sinh học ).

Với tầm quan trọng của việc sản xuất bắp như vậy nên diện tích trồng

bắp ngày càng tang lên rất nhiều, hình thành các vùng chuyên canh trồng bắp.

Để năng suất ngày càng tăng, giá thành càng giảm các biện pháp canh tác tiên

tiến, các loại giống mới cho năng suất cao đã được áp dụng vào trong sản

xuất.

Trong công tác thu hoạch và bảo quản, các loại máy móc tiên tiến đã

được đưa vào sử dụng, nhờ đó sản phẩm làm ra có chất lượng tốt hơn, lượng

nhân công lao động giảm, tăng tính cạnh tranh của hàng hóa trong nước trong

quá trình hội nhập.

Sau khi thu hoạch, bắp ngô sẽ được làm khô và tiến hành tách hạt ra

khỏi cùi. Độ ẩm của bắp có liên quan mật thiết với độ bền giữa hạt và bắp cùi.

Độ ẩm càng cao thì độ bền liên kết càng lớn. Vì vậy, độ ẩm ảnh hưởng trực

tiếp đến quá trình tách hạt. Để đảm bảo quá trình tách hạt thuận lợi, hạn chế

hạt bắp bị vỡ thì độ ẩm bắp ngô yêu cầu cho quá trình tách hạt là <35%.

Các thành phần hóa học chủ yếu trong hạt bắp:

Thành phần (%) Nội nhũ Phôi Vỏ và aloron

Protit 8,41 16,34 8,27

Tinh bột 72,61 8,2 7,4

Đường 0,64 10.80 0,34

Chất béo 1,35 25,03 11,41

Xenluloza 0.65 2,75 16,85

Tro 0,68 7,55 1,27



Hàm lượng dịnh dưỡng của 100g hạt bắp :

Đường : 3,2g

Xơ tiêu hóa : 2,7g

Chất béo : 1,2g

Protein : 3,2g

Vitamin A : 10µg

Vitamin B1 : 0,2µg

Vitamin B3 : 1,7µg

Vitamin B9 : 46µg

Vitamin C : 7mg

Sắt : 7 mg

Magie : 37 mg

Kali : 270 mg

Với điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa ở nước ta, độ ẩm tương đối cao

là điều kiện thuận lợi cho các loại vi sinh vật, nấm mốc, các loài côn trùng

phát triển. Việc này một phần ảnh hưởng đến năng suất và quá trình bảo quản

nông sản. Như vậy, vấn đề cấp thiết là tăng thời gian bảo quản nông sản, cụ

thể hơn ở đây là hạt bắp ngô sau khi thu hoạch. Sấy đối lưu là một trong

những phương pháp được áp dụng rộng rãi trong việc làm giảm độ ẩm của

nông sản thực phẩm nhằm tăng thời gian bảo quản, mặt khác phương pháp

này cũng đơn giản, thiết bị không quá phức tạp. Do đó, nó càng ngày được sử

dụng rộng rãi, không phụ thuộc vào thời tiết như phương pháp phơi thủ

công.

1.5. CHỌN PHƢƠNG ÁN SẤY VÀ THIẾT BỊ SẤY

1.5.1. Chọn phƣơng án sấy

Ngô được sấy gián đoạn theo mẻ với tác nhân là không khí nóng. Vật

liệu sẽ được lưu và đảo trộn liên tụ nhờ các cánh đảo. Tác nhân sấy đi xuyên



qua và trao đổi nhiệt với khối vật liệu, tại đây quá trình chuyển khối xẩy ra

làm bay nước trong vật liệu, hơi ẩm theo tác nhân sấy đi ra ngoài.

Tác nhân sấy được sử dụng trong hệ thống là không khí nóng. Không

khí ẩm môi trường được quạt gió hút và thổi đi vào calorife và đi vào thùng

sấy. Tại calorife, không khíẩm được gia nhiệt để nâng từ nhiệt độ môi trường

lên nhiệt độ sấy và làm giảm độ ẩm trong tác nhân sấy để tăng động lực của

quá trình sấy.

1.5.2. Chọn thiết bị sấy

Thiết bị sấy được chọn ở đây là hệ thống sấy thùng quay là một hệ

thống sấy đối lưu. Được dùng rộng rãi trong công nghệ sau thu hoạch để sấy

các loại hạt ngũ cốc. Cấu tạo chính hệ thống sấy thùng quay là một thùng sấy

hình trụ tròn.Đối với bài toán sấy ngô này thì hệ thống sấy thùng quay

hoạtđộng giánđoạntheo mẻ. Thùng sấy được đặt nằm ngang, vật liệuđược cho

vào qua cữa tiếp liệu và khi hoàn thành quá trình sấy thì vật liệu cũngđược

tháo ra qua cữa này. Thùng sấy quay với tốc độ (1,5-8)vòng/phut nhờ một

động cơ điện thông qua một hộp giảm tốc.Vật liệu vào phễu chứa đi vào

thùng sấy, thùng sấy quay tròn, vật liệu sấy vừa bị xáo trộn vừa đi đầu cao

xuống đầu thấp. Trong quá trình này tác nhân sấy và vật liệu sấy trao đổi

nhiệt và ẩm cho nhau.

* Ƣu và nhƣợc điểm của hệ thống sấy thùng quay ( HTSTQ)

- Ưu điểm của hệ thống sấy thùng quay :

Quá trình sấy được đều đặn và mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt giữa vật liệu

và tác nhân sấy, cường độ sấy tính theo lượng ẩm đạt được cao , thiết bị đơn

giản dễ vận hành.

Nguyên liệu trong thùng luôn được đảo trộn nhờ cách cánh chia và

thùng quay, việc này tang sự tiếp xúc của bề mặt vật liệu sấy với tác nhân sấy

làm tang khả năng bốcẩm ra khỏi khối vật liệu. Mặt khác, tác nhân sấy



đượcđưa vào giữa thùng sấy và xuyên qua lớp vật liệu sấy rồi thoát ra qua

thành thùng làm tang khả năng trao đổi nhiệt vật liệu.

Với thiết kế nhỏ gọn và tiện lợi cho việc sử dụng, thiết bị có thể

đượcứng dụng cho sấy các loại vật liệu khác nhau như thuốc, lá thảo

dược,…Đặc biệtápdụng để sấy là thảo dược rất hiệu quả.Khả năng trao đổi

nghiệt cao, lượng tổn thất không tiếp xúcít và thời gian được rút ngắn.

- Nhược điểm của hệ thống sấy thùng quay:

Là hệ thống sấy giánđoạn thì nguyên liệu không đượcliên tục, mặt khác

nguyên liệu luôn đượcđảo trộn trong quá trình sấy làm cho vật liệu bị vớ, gây

nhiều bụi.Đối với thiết kế này, thiết bị nhỏ gọn, lượng nhiệt thất thoát qua vật

liệu bao che không lớn, nhưng khi thực hiện với thiết bị quay mô lớn thì yêu

cầu thiết kế tính toán tốiưu hơn để giảm tổn thất.

Do tác nhân sấy của hệ thống được thải trực tiếp vào môi trường mang

theo lượng nhiệt dư trong tác nhân sấy làm thất thoát nhiệt. Việc tận dụng

lượng tác nhân sấy thảiở giai đoạn sau sẽ làm giảm được năng lượng tiêu hao,

khi sử dụng thành thùng là cữa thải khí, tác nhân sấyđi xuyên qua thành thùng

thìứng dụng sấy tuần hoàn khí thải là rất khó.



Hình 1: Sơ đồ hệ thống sấy

1: Thùng quay 2: Bánh răng 3: Vànhđai đỡ

4: Calorife 5: Quạt 6: Con lăn đỡ

7: Động cơ 8: Hộp giảm tốc

Trong quá trình sấy dùng chất tải nhiệt là không khí khô được gọi là tác

nhân sấy. Không khí được thổi qua calorife để tang nhiệt độ và giảm hàm ẩm

đi vào buồng sấy. Khồng khí nóng đi qua bề mặt vật liệu, trao đổi nhiệt và

làm nước trong vật liệu bay hơi, lượng hơi nước sẽ được tác nhân sấy cuốn đi

ra ngoài.

Trong đồ án này em xin trình bày về quy trình công nghệ sấy ngô, tính

toán vàthiết kế máy sấy thùng quay làm việc gián đoạn dùngđể sấy các nông

sản năng suất 50kg/mẻ.



PHẦN 2 - QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

2.1. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

2.2. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

2.2.1. Vật liệu

Bắp ngô sau khi thu hoạch sẽ được tiến hành tách vỏ và loại bỏ cách

thành phần khác, chỉ giữ lại hạt liền cùi ngô. Việc này được tiến hành thủ

công nên cần nhiều nhân lực để hoàn thành.

Sau khi ngô được làm sạch, tách vỏ sẽ được tiến hành phơi khô sơ bộ.

Giai đoạn này thực hiện phơi ngoài trời tận dụng ánh nắng mặt trời theo

Bảo quản

Thùng sấy

Tẽ hạt

Thu hoạch

Tách vỏ phơi khô sơ bộ

Calorife

Quạt đẩy

Không khí ra

Khoâng khí



phương pháp thủ công. Phương pháp này cần nhiều khồng gian hữu ích để

phơi tách ẩm nhờ ánh nắng trực tiếp của mặt trời, áp dụng cho quy mô nhỏ lẻ

của hộ gia đình. Trong giai đoạn này, lượng ẩm một phần bay hơi làm giảm

độ ẩm trong vật liệu, điều này làm cho liên kết giữa hạt và cùi ngô yếu dần.

Khi đến độ ẩm thích hợp cho quá trình tách hạt ra khỏi cùi thì chuyển sang

giai đoạn tách hạt để loại bỏ cùi không cần thiết.

Do liên hết hạt với cùi yếu hơn so với lúc thu hoạch và hạt đủ khô, khi

thực hiện tách thì hạt sẽ không bị vỡ, tránh hao hụt ngô trong quá trình. Việc

thực hiện quá trình tách hạt như bình thường vẫntheo phương pháp thủ công,

năng suất không cao và cần nhiều nhân công để thực hiện. Như vậy rất tốn

thời gian và nhân lực khi thực hiện với năng suất lớn. Hiện nay, các loại máy

tách hạt đã ra đời, thựchiện cũng dựa trên nguyên lý của phương pháp thủ

công nhưng được cơ giới hóa. Năng suất làm việc của các máy này lớn, giúp

làm giảm thời gian và nhân lực để thực hiên.

Hạt sau khi được tách khỏi cùi sẽ được tiến hành sấy bổ sung để về

độẩm thích hợp bảo quản. Quá trình sấy sử dụng thiết bị sấy thùng quay,

phương pháp thực hiệntheo mẻ. Cho nguyên liệu sấy vào thùng một lượng

nhấtđịnh và tiến hành quá trình sấy. Nguyên liệu đượcđảo trộn nhờ các

cánhđảo trong quá trình thùng quay làm tang tiếp xúc của bề mặt vật liệu với

tác nhân sấy. Như vậy, vật liệu nhận được nhiều năng lượng cần thiết làm

tang quá trình bay hơiẩm trong vật liệu.

2.2.2. Tác nhân sấy

Không khí ở điều kiện bình thường (250C, 90%) được quạt hút đưa vào

hệ thống qua ống dẫn khí vào calorife để tiến hành trao đổi nhiệt lên 700C,

sau đó được dẫn vào thùng sấy. Do có sự mất mát nhiệt trên đường ống dẫn

nên khi tác nhân sấy vào tới thùng quay thì nhiệt độ có phần giảm hao hụt.



Tại thùng sấy, tác nhân sấy sẽ tiến hành quá trình truyền nhiệt và dẫn ẩm ra

khỏi vật liệu sấy. Nhiệt độ tác nhân sấy giảm dần và khi ra khỏi thùng sấy chỉ

còn 500C. Tác nhân sấy được thải trực tiếp ra môi trường bên ngoài.

Kết thúc quá trình, vật liệu đạt đến độ ẩm yêu cầu sẽ được đem đi bảo

quản. Sản phẩm sẽ được lấy ra từ cửa tháo nguyên liệu trên thiết bị.



PHẦN 3 - TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN

BẰNG NĂNG LƢỢNG

3.1. CÁC THÔNG SỐ

Năng suất nhập liệu tính theo sản phẩm : G2 = 50 kg/mẻ

Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy :ω1 = 35% = 0.35

Độ ẩm cuối của vật liệu sấy:ω2 = 0.14% = 0.14

Khối lượng riêng hạt vật liệu: = 1.253 kg/m3

Khối lượng riêng khối hạt vật liệu: r = 850 kg/m3

Nhiệt dung riêng của vật liệu khô: Ck = 1,2 – 1,7 (kJ/kg.K)

Chọn Ck= 1,7 (kJ/kg.K)

Kích thước hạt bắp :

- Dài : l = 4,2 – 8,6 mm

- Rộng : b = 1,6 – 4,0 mm

- Dày : δ = 1,5 – 3,8 mm

- Đường kính tương đương của hạt bắp : dtđ = 7,5 mm

3.2. CÔNG THỨC XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY

- Hàm ẩm:

b

b

PP

Px

.

.622,0

(kg ẩm/kg kkk). (CT VII.11-tr95-[11])

Trong đó: P –áp suất khíquyển: P= 1.013 bar.( 760 mmHg)

- Enthalpy:

)..(. tCrxtCI hok (kJ/kg). (CT VII.13-tr95-[11])

Trong đó:

- Ck = 1 kJ/kg.K – Nhiệt dung riêng của không khí khô.

- Ch = 1,97 kJ/kg.K - Nhiệt dung riêng của hơi nước.



- r0 = 2493 kJ/kg - Nhiệt ẩm hóa hơi của nước.

- t – Nhiệt độ không khí (0C).

- x – Hàm ẩm (kg ẩm/kgkkk).

)97,12493.( txtI

- Thể tích riêng của không khí ẩm:

bb PP

T

PPM

TRv

.

288

)..(

.

(m

3/kgkk). (CT VII.8-tr94-[11])

Trong đó:

- R - Hằng số khí: R =8314 J/kmol.độ.

- M - Khối lượng không khí: M = 29 kg/kmol.

- P, Pb – áp suất khí trời và áp suất bão hòa của hơi trong không khí

(N/m2).

- Khối lƣợng riêng của không khí ẩm:

(kg/m3)(CT VII.9-tr95-[2])

Trong đó:

- P, Pb lấyđơn vị N/m2.

- T0 - Nhiệt độ tiêu chuẩn: T0 = 273 K.

- o – Khối lượng riêng không khí theo điều kiện: o = 1,293 kg/m3.

3.3. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI TÁC NHÂN SẤY

TRONG QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT

3.3.1. Thông số trạng thái của không khí ngoài trời (A)

Vậy, tại điểm A ta có:

to= 25oC; 0 =90%

Áp suất hơi bão hòa: Pb0 = 0,03166 bar.

Hàm ẩm: x0 = 0,0178 kg ẩm/kgkkk.

P

P

TP

PT bo

o

o .378.01



Enthalpy: I0 = 70,25 kJ/kg.

Thể tích riêng của không khí ẩm: v0 = 0,872 m3/kgkk.

Khối lượng riêng :0 =1,172 kg/m3.

3.3.2. Thông số trạng thái của tác nhân sấy vào thùng sấy (B)

Không khí ngoài trời ở trạng thái A được thổi qua calorife nhờ quạt ht.

Tại đây, không khí trao đổi nhiệt với calorife làm tăng nhiệt độ v giảm độ ẩm

không khí, đưa không khí lên trạng thái B(x1, t1) và đi vào thùng sấy (x1 = x0

= 0,0178 kg ẩm/kgkk).

Rõ ràng, nhiệt độ t1 tại điểm B là nhiệt độ cao nhất của tác nhân sấy,

được quy định bởi tính chất của vật liệu sấy và chế độ công nghệ và được

chọn ở phần trên.

Tại điểm B: t1 = 70oC,x1 = x0 = 0,0178 kg ẩm/kgkk.

Khi đó áp dụng các công thức đã nêu ở phần III.1., các thông số khác

của tác nhân sấy ở trạng thái B được xác định như sau:

- Áp suất hơi bão hòa: Pb1 = 0,307 bar.

- Độ ẩm tương đối:1 = 0,0918 = 9,18 %.

- Enthalpy: I1 = 116,83 kJ/kg.

- Thể tích riêng của không khí ẩm: v1 = 1,003 m3/kgkk.

- Khối lượng riêng :1 = 1.018 kg/m3.

3.3.3. Thông số trạng thái của tác nhân sấy ra khỏi thùng sấy (C)

Không khí ở trạng thái B được đẩy vào thiết bị sấy để thực hiện quá

trình sấy.

Nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi thùng sấy t2 tùy chọn sao cho tổn thất

nhiệt do tác nhân sấy mang đi là bé nhất nhưng phải tránh hiện tượng đọng

sương (nghĩa là tránh trạng thái C nằm trên đường bão hòa). Đồng thời, hàm

ẩm của tác nhân sấy tại C phải nhỏ hơn độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy tại

điểm đó để vật liệu sấy không hút ẩm trở lại.



Với quá trình sấy lý thuyết ta có: I2 = I1 = 116,83 kJ/kgkk, = 100 %.

Thời gian sấy của hệ thống sấy thng quay phụ thuộc vo độ ẩm ban đầu

ω1 của vật liệu sấy và nhiệt độ vào của tác nhân sấy t1. Với bài toán đặt ra thì

thời gian sấy của hệ thống là τ (h) và độ ẩm trung bình của vật liệu sấý ωtb thì

nhiệt độ đốt nóng hạt cho phép th được xét theo công thức :

tb

ht

.63,037,0

5,23ln.343,4218,2

,

oC

Khi đó tác nhân sấy ra khỏi vùng sấy được xác định theo mối quan hệ:

htt )105(2 , oC

Như vậy điều kiện sấy trong 1h và độ ẩm trung bình của vật liệu sấy ωtb

= 24,5 thì nhiệt độ đốt nóng hạt bằng:

47245,0.63,037,0

5,231ln.343,4218,2

.63,037,0

5,23ln.343,4218,2

tb

ht

Do đó, chọn t2 = 50oC.

Khi đó áp dụng các công thức đã nêu, các thông số khác của tác nhân

sấy ở trạng thái C được xác định như sau:

- Áp suất hơi bão hòa: Pb2 = 0,125 bar.

- Hàm ẩm: x2 = 0,0258kg ẩm/kgkk.

- Độ ẩm tương đối: 2 = 0,3228 =32,28%.

- Thể tích riêng của không khí ẩm: v2 = 0,956 m3/kgkk.

- Khối lượng riêng :1 = 1.076 kg/m3.



Trạng thái tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết tóm tắt ở Bảng 1.

Bảng1: Trạng thái tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết:

Đại lƣợng Trạng thái không

khí ban đầu (A)

Trạng thái không khí

vào thiết bị sấy (B)

Trạng thái không khí

ra khỏi thiết bị sấy (C)

t (oC) 25 70 50

0,9 0,0918 0,3228

x (kg/kgkk) 0,0178 0,0178 0,0258

I (kJ/kgkk) 70,25 116,83 116,83

Pb (bar) 0,0349 0,307 0,125

v (m3/kgkk) 0,872 1,003 0,956

(kg/m3) 1,172 1,018 1,076

I1=I2

I’2

A

70oc

50OCC =0.9

C’

25OC B

x

xo=x1x’2 x2

Đồ thị I-x biểu diễn quy trình sấy trong máy sấy



3.4. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Phương trình cân bằng vật chất:

WGG

WGG

2211

21

..

Lượng ẩm bốc hơi trong 1 mẻ:

154,16

)35,01(

)14,035,0.(50

1

.

1

212

GW kg/mẻ.

Lượng vật liệu khô tuyệt đối:

43)14,01.(50)1.( 22 GGk kg.

Năng suất nhập liêu tính theo vật liệu ban đầu:

154,66154,165021 WGG kg/mẻ.

Lượng tác nhân khô cần thiết:

25,2019

0178,00258,0

154,16

12

xx

WL kg/mẻ.

Lượng tác nhân tiêu hao riêng:

125

0178.00258,0

11

12

xxW

Ll kgkk/kg ẩm.

3.5. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA TÁC NHÂN

SẤY TRONG QUÁ TRÌNH THỰC TẾ

3.5.1. Cân bằng năng lƣợng chung cho quá trình sấy

Vì quá trình sấy không có bổ sung nhiệt lượng và thiết bị sấy thùng

quay không có thiết bị chuyển tải Qbs = Qvc = 0. Như vậy:

Nhiệt lượng đưa vào thiết bị sấy gồm:

Nhiệt lượng do tác nhân sấy nhận được trong calorife: L(I1 – I0).

Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào: [(G1 - W).Cvl + WCa].tvl1.

Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bị sấy gồm:

Nhiệt lượng tổn thất do tác nhân sấy mang đi: L(I2 – I0).



Nhiệt lượng tổn thất qua cơ cấu bao che Qbc.

Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra: G2.Cvl.tvl2.

Trong đó:

tvl1 - nhiệt độ ban đầu của vật liệu sấy, lấy bằng nhiệt độ môi trường:

tvl1 = t0 = 25oC.

tvl2 - nhiệt độ cuối của vật liệu sấy sau khi ra khỏi thiết bị sấy:

tvl2 = t2 – (5oC) = 50 – 5 = 45

oC.

Cv - nhiệt dung riêng của vật liệu sấy với độ ẩm :

Cvl = Cvk(1 - ) + Ca. (J/kg.K).

Ca - nhiệt dung riêng của ẩm (nước): Ca = Cn = 4180 J/kg.K.

Ck - nhiệt dung riêng của vật liệu khô: Ck = 1,2 – 1,7 (kJ/kg.độ).

Chọn Ck = 1,7 (kJ/kg.độ).

Cvl2= Cvk(1 –2)+Ca.2

= 1,7.103.(1- 0,14) +4180.0,14 = 2047,2 (J/kg.K)

3.5.2. Cân bằng nhiệt lƣợng vào và ra hệ thống sấy

Định luật bảo tòan năng lượng :

∑Qv = ∑ Qr

L(I1 – I0) + [(G1 - W)Cvl + WCa].tvl1 = L(I2 – I0) + Qbc + G2.Cvl.tvl2

Đặt Qv - tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi: Qv = G2Cvl2(tvl2 –tvl1)

Mặt khác:

G2 = G1 – W

Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy thực:

Q = L(I1 – I0) = L(I2 – I0) + Qbc + Qv – W.Ca.tvl1

Nhiệt lượng tiêu hao riêng (nhiệt lượng cần để bốc hơi 1kg ẩm):

q = l(I1 – I0) = l(I2 – I0) + qbc + qv – Ca.tvl1

Trong đó:



W

Qq bc

bc

W

ttCG

W

Qq vlvlvv

v

)( 122

Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy: coi Cvl1 = Cvl2

Qv = G2Cvl(tvl2 –tvl1)

= 50×2047,2×(45 - 25) = 20472000 J/mẻ = 2047,2kJ/mẻ.

73,126

154,16

2,2047

W

Qq v

v kJ/kg ẩm.

Nhiệt do ẩm trong vật liệu đưa vào:

W.Ca.tvl1 = 16,154×4,18×25 = 1688,093 kJ/mẻ.

Ca.tvl1 = 4,18×25 = 104,5 kJ/kg ẩm.

Tổn thất nhiệt qua cơ cấu bao che:

Qbc = (0.03 0.05).Qhi.

Chọn Qbc = 0,04.Qhi

Với Qhi = W.[rvl1 + Ch.(t2 – tv1)] - nhiệt hữu ích (tức là nhiệt cần thiết để

làm bay hơi ẩm trong vật liệu và nâng nhiệt độ ẩm từ nhiệt độ ban đầu đến

nhiệt độ cuối thùng sấy).

Trong đó:

rv1 - ẩn nhiệt hóa hơi của nước trong vật liệu sấy ở nhiệt độ vào :

rvl1 = 2428,99 kJ/kg (BảngI.212-tr254-[10])

Qhi= 16,154×(2428,99 + 1,97×(50-25)) = 40033,489 kJ/mẻ.

Qbc = 0,040×Qhi = 0,040×40033,489 = 1601,339 kJ/mẻ.

129,99154,16

339,1601

W

Qq bc

bc kJ/kg ẩm.

Đặt D - nhiệt lượng riêng cần bổ sung cho quá trình sấy thực (là đại

lượng đặc trưng cho sự sai khác giữa quá trình sấy thực tế và sấy lý thuyết):



D = Catvl1 – qbc – qv

Với quá trình sấy lý thuyết: D= 0

Với quá trình sấy thực tế: D≠ 0 vàđược tính như sau:

D = Ca.tvl1 – qbc – qv = 104,5 – 99,129 – 126,73 = –120,97 kJ/kg ẩm.

Vì D < 0 Catv1< qbc + qv I2< I1 trạng thái tác nhân sấy sau quá

trình sấy thực nằm dưới đường I1 (đường sấy thực tế nằm dưới đường sấy lý

thuyết)

Xácđịnh nhiệt dung riêng dẫn xuất Cdx :

0368,10178,0.842,1004,1.842,1004,1 1 xCdx , kJ/kgkkK

Xác định hàm ẩm x2 ứng với quá trình sấy thực thông qua t2 được áp

dụng theo công thức:

0254,0

97,1201,2592

)5070.(0368,10178,0

).( 121

'

2

i

ttCxx dx , kg ẩm/kgkk

Với 1,259250.842,12500.842,12500 ti , kJ/kg

Áp dụng công thức tương ứng đã nêu, các thông số khác của tác nhân

sấy ở đầu ra của thùng sấy trong quá trình sấy thực C’ được xác định như sau:

Enthalpy: 82,115'

2 I kJ/kgkk.

Áp suất hơi bão hòa: P2’ =0,125bar.

Độ ẩm tương đối: %79,313179,0'

2 .

Thể tích riêng của không khí ẩm: 9557,0'

2 v m3/kgkk.

Khối lượng riêng:’=1,0756 kg/m

3.

3 Lượng tác nhân khô cần thiết:

526,21250178,00254,0

154,16

1

'

2

'

xx

WL kg kkk

Lượng tác nhân tiêu hao riêng:

58,1310178,00254,0

111

1

'

2

'

xxW

l kg kkk/kg ẩm.



Lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình sấy thực:

Q’= L’.( I1 – I’2) + Qbc + Qv – W.Ca.tvl1

= 2125,526.(116,83 – 115,82) + 1601,339 +2047,20 – 1688,093

= 4107,227kJ

Lượng nhiệt cung cấp riêng:

25,254154,16

27,41072'

W

Qq (kJ/kg ẩm).

Trạng thái tác nhân sấy trong quá trình sấy thực tế được tóm tắt trong

bảng sau:

Bảng2: Trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực tế:

Đại lƣợng Trạng thái không

khí ban đầu (A)

Trạng thái

không khí vào

thiết bị sấy (B)

Trạng thái không

khí ra khỏi thiết bị

sấy (C’)

t (oC) 25 70 50

(đơn vị) 0,9 0,0918 0,3179

x (kg/kgkk) 0,0178 0,0178 0,0254

I (kJ/kgkk) 70,25 116,83 115,82

pb (bar) 0,03495 0,307 0,125

v (m3/kgkk) 0,872 1,003 0,9557

(kg/m3) 1,172 1,018 1,0756



PHẦN 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ

4.1. TÍNH TOÁN THÙNG QUAY

Thiết bị sấy ngô thùng quay sử dụng cánh nâng, được chia làm 3 cánh

hợp với nhau góc 120o. Thùng thiết kế 2 trụ tròn rỗng đồng tấm, các trụ rỗng

này được tạo từ các tấm lưới có lỗ để tác nhân sấy xuyên qua. Tác nhân sấy đi

vào ống trong và xuyên qua thành ống, tại đây tiếp xúc với lớp vật liệu rồi đi

ra khỏi thùng quay qua thành ống lớn.

Chọn hệ số chứa đầy vật liệu =0.25(Bảng 6.1 tr177-[6])

Chọn tốc độ quay của thùng: n = 3 vòng/ph

Tốc độ tác nhân sấy đi trong vùng sấy v = 0,5m/s.

4.1.1. Thể tích thùng sấy tính theo lý thuyết

31

.

.m

GVT

(CT 6.42- tr178-[6])

Trong đó :

G1 : Khối lượng vật liệu sấy , kg => G1 = 66,154 kg

t : Thời gian sấy cho mẻ sấy , phút ( Do quá trình sấy theo mẻ

nên ta có thể bỏ qua thông số kể đến thời gian. )

: Hệ sốđiềnđầy, = 0,2 ÷ 0,3 => Chọn= 0,3

: Khối lượng riêng của vật liệu, kg/m3=> 850r kg/m

3

Như vậy, ta có thể tích vùng sấy cần thiết của thùng sấy:

31 259,0

3,0.850

154,66

.m

GVT

Thùng sấy hoạt động theo mẻ, mỗi mẻ cho 1 khối lượng nhất định vào

quá trình sấy. Tác nhân sấy được thổi từ trong lòng thùng sấy xuyên qua lớp

vật liệu và ra ngoài qua thành thùng. Thiết kế kết cấu của thng được tạo bởi 2



trụ rỗng làm bằng lưới thép có đột lỗ. Như vậy khối vật liệu sẽ nằm trong

khoảng giữa của 2 trụ rỗng.

Mặt khác, để tăng khả năng tiếp xúc với tác nhân sấy và đảo vật liệu

được đều hơn thì giữa khoảng không của 2 trụ rỗng chia làm 3 khoang bằng

các cánh chắn nối liền 2 trụ. Các cánh này hợp với nhau một góc 120o, khi

hoạt động thì vật liệu được san đều cho các khoang này.

Không chỉ vậy, vật liệu được phân bố đều trong các khoang này tạo ra

lực cân bằng khi thùng quay, trọng lực khối vật liệu được phân bố đều ra 2

bên của trục quay làm giảm momen cản trên trục quay. Do đó, momen cần

thiết của động cơ truyền động để làm quay thùng giảm, các chấn động do sự

xáo trộn của vật liệu được giảm tối thiểu.

Ta có mối liên hệ giữa thể tích vùng sấy và thể tích của 2 trụ rỗng :

32

2

2

1 ,).(.4

mDDLV T

Trong đó :

- V : Thể tích vùng lm việc của thng sấy, m3

- D1 : Đường kính của trụ rỗng lớn, đồng thời cũng là đường

kính của thiết bị, m

- D2 : Đường kính của trụ nhỏ, đây là ống dẫn tác nhân sấy vào

tâm thùng sấy, m

- LT : Chiều dài thùng sấy, m

Từ mối liên hệ trên, ta chọn kích thước cần thiết cho thùng sấy :

- LT = 1,4 m

- D1 = 0,5 m

- D2 = 0,3 m

Thể tích thực của buồng sấy thùng quay :

3222

2

2

1 25,0)15,05,0(4,14

).(.4

mDDLV TT



Sai số tính tốn thể tích thùng sấy :

%47,3

259,0

259,025,0

V

VVT

4.1.2. Tính tốc độ tác nhân sấy

Tốc độ tác nhân sấy của hệ thống nằm trong khoảng v = 0,3÷0,6 m/s.

Trong bài toán này, ta chọn tốc độ tác nhân sấy v = 0,6 m/s.

Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy sau calorife:

903,2131526,2125003,1'

11 LvV , m3/mẻ

Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy sau thùng sấy:

365,2031526,21259557,0'' '

22 LvV , m3/mẻ

Lưu lượng thể tích trung bình của tác nhân sấy trong thùng:

634,20812

365,2031903,2131

2

'21_

VV

V , m3/mẻ

Tiết diện tự do của thùng sấy:

22

2

2

1

2

2

2

1 ).(5498,04

).()3,01()1( mDD

DDFF T

Tốc độ tác nhân sấy đi trong thùng:

)/(6,0)/(2160)..(5498,0.

634,2081

.. 2

2

2

1

_

smhmDDLFL

Vv

TT

k

Thời gian sấy của hệ thống xác định theo công thức:

855,32160.25,0

634,2081

...

kTkT vV

V

vFL

V , h

Trong công thức này, thời gian được xác định qua lượng tác nhân sấy

cần thiết của cả quá trình và thể tích tự do của thùng sấy, đây là khoảng không

gian mà tác nhân sấy trao đổi nhiệt với vật liệu. Thời gian này chỉ mang tính

tương đối, nó chỉ xét đến quá trình sấy ổn định. Quá trình càng về sau thì khả

năng tách ẩm càng khó do độ ẩm giản, tỷ lệ ẩm liên kết càng cao.



Các cánh đảo của thùng sấy phân chia vùng làm việc của vật liệu sấy,

mặt khác còn làm cho vật liệu sấy đảo trộn trong vùng làm việc của nó.

Nhưng đặc điểm này sẽ làm cho tác nhân sấy bị chia lối theo từng vị trí của

khoang chia. Ở những vị trí cụ thể, vật liệu nằm choán tồn bộ bề mặt của

thành ống nhỏ, khi đó tác nhân sấy có trở lực lớn khi đi qua lớp vật liệu này,

thùng quay nên các vị trí này được luân phiên với từng khoảng thời gian xác

định. Lượng tác nhân sẽ tập trung phân chia sang các khoang khác. Chọn vận

tốc sấy lấy giá trị trung bình tương đối của quá trình.



PHẦN 5: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ

5.1. TÍNH VÀNH ĐAI VÀ CON LĂN

Vành đai lắp tự do vào thân thùng, dùng các chân đế, giữa chân đế và

thùng có đặt các tắm căng cứng dày 5-20 mm. giữa chân đế và mặt trong của

thùng có đặt các tấm thép căng bằng thép mỏng.

Chọn bề dày thanh tăng cứng: 3 mm.

Chọn bề dày tấm thép mỏng làm thùng: 3 mm

(Việc chọn bề dày tấm thép làm thùng kích thước bé ảnh hưởng rất nhỏ

đến thể tích thực của vùng sấy nên có thể bỏ qua yếu tố ảnh hưởng này)

Chọn kích thước vành đai:

Chọn sơ bộ bề rộng vành đai: B = 35 mm.

Bề dàyvành đai:

Đối với thùng tải trọng nặng :

46,13)(6,2

35

6,2 mm

Bh Chọn h = 35 mm.

Đường kính ngoài đai:

DN = DT+2h = 506 + 2.35 = 576mm

Khối lượng vành đai:

Mvd = kgDDB

CTTN 34,167850).506,0576,0(4

035,0.)..(

4

. 22

3

22

Tính tải trọng thùng:

Khối lượng thùng sấy:

Tiết diện của thùng sấy là hình vành khăn

Thể tích của vật liệu làm thùng sấy:

22222

2

2

2

2

2

1

2

1

00857,0144,015,0500,0506,04

4,1.

4

.

m

DDDDL

V trngtrngvl



Khối lượng thùng:

kgVm svlluoi 85,443/7850.00857,0.23/..2

( Do thùng được làm từ các tấm thép có đột lỗ nên khối lượng tổng của thùng

giảm. Hệ số này tùy thuộc vào loại lưới chọn. Trong trường hợp chọn thép đột lỗ

nên chọn hệ số khối lượng ở đây là k =2/3 )

Khối lượng bộ phận bánh răng: bằng thép có khối lượng riêng

7850 kg/m3.

Bánh răng xem như tương đương vật có tiết diện hình vành khăn

với:

Đường kính ngoài = Đường kính vòng lăn = 576mm.

Đường kính trong =Đường kính vòng chân răng = 506mm.

Rộng b=40 mm.

Khối lượng răng:

kgDDb

M CTtrrangngrangrang 67,187850).506,0576,0(4

04,0.)(

4

. 22

3

2

.

2

.1

Khối lượng các thanh tăng cứng cho thùng:

tctvtctctvtc bLnDDnSLnDDnm ..)..).(.(.)..).(.( 2121

Chọn loại thép có bề dày δ = 3mm, bề rộng của thanh b = 25mm.

Thùng chia thành 3 khoang nên tăng cứng đồng đều sao cho cân trọng

lượng ở các khoang. Với thùng ngoài sử dụng 6 thanh, còn lưới trong sử dụng

3 thanh tăng cứng.

Mặt khác, thành thùng cũng được tăng cứng bởi các thanh uốn cong.

Bố trí thành 3 vòng tăng cứng cho cả lưới ngoài và lưới trong.

kgmtc 03,117850.003,0.025,0).4,1.9)15,05,0.(.3(

Tổng khối lượng thùng:

kg

MMMMMMM tcnlcnlvdrangthung

384,17303,11154,6634,16.267,1885,44



Tổng tải trọng của thùng:

Q= NgM 87,170081,9.384,173.

Tải trọng tác dụng lên một vành đai= Q/2=850,45 (N)

Phản lực tác dụng lên mỗi con lăn đỡ:

Chọn góc giữa con lăn hợp với phương thẳng đứngo30

01,49130cos.2

45,850

cos.2

3

Q

T (N)

Kiểm tra lại bề rộng vành đai:

02,024000

01,491

rP

TB cm= 2,0mm (thỏa) (CT5.34-tr250-[9])

Do thùng năng quay chậm nên chọn Pr =24000 N/cm

Tính con lăn đỡ:

Bề rộng con lăn đỡ:

Chọn Bc=B+10=35+10=45cm

Đường kính con lăn thép:

cmB

T

B

Td

Cc

c 364,05,4.300

01,491

.300)400300(

Chọn dc=100mm

5.2. THIẾT KẾ BỘ PHẬN TRUYỀN ĐỘNG CHO THÙNG

Xác định công suất động cơ dùng quay thùng:

Công suất cần thiết để quay thùng:

)(.....0013,0 3 kWnLDN vTTthung (CTVII.54/p123,[11])

Với:

DT - đường kính trong của thùng: DT = 0,5 m.

LT - chiều dài thùng: LT = 1,4 m.

- hệ số phụ thuộc vào dạng cánh.



Với cánh nâng, hệ số chứa đầy = 0,3:

α = 0,071 (Bảng VII.5/p123,[11])

n - tốc độ quay của thùng: n = 3 vòng/ph.

v - khối lượng riêng thể tích của vật liệu: v = 850 kg/m3.

Nthùng = 0,0013×0,53×1,4×0,071×3×850 = 0,042 kW

Để quay được thùng thì công suất làm việc của động cơ phải lớn hơn công

suất cần thiết để quay thùng một lượng nhất định để có thể thắng lực ma sát giữa

thùng với con lăn đỡ, hay do hiệu suất của các bộ truyền không đạt 100%,…Ngồi

ra, cơng suất động cơ sử dụngđể thắng lực ma sát nghỉ ban đầu hay mômen mở máy

nên sẽ chọn dư nhiều so với cơng suất quay thng. Theo Bảng 2P-tr32-[5], chọn

động cơ kiểu A02-41-8 là động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ rôto ngắn

mạch, có các số liệu kỹ thuật sau:

Công suất động cơ: Nđc = 1,5 kW.

Vận tốc quay: nđc =720 vòng/ph.

Hiệu suất: 81,0dc

Công suất làm viêc của động cơ:

kWNN dcdclv 215,181,0.5,1.

Nlv > N thỏa điều kiện để quay thùng.

Phân phối tỷ số truyền động cho hệ thống truyền động:

Do động cơ có vận tốc lớn, thùng có vận tốc nhỏ hơn rất nhiều. Sử dụng bộ

truyền động giảm tốc có hệ 3 bộ truyền động. Bộ truyền động bánh đai dùng để

truyền chuyển động từ động cơ đến hộp giảm tốc. Đến đây tốc độ có giảm đi một

phần vào khi qua hộp giảm tốc thì tốc độ này giảm đi rất lớn. Hộp giảm tốc này sử

dụng truyền động bánh vít - trục vít có tỉ số truyền cao và khả năng truyền momen

lớn. Hộp giảm tốc sẽ sử dụng thêm bộ truyền động bánh răng trụ răng thẳng để hợp

với thùng quay qua một bánh răng trung gian. Từ hộp giảm tốc sẽ truyền động lên

bánh răng trung gian (hệ bánh răng 1) và từ bánh răng trung gian này truyền chuyển



động lên bánh răng của thùng quay ( hệ bánh răng 2). Hệ bánh răng của thùng quay

được gắn trực tiếp vào thùng.

Tỷ số truyền chung của toàn bộ hệ thống:

2403

720...

thung

dc21

n

nuuuuu bdbrbrhc

Do tỷ số truyền quá lớn nên phải sử dụng hộp giảm tốc để giảm số vòng quay

và truyền công suất từ động cơ đến trục công tác của thùng.

Chọn tỉ số truyền của bộ truyền hộp giảm tốc: 60hu

Hộp giảm tốc sử dụng bộ truyền bnh vít - trục vít nên có tỉ số truyền lớn,

tăng momen truyền động cho thùng quay.

Do chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh vít - trục vít nên ta có tích số tỉ

số truyền của bộ truyền động bánh răng với bộ truyền động bánh đai:

460

240.. 21

h

cbdbrbr

u

uuuu

Truyền động đai thang:

Sử dụng bộ truyền đai thang để truyền chuyển động từđộng cơđến hộp giảm

tốc. Ty vo mụcđích sử dụng chức năng sấy vật liệu mà xác định thay đổi vận tốc

quay thùng cũng như tốc độ quay, công suất động cơ. Việc sử dụng loại bộ truyền

này ta có thể thay đổi các thông số được dễ dàng hơn.

Theo tiêu chuẩn kích thước bánh đai thang. Chọn kích thước bánh đai :

Bánh đai chủ động: d1 = 800mm.

Bánh đai bị động: d2 = 1000mm.

Tỉ số truyền bộ truyền bnh đai : 25,1800

1000

1

2

2

1 d

d

n

nubd

( bỏ qua sự trượt đai trong lúc bộ truyền hoạt động )

Truyền động bánh răng trụ răng thẳng :

Bộ truyền bánh răng truyền chuyển động trực tiếp lên thùng quay. Bánh răng

lớn được gắn trực tiếp lên thành thùng và được truyền động nhờ bánh răng nhỏ chủ

động từ hộp giảm tốc.

Tỉ số truyền sơ bộ qua tính tốn theo cc bộ truyền đã chọn :



2,325,1.60

240

.. 21

bdh

cbrbr

uu

uuu

Vận tốc quay:

jji ,1

1-j

j

nn

(vòng/ph)

Công suất:

jj ,1

1-j

j

NN

(kW)

Công suất cần để quay thùng:

052,081,0

042,0' dc

NN

(kW)

Theo bảng 2.1/tr27-[5], ta chọn hiệu suất các bộ truyền như sau:

o Bộ truyền bánhđai thang : 90,0bd

o Bộ truyền hộp giảm tốc: 96,0h

o Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng:

94,096,0.90,0

81,0

.

bdh

cbr

Ta có bảng kết quả tính toán sau:

Bảng 9: Sơ đồ truyền động

Trục

Thông số Động cơ Trục I Trục II Trục III Trục IV

Tỷ số truyền i 1,4 60 3,2

Vận tốc quay n (v/ph) 720 515 8.6 1 3

Công suất N (kW) 0,052 0,047 0,045 0,042 0,042

Bánh răng nhỏ dùng chỉ số “1”, bánh răng lớn dùng chỉ số “2”

Chọn vật liệu làm bánh răng:

Chọn nhóm bánh răng có độ rắn HB 350, được cắt gọt chính xác sau nhiệt

luyện (do độ rắn tương đối thấp), không đòi hỏi phải qua các nguyên công tu sửa

đắt tiền như mài, mài nghiền … Bánh răng có khả năng chạy mòn tốt.



Để tránh dính bề mặt làm việc của răng, lấy độ rắn của bánh răng nhỏ lớn

hơn bánh răng lớn 30–50HB..

Bảng 10: Các thông số cơ tính của các vật liệu dùng chế tạo các bánh răng:

Loại thép Độ bền kéo

[]b

Độ bền chảy

[]b Độ rắn HB

Bánh răng lớn Thép C35 540 N/mm2 320 N/mm

2 160

Bánh răng nhỏ Thép C40 580 N/mm2 340 N/mm

2 200

Đối với 2 bánh răng ăn khớp nhau, báng răng nhỏ làm việc nhiều, chân

răng bé nên mòn nhiều và chóng bị gãy hơn bánh răng lớn, do vậy cần được

chế tạo bằng vật liệu tốt hơn. Nếu sử dụng 2 bánh răng cùng vật liệu thì phải

cĩ phương pháp nhiệt luyện để bánh răng nhỏ có độ rắn mặt răng lớn hơn.

- Bánh răng chịu tải trọng trung bình, sử dụng thép 45 thường hóa có

các thông số cơ tính:

- Độ rắn HBbr nhỏ = 200HB

- Giới hạn bền ko: sb = 580 N/mm2

- Giới hạn chảy: sch = 340 N/mm2

Momen cần để quay thng :

Nmm

NTTN

thung

thung ,.

Trong đó: ω :Vận tốc góc của thùng quay, rad/s

sradpv /314,0

60

2.3/3

T : Momen xoắn cần để quay thùng , Nmm

Nthùng : Công suất quay thùng , kW

WkWN 310.42042,0



Nmm

n

NNT

thungthung,10.134

3.2

10.42.60

.2

.603

3

- Ứng suất tiếp xúc cho phép : ( CT 10-65/[13] )

xHLVR

H

HH KKZZ

s....lim

Trong đó : σHlim: Giới hạn bền mỏi tiếp xúc của mặt răng.

Sh: Hệ số an tồn => chọn sh = 1,2

ZR : Hệ số ảnh hưởng của bề nhm mặt

=> Thường chọn ZR = 0,95

ZV : Hệ sốảnh hưởng của vận tốc vòng => chọn ZV = 1,1

KL : Hệ số ảnh hưởng của bôi trơn => chọn KL = 1

KxH : Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng

Trong tính toán hộp giảm tốc cc hệ số chưa được xác lập cụ thể. Do đó,

các hệ số có thể lấy ZR.ZV.KL.KxH = 1. Giới hạn mới tiếp xúc của bề mặt răng

σo

Hlim ứng với số chu kỳ cơ sở NHO, giá trị này được xác định bằng thực

nghiệm. Theo bảng 10-7/[13]cho các giới hạn bền mỏi của các bánh răng

thép: Thép thường hóa có HB<350 => σo

Hlim = 2HB + 70

MPaKHBK HLHL

o

HH 4701).70200.2().702(.limlim

Với KKL là hệ số ảnh hưởng của chu kỳ làm việc.

MPaKKZZs

xHLVR

H

HH 3921.

2,1

470....lim

- Ứng suất uốn cho phép : ( CT 10-73/[13])

xFSR

F

FF KYY

s...lim

Trong đó : σFlim : Giới hạn bền mỏi uốn của bánh răng.



Sh : Hệ số an tồn => chọn sh = 1,7

ZR : Hệ số ảnh hưởng của bề nhám mặt

=> Thường chọn ZR = 1

YS : Hệ số ảnh hưởng của kích thước răng

=> YS = 1,08 – 0,16.l.g.m . Chọn YS = 1,08

KxF : Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng

=>d< 400mm thì KxF = 1.

Giới hạn bền mỏi uốn σFlim ứng với số chu kỳ NFE được xác định theo

công thức: ( CT 10-74/[13] )

FCFL

o

FF KK ..limlim

Trong đó : σo

Flim - Giới hạn bền mỏi uốn của răng ứng với số chu kỳ

cơ sở NFO = 4.106. Theo bảng 10-6/[13] xét cho loại thép thường hóa có độ

rắn của răng 200HB, ta có σo

Flim = 1,8.HB.

KFL :Hệ số tuổi thọ.

Với hệ thống hoạt động gián đoạn, ta lấy KFL = 1.

KFC : Hệ số giảm giới hạn bền mỏi uốn. Trong trường hợp bộ

truyền hoạt động 1 chiều KFC = 1.

3602008,18,1..limlim HBKK FCFL

o

FF

Ta có: ứng suất uốn cho phép

MPaKYY

sxFSR

F

FF 7,2281.08,1.1.

7,1

360...lim

Trong thiết kế kích thước chi tiết của thùng quay, đường kính thùng

quay tính được D = 500mm. Từ hộp giảm tốc, bộ truyền động được sử dụng

bộ truyền bánh răng. Bánh răng lớn được gắn trực tiếp vào thùng, được truyền



chuyển động quay từ động cơ qua cc bộ truyền. Với bộ truyền không dịch

chỉnh => Chọn đường kính vòng lăn của bánh răng lớn d2 = 576mm.

Ta cĩ : Đường kính vòng lăn của bánh răng nhỏ

mm

u

dd

d

du

br

br 1802,3

57621

1

2

Khoảng cách trục sơ bộ :

mmud

a 3782

)12,3.(180

2

)1.(1

Modun pháp của bánh răng : m = (0,01÷0,02).á = 3,78 ÷ 7,56

Chọn modun theo tiêu chuẩn : m = 6mm.

Số răng của bánh răng nhỏ : d1 = Z1.m => Z1 = 30 răng.

Số răng của bánh răng lớn : d2 = Z2.m => Z2 = 96 răng.

Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc : ( CT 10-25/[13])

H

HvHHMH

ub

uKKT

d

ZZZ

.

)1.(...2.

..

1

1

1

Trong đó :

T1 : Momen xoắn của bánh dẫn, Nmm => T1 = 134.103 Nmm

ZM : Hệ số xét đến cơ tính của vật liệu. Đối với vật liệu làm bằng

thép thì hệ số này được lấy ZM= 275 (MPa)1/2

ZH : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc. (CT 10-26/[13])

sin/2HZ

Khi dịch chỉnh x=0 ta α = 20o v ZH = 1,76

Z : Hệ số xét đến tổng chiều dài tiếp xúc. ( CT 10-22/[13])

3/)4( Z

Với = 1,88 – 3,2.(1/Z1 + 1/Z2 ) = 1,74 => Z = 0,868



Chọn bề rộng vành răng b1 = 30

KH : Hệ số tập trung tải trọng. Theo đồ thị trên hình 10-14/[13] ta

xác định được hệ số KH = 1,4

KHv :Hệ số tải trọng động khi tính độ bền tiếp xúc. Trong tính toán

sơ bộ có thể chọn hệ số.

Chọn KHv = 1,32 với độ bền răng <350HB với cấp chính xác 6.

Ứng suất tiếp xúc :

H

HvHHMH

MPa

ub

uKKT

d

ZZZ

3432,3.30

)12,3.(32,1.4,1.10.134.2.

180

868,0.76,1.275

.

)1.(...2.

..

3

1

1

1

Kiểm nghiệm độ bền uốn : ( CT 10-34/[13] )

FvFFF KKYmdb

T...

..

2

1

Trong đó :

T1 : Momen xoắn của bánh dẫn, Nmm => T1 = 134.103 Nmm

KF :Hệ số tập trung tải trọng. Theo hình 10-15/[13] ta có KF = 1,5

KFv : Hệ số tải trọng động. Chọn KFv = 1,64 với độ bền răng

<350HB, cấp chính xác 6 với vận tốc vòng 10v/p.

YF : Hệ số dạng răng. Theo hình 10-21/[13] ta có YF = 3,8 với Z

=30, hệ không dịch chỉnh.

Ứng suất uốn :

FFvFFF KKYmdb

T

32,7764,1.5,1.8,3.6.180.30

10.134.2...

..

2 3

1



Vậy các thông số tính toán bánh răng trong bộ truyền :

Modun pháp của răng theo tiêu chuẩn : m = 6mm.

Số răng của bánh răng nhỏ : d1 = Z1.m => Z1 = 30 răng.

Số răng của bánh răng lớn : d2 = Z2.m => Z2 = 96 răng.

Đường kính của bánh răng lớn d2 = d2 = 576mm.

Đường kính của bánh răng nhỏ d1 = d1 = 180mm.

5.3. CHỌN CALORIFE CẤP NHIỆT

Trong kĩ thuật, với thiết bị công suất lớn, sấy thường sử dụng hai loại

caloriphe để đốt nóng không khí caloriphe khí –hơi và caloriphe khí – khói.

Calorife khí – hơi loại thiết bị truyền nhiệt kiểu ống chùm : hơi nước bão hòa

ngưng tụ đi trong ống và không khí chuyển động ngoài ống. Lượng hơi nước

đi trong ống và truyền nhiệt với khồng khí qua thành ống, trên thành được bố

trí các cánh tản nhiệt để tăng bề mặt tiếp xúc, tăng hiệu quả truyền nhiệt. Để

tạo được lượng hơi nước đi trong ống thì phải thiết kế bổ sung thêm hệ thống

hơi nước. Khi sử dụng phương pháp truyền nhiệt này thì đảm bảo được vệ

sinh trong phân xưởng và tiện lợi trong quá trình dẫn hơi.

Calorife – khói cũng sử dụng ống truyền nhiệt để truyền nhiệt từ khói

với không khí làm tăng nhiệt độ. Lượng khói nóng được đi trong lòng ống và

không khí đi ngoài ống, các ống được gắn các cánh tản nhiệt tăng bề mặt tiếp

xúc. Khói sử dụng buồng đốt để đốt các nguyên liệu như than, ga, dầu,… để

tạo không khí đốt có nhiệt độ cao. Do nhiệt độ không khí nhiệt độ cao nên khi

đưa về nhiệt độ truyền nhiệt trong ống thì phải tiến hành hòa trộn với không

khí thường ở buồng hòa khí. Sau khi hòa khí để đạt nhiệt độ thích hợp thì

không khí nĩng được dẫn đi trong đường ống đến thiết bị trao đổi nhiệt

calorife.



Tùy vào công suất của thiết bị để lựa chọn công suất truyền nhiệt và

phương thức truyền nhiệt.

Trong bài toán này, thiết bị tương đối nhỏ gọn, không lớn và có công

suất nhỏ nen phương thức sử dụng để gia nhiệt không khí là sử dụng calorife

điện. Loại calorife sử dụng điện năng để phát nhiệt, dạng chuyển đổi năng

lượng từ điện năng sang nhiệt năng. Với loại này thì có thể khống chế nhiệt

độ đơn giản, và kích thước thiết bị nhỏ gọn, thu hẹp được không gian.

Các thanh truyền nhiệt có dạng chữ u, trên mỗi thanh đều được gắn các

cách tản nhiệt theo hình xoắn vít để tăng khả năng tiếp xúc và truyền nhiệt với

không khí.

Chọn công suất truyền nhiệt của mỗi thanh truyền nhiệt Q = 1,5kW.

Theo lượng nhiệt cần cung cấp cho quas trình thì cần sử dụng 4 thanh truyền

nhiệt. Như vậy, tổng công suất truyền nhiệt của quá trình Qt = 6kW.

Bảng16: Các thông số của các tác nhân qua calorife :

Tác nhân sấy

( Khơng khí )

Nhiệt độ vào tw1 = to 25oC

Nhiệt độ ra tw2 = t1 70oC

5.4. CHỌN QUẠT

Trong hệ thống sấy thùng quay, thiết bị được thiết kế với quy mơ nhỏ

nên chỉ cần bố trí một quạt đẩy. Quạt được đặt ở đầu hệ thống có nhiệm vụ

cung cấp không khí qua caloriphe để gia nhiệt sau đó đẩy vào thùng sấy. Tác

nhân sấy đi xuyên qua lớp vật liệu trong thùng, tiếp xúc trực tiếp và thực hiện

quá trình trao đổi nhiệt mang ẩm ra ngoài.

Vận tốc khí:

oángS

Vv (m/s)



Với :Sống - Diện tích tiết diện ngang của ống (m2).

Chọn quạt ly tâm áp suất trung bình U3-57 có kích thước:

Mặt bích cửa ra : hình vuông B = 165 mm.

Mặt bích cửa vào: hình tròn, D = 210 mm.

Trong các thiết bị sấy thường dùng các loại quạt hướng trục và quạt ly

tâm. Theo áp suất chia thnh 3 loại:

- Quạt áp suất thấp, tổng áp suất tạo ra đến 100 mmH2O.

- Quạt trung áp, tổng áp suất tạo ra từ 100 - 300 mmH2O.

- Quạt cao áp, tổng áp suất tạo ra từ 300- 1500 mmH2O.

Để vận chuyển không khí nóng trong hệ thống sấy em dùng quạt ly tâm

với các thông số được xác định dựa vào cột áp và lưu lượng khơng khí cần

cung cấp.

Để thắng được trở lực trong thùng và Calorife ta chọn quạt trung áp

( 100 mH20 – 300 mH20)

Lưu lượng không khí cần cung cấp cho Caloriphe L = 2125,56 m3/h

Chọn quạt công suất: 1,5 KW



PHẦN V - KẾT LUẬN

Sau thời gian làm đồ án em đã rút ra được rất nhiều điều bổ ích, tìm

hiểu thêm về các quá trình sấy và các qúa trình truyền nhiệt trong thực phẩm.

Các quá trình nhiệt trong quá trình sấy tương đối phức tạp và rất khó để tính

toán một cách chính xác, các công thức được tìm ra dựa trên thực nghiệm. Do

vậy, trong tính tốn có nhiều sai số không tránh khỏi, cùng một biến số nhưng

có các cách khác nhau để xác định.

Với thiết bị sấy, thùng quay là thiết bị truyền nhiệt đối lưu có chức

năng làm bay hơi ẩm trong vật liệu. Loại này có nhiều ưu điểm hơn so với các

thiết bị sấy đối lưu khác.

Trong quá trình làm đồ án chỉ dựa vào những nguồn tài liệu như sách

vở, chưa qua thực tế nên việc sử dụng cơng thức, số liệu không tránh khỏi sai

số trong quá trình thiết kế.

Để có thể thiết kế được chính xác ta cần lập hệ thống hoạt động thử để

kiểm tra và chọn chế độ làm việc tối ưu. Đồng thời, việc thiết kế hệ thống

phải dựa vào cả những kiến thức thực tế chứ không thể chỉ dựa vào tài liệu lý

thuyết, nên có thể có nhiều điều chưa thật sự chính xác, em rất mong được sự

hướng dẫn, góp ý thêm của các thầy, cô để hệ thống hoàn thiện hơn.

Em chân thành cảm ơn thầy cô!



TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Phạm Văn Bôn, Nguyễn Đình Thọ, “Quá trình và Thiết bị Công

nghệ Hóa học, tập 5, Quá trình và Thiết bị Truyền nhiệt”, NXB ĐHQG

TPHCM, 2000.

[2]. Phạm Văn Bôn, “Sổ tay dẫn nhiệt không ổn định (phỏng theo

A.V.Luikov) – Thông số nhiệt lý của thực phẩm và nguyên liệu (phỏng theo

A.S.guizbour”, TPHCM, 2004.

[3]. Hoàng Văn Chước, “Kỹ thuật sấy”, NXB KHKT, 1997.

[4]. Bùi Hải, Dương Đức Hồng, Nguyễn Đình Thọ, “Thiết bị trao đổi

nhiệt”, NXB KHKT, 1999.

[5]. Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, “Thiết kế chi tiết máy”,

NXBGD, 2000.

[6]. Nguyễn Văn Lụa, “Kỹ thuật sấy vật liệu”, NXB ĐHQG TPHCM,

2001.

[7]. Vũ Bá Minh, Hoàn minh Nam, “Cơ học vật liệu rời”, NXB KHKT,

1998.

[8]. Hồ Lê Viên, “Thiết kế tính toán các chi tiết thiết bị hóa chất, tập

1”, NXB KHKT, 1978.

[9]. Hồ Lê Viên, “Thiết kế tính toán các chi tiết thiết bị hóa chất, tập

2”, NXB KHKT, 1978.

[10]. Các tác giả, “Sổ tay Quá trình và Thiết bị Công nghệ Hóa chất,

tập I”, NXB KHKT, 1999.

[11]. Các tác giả, “Sổ tay Quá trình và Thiết bị Công nghệ Hóa chất,

tập II”, NXB KHKT, 1999.

[12]. Hồng Văn Chước, “ Thiết kế hệ thống sấy” NXB KHXH, 2006.

[13]. Nguyễn Trọng Hiệp, “ Chi tiếtmy” NXB GIÁO DỤC , 2007.



Documents

Say Ngo Thung Quay