Do an Say CA Rot Bang Tai 1433

5/11/2018 Do an Say CA Rot Bang Tai 1433 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/do-an-say-ca-rot-bang-tai-1433 1/65

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY CÀ RỐT BẰNG BĂNG TẢI

Họ và tên sinh viên: Đinh Khắc Hoàng (05139087)

Lưu Hồng Thắm (05139038) Ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Niên khóa: 2005 – 2009

Tháng 12 - 2008



Đồ án QTTB - Sấy cà rốt bằng băng tải

ĐỒ ÁN MÔN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY CÀ RỐT BẰNG BĂNG TẢI

Sinh viên thực hiện:

ĐINH KHẮC HOÀNG

LƯU HỒNG THẮM

Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học

Giáo viên hướng dẫn:

KS. LÊ THỊ LOAN CHI

Tháng 12 năm 2008

i




NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

...................................................................................................................................

...................................................................................................................................

...................................................................................................................................

...................................................................................................................................

...................................................................................................................................

...................................................................................................................................

...................................................................................................................................

...................................................................................................................................

...................................................................................................................................

...................................................................................................................................

...................................................................................................................................

...................................................................................................................................

...................................................................................................................................

...................................................................................................................................

...................................................................................................................................

...................................................................................................................................

...................................................................................................................................

...................................................................................................................................

MỤC LỤC

Trang

Trang tựa................................................................................................................i

Nhận xét của giảng viên........................................................................................iiMục lục.................................................................................................................iii

ii




Danh sách các hình và bảng..................................................................................vi

MỞ ĐẦU

Chương I: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU CÀ RỐT1.1. Phân loại khoa học..........................................................................................1

1.2. Thành phần dinh dưỡng và công dụng............................................................3

1.2.1. Giá trị dinh dưỡng của cà rốt.....................................................................3

1.2.2. Công dụng của cà rốt.................................................................................3

1.3. Phân bố, thời vụ..............................................................................................6

Chương II: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY

2.1. Bản chất của quá trình sấy..............................................................................8

2.2. Phân loại quá trình sấy....................................................................................8

2.3. Thiết bị sấy băng tải.......................................................................................10

Chương III: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ.............................................................................123.2. Thuyết minh quy trình...................................................................................13

3.2.1. Rửa lần 1..................................................................................................13

3.2.2. Cạo vỏ và rửa lần 2..................................................................................13

3.2.3. Cắt lát.......................................................................................................14

3.2.4. Chần (hấp)................................................................................................15

3.2.5. Sấy khô.....................................................................................................16

3.2.6. Đóng gói và bảo quản thành phẩm...........................................................18

Chương IV: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1. Tính thông số tác nhân sấy.............................................................................19

4.1.1. Độ ẩm của vật liệu...................................................................................19

4.1.2. Các thông số tính toán cho tác nhân sấy...................................................20

4.2. Cân bằng vật chất cho quá trình sấy...............................................................23

4.3. Tính chọn thời gian sấy..................................................................................24

iii




Chương V: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ VÀ CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG

5.1. Thể tích riêng của không khí sấy...................................................................25

5.2. Chọn kích thước băng tải...............................................................................265.3. Chọn vật liệu và tính kích thước hầm............................................................27

5.4. Tính cân bằng nhiệt lượng.............................................................................28

5.4.1.Vận tốc và chế độ chuyển động của không khí trong phòng sấy...............28

5.4.2. Hiệu số nhiệt độ giữa tác nhân sấy và môi trường xung quanh ................28

5.4.3. Tính tổn thất nhiệt lượng..........................................................................29

5.4.3.1. Tổn thất qua tường..............................................................................29

5.4.3.2. Tổn thất qua trần.................................................................................33

5.4.3.3. Tổn thất qua nền.................................................................................37

5.4.3.4. Tổn thất qua cửa.................................................................................37

5.4.3.5. Tổng tổn thất của phòng sấy...............................................................39

5.4.4. Cân bằng nhiệt lượng...............................................................................40

Chương VI: TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ6.1. Caloriphe.......................................................................................................41

6.1.1. Chọn kích thước truyền nhiệt...................................................................41

6.1.2. Tính toán..................................................................................................43

6.1.3. Xác định bề mặt truyền nhiệt...................................................................46

6.2. Quạt...............................................................................................................48

6.2.1. Tính trở lực..............................................................................................48

6.2.1.1. Trở lực từ miệng quạt đến caloriphe...................................................486.2.1.2. Trở lực do caloriphe............................................................................49

6.2.1.3. Trở lực do đột mở vào caloriphe........................................................50

6.2.1.4. Trở lực do đột thu từ caloriphe ra ống dẩn không khí nóng................51

6.2.1.5. Trở lực đường ống dẩn không khí từ caloriphe đến phòng sấy..........52

6.2.1.6. Trở lực đột mở vào phóng sấy............................................................52

6.2.1.7. Trở lực do đột thu ra khỏi phòng sấy..................................................52

6.2.1.8. Trở lực của phòng sấy.........................................................................53

6.2.1.9. Tổng trở lực của cả hệ thống...............................................................53

iv




6.2.2. Tính chọn quạt.........................................................................................53

Chương VII: TÍNH GIÁ THÀNH THIẾT BỊ..................................................54

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Trang

Hình 1.1: Các bộ phận của cây cà rốt.....................................................................2

Hình 1.2: Phần thịt của củ cà rốt............................................................................4

v




Hình 2.1: Thiết bị sấy băng tải..............................................................................10

Hình 2.2: Cấu tạo máy sấy băng tải nhiều cấp......................................................11

Hình 3.1: Sơ đồ quy trình công nghệ....................................................................12Hình 3.2: Nguyên lý sấy đối lưu...........................................................................16

Hình 3.3: Cà rốt sấy thành phẩm...........................................................................18

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 3.1: Các chỉ tiêu nước sạch dùng trong sản xuất thực phẩm........................14

Bảng 4.1: Các thông số tác nhân sấy.....................................................................22

Bảng 7.1: Bảng tính giá thành thiết bị...................................................................54

vi



MỞ ĐẦU

Việt Nam là một trong các nước có nền sản xuất nông nghiệp lâu đời trên thế

giới. Hiện nay, nông nghiệp vẫn còn chiếm tỉ trọng khá cao trong cơ cấu kinh tế

nước ta. Mặc dù vậy, ngành nông nghiệp vẫn chưa lại hiệu quả chưa tương xứng với

vị trí của nó trong nền kinh tế. Nguyên nhân chủ yếu là do các khâu thu hoạch, bảo

quản và chế biến nông sản tại Việt Nam hiện nay được thực hiện chưa khoa học.

Điều đó làm giảm giá trị các sản phẩm khi đưa ra thị trường tiêu thụ.

Để cải thiện vấn đề này có rất nhiều phương pháp được đưa ra; trong đó sấy là

một trong những phương pháp thông dụng nhất hiện nay. Sản phẩm sau khi sấy có

thể bảo quản lâu, vận chuyển dễ dàng, tăng cảm quan cũng như giá trị kinh tế.

Trong công nghiệp thực phẩm, sấy bằng băng tải là một trong các phương pháp

khá phổ biến do mang lại hiệu quả kinh tế cao, thuận tiện khi vận hành và tiết kiệm

thời gian. Do đó, người ta thường chọn thiết bị sấy băng tải trong việc sấy các sản

phẩm rau quả, ngũ cốc, …

Trong phạm vi đồ án này, chúng em xin trình bày về quy trình sấy cà rốt bằng

băng tải với năng suất nhập liệu 1.500 kg/ngày.




Chương I:TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU CÀ RỐT

1.1. Phân loại khoa học:

• Tên khoa học: Daucus carota L. ssp. sativus

• Giới: Plantae

• Ngành: Magnoliophyta

• Lớp: Magnoliopsida

• Phân lớp: Rosidae

• Bộ: Apiales

• Họ: Apiaceae

• Chi: Daucus

Các loài cà rốt là các cây thân thảo sống hai năm, ít khi một năm hay lâu năm.

Thân đơn độc mọc thẳng đứng, rỗng ruột, khía dọc, phân cành, có lông mọc ngược.

Các lá có cuống; mọc cách, phiến lá xẻ lông chim 2-3 lần, các chét lá nhỏ và hẹp.

Các tán hoa mọc ở đầu cành hay nách lá, dạng kép lỏng lẻo; nhiều lá bắc, hình lông

chim; nhiều tia, trải rộng hay cong vào sau khi nở; nhiều lá bắc con, khía răng cưa

hay nguyên mép; các tán nhiều hoa. Các hoa trung tâm thường vô sinh với các cánhhoa màu tía và lớn. Các răng nhỏ của đài hoa bị teo đi. Hoa tạp tính, màu trắng hay

vàng, hình tim ngược, với đỉnh cụp vào trong, các cánh bên ngoài của các hoa phía

ngoài trong tán hoa lớn và tỏa ra. Gốc trụ hình nón, vòi nhụy ngắn. Hoa thụ phấn

nhờ các loại côn trùng.

Quả hình trứng, bị nén ở phần sống lưng, chứa 2 hạt dài 3-4 mm; các gân chính

hình chỉ, cứng; các gân phụ có cánh, các cánh với gai móc; các ống tinh dầu nhỏ với

số lượng là 1 tại các rãnh cắt phía dưới các gân thứ cấp và 2 trên chỗ nối. Mặt hạt hơi

lõm tới gần phẳng. Cuống lá noãn nguyên hay chẻ đôi ở đỉnh. Rễ củ to, dài, hình

1

http://vi.wikipedia.org/wiki/Th%E1%BB%B1c_v%E1%BA%ADt_c%C3%B3_hoa

http://vi.wikipedia.org/wiki/Th%E1%BB%B1c_v%E1%BA%ADt_hai_l%C3%A1_m%E1%BA%A7m

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Ph%C3%A2n_l%E1%BB%9Bp_Hoa_h%E1%BB%93ng&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/wiki/B%E1%BB%99_Hoa_t%C3%A1n

http://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB%8D_Hoa_t%C3%A1n

http://vi.wikipedia.org/wiki/Th%E1%BB%B1c_v%E1%BA%ADt_c%C3%B3_hoa

http://vi.wikipedia.org/wiki/Th%E1%BB%B1c_v%E1%BA%ADt_hai_l%C3%A1_m%E1%BA%A7m

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Ph%C3%A2n_l%E1%BB%9Bp_Hoa_h%E1%BB%93ng&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/wiki/B%E1%BB%99_Hoa_t%C3%A1n

http://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB%8D_Hoa_t%C3%A1n




cọc, có nhiều màu tùy theo từng chủng loại; các loại cà rốt thường gặp có màu trắng,

vàng, cam, đỏ, tím.

Hình 1.1: Các bộ phận của cây cà rốt

1. Thân ; 2. Hoa cà rốt ; 3. Rễ (củ) cà rốt

(http://dictionary.bachkhoatoanthu.gov.vn/default.aspx?

param=1633aWQ9MzE0NzUmZ3JvdXBpZD0ma2luZD1zdGFydCZrZXl3b3JkPWM=&pag

e=1; ngày 23/10/2008)

Cà rốt có nguồn gốc từ khu vực Bắc Phi, Tây Nam Á và châu Âu, nhưng hiện nay

được gieo trồng rộng khắp thế giới, chủ yếu là khu vực ôn đới; thích hợp với các

vùng thấp có khí hậu mát, có mưa mùa hè và đầu mùa thu. Hai chủng Nantes và

Chantenay của Pháp được trồng phổ biến trên thế giới và tương đối thích hợp với

vùng nhiệt đới.Ở Việt Nam cà rốt được nhập vào và trồng thí điểm trong những năm cuối thế kỉ

XIX do người Pháp đem từ châu Âu sang. Và hiện nay được trồng ở nhiều nơi như:

Lâm Đồng, các tỉnh miền Bắc, miền Trung, một số tỉnh thuộc miền Đông Nam Bộ.

2

http://dictionary.bachkhoatoanthu.gov.vn/default.aspx?param=1633aWQ9MzE0NzUmZ3JvdXBpZD0ma2luZD1zdGFydCZrZXl3b3JkPWM=&page=1



http://vi.wikipedia.org/wiki/B%E1%BA%AFc_Phi

http://vi.wikipedia.org/wiki/T%C3%A2y_Nam_%C3%81

http://vi.wikipedia.org/wiki/Ch%C3%A2u_%C3%82u

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C3%94n_%C4%91%E1%BB%9Bi




http://vi.wikipedia.org/wiki/B%E1%BA%AFc_Phi

http://vi.wikipedia.org/wiki/T%C3%A2y_Nam_%C3%81

http://vi.wikipedia.org/wiki/Ch%C3%A2u_%C3%82u

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C3%94n_%C4%91%E1%BB%9Bi




1.2. Thành phần dinh dưỡng và công dụng:

1.2.1. Giá trị dinh dưỡng của cà rốt:

Cà rốt là một trong những loại rau trồng rộng rãi và lâu đời nhất trên thế giới.

Trong củ cà rốt có protein, lipid, carbonhydrat, một số vitamin B, C, E, đặc biệt là

tiền vitamin A; có 15 acid amin trong đó có 9 loại thiết yếu mà cơ thể người không

tự sản xuất được; giàu muối khoáng Na, K, Ca, P, Mg, Fe, Zn, Cu,... Trong 100g cà

rốt tươi thường chứa 88,5% nước và cung cấp giá trị năng lượng là 48 calorie. Các

thành phần quan trọng khác bao gồm:

• 1g chất đạm

• 0,2g chất béo

• 9 g chất bột đường

• 24mg Phospho

• 2,4mg Natri

• 289mg Kali

• 80mg Canxi

• 24mg Magie

• 0,75mg Sắt

• 0,45mg Mangan

• 12400UI carotene

• 0,05mg vitamin B1

• 0,04mg vitamin B2• 1,1mg vitamin PP

• 13mg vitamin C

1.2.2. Công dụng của cà rốt:

Cà rốt là một trong những loại rau quý nhất được các thầy thuốc trên thế giới

đánh giá cao về giá trị dinh dưỡng và chữa bệnh đối với con người. Người La Mã gọi

cà rốt là nữ hoàng của các loại rau. Cà rốt giàu đường và các loại vitamin cũng nhưnăng lượng. Các dạng đường tập trung ở lớp vỏ và thịt nạc của củ, phần lõi rất ít.

3




Hình 1.2: Phần thịt của củ cà rốt

( http://www.nutifood.com.vn/Default.aspx?

pageid=146&mid=326&action=docdetailview&intDocId=2414&intSetItemId=297&bread crumb=297 ; ngày 23/10/2008)

Đường trong cà rốt chủ yếu là đường đơn (như fructose, glucose) chiếm tới 50%

tổng lượng đường có trong củ, là loại đường dễ oxy hóa dưới tác dụng của enzyme

trong cơ thể; các loại đường như levulose và dextrose được hấp thụ trực tiếp.

Trong cà rốt có rất nhiều vitamin C, D, E và các vitamin nhóm B. Ngoài ra, nó

còn chứa β-carotene, sau khi vào cơ thể, chất này sẽ chuyển hóa dần thành vitaminA. Beta carotene có cấu trúc hóa học và hoạt tính sinh học tương tự vitamin A nhưng

ở người nó được dự trữ ở khắp các mô còn vitamin A được dự trữ ở gan. So với

vitamin A thì carotene ít độc hại hơn, vì nó được chuyển dạng theo nhu cầu của cơ

thể và ít bị phá hủy hơn. Một số nhà khoa học đã khuyến cáo nên dùng carotene hơn

là vitamin A.

Người ta thường sử dụng cà rốt dưới dạng tươi để ăn sống (làm gỏi, trộn dầu

giấm) hay xào, nấu canh, hầm thịt. Hoặc dùng cà rốt ép lấy dịch, phối hợp với các

loại hoa quả khác để làm nước giải khát hoặc nước dinh dưỡng.

Thịt củ, dịch (nước ép cà rốt) và hạt non còn được dùng để làm thuốc. Cà rốt có

các tính chất: bổ, giàu chất khoáng, làm tăng lượng hồng cầu, tăng sự miễn dịch tự

nhiên, là yếu tố sinh trưởng, kích thích sự tiết sữa, làm cho các mô và da trẻ lại. Nó

còn giúp lọc máu, làm loãng mật, trị ho, lợi tiểu, trị giun và liền sẹo.

Cà rốt chứa nhiều pectin nên có tác dụng điều hòa nhu động ruột, hút các chất

độc trong ruột, tạo lớp băng bảo vệ niêm mạc ruột.

4

http://www.nutifood.com.vn/Default.aspx?pageid=146&mid=326&action=docdetailview&intDocId=2414&intSetItemId=297&breadcrumb=297









Các carotenoid rất tốt cho sự tăng trưởng của trẻ từ nhỏ cho đến khi dậy thì nếu

trong chế độ ăn có bổ sung cà rốt.

Ngoài ra, cà rốt còn có tác dụng phòng chống bệnh quáng gà, nhất là chứng khô

mắt dẫn đến mù lòa. Có lời khuyên người làm việc nhiều bằng mắt, nhất là vào ban

đêm nên ăn nhiều cà rốt.

Việc dùng cà rốt sống hay chín cũng có ý kiến trái ngược. Theo các chuyên gia

Đại học tổng hợp Arkansas (Mỹ) ăn cà rốt chín hàm lượng dinh dưỡng cao hơn so

với cà rốt sống (tăng 34%). Trong chế biến thực phẩm nên phối hợp với gan một số

động vật (gà, lợn) để có sự phối hợp 2 loại vitamin A: động vật và thực vật, tác dụngdược lý tốt hơn (khi nấu nên dùng dầu thực vật vì vitamin A tan trong dầu...).

Cà rốt quý nhưng cũng không nên lạm dụng, dùng bừa bãi, tùy thích mà nên căn

cứ vào nhu cầu tối thiểu hằng ngày của beta carotene.

5




1.3. Phân bố, thời vụ:

Cà rốt cũng được trồng nhiều ở nước ta. Hiện nay, các vùng trồng rau đang trồng

phổ biến 2 loại cà rốt: một loại củ có màu đỏ tươi, một loại có màu đỏ ngả sang màu

da cam.

• Loại vỏ đỏ (cà rốt đỏ) được nhập trồng từ lâu, chủ yếu là các giống Văn Đức

(miền Bắc) và Đà Lạt (miền Nam). Nó có củ to nhỏ không đều, lõi to, nhiều

xơ, hay phân nhánh, kém ngọt, khả năng thích ứng đất đai và thời tiết tốt hơn

giống ngoại nhập.

• Loại vỏ màu đỏ ngả màu da cam là cà rốt nhập của Pháp (cà rốt Tim-Tom)

sinh trưởng nhanh hơn loại trên; tỷ lệ củ trên 80%, da nhẵn, lõi nhỏ, ít bị phân

nhánh nhưng củ hơi ngắn, mập hơn, ăn ngon. Các giống ngoại nhập khác gồm

có: NS, Nans, Nataise Amelirec,… của Pháp; PS của Mỹ, giống 555 của Thái

Lan… Đây là các giống lai F1, ưu thế lớn nhất là năng suất cao, củ to, đều, ít

xơ, ăn ngọt, được thị trường ưa chuộng.

Thời vụ:

• Vụ sớm: trên các chân đất cao, gieo hạt từ tháng 7, tháng 8; thu hoạch tháng

10, tháng 12.

• Vụ chính: gieo hạt tháng 9, tháng 10 để thu hoạch vào tháng 12, tháng 1. Đây

là thời vụ cho năng suất cao vì điều kiện nhiệt độ thích hợp cho toàn bộ thời

gian sinh trưởng và phát triển của cà rốt.

• Ngoài ra cũng có thể trồng thêm vụ muộn: gieo hạt vào tháng 12, tháng 1 để

thu hoạch vào tháng 3, tháng 4.

Cà rốt được trồng phổ biến với giống địa phương (chủ yếu là giống Đà Lạt) có

thời gian sinh trưởng 95-100 ngày, kích thước 18-22cm x 2,5-3cm, màu đỏ nhạt,

năng suất trung bình 20-25 tấn/ha và các giống của Pháp như Nantaise, Seamllienee,

Tim-Tom có củ to, kích thước 22-25 x 3-3,5cm, có tiềm năng tăng mạnh sản lượng

trong tương lai.

6




Cà rốt sẵn sàng thu hoạch sau khi gieo hạt giống 90 ngày nhưng tiếp tục lớn lên

và mở rộng sau đó. Thu hoạch khi rễ có kích thước tốt nhưng vẫn còn mềm.Cà rốt có

thể được trữ trên đất trong suốt những tháng mùa đông. Nếu cà rốt lấy khỏi đất quálâu hoặc cho phép chín nẫu, rễ trở nên dai, nhiều gỗ và có thể gãy.

Vấn đề bảo quản cà rốt cũng như các loại rau củ khác tương đối khó vì đây là

thực phẩm tươi, rất dễ bị thối rữa, hư hỏng, nấm mốc, vi khuẩn dễ phát triển (do

nước chiếm gần 90%). Trong công nghệ chế biến thực phẩm hiện nay, người ta đòi

hỏi càng cao về việc bảo quản. Có rất nhiều cách để bảo quản thực phẩm, ở đây đối

với cà rốt ta dùng phương pháp sấy. Với phương pháp này sẽ bảo quản cà rốt được

lâu hơn, dễ dàng trong quá trình vận chuyển, ứng dụng nhiều trong quá trình chế

biến các sản phẩm ăn liền.

7




Chương II:

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY

2.1. Bản chất của quá trình sấy:

Sấy là sự bốc hơi nước của sản phẩm bằng nhiệt ở nhiệt độ thích hợp, là quá trình

khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu, hay nói cách khác dochênh lệch áp suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh.

2.2. Phân loại quá trình sấy:

Người ta phân biệt ra 2 loại:

• Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân chính là nắng, gió... Phương pháp này thời gian

sấy dài, tốn diện tích sân phơi, khó điều chỉnh và độ ẩm cuối cùng của vật liệu

còn khá lớn, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu.

• Sấy nhân tạo: quá trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa là phải dùng đến tác nhân

sấy như khói lò, không khí nóng, hơi quá nhiệt…và nó được hút ra khỏi thiết

bị khi sấy xong. Quá trình sấy nhanh, dễ điều khiển và triệt để hơn sấy tự

nhiên.

Nếu phân loại phương pháp sấy nhân tạo, ta có:

Phân loại theo phương thức truyền nhiệt:

Phương pháp sấy đối lưu: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt

truyền từ môi chất sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu. Đây là

phương pháp được dùng rộng rãi hơn cả cho sấy hoa quả và sấy hạt.

Phương pháp sấy bức xạ: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là thực hiện

bằng bức xạ từ một bề mặt nào đó đến vật sấy, có thể dùng bức xạ thường,

bức xạ hồng ngoại.

8




Phương pháp sấy tiếp xúc: nguồn cung cấp nhiệt cho vật sấy bằng cách cho

tiếp xúc trực tiếp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt.

Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tầng: nguồn nhiệt cung cấp cho

vật sấy nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trường cao tần trong vật sấy làm

vật nóng lên.

Phương pháp sấy thăng hoa: được thực hiện bằng làm lạnh vật sấy đồng thời

hút chân không để cho vật sấy đạt đến trạng thái thăng hoa của nước, nước

thoát ra khỏi vật sấy nhờ quá trình thăng hoa.

Phương pháp sấy tầng sôi: nguồn nhiệt từ không khí nóng nhờ quạt thổi vào buồng sấy đủ mạnh và làm sôi lớp hạt, sau một thời gian nhất định, hạt khô và

được tháo ra ngoài.

Phương pháp sấy phun: được dùng để sấy các sản phẩm dạng lỏng.

Bức xạ: sự dẫn truyền nhiệt bức xạ từ vật liệu nóng đến vật liệu ẩm.

Phân loại theo tính chất xử lý vật liệu ẩm qua buồng sấy:

Sấy mẻ: vật liệu đứng yên hoặc chuyển động qua buồng sấy nhiều lần, đến

khi hoàn tất sẽ được tháo ra.

Sấy liên tục: vật liệu được cung cấp liên tục và sự chuyển động của vật liệu

ẩm qua buồng sấy cũng xảy ra liên tục.

Phân loại theo sự chuyển động tương đối giữa dòng khí và vật liệu ẩm:

Loại thổi qua bề mặt.

Loại thổi xuyên vuông góc với vật liệu.

9




2.3. Thiết bị sấy băng tải:

Hình 2.1: Thiết bị sấy băng tải

( http://ttmindustry.vn; ngày 23/10/2008)

Cấu tạo: là thiết bị làm việc liên tục, có thể dài đến 20m, rộng 3m. Nguyên liệu

được đặt trên một băng chuyền lưới có đáy sâu 5-15 cm. Dòng khí lúc đầu có hướngtừ dưới lên qua đáy của nguyên liệu và ở các giai đoạn sau đó được hướng xuống

dưới để sản phẩm khỏi bị thổi ra khỏi băng chuyền.

Ở các thiết bị sấy 2 hoặc 3 giai đoạn nguyên liệu sau khi được sấy một phần sẽ

được xáo trộn và chất đống lại vào các băng chuyền kế tiếp sâu hơn (đến 15-25 cm

hoặc 25-90 cm ở các máy sấy 3 giai đoạn), nhờ đó cải tiến được tính đồng nhất của

quá trình sấy và tiết kiệm được không gian. Sản phẩm thường được sấy đến độ ẩm

10-15 % và sau đó được sấy kết thúc ở thùng sấy. Thiết bị sấy có thể có các khu vực

sấy độc lập với nhau được kiểm soát bằng máy tính và hệ thống tự động nạp nguyên

liệu và tháo sản phẩm để giảm chi phí nhân công.

10

http://ttmindustry.vn/





Hình 2.2: Cấu tạo máy sấy băng tải nhiều cấp

(http://hau1.info/forum/attachment.php?attachmentid=126&d=1163168052; ngày

23/10/2008)

11




Chương III:

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ:

Hình 3.1: Sơ đồ quy trình công nghệ

12




3.2. Thuyết minh quy trình:

Nguyên liệu cà rốt thường chọn củ to, màu sáng, lõi nhỏ. Sau khi thu mua về,

người ta phân loại thủ công thành các kích thước khác nhau để đảm bảo độ đồng đều

cho sản phẩm sau này. Trong quá trình này, người ta cũng loại bỏ những củ bị hư

thối, sâu bệnh,…

Sau khi phân loại, phần cuống không sử dụng sẽ được cắt bỏ trước khi đưa vào

các thiết bị làm sạch nguyên liệu.

3.2.1. Rửa lần 1:

Mục đích: nhằm loại trừ hết tạp chất cơ học như: đất, cát, bụi và làm giảm phần

nào vi sinh vật ngoài vỏ nguyên liệu cũng như lượng thuốc bảo vệ thực vật.

Cà rốt sau khi cắt cuống được cho vào các bồn có chứa dung dịch nước Javel

(nồng độ 20 – 50 ppm). Sau đó chuyển qua bồn chảy tràn để rửa lại cho sạch hết đất,

bụi và nước Javel còn bám lại trên nguyên liệu.

Nước rửa cũng như nước dùng trong khi chế biến (như chần, pha chế) phải là

nước sử dụng cho thực phẩm, đảm bảo các chỉ tiêu theo qui định. Nước phải trong,

không màu, không mùi vị.

3.2.2. Cạo vỏ và rửa lần 2:

Đối với một số rau quả có vỏ mỏng như khoai tây, cà rốt, mận, ổi, ta có thể dùng

dung dịch kiềm để bóc vỏ. Chất kiềm sử dụng phổ biến là NaOH có độ tinh khiết từ

95% trở lên. Cũng có thể dùng Na2CO3, tuy có tác dụng kém hơn, nhưng rửa lại thì

chóng sạch hơn NaOH.

Thời gian ngâm rửa nguyên liệu phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ của dung dịch

NaOH. Tác dụng bóc vỏ đạt được khi nào rửa xối, lúc đó vỏ nguyên liệu bong tróc ra

dễ dàng.

Nồng độ NaOH thường sử dụng 1,5 – 2%. Quả xanh, kích thước lớn, cần nồng độ

cao hơn quả chín, kích thước nhỏ. Nhiệt độ dung dịch NaOH càng cao thì tác dụng

bóc vỏ càng mạnh, nhưng không nên quá cao, sẽ làm chín mềm nguyên liệu. Thời

13




gian ngâm kéo dài từ vài giây đến vài phút. Giữa nguyên liệu và dung dịch ngâm

cũng cần có một tỉ lệ xác định.

Sau khi ngâm trong dung dịch NaOH, nguyên liệu được rửa lại trong nước luân

lưu để loại vỏ và làm sạch NaOH bám vào nguyên liệu. Nguyên liệu sau khi rửa phải

đảm bảo sạch NaOH, thử lại bằng cách nhỏ vài giọt phenolphtalein không thấy xuất

hiện màu hồng.

Bảng 3.1: Các chỉ tiêu nước sạch dùng trong sản xuất thực phẩm

3.2.3. Cắt lát:

Để tạo cảm quan cho sản phẩm cũng như tăng hiệu quả cho quá trình sấy, cà rốt

thường được cắt thành lát mỏng hay thành sợi dày 2 mm bằng các máy cắt. Yêu cầu

14




của sản phẩm sau quá trình cắt phải đồng đều về kích thước, không bị dập nát, gãy,

nứt,…

3.2.4. Chần (hấp):

Trước khi sấy thường chần rau quả trong nước nóng hoặc hấp bằng hơi nước

nhằm bảo vệ phẩm chất sản phẩm và rút ngắn thời gian sấy. Khi chần, do tác dụng

của nhiệt và ẩm nên tính chất hoá lý của nguyên liệu bị biến đổi có lợi cho sự thoát

ẩm khi sấy; các vi sinh vật bị tiêu diệt và hệ thống men (enzyme) trong nguyên liệu

bị bất hoạt tránh gây hư hỏng sản phẩm.

Đối với rau quả giàu glucide (khoai tây, khoai lang…): chần làm cho rau quả tăngđộ xốp, do sự thuỷ phân các chất pectin làm cho liên kết giữa các màng tế bào bị phá

vỡ. Tinh bột bị hồ hoá khi chần cũng làm tăng nhanh quá trình sấy.

Đối với rau quả có chứa sắc tố (cà rốt, đậu hoà lan, mận…): chần có tác dụng giữ

màu, hạn chế được hiện tượng biến màu hoặc bạc màu.

Đối với rau quả có lớp sáp mỏng trên bề mặt (mận, vải…): chần làm mất lớp sáp

này, tạo ra các vết nức nhỏ li ti trên bề mặt, do đó gia tăng quá trình trao đổi ẩm giữaquả với môi trường xung quanh, dẫn đến rút ngắn thời gian sấy.

Các yều tố ảnh hưởng đến thời gian chần, hấp, đun nóng: trong quá trình chần,

hấp, đun nóng ngoài mục đích vô hoạt enzyme, còn phải đảm bảo chất lượng sản

phẩm, nên thực phẩm phải được gia nhiệt nhanh. Do đó, việc lựa chọn nhiệt độ và

thời gian phù hợp cho mỗi loại nguyên liệu có ý nghĩa rất quan trọng và thời gian gia

nhiệt phụ thuộc vào các yếu tố:1 • Loại nguyên liệu

2 • Kích thước nguyên liệu

3 • Nhiệt độ gia nhiệt

4 • Phương thức gia nhiệt

Thông thường, cà rốt thường được chần ở nhiệt độ 900C trong thời gian 2 phút.

Sau khi chần, hấp xong cần làm nguội nhanh.

15




3.2.5. Sấy khô:

Đối với các nguyên liệu rau quả, người ta thường áp dụng phương pháp sấy đối

lưu. Không khí nóng được dùng làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ phù

hợp, chuyển động chảy trùm lên vật sấy làm cho ẩm trong vật sấy bay hơi rồi đi theo

tác nhân sấy ra ngoài. Không khí có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc

cắt ngang dòng chuyển động của sản phẩm. Sấy đối lưu có thể thực hiện theo mẻ

(gián đoạn) hay liên tục.

Hình 3.2: Nguyên lý sấy đối lưu

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy:

Nhiệt độ sấy:

Rau quả là sản phẩm chịu nhiệt kém: trên 900C thì đường fructose bắt đầu bị

caramel hoá, các phản ứng tạo ra melanoidin, polime hoá các hợp chất cao phân tử

xảy ra mạnh. Còn ở nhiệt độ cao hơn nữa, rau quả có thể bị cháy. Do vậy, để sấy rau

quả thường dùng chế độ sấy ôn hoà. Tuỳ theo loại nguyên liệu, nhiệt độ sấy không

quá 80 - 900C.

Quá trình sấy còn phụ thuộc vào tốc độ tăng nhiệt của vật liệu sấy. Nếu tốc độ

tăng nhiệt quá nhanh thì bề mặt mặt quả bị rắn lại và ngăn quá trình thoát ẩm. Ngược

lại, nếu tốc độ tăng chậm thì cường độ thoát ẩm yếu.

16




Độ ẩm không khí:

Muốn nâng cao khả năng hút ẩm của không khí thì phải giảm độ ẩm tương đối

của nó xuống. Sấy chính là biện pháp tăng khả năng hút ẩm của không khí bằng cách

tăng nhiệt độ.

Thông thường khi vào buồng sấy, không khí có độ ẩm 10 - 13%. Nếu độ ẩm của

không khí quá thấp sẽ làm rau quả nứt hoặc tạo ra lớp vỏ khô trên bề mặt, làm ảnh

hưởng xấu đến quá trình thoát hơi ẩm tiếp theo. Nhưng nếu độ ẩm quá cao sẽ làm tốc

độ sấy giảm.

Khi ra khỏi lò sấy, không khí mang theo hơi ẩm của rau quả tươi nên độ ẩm tănglên (thông thường khoản 40 - 60%). Nếu không khí đi ra có độ ẩm quá thấp thì sẽ tốn

năng lượng; ngược lại, nếu quá cao sẽ dể bị đọng sương, làm hư hỏng sản phẩm sấy.

Người ta điều chỉnh độ ẩm của không khí ra bằng cách điều chỉnh tốc độ lưu thông

của nó và lượng rau quả tươi chứa trong lò sấy.

Lưu thông của không khí:

Trong quá trình sấy, không khí có thể lưu thông tự nhiên hoặc cưỡng bức. Trongcác lò sấy, không khí lưu thông tự nhiên với tốc độ nhỏ (nhỏ hơn 0,4m/s), do vậy

thời gian sấy thường kéo dài, làm chất lượng sản phẩm sấy không cao. Để khắc phục

nhược điểm này, người ta phải dùng quạt để thông gió cưỡng bức với tốc độ trong

khoảng 0,4 - 4,0m/s trong các thiết bị sấy. Nếu tốc độ gió quá lớn (trên 4,0m/s) sẽ

gây tổn thất nhiệt lượng.

Độ dày của lớp sấy:Độ dày của lớp rau quả sấy cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy. Lớp nguyên liệu

càng mỏng thì quá trình sấy càng nhanh và đồng đều, nhưng nếu quá mỏng sẽ làm

giảm năng suất của lò sấy. Ngược lại, nếu quá dày thì sẽ làm giảm sự lưu thông của

không khí, dẩn đến sản phẩm bị "đổ mồ hôi" do hơi ẩm đọng lại.

Thông thường nên xếp lớp rau quả trên các thiết bị sấy với khối lượng 5 – 8

kg/m2 là phù hợp. Đối với nguyên liệu cà rốt, ta chọn chế độ sấy ở 70 – 750C trong

thời gian 2 giờ cho thiết bị sấy băng tải.

17




3.2.6. Đóng gói và bảo quản thành phẩm:

Sau khi sấy xong, cần tiến hành phân loại để loại bỏ những cá thể không đạt chất

lượng (do cháy hoặc chưa đạt độ ẩm yêu cầu). Loại khô tốt được đổ chung vào khay

hoắc chậu lớn để điều hoà độ ẩm. Sau đó quạt cho nguội hẳn rồi mới đóng gói để

tránh hiện tượng đổ mồ hôi.

Tùy từng mặt hàng, thời gian bảo quản và đối tượng sử dụng mà có quy cách

đóng gói khác nhau. Ngoài ra, điều kiện vận chuyển và bảo quản sản phẩm cũng có ý

nghĩa quan trọng trong việc lựa chọn bao bì.

Dạng vật liệu thường dùng để bảo vệ rau quả khô là giấy cáctông và chất dẻo(PE, PVC, xenlophan…). Bao giấy và hộp cáctông có đặc tính nhẹ, rẻ, có thể tái

sinh, nhưng thấm hơi thấm khí, không đều dưới tác dụng của nước và cơ học. Bao

túi chất dẻo có đặc tính trong suốt, đàn hồi, dể dàng kín bằng nhiệt, chi phí thấp

nhưng có một số bị thấm nước, thấm khí (PE), chịu nhệt kém (PVC,PET).

Bao túi chất dẻo dùng để bảo quản hoa quả khô có thể chỉ gồm một màng chất

dẻo hoặc kết hợp nhiều màng.

Hình 3.3: Cà rốt sấy thành phẩm

(http://hengyii.win.mofcom.gov.cn/www/25%5Chengyii%5Cimg%5C2007118151956.jpg;

ngày 23/10/2008)

Chương IV:

18




TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1. Tính thông số tác nhân sấy:

Các ký hiệu:

G1, G2: lượng vật liệu trước và sau khi sấy (kg/h).

Gk : lượng vật liệu khô tuyệt đối đi qua máy sấy (kg/h).

W1, W2: độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy, tính trên căn bản ướt (%).

W: độ ẩm được tách ra khỏi vật liệu (kg/h).

L: lượng không khí khô (kkk) tuyệt đối qua máy sấy (kg/h).

x0: hàm ẩm của không khí ngoài trời (kg ẩm/kg kkk).

x1: hàm ẩm của không khí trước khi vào buồng sấy (kg ẩm/kg kkk).

x2: hàm ẩm của không khí sau khi sấy (kg ẩm/kg kkk).

4.1.1. Độ ẩm của vật liệu:

Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy tính trên căn bản ướt: W1 = 0,85 = 85% (theo [1]

bảng 2.2, trang 34). Theo công thức VII.3, trang 93, [3], ta tính ẩm độ trên căn bản

khô.

tính trên căn bản khô: %67,566W100

W100'W

1

11 =

−×

= (4.1)

Độ ẩm cuối của vật liệu sấy: W2 = 0,05 = 5%

tính trên căn bản khô: %26,5W100

W100'W

2

2

2 =−×

=

4.1.2. Các thông số tính toán cho tác nhân sấy:

19




Trước khi vào caloriphe:

Chọn vị trí đặt khu sản xuất tại Lâm Đồng, để thiết bị đạt hiệu quả trong sản xuất

quanh năm, ta chọn các điều kiện về ẩm độ tương đối và nhiệt độ sao cho tối ưu hóa

quá trình vận hành thiết bị.

• Ẩm độ tương đối: φ 0 = 92%

• Nhiệt độ không khí: t0 = 180C

Theo [2] (trang 317), ta có áp suất của hơi nước bão hòa ở 180C là: P0 = 0,0211 at.

Theo [4] (công thức 1-6, trang 11), độ ẩm tuyệt đối (hàm ẩm) của không khí được

tính theo công thức sau:

00

000 622,0

P P

P x

kq ×−×

×=ϕ

ϕ (4.2)

Trong đó:

Pkq: áp suất khí quyển là 1,033 at

0ϕ : ẩm độ tương đối

P0: áp suất hơi bão hòa

0119,00211,092,0033,1

0211,092,0622,0

0 =×−

××= x (kg ẩm/kg kkk)

Enthalpy (nhiệt lượng riêng) của không khí được tính theo [5] (công thức 9.3, trang

270)

I0 = Ck .t0 + x0.ih (J/kg kkk) (4.3)

Trong đó:

Ck : nhiệt dung riêng của không khí khô (J/kg.độ) (lấy Ck ≈ 1000 J/kg.độ)

t0: nhiệt độ của không khí (180C)

ih: enthalpy của hơi nước ở nhiệt độ t0 (J/kg)

ih = r 0 + Ch.t0 = (2493 + 1,97.t0).103 (J/kg)

r 0 = 2493.103 (J/kg): ẩn nhiệt của hơi nước ở 00C

Ck = 1,97.103 (J/kg.độ): nhiệt dung riêng của hơi nước

20




I0 = 1000 .18 + 0,0119 . (2493 + 1,97 . 18) .103

=48090 (J/kg kkk)

Sau khi ra khỏi caloriphe:

Do cà rốt là một nguyên liệu giàu vitamin nên để tránh tổn thất hàm lượng

vitamin này, ta chọn nhiệt độ sấy ở 700C.

• Nhiệt độ không khí: t1 = 700CP1 = 0,3177 at

• Hàm ẩm của không khí không đổi: x1 = x0 = 0,0119 (kg ẩm/kg kkk)

Từ công thức tính hàm ẩm (4.2), ta có thể suy ra công thức tính 1 :

%6061,03177,0)0119,0622,0(

033,10119,0

)622,0( 11

1

1 ==×+

×=

×+

×=

P x

P x kqϕ

Enthalpy của không khí sau khi ra khỏi caloriphe:

I1 = 1000.70 + 0,0119.(2493 + 1,97.70).103

= 101307 (J/kg kkk).

Trạng thái không khí sau khi sấy:

Dùng giản đồ trạng thái hỗn hợp không khí ẩm ([5], trang 271), ta xác định nhiệt

độ điểm sương của quá trình sấy là 300C. Để tránh trường hợp đọng sương lại trên bề

mặt vật liệu, ta chọn nhiệt độ của không khí sau khi sấy là 400C.

• Nhiệt độ không khí: t2 = 400C P2 = 0,0752 at

Nếu sấy lý thuyết thì: I1 = I2 = 101307 (J/kg kkk)

Từ công thức tính enthalpy của không khí ẩm (4.3), ta có thể suy ra hàm ẩm của

không khí sau khi sấy:

0238,04010.97,110.2493

40100010130733

20

22222 =

×+×−

=×+×−

=×−

=t C r

t C I

i

t C I x

k

k

k

k (kg ẩm/kg kkk)

Ẩm độ tương đối:

21




%51506,00752,0).0238,0622,0(

033,10238,0

).622,0( 22

2

2 ≈=+

×=

+

×=

P x

P x kqϕ

Bảng 4.1: Các thông số tác nhân sấy

Các thông số Trạng thái 0 Trạng thái 1 Trạng thái 2

Ẩm độ tương đối

Nhiệt độ (0C)

Độ ẩm tuyệt đối (kg ẩm/kg kkk)

Enthalpy của không khí (J/kg kkk)

Áp suất hơi nước bão hòa (at)

0,92

18

0,0119

48090

0,0211

0,061

70

0,0119

101307

0,3177

0,506

40

0,0238

101307

0,0752

4.2. Cân bằng vật chất cho quá trình sấy:

22




Trong quá trình sấy, ta xem như không có hiện tượng mất mát vật liệu, lượng

không khí khô tuyệt đối coi như không bị biến đổi trong suốt quá trình sấy. Năng

suất của thiết bị là 1.500 kg/ngày (nhập liệu), ta cho thiết bị làm việc 15 giờ/ngày.Thời gian còn lại dùng để vệ sinh và kiểm tra hệ thống.

Năng suất nhập liệu: G1 = 100 kg/h

Theo [3] (công thức VII.18, trang 102), ta tính lượng ẩm bay hơi:

21,841005100

585

W100

WWW 1

2

21 =×−−

=×−−

= G (kg/h) (4.4)

Khối lượng vật liệu sau khi sấy: G2 = G1 – W = 100 – 84,21 = 15,79 (kg/h).

Năng suất theo sản phẩm của hệ thống: 236,85 (kg/ngày).

Khối lượng vật liệu khô tuyệt đối tính theo [3] (công thức VII.19, trang 102):

15'W'W

W100

21

=−×

=k G (kg/h) (4.5)

Lượng không khí khô cần thiết để làm bốc hơi 1kg ẩm (lượng không khí tiêu hao

riêng) theo [3] (công thức VII.20, trang 102) :

03,840119,00238,0

11

02

=−

=−

= x x

l (kg kkk/kg ẩm) (4.6)

Tổng lượng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy ([3], công thức VII.21, trang

102): L = W.l = 84,21.84,03 = 7076,17 (kg/h) (4.7)

4.3. Tính chọn thời gian sấy:

23




Do quá trình tính toán thời gian sấy phụ thuộc rất nhiều vào việc thiết lập đường

cong sấy vật liệu trong thực tế. Do điều kiện không cho phép nên trong phần tính

toán này, ta chọn thời gian sấy dựa theo kết quả một số thí nghiệm trong [7] (từ trang30 đến 49). Mặc dù có sự khác nhau về thiết bị và sai số, tuy nhiên ta có thể dùng số

liệu này để thuận tiện tính toán cho các phần sau.

Ta chọn thời gian sấy để đạt ẩm độ yêu cầu là 60 phút.

24




Chương V:

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ

VÀ CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG

5.1. Thể tích riêng của không khí sấy:

Thể tích riêng của không khí vào thiết bị sấy có thể được tính theo [3] (công thức

VII.8, trang 94):

11

1

1. P P

T Rv

kq ϕ −×

= (m3/kg kkk) (5.1)

Trong đó:

R: hằng số (287 J/kg.K)

T1 = 70 + 273 = 343 K

P1 = 0,3177 at (1at = 0,981.103 N/m2)

1 = 0,061

Thay vào công thức, ta có: v1 = 0,95 (m3/kg kkk)

Thể tích không khí vào phòng sấy:

V1 = L.v1 = 7076,17 x 0,95 = 6722,36 (m3/h)

Thể tích riêng không khí ra khỏi phòng sấy cũng tính theo công thức (5.1):

v2 = 0,92 (m3/kg kkk)

Thể tích không khí ra khỏi phòng sấy: V2 = L.v2 = 6510,08 (m3/h).

Thể tích trung bình của không khí trong phòng sấy:

22,66162

21 =+

=V V

V (m3/h)

5.2. Chọn kích thước băng tải:

Gọi Br : chiều rộng băng tải (m), chọn Br = 0,45m

25




H: chiều dày lớp vật liệu, chọn H = 0,15m

ω : vận tốc băng tải

ρ : khối lượng riêng xốp của cà rốt (560 kg/m3

)

Năng suất của thiết bị sấy băng tải theo [4] (công thức 6.29, trang 158):

G1 = Br .h.ω . ρ (kg/h) (5.2)

65,2560.15,0.45,0

100

..

1 === ρ

ω h B

G

r

(m/h)

Thực tế chiều rộng của băng tải còn được tính theo hệ số hiệu chỉnh η :

η r

tt

B B = (chọn η =0,9)

5,09,0

45,0==tt B (m)

Gọi:

L b: chiều dài băng tải

ls: chiều dài phụ thêm (khoảng 1,2m)T: thời gian sấy (1h)

L b = ω .T + ls = 2,65.1 + 1,2 = 3,85 (m)

Vậy ta chọn kích thước của băng tải là: dài 3,85m; rộng 0,5m và có đường kính

tang trục d = 0,3m.

5.3. Chọn vật liệu và tính kích thước hầm:

Hầm sấy được xây bằng gạch và vữa ximăng. Chọn bề dày viên gạch 0,2m và hailớp vữa hai bên 0,01m bề dày tường 0,22m.

26




Trần phòng được làm bằng bêtông cốt thép có chiều dày 0,22m và lớp cách nhiệt

dày 0,15m.

Cửa phòng sấy được làm bằng hai tấm nhôm dày 0,015m; giữa có lớp cách nhiệt

dày 0,01m.

Chiều dài làm việc của phòng sấy:

L = chiều dài băng tải + khoảng trống hai đầu hầm = 3,85 + 0,5.2 = 4,85 (m)

Chiều cao:

H = bề dày toàn băng tải + khoảng trống trên dưới = 0,3 + 0,5.2 = 1,3 (m)

Chiều rộng:

R = chiều rộng băng tải + khoảng trống hai bên = 0,5 + 0,3.2 = 1,1 (m)

Nếu ta tính cả tường thì kích thước hầm sấy sẽ là :

Lh = 4,85 + (0,2 + 0,02).2 = 5,29 (m)

Hh = 1,3 + 0,02 +0,15 = 1,47 (m)

R h = 1,1 + (0,2 + 0,02).2 =1,54 (m)

5.4. Tính cân bằng nhiệt lượng:

5.4.1. Vận tốc và chế độ chuyển động của không khí trong phòng sấy:

Vận tốc của không khí trong phòng sấy (theo [8], trang 12):

27




285,136001,13,1

22,6616=

××=

×=

R H

V hhω (m/s)

(5.3)

Chế độ chuyển động của không khí được tính theo [2] (công thức II.4, trang 359):

ν

ω td hh l ×=Re (5.4)

với Re: hằng số Reynold đặc trưng cho chế độ chuyển động của dòng

ltđ: đường kính tương đương

192,11,13,11,13,122 =+××=+××=

R H R H l td (m)

Nhiệt độ trung bình của không khí trong phòng sấy = C t t 021 55

2

4070

2=

+=

+

Dựa vào nhiệt độ trung bình này, tra bảng I.114 ([2]), ta có được độ nhớt động

học của không khí trong hầm là 1970.10-8 (m2/s).

3

8 10.752,7710.1970

192,1285,1

Re =

×

= −

Vậy Re = 7,7752.104 > 104 nên chế độ của không khí trong hầm là chế độ chảy rối.

5.4.2. Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và môi trường xung quanh:

tb∆ =

2

1

21

lnt

t

t t

∆∆∆−∆

(5.5)

1t ∆ : Hiệu số nhiệt độ giữa tác nhân sấy vào phòng sấy với không khí bên ngoài

2t ∆ : Hiệu số nhiệt độ giữa tác nhân sấy ra phòng sấy với không khí bên ngoài

2t ∆ =40-18 = 220C; =∆ 1t 70-18=520C

Vậy tbt ∆ = 34,90C

5.4.3. Tính tổn thất nhiệt lượng: (tham khảo [8], từ trang 13 đến 21)

5.4.3.1. Tổn thất qua tường:

28




Tường xây bằng gạch dày 0,22 m; trong đó chiều dày viên gạch gachδ = 0,2 m và

chiều dày mỗi lớp vữa vδ = 0,01 m. Tra bảng I.126 (trang 128, [2]), ta được hệ số

dẫn nhiệt của hai vật liệu: gachλ = 0,77 (W/m.độ) và vλ = 1,2 (W/m.độ).

Không khí nóng chuyển động trong phòng do đối lưu tự nhiên (vì có sự chênh

lệch nhiệt độ) và do cưỡng bức (quạt); không khí chuyển động xoáy.

Gọi 1α là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến bề mặt trong của tường phòng sấy:

1α = k( //

1

/

1 α α + ) (5.6)

//

1α là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành máy sấy do đối lưu tự nhiên

1/

α : là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành máy sấy do đối lưu cưỡng

bức đơn vị (W/m2độ)

k : hệ số điều chỉnh (thường bằng 1,2 – 1,3)

Tính/

1α :

Phương trình chuẩn Nuxen đối với chất khí được cho theo [3] (công thức V.42,trang 16):

Nu = C l ε R 0,8 = 0,018. l ε .Re0,8 (5.7)

Trong đó: l ε phụ thuộc vào tỷ sốd t l

Lvà Re

Ta có:d t l

L= 4,07 và Re = 7,7752.10 4

Tra bảng và tính toán ta được: l ε = 1.14 (bảng V.2, trang 15, [3])

Nu = 0,018 . 1,14 * (7,7752*10 4 )0.8 = 167,78

Mà Nu =λ

α H 1/

suy ra /

1α = H

Nuλ = 48,3

3,1

0270,0*78,167 =

(5.8)

Trong đó, hệ số dẫn nhiệt của không khí là 0,0270 (W/m.độ) được tra ở bảng

I.137, trang 149, [2].

29




Tính 1//

α :

Gọi tT1 là nhiệt độ trung bình của bề mặt thành ống (tường) tiếp xúc với không khí

trong phòng sấy. Chọn tT1 = 44 0C

Gọi ttbk là nhiệt độ trung bình của chất khí vào phòng sấy tức tác nhân sấy:

ttbk = 552

4070=

+ 0C

Gọi ttb là nhiệt độ trung bình giữa tường trong phòng sấy với nhiệt độ trung bình

của tác nhân sấy.

ttb = 5,492

5544=

+ oC

Tại nhiệt độ này tra bảng được : λ = 2,82 .10-2 (W/mđộ)

=γ 19,55 . 10 6− (m2/s) (độ nhớt động học)

Chuẩn số Gratkov: đặc trưng cho tác dụng tương hỗ của lực ma sát phân tử và lực

nâng do chênh lệch khối lượng riêng ở các điểm có nhiệt độ cao khác của dòng, kí

hiệu Gr, được tính theo công thức V.39, trang 13, [3].

Gr =T

t gH

2

1

3

γ

∆(5.9)

Với g: gia tốc trọng trường g = 9,81 (m/s2)

H: chiều cao của phòng sấy

1t ∆ = ttbk – tT1 = 55 – 44 = 110C

T = ttbk + 273 = 328 K

Gr=328)1055,19(

11)3,1(81,926

3

××××

− = 1,89.109

Mà chuẩn số Nuxen là Nu = 0,47.Gr 0,25 (công thức V.78, trang 24, [3]) (5.10)

Nu = 97,99

Hơn nữa, theo công thức (5.8): Nu =λ

α 1//

H

30




suy ra 1//

α = H

Nuλ = 2,03

Từ đó ( ) ( ) 6 1,60 3,24 8,3.2,1/ /11/

1 =+=+= α α α k

Suy ra q1 = 11t ∆α = 6,612 . 11 = 72,73 (kJ/kg)

Nhiệt tải riêng của không khí từ phòng sấy đến mặt trong của tường là 72,73.

Tính 2α :

Hệ số cấp nhiệt của bề mặt ngoài mấy sấy đến môi trường xung quanh:

/ /

22/

2α α α +=

Với /

2α : hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên

2//

α : hệ số cấp nhiệt do bức xạ

Trong quá trình truyền nhiệt ổn định thì:

q1= ∑=

−3

1

21

i i

i

T T t t

λ

δ (5.11)

Mà3

3

2

2

1

13

1 λ

δ

λ

δ

λ

δ

λ

δ ++=∑

=i i

i (m2độ/W) (công thức V.4, trang 3, [3]) (5.12)

321 ,, δ δ δ : bề dày các lớp tường

321 ,, λ λ λ : hệ số dẫn nhiệt tương ứng

m01,021 ==δ δ : bề dày lớp vữa có 2,121 == λ λ (W/m.độ)

m2,03 =δ : bề dày của viên gạch có 77,03 =λ (W/m.độ)

Vậy =∑=

3

1i i

i

λ

δ 27,0

77,0

2,0

2,1

01,0

2,1

01,0 =++ (m2độ/W)

Từ đó tT1-tT2 = q1∑=

3

1ii

i

λ

δ = 72,73 . 0,27 = 20,1(0C)

tT2: nhiệt độ tường ngoài phòng sấy

31




tT2 = tT1 – 32,79 = 44 – 20,1 = 23,90C

Nhiệt độ lớp biên giới giữa tường ngoài phòng sấy và không khí ngoài trời

t bg = 95,202

189,23=

+ 0C

Tại nhiêt độ t bg này tra bảng, ta tính được 210.57,2

−=λ (W/m.K)

610.01,18

−=γ (m2/s)

Nhiệt độ tường ngoài và nhiệt độ không khí có độ lệch là:

2t ∆ = tT2 - tkk = 23,9 - 18= 5,90C

Chuẩn số Gratkov là

Gr =( )

08,12739,51001,18

9,53,181,9122

3

2

2

3

=+××

××=

∆−

T

t gH h

γ .109

Chuẩn số Nuxen là

Nu = 0,47.Gr 0,25 = 85,22

Suy ra 2/

α = 68,13,1

0257,022,85 =×= H

Nuλ

Hệ số cấp nhiệt bức xạ 2//

α

2//

α =

−

−

4

2

4

1

2 100100

T T

t t

C

kk T

onε

(5.13)

Với nε :Độ đen của vữa lấy 0,9

Co:Hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối lấy 5,67

T1 = tT2 + 273 =296,9 K

T2 = tkk + 273 = 291 K

Từ đó: 19,5100

291

100

9,296

189,23

67,59,044

2// =

−

−×

=α

Nên 2//

2/

2α α α += = 1,68 + 5,19 = 6,87

32




Nhiệt tải riêng từ bề mặt của tường ngoài dến môi trường không khí

q2 = 5,409,587,622 =×=∆t α (kJ/kg)

Vậy tổn thất qua tường

Qt = 3,6.k. tbt ∆.δ (5.14)

21 δ δ δ +=

Mà 61,123,185,42..21=××== H Lδ (m2)

86,23,11,12..22

=××== H Rδ (m2)

47,1586,261,12 =+=δ (m2)

k =76,1

27,087,6

1

61,6

1

1

11

13

121

=++

=++ ∑

=i i

i

λ

δ

α α

19,8

ln2

1

21 =

∆∆∆−∆

=∆

t

t

t t t tb 0C

Từ đó: Qt = 3,6 . 1,76 . 15,47 . 8,19 = 802,77 (kJ)

Vậy qt= 53,921,84

77,802

W==T Q

(kJ/kgẩm)

5.4.3.2. Tổn thất qua trần:

Trần đúc: lớp bêtông cốt thép 55,1);(02,011== λ δ m (W/mđộ)

lớp cách nhiệt thủy tinh dày 745,0);(15,0 22 == λ δ m (W/mđộ)

Cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến mặt dưới của trần:

Cấp nhiệt do đối lưu bức xạ 1/

α

Nu = 0,018 8,0Rel ε = 167,78

Suy ra 11,41,1

027,078,167

R

/

1 =×== λ α

Nu

Cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên //

2α

33




Chọn nhiệt độ trần dưới là: 700C

Gọi ttb là nhiệt độ trung bình giữa trần phòng sấy với nhiệt độ trung bình của

tác nhân sấy.

ttb = 5,622

5570=

+ oC

tT1= 70oC suy ra 210.86,2

−=λ ( W/moC)

610.40,20

−=γ ( m2/s)

C t t t o

tbT 5,75,627011 =−=−=∆

T1= ttb + 273 = 62,5+273 = 335,5 K

T2= 2910C

Chuẩn số Gratkov

Gr = 01,75,335)104,20(

5,71,181,926

3

1

2

1

3

=××××

=∆

−T

t gR

γ .108

Chuẩn số Nuxen là:

Nu = 0,47 . Gr 0,25 = 76,49

88,11,1

027,049,76

R

//

1 =×

==λ

α Nu

( ) 19,788,111,42,11 =+×=α (lấy k =1,2)

Nhiệt tải riêng q1 = 9,535,719,711 =×=∆t α

Cấp nhiệt từ bên ngoài đến môi trường xung quanh:

21,0745,0

15,0

55,1

02,02

1

=+=∑=i i

i

λ

δ

Trong qua trình truyền nhiệt ổn định thì:

34




q1= ∑=

−2

1

21

i i

i

T T t t

λ

δ

suy ra : tT1-tT2 = q1∑=

2

1i i

i

λ

δ

suy ra : tT2 = tT1 – q1∑=

2

1i i

i

λ

δ = 70 – 53,9 . 0,21 = 58,50C

Hiệu số nhiệt độ giữa trần ngoài và không khí:

5,40185,5822 =−=−=∆ kk T t t t

o

C Nhiệt độ biên giới giữa trần ngoài và không khí

t bg = 25,292

185,40

2

2 =+

=+ kk T t t oC

Tại nhiệt độ này tra bảng được 0267,0=λ (W/mK)

610.65,18

−=γ (m2/s)

Cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên:

Nu = 0,47 . Gr 0,25

Với Gr là chuẩn số Gratkov

Gr .85,45,313)1065,18(

5,401,181,926

3

1

2

2

3

=××

××=

∆−

T

t gR

γ 109

Chuẩn số Nuxen là: Nu = 124,03Vậy hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên là:

04,3R

/

2 ==λ

α Nu

Vì bề mặt trần hướng lên trên nên hệ số cấp nhiệt đối lưu tự nhiên tăng 30% vậy ta

có hệ số cấp nhiệt đối lưu tự nhiên thực tế là:

95,3/

2 =tt α

Cấp nhiệt do bức xạ:

35




−

−

=4

2

4

1

21

//

2100100

T T

T T

C on

ε α

T1 = tT2 + 273 = 58,5 + 273 = 331,9 K ; 9,0=nε ; Co=5,67

T2 = 291K

Suy ra 25,6//

2 =α

Vậy / /

22/

2 α α α += t t =3,95 + 6,25 = 10,2

Nhiệt tải riêng q2 = 1,4135,402,1022 =×=∆t α

Tổn thất qua trần là:

Qtr = 3,6 . k . tbtr t ∆.δ

k : là hệ số truyền nhiệt

k =24,2

21.02,10

1

19,7

1

1

11

13

121

=++

=++ ∑

=i i

i

λ

δ

α α

( ) ( ))(98,6

2

29,51,154,1

2

2m

L R Rhh

tr =

×+=

+=δ

C t o

tb 5,19=∆

Thay số vào ta có:

Qtr = 3,6 . 2,24 . 6,98 . 19,5 = 1097,6 (kJ)

Nhiệt tải riêng :

qtr = 03,1321,84

6,1097

W==tr Q

kJ/kg ẩm

5.4.3.3. Tổn thất qua nền:

Qn = 3,6 . q1 . F

q1: tổn thất qua một m2 (q1 = 53,89 kJ/kg ẩm)

F : diện tích nền )(15,8 2m F tr ==δ

36




Vậy thay số vào ta có:

Qn = 3,6 . 53,89 . 8,15= 1581,13 (kJ)

Nhiệt tải riêng:

qn = 78,1821,84

13,1581 ==W

Qn(kJ/kg ẩm)

5.4.3.4. Tổn thất qua cửa:

Qc = 3,6 . k c . tbc t ∆.δ

Gọi 1α là hệ số cấp nhiệt từ không khí nóng đến cửa trong

)(//

1

/

11 α α α += k

/

1α : hệ số cấp nhiệt do cưỡng bức lấy /

1α = 3,48(lấy gần bằng hệ số cấp nhiệt do

đối lưu cương bức đối với tường)

//

1α : cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên

Gọi nhiệt độ cửa trong là tT1 = 65

0

CC t o

565701 =−=∆

Nhiệt độ lớp ngăn cách

t bg= C t OT 5,41

2

1865

2

181 =+

=+

Tại nhiệt độ này tra bảng được

0286,0=λ (W/mđộ)

610.20,19

−=γ (m2/s)

Chuẩn số Gratkov

Gr =1

2

1

3

T

t gH

γ

∆= 8

122

3

10.65,83381020,19

53,181,9=

××××

−

Chuẩn số Nuxen là: Nu = 0,47 . Gr 0,25

= 80,6Hệ số cấp nhiệt do tự nhiên là:

37




77,13,1

0286,06,80//

1 =×

== H

Nuλ α

hệ số cấp nhiệt từ trong không khí nóng đến cửa trong là :3,6)48,377,1(2,11 =+×=α ta chọn k =1,2

Nhiệt tải riêng q1 = 5,3153,611

=×=∆t α (kJ/kg ẩm)

Gọi 2α là hệ số cấp nhiệt từ cửa ngoài ra không khí xung quanh

Ta có: 015,0745,0

01,0

1,15

015,0

1,15

015,03

1

=++=∑=i i

i

λ

δ

Trong quá trình truyền nhiệt ổn định thì:

1q = ∑=

−3

1

21

i i

i

T T t t

λ

δ suy ra ∑=

=−3

1

121

i i

i

T T qt t

λ

δ

Với tT2 là nhiệt độ cửa ngoài của phòng sấy

tT2 = tT1- 64015,05,3165

3

11 =×−=∑=i i

i

q λ

δ

2t ∆ = tT2 - tkk = 64-18 = 46 oC

2t ∆ : độ lệch nhiệt độ giữa cửa ngoài phòng sấy với không khí

T2 = 319 K

Gọi t bg là nhiệt độ ngăn cánh của cửa phòng sấy:

t bg = 322

1846

2

2 =+=+ kk T t t 0C

Tại nhiệt độ này tra bảng được:

0267,0=λ (W/mđộ)

610.65,18

−=γ (m2/s)

2't ∆ là độ chênh lệch nhiệt đô giửa lứp ngăn cánh cửa phòng sấy với không khí bên

ngoài

38




14183218'2 =−=−=∆ bg t t 0C

Vậy Gr =9

122

3

/

2

2

/

2

3

10.84,23051065,18

143,181,9

=××

××

=

∆

−

T

t gH

γ

Với T/2 = t bg + 273 = 32+273 = 305 K

Chuẩn số Nuxen là: Nu = 0,47 . Gr 0,25 = 108,54

97,147,1

0267,054,108'2 =

×==

h H

Nuλ α

Hệ số cấp nhiệt do bức xạ :Gọi T/

1 = t bg +273 = 32+273 = 305

T2 = 291K

4,5100100

4

2

4/

1

2

/

1

//

2 =

−

−=

T T

T T

C nn

ε α

Suy ra

//

2

/

22 α α α +=

.

= 1,97+5,4= 7,37

Nhiệt tải riêng q 2 = 02,3394637,722 =×=∆t α (kJ)

Vậy tổn thất qua cửa là:

Qc = 3,6 . k c . tbc t ∆.δ

k c = 23,3015,0

37,7

1

3,6

1

1

=++

Qc =3,6 . 3,23 . 1 . 18,5 = 214,83 (kJ)

qc = 55,221,84

83,214

W==

Qc

5.4.3.5. Tổng tổn thất của phòng sấy:

16,4455,278,183,1353,9 =+++=+++=∑ nntr t qqqqq (kJ/kg

ẩm)

39




5.4.4. Cân bằng nhiệt lượng:

Nhiệt lượng caloriphe phải cung cấp theo lý thuyết:

Q1= L(I2 - I0) = 7076,17 . (101307 - 48090) = 3,77 . 10 8 (J/h)

Cho quá trình là ổn định thì ta bỏ qua nhiệt lượng làm nóng bộ phận vận chuyển

vật liệu sấy.

Nhiệt lượng cung cấp để làm tăng nhiệt độ của vật liệu sấy.

Q2= G2C2( 12 θ θ − ) = 15,79 . 3,48 . (70-18) = 2858 (kJ/h)

Nhiệt lượng tổn thất: Q3 = 214,83 (kJ)

Nhiệt do ẩm mang vào Q4 = W.Cnước . 1θ = 84,21 . 4,18 . 18 = 6336 (kJ/h)

Vậy lượng nhiệt caloriphe phải cung cấp theo thực tế là

Q = Q1 + Q2 + Q3 - Q4 = 373739 (kJ/h)

Chương VI:

TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ

40




6.1. Caloriphe:

Thiết bị chọn là loại ống chùm.Không khí nóng đi ngoài ống, hơi nước đi trong

ống. Hai lưu thể chuyển động chéo dòng.

6.1.1. Chọn kích thước truyền nhiệt:

Chọn ống truyền nhiệt bằng đồng,có gân để nâng hệ số truyền nhiệt,hệ số dẫn

nhiệt của đồng là 385=λ W/mđộ (bảng I.123, trang 125, [2]).

Chọn ống:

-Đường kính ngoài của ống : dng = 0,03 (m)

-Đường kính trong của ống : dtr = 0,025(m)

-Chiều dày của ống : δ =2

tr ng d d −= 0,0025 (m)

-Đường kính của gân : Dg = 1.4 dng = 0,042(m)

-Bước gân : bg = 0,01 m

-Chiều cao của gân : h =2

ng g d D − = 0,006 (m)

-Chiều dài của ống : l = 1,2 (m)

-Số gân trong trên một ống : m = g b

l = 120

-Bề dày bước gân : b = 0,002 (m)

-Tổng chiều dài của gân : Lg = b.m = 0,002.120 = 0,24(m)

-Tổng chiều dài không gân : Lkg = l-Lg = 1,2 – 0,24 = 0,96(m)

Lượng không khí cần thiết cho quá trình sấy:

l = 84,03( Kg/Kgẩm)

L = 7076,17( Kg/h)

Nhiệt độ của không khí ban đầu khi đã hồi lưu :t0 = 180C

41




Nhiệt độ không khí sau khi ra khỏi caloriphe là t1 = 700C

Lượng không khí khô đi vào caloriphe là:

V=6616,22 (m3/h)

Hệ số cấp nhiệt 1α

+Nhiệt độ trung bình của không khí trong caloriphe ttb

ttb = thn - tbt ∆

Mà:c

d

cd

tb

t t

t t t

∆∆

∆−∆=∆

ln

+Chọn nhiệt độ hơi nước khi vào là thnd = 1300C

+Chọn nhiệt độ hơi nước khi ra là thnc = 1150C

Nên ta có:

11218130 =−=−=∆ d hnd d t t t 0C

C t t tc o

chnc 4570115 =−=−=∆

Thay số vào ta có:

C t o

tb47,73=∆

Suy ra : ttb = 130 – 73,47 = 56,530C

Ứng với giá trị ttb, tra bảng I.255, trang 318, [2]:

080,1= ρ (kg/m3)

0287,0=λ (W/m.độ)

610.75,18

−=γ (m2/s)

610.8,19

−= µ (N.s/m2)

Pr = 0,697

6.1.2. Tính toán:

Diện tích bề mặt của một ống (phía trong của ống):

42




Ftr = π .dtr .l = 3,14 . 0,025 . 1,2 = 0,0942( m2)

Diện tích mặt ngoài của ống:

Fng = π .dng.l = 3,14 . 0,03 . 1,2= 0,11309 (m2)

Diện tích phần bề mặt ngoài của một ống:

F bm = Fgân+Fkgân

-Diện tích phần có gân

Fgân = ng g g g d D L D 22

44×−×+××

π π π = 0,0323(m2)

-Diện tích phần không gân

Fkgân = Lkg. ng d .π = 0,0904 (m2)

Vậy : F bm = 0,0323 + 0,0904 = 0,1227 (m2)

Chọn số ống xếp hàng là:

i = 30

Khoảng cách giữa các ống này ống kia là 0,007(m)

Khoảng cách giữa ống ngoài cùng dến caloriphe là 0,01 (m)

Diện tích tự do của caloriphe là Ftd

-Chiều dài của cả caloriphe là

Lx = 0,01 . 2 + (30-1) 0,007 + 30 . 0,042 = 1,483(m)

-Diện tích tiết diện của cả caloriphe là

Fx = Lx . l = 1,483 . 1,2 = 1,7796 (m2)

-Diện tích cản của gân là:

Fcg = Dg . Lg . i = 0,042 . 0,24 . 30 = 0,3024 (m2)

-Diện tích cản của ống là:

Fcống = dng . Lkg . I = 0,03 . 0,96 . 30 = 0,864( m2)

Vậy diện tích phần tự do:

43




Ftd = Fx - Fcống - Fcg = 1,7796 – 0,864 – 0,3024 = 0,3868 (m2)

Vận tốc của không khí

36003868,0

22,6616

×==

td

kk F

V ω = 4,75 (m/s)

Hệ số cấp nhiệt từ hơi nước bão hoà đến bề mặt ngang của ống:

25,0

1 )(04,2t H

r A

∆×××=α (W/m2độ)

Với H=1,2 : chiều cao ống

r : ẩn nhiệt hoá hơi J/kg (Tra bảng I.250, [2])

r = 2179 (kJ/kg) = 520,1 (kcal/kg )

-Hệ số A có trị số phụ thuộc vào nhiệt độ:

Chọn tT = 1100C : Nhiệt độ thành ống trong của ống

Vậy ttb = C t t ohnd T 120

2

130110

2=

+=

+

Tra [2], trang 231 ta có:

A = 188

- t ∆ : hiệu số nhiệt độ giữa nhiệt độ hơi ngưng tụ và nhiệt độ thành caloriphe:

bht ∆ = thnđ - tT = 130 - 120 = 100C

Vậy thay số vào ta tính được:

8,2621 =α (W/m2độ)

q1 = 2628 (kJ/kg ẩm)

Tính hệ số cấp nhiệt từ mặt ngoài ống đến không khí chuyển động trong caloriphe

2α

-Lưu thể chảy qua bên ngoài ống chùm ống có gân:

Nu = C 4,0

14,054,0

r

n

e

g g

ng P R

b

h

b

d −−

44




Trong đó:

Dng : đường kính ngoài của ống; dng = 0,03 (m)

bg : bước của gân ; bg = 0,01 (m)

h :chiều cao gân ; hg = 0,006 (m)

C, n : các đại lượng phụ thuộc cách xếp ống

Đối với ông xếp hàng : C = 0,116 ; n =0,72

-Chuẩn ssố Reynol :

R e = 25331075,18

01,075,46=

××= −γ

ω g kk b

R e > 2300 : Không khí chảy theo chế độ quá độ

Pr = 0,697

Vậy Nu = 0,116 82,16Pr 01,0

006,0

01,0

03,0 4,072,0

14,054,0

=

−−

e R

-Hệ số cấp nhiệt đối lưu:

26,4801,0

0287,082,162 =

×=α

-Hệ số cấp nhiệt đối lưu thực tế:

tt 2α = 95,25

Vậy k =4,22

11

1

12

=++ Ftr F bm

tt α α

6.1.3. Xác định bề mặt truyền nhiệt:

-Lượng nhiệt do caloriphe cung cấp: Q=373739 (kJ/h)

-Hiệu suất caloriphe lấy 9,0=η

-Lượng nhiệt thực tế do caloriphe cấp:

Qt = 4152669,0

373739==

η sQ

(J/kg)

45




-Gọi D là lượng hơi nước tiêu tốn trong 1h

Qt = D.r suy ra D =r

Qt =2179

415266= 191 (kg)

-Thể tích nước tiêu hao trong 1h:

177080,1

191===

ρ

DV (m3/h)

-Lượng nhiệt thực tế truyền từ hơi nước trong ống đến thành ống:

Qt = 3,6.k.F. tbt ∆

Suy ra F = 09,7047,734,226,3

415266

..6,3=

××=

∆ tb

t

t k

Q( m2)

-Bề mặt truyền nhiệt thực:

Ft = kF ; k = 1,2 đến 1,5

Chọn k = 1,2

Suy ra

Ft = 70,09 . 1,2 = 84,11(m2)

-Bề mặt truyền nhiệt trung bình:

1085,02

0942,01227,0

2=

+=

+ tr bm F F (m2)

-Số ống truyền nhiệt trong caloriphe:

n = 7761085,0

11,84==

tb

t

F

F ống

-Số ống xắp theo chiều ngang:

m = 2630

776==

i

nống

Vậy kích thước caloriphe:

+Chiều dài của caloriphe

46




Lx = 1,483 (m)

+Chiều rộng caloriphe:

Bx = (26-1) 0,007 + 0,01.2 + 26.0,042 = 1,287(m)

+Chiều cao caloriphe là:

Hx = H+2.a = 1,2 + 0,02 = 1,22( m)

a: là khe hở 2 bên

6.2. Quạt:

Quạt là bộ phận vận chuyển không khí và tạo áp suất cho dòng khí đi qua các

thiết bị: caloriphe, mấy sấy, đường ống, cyclon. Năng lượng do quạt tạo ra cung cấp

cho dòng khí một áp suật động học để di chuyển và một phần để khắc phục trở lực

trên đường ống vận chuyển.

Năng suất của quạt được đặc trưng bởi thể tích khí đi vào hay đi ra thiết bị sấy.

6.2.1. Tính trở lực:

6.2.1.1. Trở lực từ miệng quạt đến caloriphe:

Chọn ống nối từ quạt đến caloriphe có đường kính là 0,38 m.

-Vận tốc khí đi trong ống là:

47




F

Ld

ρ ω

3600=

Ta có200,1

= ρ

(kg/m3

) ở t0 = 180

C

F = 1134,04

38,014,3

4

22

=×

=×d π

( m2)

L = 7076,17 (Kg/h)

Vậy 44,14=d ω (m/s)

Chuẩn số Reynol là :

Re =4

6

18

10.83,361090,14

38,044,14=

××=

−γ

ω d d

Re = 36,83.10 4 > 10 4 không khí đi trong ống theo chế độ chảy xoáy

-Chuyển động chảy xoáy dựa làm 3 vùng:

+Vùng 1: nhẵn thuỷ lực học; khu vực này độ nhám không ảnh hưởng đến

hệ số ma sát

R egh = 6 7

8

ε

d = 6 17,7401710

38,0 7

8

4=

−

ε =10 4− : độ nhám tuyệt đối của ống (bảng II-15, trang 381, [2])

+Vùng 2: khu vực nhám; khu vực này hệ số ma sát phụ thuộc vào độ

nhám mà không phụ thuộc vào Re

R en = 2208

9

ε d = 220. 99,2342497

1038,0 8

9

4 =

−

Vậy R egh<R e<R en

+Vùng 3:

44

10.63,238,0

10 −−

==d

ε thuộc trong khoảng (8.10 5− ; 1250.10 5− )

Vậy hệ số ma sát được tính theo công thức 11.64, trang 380, [2]:

48




25,0

10046,11,0

+××=

e Rd

ε λ

016,0=λ

Vậy trở lực trên ống từ miệng quạt đến caloriphe là :

54,1038,02

44,14200,12016,0

2

22

1 =×

×××==∆

d

l P

ρω λ (N/m2)

6.2.1.2. T rở lực do caloriphe:

-Nhiệt độ trung của không khí nóng trong caloriphe là:

ttb = C o44

2

1870=

+

Tại nhiệt độ này tra bảng được 0279,0=λ (W/mđộ)

120,1= ρ (kg/m3)

610.36,17

−=γ (m2/s)

Vận tốc của không khí trong caloriphe là:

F

L

..3600 ρ ω =

Với F = Hx.Bx = 1,22 ×1,287 = 1,57 (m2)

118,157,1120,13600

17,7076 =××

=kk ω (m/s)

-Chuẩn số Reynol là:

Re = 4,24472=γ

ω td kk d

Re>10 4 vậy không khí chuyển động theo chế đọ chảy xoáy

Do ống sắp theo kiểu hành lang nên: (công thức II.72, trang 404, [2])

( ) 26,0

23,0

)96(−

−

+= e Rd

smξ

Với s là khoảng cánh các ống theo phương cắt ngang của ống dòng chuyển động

(theo chiều rộng của dòng)

49




s = 0,007 + 0,007 + 0,02/2 = 0,024 (m)

m là số dãy chùm theo phương chuyển động

m = 30

d đường kính ống : d = Dg = 0,042 (m)

Suy ra =ξ 22,68

Vậy trở lực do caloriphe là:

88,152

118,1120,168,22

2

22

2 =××=××=∆ω

ρ ξ P (N/m2)

6.2.1.3. Trở lực do đột mở vào caloriphe:

-Diện tích của mặt cát ngang của ống đẩy

Fo = 2

2

113,02

38.0m=

×π

-Diện tích cắt ngang của caloriphe là :

Ft = Hx.Bx = 1,57( m2)

Tỉ số 072,057,1

113,00 ==t F

F

Tra [2] (trang 387), ta có 867,0=ξ

Vậy trở lực do đột mở vào caloriphe là:

24,1012

44,14

12,1753,02

22

3 =××=××=∆

ω

ρ ξ P (N/m2

)

6.2.1.4. Trở lực do đột thu từ caloriphe ra ống dẩn không khí nóng:

Không khí nóng có nhiệt độ t = 700C 610.02,20

−=γ (m2/s)

029,1= ρ (kg/m3)

Diện tích cắt ngang của không khí nóng

F2 = 113,0438,0

2

=×π (m2)

50




Vận tốc của không khí nóng trong ống

9,16

..3600 2

== F

Lkk

ρ

ω (m/s)

-Chuẩn số Reynol:

Re = 32086410*02,20

38,09,16.6=

×=

−γ

ω d kk

Re>10 4 :Vậy không khí chuyển động theo chế độ xoáy

Tỉ số 072,02 =t F

F

Tra [2] (trang 388), ta được: 867,0=ξ

Vậy trở lực do đột thu ở caloriphe là:

3,1272

2

4 =××=∆ kk P ω

ρ ξ (N/m2)

6.2.1.5. Trở lực đường ống dẩn không khí từ caloriphe đến phòng sấy:

Chọn đường ống dài 1,5(m)

Đường kính ống d = 0,38 (m)

Tính toán giống ống từ miệng quạt đến caloriphe ta được:

R egh<R e<R en

Nên khí ở khu vực quá độ 016,0=λ

Vậy trở lực trên đường ốngdẩn khí là:

28,938,02

9,16029,15,1016,0

.2

... 22

5 =×

×××==∆d

l P

ω ρ λ

6.2.1.6. Trở lực đột mở vào phóng sấy:

-Diện tích mặt ngang ống Fo = 0,113 m2

-Diện tích ngang của phòng sấy F1 = H.R =1,3 . 1,1 = 1,43 (m2)

51




079,0F1

=o F ; tra [2] (trang 387) có 9,0=ξ

Vậy trở lực đột mở vào phòng sấy là:

25,1322

9,16029,19,0

2

22

6 =××=××=∆ω

ρ ξ P (N/m2)

6.2.1.7. Trở lực do đột thu ra khỏi phòng sấy:

Nhiệt độ ra khỏi phòng sấy là t2 = 400C 128,1= ρ (Kg/m3)

610.96,16

−=γ (m2/s)

Chuẩn số Reynol : Re = 61096,16

38,09,16−×

×=

×γ

ω d = 378655

Re >10 4 không khí theo chế độ chảy xoáy.

Tra [2] (trang 387), ta được 9,0=ξ

Vậy trở lực 1452

9,16128,19,0

2

22

7 =××=××=∆ω

ρ ξ P ( N/m2)

6.2.1.8. Trở lực của phòng sấy:

Ta có thể chọn 10008 =∆ P (N/m2)

6.2.1.9. Tổng trở lực của cả hệ thống:

81........... P P H p ∆++∆=

p H = 1541,49 (N/m2)

6.2.2. Tính chọn quạt:

Áp suất làm việc toàn phần được tính theo [2] (trang 463):

H = H p× ρ

ρ k t ××

+760

760

293

273 0

H p: Trở lực tính toán của hệ thống (H p = 1541,49 N/m2)

t0: Nhiệt độ làm việc (= 180C)

B = 760 mm Hg: áp suất tại nơi đặt quạt

52




ρ :Khối lượng riêng của của khí ở đktc 181,1= ρ (kg/m3)

k ρ : khối lượng riêng của khí ở đk làm việc 200,1=k ρ (kg/m3)

H = 1555,6 (N/m2)

Từ các đồ thị đặc tuyến của quạt (trang 485, [2]), ta chọn quạt II4.70N o12 , có năng

suất khoảng 7000 m3/h; hiệu suất khoảng 0,65.

Chương VII:

TÍNH GIÁ THÀNH THIẾT BỊ

Các chi phí cần tính toán cho thiết bị sấy băng tải bao gồm:

1 băng tải vận chuyển (gồm cả động cơ)

1 hầm sấy có bọc lớp cách nhiệt

1 thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm

2 quạt làm nhiệm vụ hút và thổi không khí (gồm cả động cơ)

Hệ thống đường ống dẫn khí

Các thiết bị đo và kiểm soát quá trình

Các thiết bị phụ trợ khác

53




Chi phí thiết kế và chế tạo (200% tổng các chi phí trên) và chi phí lắp đặt

(10% tổng các chi phí trên)

Ta có thể dựa vào một số công thức tính ước lượng (từ trang 719 đến 728, [9]) để

tính toán sơ bộ giá thành thiết bị:

Bảng 7.1: Bảng tính giá thành thiết bị

STT Tên thiết bịSố

lượngĐơn giá(USD)

Giá thành(USD)

1 Băng tải vận chuyển 1 3600 36002 Hầm sấy bọc lớp cách nhiệt 1 1000 1000

3 Thiết bị trao đổi nhiệt 1 2000 20004 Quạt 2 340 6805 Hệ thống đường ống dẫn khí 1 1200 12006 Các thiết bị đo và kiểm soát 1 200 2007 Thiết bị phụ trợ 1 500 5008 Chi phí thiết kế và chế tạo 1 200% các chi phí trên 183609 Chi phí lắp đặt 1 10% các chi phí trên 918

Tổng cộng 28458

Vậy giá sơ bộ của thiết bị là 28.458 USD.

54



KẾT LUẬN

Hệ thống sấy cà rốt bằng băng tải có năng suất khá nhỏ (1.500 kg/ngày) nên sau

khi tính toán, kich thước thiết bị cũng như một vài thông số tính toán cũng chưa phù

hợp với các thông số thiết bị trên thực tế. Các tài liệu về sấy cà rốt cũng chưa thật rõ

ràng để sinh viên có thể tính toán hết mọi thông số của hệ thống.

Việc thiết kế, tính toán các hệ thống sấy phụ thuộc rất nhiều vào các số liệu thực

nghiệm như các số liệu ẩm độ ban đầu, đường cong giảm ẩm, đường cong tốc độ

sấy,… Tuy nhiên, do điều kiện không cho phép nên trong phạm vi đồ án này không

thể thực hiện thí nghiệm thực tế trên nguyên liệu cà rốt. Do đó, các số liệu và

phương pháp tính toán trên đây dựa vào nhiều nguồn tài liệu khác nhau dẫn đến việc

không đồng nhất trong tính toán cũng như sai số trong kết quả sau cùng.

Mặc dù hệ thống sấy băng tải hiện nay được sử dụng khá phổ biến trong công

nghiệp thực phẩm nhưng do các sinh viên chưa được tham quan thực tế nên đa phầncác tính toán còn thiên về lý thuyết, đôi chỗ chưa hợp lý và không khoa học. Chúng

em mong thầy cô nhận xét và hướng dẫn thêm để góp phần hoàn thiện đồ án môn

học hơn.



TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bùi Văn Miên; “ Máy chế biến thức ăn gia súc”; NXB Nông Nghiệp; 2004

2. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên; “Sổ tay quá trình và thiết bị

công nghệ hóa chất tập 1”; NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội; 1992

3. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản; “Sổ tay quá trình và

thiết bị công nghệ hóa chất tập 2”; NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội; 1992

4. Nguyễn Văn Lụa; “Kỹ thuật sấy vật liệu”; Đại học Bách Khoa TPHCM

5. Vũ Bá Minh, Võ Văn Bang; “Quá trình và thiết bị tập 3 – Truyền Khối”;

NXB Đại học Quốc Gia TPHCM; 2004

6. Trương Vĩnh; “Truyền nhiệt và truyền khối”; Đại học Nông Lâm TPHCM;

2005

7. Nguyễn Thị Mơ; “Khóa luận tốt nghiệp – Nghiên cứu ứng dụng sấy tầng sôi

cà rốt”; Đại học Nông Lâm TPHCM; 2008

8. Lê Phước Minh Trí; “Đồ án sấy băng tải”; Đại học Bách Khoa Đà Nẵng;

2004

9. www.vn.wikipedia.org/wiki

10. www.en.wikipedia.org/wiki

11. http://dictionary.bachkhoatoanthu.gov.vn/default.aspx?

param=1633aWQ9MzE0NzUmZ3JvdXBpZD0ma2luZD1zdGFydCZrZXl3b3Jk PWM=&page=1

12. http://student.kuleuven.be/~m0232264/swfh/s_17.htm

13. http://www.suckhoe.com.vn/khoe24/index.php/Dinh-duong/Thuc-

pham-bo-duong/ca-rt-carotenoid.Khoe24

14. http://hau1.info/forum/attachment.php?

attachmentid=126&d=1163168052

15. http://ttmindustry.vn

http://www.vn.wikipedia.org/wiki




http://student.kuleuven.be/~m0232264/swfh/s_17.htm

http://www.suckhoe.com.vn/khoe24/index.php/Dinh-duong/Thuc-pham-bo-duong/ca-rt-carotenoid.Khoe24


http://hau1.info/forum/attachment.php?attachmentid=126&d=1163168052



http://www.vn.wikipedia.org/wiki




http://student.kuleuven.be/~m0232264/swfh/s_17.htm








Documents

Do an Say CA Rot Bang Tai 1433