Thuyết minh sấy tinh bột sắn (có bản vẽ kèm theo)

Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn
SVTH: Lê Nhật Tân Trang 1 GVHD: Trần Văn Vang
NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH
TINH BỘT SẮN VÀ CÔNG
NGHỆ SẤY TINH BỘT SẮN
MÃ TÀI LIỆU : 0020
Kết bạn zalo tải tài liệu : 0936 8484 22
Tham khảo giá dịch vụ viết báo cáo theo yêu cầu:
Luanvantrust.com

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................................ 1
Chương 1: NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH TINH BỘT SẮN VÀ CÔNGNGHỆ SẤY TINH BỘT SẮN....5
1.1 Nguồn gốc của tinh bột sắn:............................................................................................... 5
1.2 Cấu tạo của tinh bột:.............................................................................................................. 6
1.3. Liên kết ẩm trong tinh bột sắn: ............................................................................................... 6
1.4 Quy trình sản xuất tinh bột sắn : .............................................................................................. 7
1.4.1. Bóc vỏ:........................................................................................................................ 7
1.4.2. Rửa............................................................................................................................... 7
1.4.3 Băm và mài:..................................................................................................................... 8
1.4.4. Tách xác thô: .................................................................................................................. 9
1.4.5. Tách dịch bào lần 1:......................................................................................................... 9
1.4.6. Tách xác tinh lần 2: ......................................................................................................... 9
1.4.7. Tách dịch bào lần 2:....................................................................................................... 12
1.4.8. Tách xác lần cuối: ......................................................................................................... 12
1.4.9. Ly tâm tách nước:.......................................................................................................... 12
1.4.10. Sấy và làm nguội:........................................................................................................ 12
1.4.11. Rây và đóng bao:......................................................................................................... 13
1.5 Chọn phương pháp sấy tinh bột: ............................................................................................ 13
1.6 Lựa chọn hệ thống sấy :........................................................................................................ 13
Chương 2: TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦATHIẾT BỊ SẤY KHÍ ĐỘNGSẤY TINH
BỘT SẮN ..................................................................................................................................... 14
2.1Nhiệm vụ thiết kế:................................................................................................................. 14
2.2. Đặc điểm, nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy khí động : ................................................... 14
2.2.1 Đặc điểm của hệ thống sấy khí động:............................................................................... 14
2.2.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống sấy khí động: ................................................................ 14
2.3 Chọn môi chất sấy và chất tải nhiệt:....................................................................................... 15
2.3.1Tính chất vật lý của tinh bột liên quan đến quá trình sấy. ................................................... 15
2.3.2 Chọn môi chất sấy và chất tải nhiệt:................................................................................. 15
2.4 Chọn chế độ sấy:.................................................................................................................. 15
2.5 Tính toán các kích thước cơ bản của hệ thống:........................................................................ 16
2.5.1 Tốc lơ lửng w1: .............................................................................................................. 16
2.5.2 Chiều dài cơ bản của ống sấy:......................................................................................... 16

Chương 3: TÍNH TOÁN NHIỆT THIẾT BỊ SẤY KHÍ ĐỘNG......................................................... 17
3.1 Lượng ẩm cần bốc hơi: W..................................................................................................... 17
3.2 Khối lượng tinh bột đưa vào hệ thống sấy: ............................................................................. 17
3.3 Tính toán quá trình sấy lý thuyết:........................................................................................... 17
3.3.1 Tính toán thông số vật lý của không khí tại các điểm: ....................................................... 17
3.3.2 Lượng không khí khô lý thuyết:....................................................................................... 19
3.3.3 Nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy lý thuyết:............................................................ 19
3.3.4 Tính toán sơ bộ các kích thước cơ bản của ống sấy:.......................................................... 19
3.4 Tính toán quá trình sấy thực:................................................................................................. 20
3.4.1 Xây dựng quá trình sấy thực và xác định lượng không khí khô cần thiết:............................ 20
3.4.2 Tính tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang ra:...................................................................... 21
3.4.3 Tổn thất nhiệt ra môi trường q5 :....................................................................................... 22
3.4.4Tổng tổn thất nhiệt: ......................................................................................................... 24
3.4.5 Xác định thông số trong quá trình sấy thực:...................................................................... 24
3.4.5 Lượng không khí tiêu hao trong quá trình sấy thực: .......................................................... 25
3.4.6 Nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy thực tế:............................................................... 26
3.4.7 Hiệu suất của thiết bị:..................................................................................................... 26
3.4.8 Tính sai số kiểm tra quá trình tính toán: ........................................................................... 26
3.4.9 Tính lại kích thước của ống sấy:...................................................................................... 26
Chương 4: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ ............................................................................... 28
4.1 Tính chọn CALORIFER:...................................................................................................... 28
4.2 Tính chọn buồng đốt:............................................................................................................ 29
4.3 Tính chọn xyclon:................................................................................................................. 30
4.4 Tính chọn quạt : ................................................................................................................... 32

LỜI NÓI ĐẦU
Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng trong rất nhiều quá trình
công nghệ. Trong nông nghiệp sấy là một trong những công đoạn quan trọng của
công nghệ sau thu hoạch. Trong công nghiệp như công nghiệp chế biến nông - hải
sản, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp chế biến gỗ, công nghệ sản xuất vật
liệu xây dựng ... Kỹ thuật sấy đóng một vai trò quan trọng trong dây chuyền sản
xuất.
Quá trình sấy không chỉ là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu
một cách đơn thuần mà một quá trình công nghệ. Nó đòi hỏi sau khi sấy vật liệu
phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp.
Chẳng hạn trong chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng, sản phẩm không được
nứt nẻ, cong vênh. Trong chế biến nông - hải sản, sản phẩm sấy phải đảm bảo yêu
cầu về màu sắc, hương vị, các vi lượng. Sản phẩm cần được sấy nhằm để bảo
quản, tăng độ bền, dễ dàng vận chuyển đi xa...
Để thực hiện quá trình sấy người ta sử dụng nhiều phương pháp sấy khác
nhau như: phương pháp sấy nóng( hệ thống sấy đối lưu, hệ thống sấy tiếp xúc, hệ
thống sấy bức xạ ...), phương pháp sấy lạnh ( hệ thống sấy thăng hoa, hệ thống
sấy lạnh ...).
Nước ta nông nghiệp vẫn là mô hình sản xuất chủ yếu của nền kinh tế thì
quá trình sấy nông sản có vai trò rất lớn. Trong những năm gần đây cùng với sự
phát triển của đất nước, cây sắn lấy củ được xem là một hướng giúp nông dân xóa
đói giảm nghèo. Củ sắn dùng để chế biến tinh bột sắn, trong đó quá trình sấy là
một trong những giai đoạn mang tính quyết định trong công nghệ chế biến tinh
bột sắn, nên việc nghiên cứu hệ thống sấy tinh bột có vai trò hết sức quan trọng.
Ở quá trình sấy ta phải chọn hệ thống sấy và phương pháp sấy nào đảm bảo được
chất lượng của tinh bột, giá thành sấy một kg sản phẩm là thấp nhất, hệ thống vận
hành đơn giản dễ lắp đặt...
Học kỳ này em được nhận đồ án thiết hệ thống sấy tinh bột sắn. Đây là lần
đầu tiên thiết kế một hệ thống sấy, với kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế
rất ít nên trong quá trình thiết kế không thể tránh khỏi sai sót mong thầy thông
cảm và góp ý kiến cho em, em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Lê Nhật Tân
Lớp: 08N1

Chương 1: NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH TINH BỘT SẮN VÀ
CÔNG NGHỆ SẤY TINH BỘT SẮN
1.1 Nguồn gốc của tinh bột sắn:
Tinh bộtsắn là sản phẩm được chế biến từ củ của cây sắn ( khoai mì ).
Hiện tại, sắn được trồng trên 100 nước của vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và
là nguồn thực phẩm của hơn 500 triệu người. Năm 2006 và 2007, sản lượng sắn
thế giới đạt 226,34 triệu tấn củ tươi so với 2005/06 là
211,26 triệu tấn và 1961 là 71,26 triệu tấn. Nước có sản
lượng sắn nhiều nhất là Nigeria (45,72 triệu tấn), kế đến
là Thái Lan (22,58 triệu tấn) và Indonesia (19,92 triệu
tấn). Nước có năng suất sắn cao nhất là Ấn Độ (31,43
tấn/ha), kế đến là Thái Lan (21,09 tấn/ha), so với năng
suất sắn bình quân của thế giới là 12,16 tấn/ha (FAO,
2008). Việt Nam đứng thứ mười về sản lượng sắn (7,71 triệu tấn) trên thế giới.
Tại Việt Nam, sắn được canh tác phổ biến ở hầu hết các tỉnh của tám vùng sinh
thái. Diện tích sắn trồng nhiều nhất ở Đông Nam Bộ và Tây Nguyên.
Rễ ngang cây sắn phát triển thành củ và tích lũy tinh bột .
Thành phần vật chất có ý nghĩa của cây sắn là tinh bộtđược tách ra khỏi
khối liên kêt với xơ và thịt của củ sắn.
Bảng1.1: Thành phần cấu tạo của củ sắn tính theo vật chất khô.
Thành phần Giá trị
1. Độ ẩm trung bình (63-70)%
2. Tinh bột(Hydrocacbon) (18-35)%
3. Prôtein nhỏ nhất 1.18%
4. Lipít lớn nhất 0.08%
5.Tro toàn phần không lớn hơn 0.85%
6. Sợi xơ (cenlyloza) không lớn hơn 4%
7. Kali không lớn hơn 0,26 mg/Kg
8. Photpho 0,04 mg/Kg
9. Hydrocyamic 137 mg/Kg
Tỷ trọng các thành phần phụ thuộc vùng canh tác, điều kiện canh tác…

1.2 Cấu tạo của tinh bột:
Tinh bột phần lớn có trong thịt củ (95-95)% dưới dạng liên kết vật lý bền
chắc với xơ dưới dạng các mạch xoắn theo biên dạng hình học của xơ thịt củ.
Khoảng (4-5)% tinh bột nằm ở phần vỏ lụa của củ
Cấu trúc trúc hóa học của tinh bột sắn thuộc lớp đường tổng hợp :
(C6H10O5)n
Tinh bột thuần khiết có kích thước từ 5÷80μm không hòa tan vào nước khi
chưa làm thay đổi tính chât hóa lý của nó.
Nhiệt hồ hóa của nó khoảng từ 55÷ 60°C. Đây là một tính chất quan trọng
cần phải chú ý trong quá trinh sấy.
Tinh bột sắn có vai trò rất quan trọng: được sử dụng làm thức ăn trong chăn
nuôi, bột ngọt, cồn, maltodextrin, lysine, acid citric, xiro glucozơ đường glucozơ
tinh thể, mạch nha giàu malto, bánh kẹo, mì ăn liền, miến…
1.3. Liên kết ẩm trong tinh bột sắn:
Tinh bột có chứa liên kết ẩm hấp phụ và liên kết hóa học chiếm (10%) việc
tách ẩm này dẫn đến sự biến đổi phức tạp của sản phẩm. Đối với quá trình chế
biến tinh bột thì ẩm cần tách chủ yếu là ẩm bề mặt. Chủ yếu là ẩm dính ướt vào
bề mặt vật, đặc điểm của liên kết này dễ tách.
Bảng 2: Chỉ tiêu chất lượng của tinh bột sắn
Chỉ tiêu chất lượng Tiêu chuẩn việt nam TCVN1985
1.Hàm lượng Hydrocacbon(%) ≥84
2. Độ ẩm (%) (12÷14)%
3.Năng lượng (cal/100g) >1400
4.Hàm lượng trong tổng số (%) ≤0,2
5.Hàm lương protein cao nhất ≤0,5
6.Hàm lượng xenluloza(%) ≤0,2
7. Hàm lượng lipits(%) ≤0,2
8. Độ pH 57
9. Hàm lượng Ca (PPm) ≤40
10. Độ dẻo (PU) 700
11. Độ trắng (%) ≥85
12.Hàm lượng Fe (%) <1,5
13. Độ mịn hạt >98
14.Hàm lượng sulfure(PPm) <130

1.4 Quy trình sản xuất tinh bột sắn :
1.4.1. Bóc vỏ:
Nguyên liệu từ bãi chứa được xe xúc đưa vào phễu phân phối. từ đây sắn
được chuyển lên thiết bị tách vỏ nhờ vào băng tải cao su.
Cấu tạo của thiết bị tách vỏ gồm những thanh sắt song songvới nhau thành
trọ tròn rỗng có chứa các khe hở để bụi đất, tạp chất và vỏ gỗ rơi ra ngoài. Bên
trong thiết bị có lắp các gờ theo hình xoắn tròn với 1 động cơ dưới sự điều khiển
của công nhân để điều chỉnh lượng sắn thích hợp vào thiết bị rửa. Khi động cơ
quay thiết bị quay theo do đó nhờ lực ma sát giữa sắn với thành thiết bị và giữa
các củ với nhau má vỏ gỗ, đất đá rơi ra ngoài, còn sắn tiếp tục đi qua thiết bị rửa.
Hình1.1: hệ thống
máy bóc và làm
sạch vỏ.
1.4.2. Rửa
Cấu tạo của thiết bị rửa gồm 2 thùng chứa hình máng, bên trong có các
cánh khuấy có tác dụng đánh khuấy và vận chuyển sắn đến băng tải. Phía trên
thiết bị có lắp đặt hệ thống vòi phun nước để rửa nguyên liệu, phía dưới có các lỗ
để đất đá, vỏ và nước thoát ra ngoài.
Nguyên liệu sau khi xả xuống thùng, tại đây củ mì được đảo trộn nhờ các
cánh khuấy gắn trên 2 trục quay nối với động cơ. Nhờ lực va đập của cánh khuấy
và nguyên liệu với nhau, phía trên có các vòi phun nước rửa xuống, nhờ đó củ sắn
dc rửa sạch. Rửa xong củ sắn được cánh khuấy đẩy đến băng tải cao su để vận
chuyển đến thiết bị băm mài

1.4.3 Băm và mài:
1, Băm:
Sau khi sắn được rửa xong sẽ được băng tải chuyển đến máy băm. Qúa
trình chặt khúc nguyên liệu được tiến hành trong máy chặt khúc. Bộ phận chính
của máy là các dao gắn chặt vào trục quay nhờ động cơ, đáy thiết bị được gắn các
tấm thép đặt song song với nhau tạo nên những khe hở có kích thước đúng bằng
bề dày của lát cắt và đảm bảo không cho nguyên liệu rơi xuống dưới trước khi
được chặt thành các khúc nhỏ.
Nguyên liệu sau khi được chặt thành nhiều khúc nhỏ sẽ lọt qua các khe hở
ở đáy thiết bị và rơi vào máy mài.
Hình1.2 :
Máy nghiền
củ sắn
2, Mài:
Quá trình mài xát được thực hiện trong máy mài. Cấu tạo của máy mài gồm
1 khối kim loại hình trụ tròn, mặt ngoài của hình trụ láp các răng cưa nhỏ,phía
ngoài trục có bao lớp vỏ thép cứng chịu lực khi máy hoạt động. do bề mặt tang
quay của máy mài có dạng răng cưa và bản thân máy mài cũng có dạng răng cưa,
do vậy tạo ra các lực nghiền mài xát làm nhỏ nguyên liệu.
Nguyên liệu sau khi qua máy mài rồi rơi vào hầm chứa chờ bơm qua bộ
phận tách xác.

1.4.4. Tách xác thô:
Dịch sữa tinh bột thu được từ máy mài sẽ được bơm qua thiết bị tách xác
thô. Tại đây sơ bã và các phân tử lớn sẽ bị giữ lại trên lưới lọc để đưa sang máng
rồi hòa với nước sạch đem đi lọc rồi chiết lần cuốinhằm thu hồi triệt để lượng
tinh bộtcòn lại trong bã. Còn dịch sữa tinh bột lọt qua lưới lọc chảy vào thùng
chứa chờ bơm đi tách dịch bào lần 1. Dịch sữa bột trong giai đoạn này người ta
hiệu chỉnh nồng độ chất khô trong khoảng 3 -5 Be.
1.4.5. Tách dịch bào lần 1:
Quá trình phân ly tách dịch bào được thực hiện trong máy ly tâm. Nguyên
tắc làm việc của máy là nhờ vào sự chênh lệch về tỉ trọng giữa dịch bào và tinh
bột mà người ta dung lực li tâm để tách dịch bào ra khỏi dịch sữa tinh bột. Dịch
sữa tinh bột từ thùng chứa được bơm qua 2 decanter, lưu lượng điều tiết cho vào
2 thiết bị này khoảng 20 – 25 m3/h. Khi dịch sữa tinh bột vào bên trong thiết bị
với tốc độ ly tâm lớn, tinh bột bị văng ra xung quanh thành bên trong của thiết bị
và được vít tải chạy ngược với thiết bị cào tinh bột ra ngoài. Trong quá trình này
người ta vẫn cho nước vào để khống chế 5 -15 Be
Hình 1.3: Hệ thống
tách bã và mũ
1.4.6. Tách xác tinh lần 2:
Dịch sữa tinh bột sau khi tách dịch bào lần 1 được bơm qua thiết bị tách
xác tinh. Phần xác không lọt qua lưới ở đây cũng được đi chiết và lọc lần cuối
cùng với bã thô nhằm thu hồi triệt để lượng tinh bột trong bã. Còn dịch sữa tinh
bột lọt qua vải lọc để đưa đi tách dịch bào lần 2.
Trong quá trình này người ta vẫn cho nước vào liên tục để hiệu chỉnh nồng độ từ
4 – 10 Be

Hình 1.4: Hệ thống ly tâm
tách nước

Hình 1.5: Sơ đồ quy trình sản xất tinh bột sắn.

1.4.7. Tách dịch bào lần 2:
Từ thùng chứa sau khi tách bã tinh, dịch sữa bộtđược bơm qua 2 máy phân
ly 1 và 2 để tách dịch bào lần 2. Trước khi vào máy, dịch sữa bộtđi qua 2 cyclone
để tách cặn bã và bụi đất với tốc độ quay của máy là 4500 vòng/phút, tinh bộtsẽ
đi xuống phíadưới và nước thải đi phía trên ra ngoài.
Trong công đoạn này ta tiếp tục cho nước vào để điều chỉnh nồng độ 8 – 14 Be,
pH= 6,0-6,5, lưu lượng nước vào 5m3/h
1.4.8. Tách xác lần cuối:
Sau khi tách dịch bào lần 2 xong, dịch sữa bộtchảy xuống thùng chứa và
được bơm đến thiết bị tách bã mịn để tách phần bã cònlại. Cấu tạo và nguyên tắc
hoạt động của thiết bị phân ly giống ở phần tách xác thô và xác tinh nhưng chỉ
khác là lớp vải lọc bên trong có kích thước lỗ vải nhỏ hơn, chỉ cho tinh bộtđi qua
còn phần bã mịn được giữ lại thoát ra ngoài cùng với bã thô qua khu chiết ép kiệt.
Lượng bã thô, tinh và mịn được đưa đến thiết bị tách xác tận dụng dịch sữa thu
được ở đây có nồng độ tinh bộtthấp được bơm về phục vụ cho máy mài.Còn
phần bã đi ra phíangoài ta thu được bã ướt nếu ở thiết bị ống kép hoặc đến thiết
bị ép băng thu dc bã thô.
1.4.9. Ly tâm tách nước:
Sữa tinh bột thuần khiết sau khi chiết đạt nồng độ khoảng 18-22 Be sẽ
được bơm qua máy ly tâm vắt tách bớt nước để thu tinh bột. Phần nước dịch lọt
qua vải và lưới lọc của máy ly tâm có hàm lượng tinh bộtthấp, nhưng chứa 1 hàm
lượng tinh bột nên được đưa vào máy mài để thu hồi lượng tinh bộtvà tiết kiệm
được nguồn nước. Tinh bộtthu được sau ky tâm có độ ẩm 31-34%
1.4.10. Sấy và làm nguội:
1, Quá trình sấy:
Quá trình sấy tinh bột sắn có nhiều cáchđể sấy. Do tinh bột ở dạng nhão và
ẩm liên kết trong tinh bột chủ yếu là ẩm bề mặt nên có thể dùng hệ thống sấy
thùng quay, hệ thống sấy phun … để sấy. Nhưng hệ thống sấy hiệu quả nhất và sử
dụng nhiều trên thực tế là hệ thống sấy khí động, vật liệu sấy vừa chuyển động
cùng tác nhân sấy vừa thực hiện quá trình trao đổi nhiệt ẩm. Thời gian sấy ngắn
và hiệu quả hơn so với các hệ thống khác.
Tinh bộtướt thu được từ máy ly tâm được băng tải đưa sang vít tải. Vít tải
vừa có tác dụng chuyển tinh bột vừa có tác dụng làm tơi tinh bộtướt, nhằm tạo
điều kiện cho quá trình làm khô dễ dàng. Khi vào ống làm khô nhanh, tinh bột
ướt sẽ được cuốn theo luồng khí nóng và chuyển động dọc theo chiều dài của ống
làm khô nhanh để đến cyclone tách tinh bột. Trong quá trình chuyển động đó, một
lượng ẩm của tinh bột sẽ được tách ra làm giảm độ ẩm tinh bộtxuống.

Để đạt được điều này thì cần phải kéo dài đường chuyển động của hỗn hợp
bột và khí.
Sau khi qua các cyclone để tách tinh bột, tinh bộtsẽ rơi vào máng góp bên
dưới các cyclone được vít tải và định hướng đưa sang làm nguội.
2, Quá trình làm nguội:
Sau khi làm khô nhanh, tinh bột sẽ được quạt hút của hệ thống làm nguội
sang các cyclone làm nguội để tiếp tục tách một phần ẩm còn lại, đồng thời hạ
nhiệt độ của tinh bộtthành phẩm xuống 33-350C, với độ ẩm 10-12%.
1.4.11. Rây và đóng bao:
Đảm bảo kíchthước đồng nhất của tinh bột nhằm tăng chất lượng và giá trị
thẩm mỹ của sản phẩm. Bột thành phẩm sau khi làm khô và làm nguội cần phải
cho vào bao kín bảo quản ngay vì bột dễ hút ẩm và dễ bị nhiễm muồi.
Việc đóng bao còntạo điều kiện thuận lợi cho bảo quản và vận chuyển
1.5 Chọn phương pháp sấy tinh bột:
Phương sấy gồm có:phương pháp sấy nóng và phương pháp sấy lạnh
Phương pháp sấy lạnh là phương pháp sấy mà nhiệt độ của vật và môi
trường sấy nhỏ hơn nhiệt độ môi trường xung quanh. Dùng để sấy hải sản, các vật
liệu sấy có giá trị cao, và dễ thay đổitính chất vật lý hóa học khi tiếp xúc với
nhiệt độ cao. Hệ thống sấy lạnh thường phức tạp giá thành cao, chi phí vận hành
tốn kém.
Phương pháp sấy nóng dây là phương pháp sấy phổ biến. Là phương pháp
sấy mà nhiệt độ tác nhân sấy và vật liệu sấy cao hơn nhiệt độ môi trường. Dùng
để sấy các loại vật liệu có tính chất vật lý ít thay đổi, hoặc không đòi hỏi yêu cầu
cao về chất lượng. Các hệ thống sấy dùng phương pháp sấy nóng có cấu tạo đơn
giản, giá thành và chi phí vận hành thấp.
Căn cứ vào tính chất của tinh bột, và yêu cầu về chất lượng của tinh bộtta
chọn phương pháp sấy nóng.
1.6 Lựa chọn hệ thống sấy :
Trong phương pháp sấy nóng người ta căn cứ vào phương pháp cấp nhiệt
người ta phân ra thành các hệ thống sấy khác nhau: hệ thống sấy đốilưu, hệ thống
sấy bức xạ hệ thống sấy tiếp xúc và hệ thống sấy khác nhau. Căn cứ vào đặc điểm
cấu tạo của tinh bột, và liên kết ẩm trong tinh bột ta chọn hệ thống sấy khí động.
Hệ thống sấy khí động có đầu tư và chi phí bảo dưỡng thấp, tốc độ sấy
cao, phù hợp với những loại vật liệu sấy có kích thước nhỏ.

1
2
3
6
4
5
Chương 2: TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA
THIẾT BỊ SẤY KHÍ ĐỘNG SẤY TINH BỘT SẮN
2.1Nhiệmvụ thiết kế:
Thiết kế hệ thống sấy tinh bột sắn bằng hệ thống sấy khí động công suất thiết bị
5000 kg/h.
2.2. Đặc điểm, nguyên lý hoạt động của hệ thống sấykhí động :
2.2.1 Đặc điểm của hệ thống sấy khí động:
Tốc độ tác nhân sấy lớn phụ thuộc vào kích cỡ và khối lượng riêng của vật liệu.
Vật liệu sấy thuộc loại hạt nhỏ kích thước không quá 8 – 10 mm
Môi chất sấy có thể là không khí nóng hay tùy thuộc vào loại vật liệu
Thời gian sấy ngắn, vì chỉ để sấy ẩm tự do.
2.2.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống sấy khí động:
1. Phiễu chứa nguyên liệu
2. Bộ phận cấp liệu
3. Ống sấy
4. Xyclon
5. Quạt hút
6. Phiễu chứa sản phẩm
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống sấy khí động

Các hạt tinh bộtsau khi qua quá trình phân ly có độ ẩm từ (32÷38 )% được
hút vào đường ống sấy nhờ quạt. Môi chất sấy được đưa vào ống sấy bằng quạt,
môi chất là không khí nóng có nhiệt độ 1600C được lấy từ calorife. Dòng không
khí nóng chưyển động với vận tốc lớn cuốn theo tinh bột. Tinh bộttrao đổi nhiệt
với không khí nóng đến độ ẩm 12%, được đưa vào xyclon để tách tinh bộtra khỏi
dòng không khí nóng.
2.3 Chọn môi chất sấy và chất tải nhiệt:
2.3.1Tính chất vật lý của tinh bột liên quan đến quá trình sấy.
Khối lượng riêng: ρ = 775,86 kg/m3 khi đã sấy khô, ρ =1120,8 kg/m3 khi
đưa vào sấy.
Nhiệt dung riêng: Cp = 1,5 kJ/kgK
Kích thước hạt: d = 5÷80μm
Nhiệt độ sấy cho phép không quá ( 55÷65)0C
Hệ số dẫn nhiệt λ = 0,09 W/mK.
2.3.2 Chọn môi chất sấy và chất tải nhiệt:
Do sản phẩm sau khi sấy yêu cầu phải sạch, đảm bảo một độ trắng nhất
định nên ta chọn tác nhân sấy phải đảm bảo yêu cầu này.
Ngoài ra chúng ta phải chú ý đến nhiệt độ hồ hóa của tinh bộttừ 55÷ 65°C
nên khi chọn nhiệt độ tác nhân sấy phải chú ý điều kiện này.
Chọn tác nhân sấy là không khí nóng :
Vào ống sấy t1= 160°C.
Ra khỏi thiết bị sấy t2 = 70°C.
Chọn chất tải nhiệt là khói nóng để gia nhiệt cho không khí thông qua
calorife. Bởi vì không khí có độ gia nhiệt cao.
2.4 Chọn chế độ sấy:
Chọn chế độ sấy đối lưu, không khí nóng chuyển động với vận tốc lớn
cuốn theo tinh bột, không khí nóng và tinh bộtthực hiện quá trình trao đổinhiệt
ẩm. Trong quá trình này cần phải chú ý đến nhiệt độ hồ hóa của tinh bột trong quá
trình sấy phải đảm bảo nhiệt độ của tinh bột không được quá 70oC.
Vật sấy có:
+Độ ẩm ban đầu w1 %,
+Độ ẩm cuốiw2 %.
+Thời gian sấy τs,
+Tốc độ của không khí trong quá trình sấy là ω m/s, sau đó ta sẽ tính
kiểm tra lại khi tính nhiệt quá trình sấy.

τ w1 w2 t1 t2 ω
7s 38% 12% 160 oC 70oC 15m/s
Tốc độ đốt nóng hạt tinh bộttrong quá trình sấy 200 oC/phút
2.5 Tính toán các kích thước cơ bản của hệ thống:
2.5.1 Tốc lơ lửng w1:
Dựa vào tiêu chuẩn Re và tiêu chuẩn Phêđôrov để tính tốc độ ω1 :
Fe = dtd.
 
3
2
3
4
k
k
v
g



 
Fe: tiêu chuẩn Phêđôrov
dtd: đường kính tương đương tinh bột khi đưa vào ống sấy, ở đây do tinh bột ở
dạng nhão nên khi các hạt tinh bộtkết dính lại thành những cục tinh bột có
đường kính lớn hơn nên dtd= 0,009mm
ρv: khối lượng riêng của tinh bột, ρv =1120 kg/m3 khi đưa vào sấy.
ρk: khối lượng riêng của không khí
νk: độ nhớt động học của không khí
g : gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2
Nhiệt độ trung bìnhcủa không khí t = 0,5.( t1 + t2 ) = 115oC tra bảng thông số vật
lý của không khí khô ta được:
ρk = 0,897 kg/m3
νk = 24,7 . 10-6 m2/s
 Fe =
 
 
3 2
6
897
,
0
10
.
7
,
24
3
897
,
0
1120
.
81
,
9
.
4
.
009
,
0


= 269,157
Re = 0,258.Fe1,56 = 1593,78
Ta có theo sách hướng dẫn thiết kế hệ thống sấy của PGS-TSKHTrần Văn Phú
khi Re > 100 thì ta tính ω1 theo công thức:
ω1=2,76.
k
v
td
d


= 2,67.
897
,
0
1120
009
,
0 
=9 m/s
Chọn tốc độ làm việc ω theo tốc độ tới hạn:
ω = (1,3÷1,6) ω1 nên ta chọn ω = 15 m/s là thoải mãn
2.5.2 Chiều dài cơ bản của ống sấy:
Chiều dài cơ bản của ống sấy:
L’ = (ω1- ω).τ = (15-9).7 =42 ,m

Chương 3: TÍNH TOÁN NHIỆT THIẾT BỊ SẤY KHÍ ĐỘNG
Mụch đíchcủa việc tính toán nhiệt là xác định lưu lượng tác nhân sấy cần thiết (l)
và lượng nhiệt cần thiết trong 1 giờ (q) để tính toán các thiết bị phụ như quạt,
buồng đốt, clorife…
3.1 Lượng ẩm cần bốc hơi: W
Là lượng ẩm cần bốc hơi trong một đơn vị thời gian.
W= G2
 
1
2
1
100 w
w
w


G2: khối lượng sản phẩm ra khỏi thiết bị sấy,G2 = 5000kg/h.
Độ ẩm ban đầu w1 = 38%,
Độ ẩm cuối w2 =12 %.
 W= 5000.
38
100
12
38


= 2096,774 kg/h
3.2 Khối lượng tinh bột đưa vào hệ thống sấy:
G1= G2 + W = 7096,774kg/h
3.3 Tính toán quá trình sấy lý thuyết:
3.3.1 Tính toán thông số vật lý của không khí tại các điểm:
Hình 3.1: Đồ thị I-d quá trình sấy lý thuyết
I B
t
C




I=const
1
t2
d = d
0
d
d2
t0


I o
A
2
o
1
100 %

Theo điều kiện khí hậu ta chọn:
t0 = 20C
φ0 = 85%
Điểm A = t0 ∩ φ0
Tra theo đồ thị (I – d), hoặc tính như sau:
Ở nhiệt độ 20oC ta có
Pobh=exp(12-
0
5
,
235
42
,
4026
t

) = exp 







20
5
,
235
42
.
4026
12 = 0,0233 bar
Độ chứa ẩm của không khí:
d0 = 622.
obh
obh
P
P





B
= 622.
0233
,
850
,
0
1
0233
,
0
85
,
0


= 12,567g/kgkk
Entanpi của không khí:
I0= to+ 0,001d0(2500+1,97to) = 20 + 0,001.12,567.(2500+1,97.20)
I0= 51,91 kJ/kgkk
Điểm B= t1 (d1=d0=constand)do quá trình (0-1) là quá trình gia nhiệt nên có độ
chứa ẩm không đổi
ta có:
t1= 160
d1=d0= 12,567 g/kgkk
Entanpi:
I1=t1+ 0,001d1(2500+1,97t1) = 160 + 0,001.12,567(2500+1,97.160)
I1= 195,38 kJ/kgkk
P1bh= exp(12
1
5
,
235
42
,
4026
t

 ) = exp 







160
5
,
235
42
,
4026
12 = 6,168 bar
φ1=
 
622
1
1
1

d
P
B
d
bh
=
 
622
567
,
12
168
,
6
567
,
12

= 0,0032
Điểm C=t2∩(I2=I1= cons’t)do quá trình bay hơi đoạn nhiệt
Tacó:
t2= 700C
I2=I1= 195,38kJ/kgkk
Độ chứa ẩm:
Tacó:I1=t2+ 0,001d2(2500+1,97t2)
 d2=
 
2
2
2
97
,
1
2500
001
,
0 t
t
I


=
 
70
97
,
1
2500
001
,
0
70
38
,
195



=47,53 g/kg k.k
P2bh= exp(12
2
5
,
235
42
,
4026
t

 ) = exp 







70
5
,
235
42
,
4026
12 =0,3073 bar

φ2=
 
622
2
2
2

d
P
B
d
bh
=
 
622
53
,
47
3073
,
0
53
,
47

=0,23
φ2=23%
3.3.2 Lượng không khí khô lý thuyết:
Lượng không khô cần thiết để làm bay hơi 1kg ẩm
l0 =
1
2
1000
d
d 
=
567
,
12
53
,
45
1000

= 30,337kgkk/kg ẩm
Lượng không khô cần thiết để làm bay hơi W kg ẩm/h.
L0=W.l0=2096,774.30,337=63609,83 kgkk/h
3.3.3 Nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy lý thuyết:
Nhiệt lượng cần thiết để làm bay hơi 1kg ẩm
q0= l0(I1-I0) = 30,337.(195,38 – 51,91) = 4352,45 kJ/kg ẩm
Nhiệt lượng cần thiết để làm bay hơi Wkg ẩm/h.
Q0=L0q0 = 63609,83.4352,45 = 276858604,6 kJ/h = 76905 kW
3.3.4 Tính toán sơ bộ các kích thước cơ bản của ống sấy:
1, Đường kính của ống sấy:
D =
k
k
w
V
.
.
900
Vk: Lưu lượng thể tích khí trong ống sấy
Vk=L0.vk
L0: lượng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy L0=63609,83 kg/h
vk: thể tíchriêng của khí trong ống sấy vk=
897
,
0
1
1

k

= 1,115
Vk= 63609,83.1,115= 70924,96 m3/h
wk: tốc độ không khí trong ống sấy wk = 15 m/s.
D =
15
.
.
900
96
,
70924

= 1,3 m
2, Tính chiều dài ống sấy:
Chiều dài phần phần bổ sung của ống sấy
L’’= 0,5w.D = 0,5.15.1.3 = 9,75m
Chiều dài của ống sấy:
L= L’+L’’=9, 75+42 = 51,75 m

3.4 Tính toán quá trình sấy thực:
3.4.1 Xây dựng quá trình sấy thực và xác định lượng không khí khô cần thiết:
Từ phương trình cân bằng nhiệt thiết bị sấy:
Q + Qbs + WCntm1 + G2Cmtm2 + GvtCvttm1 + LI0 = G2Cmtm2 + GvtCvttm1 + Q5 + LI2
(1)
Q + Qbs = L( I2 - I0 ) - WCntm1 + G2Cm(tm2-tm1) + GvtCvt (tm2- tm1) + Q5
Q + Qbs = Q2 - WCntm1 +Qm +Qvt + Q5 (2)
Với:
Q2 = L( I2 - I0 ) - Tổn thất nhiệt theo tác nhân sấy.
Qm = G2Cm(tm2-tm1) - Tổn thất nhiệt theo vật liệu sấy.
Qvt = GvtCvt (tm2- tm1) - Tổn thất nhiệt do thiết bị vận chuyển.
WCntm1 : Nhiệt hữu íchmang vào theo ẩm.
Chia 2 vế phương trình (*) cho W ta có:
q +qbs = q2 - Cntm1 + qn + qvt + q5 (3)
Theo quá trình sấy lý thuyết:
q = l (I1-I0)
Thay vào phương trình (3):
qbs + l (I1-I0) = l (I2-I0) - Cntm1 + qn + qvt + q5
 l (I2-I1) = qbs + Cntm1 - qn - qvt - q5
Đặt  = qbs + Cntm1 - qn - qvt - q5: tổn thất nhiệt phụ để làm bay hơi 1 kg ẩm.
l (I2-I1) = 
l
I
I



 1
2 : entanpi cuối quá trình sấy thực.
Gvt
Cvt
tm1
G1
Cmt
tm1
Qbs
Q
G2
Cm
tm2
Gvt
Cvt
tm2
Q5
V
L,I0,d0 L,I2,d2

Xây dựng quá trình sấy thực trên đồ thị I-d :
Hình 3.2: Đồ thị I-d quá trình sấy thực
Từ một điểm C0  I = I1 = const, vẽ đường thẳng song song trục I. Trên đường
thẳng này ta đặt doạn C0E0 thoả mãn đẳng thức:


1000
0
20
0
0
d
d
E
C



Nối B ( điểm biểu diễn trạng thái tác nhân sấy trước khi sấy ) và E0 cắt t=t2=
consttại điểm C, C chính là điểm biểu diễn trạng thái tác nhân sấy sau quá trình
sấy thực.
+   0 thì E0 nằm trên C0
+   0 thì E0 nằm dưới C0
Đối với tác nhân sấy trong thiết bị khí động này ta có:
I = Cn1i - (qv - q5 )
3.4.2 Tính tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang ra:
Tổn thất này là do khi vật liệu sấy đưa vào với nhiệt độ thấp khi ra có nhiệt độ
cao.
Nhiệt độ vật liệu sấy lấy theo điều kiện:
tv2 = t2 – (7÷12)0C,
Ở đây ta lấy : tv2= 70-10 = 60 0C ,





A
=100%
d0 d20
E
C
C0
B
d
I

qv=
 
W
. 0
2
2 t
t
C
G v
v 
Cv: nhiệt dung riêng của tinh bộtsắn, C = 1,381+0,0218ω
C= 1,381+0,0281.0,12=1,384 kJ/kgđộ
t0: nhiệt độ vật liệu sấy đưa vào t0 = 20
W: lượng ẩm cần bốc hơi W=2096,774kg/h
qv=
774
,
2096
)
20
60
(
384
,
1
5000 

= 132,013 kJ/kg ẩm
3.4.3 Tổn thất nhiệt ra môi trường q5:
Qmt=α2 .(tw3-tf).Пd3L kJ/kg
tw3: nhiệt độ bề mặt ngoài của ống chọn theo điều kiện vệ sinh khi thao tác
dụng vào không bị bỏng tw3=(40÷50), chọn tw3= 400C
tf1 : nhiệt độ môi trường tf = 200C
α2: hệ số tỏa nhiệt từ mặt ống ra ngoài không khí W/m2 xem không khí bên
ngoài trong điều kiện chảy rối theo tài liệu 1 ta có
α2= 1,715.(tw3- tf)0,333 W/m2K
α2= 1,715.(40-20)0,333 = 4,6 W/m2K
d3: đường kính ngoài cùng của ống sấy
1. Lớp tôn bọc ngoài
2. Lớp cách nhiệt bông
thủy tinh
3. Lớp thép làm ống sấy
Hình 3.3: Cấu tạo của ống sấy
d1
d2
d3
tf2 tf1
tw3
tw2
tw1
1
2
3

Theo phương trình cân bằng nhiệt cho dòng nhiệt đi qua 1m chiều dài ống trụ ta
có:
qmt=q1=q2=q3
qmt: mật độ dòng nhiệt tỏa ra từ bề mặt ống ra môi trường tính cho 1 m chiều dài
ống :
qmt=α2(tw3-tf2)П.d3 W/m
q1: mật độ dòng nhiệt do dòng không khí chuyển động tỏa ra cho bề mặt trong của
ống tính cho 1m chiều dài:
q1= α1(tf1+tw1)П.d1 W/m
α1: hệ số trao đổinhiệt đối lưu cưỡng bức của tác nhân sấy với bề mặt trong của
ống w= 15m/s > 5m/s theo tài liệu 1ta có :
α1= 7,5w0,78 = 7,5.150,78= 10,3W/m2K
tf1: ta lấy nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy trong ống tf2 = 0,5.( t1 + t2 ) = 115
0C
tw1: nhiệt độ của bề mặ trong của vách ống
d1: đường kính trong của ống
q2 : mật độ dòng nhiệt truyền qua 1m chiều dài vách ống
q2=
 
1
2
1
2
1
ln
2
1
d
d
t
t w
w



λ1: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống, đốivới ống thép, λ1= 46 W/mK
tW2: nhiệt độ bề mặt ngoài vách giữa lớp thép và lớp cách nhiệt
d2 : đường kính ngoài của ống thép
q3: mật độ dòng nhiệt truyền qua 1m chiều dài lớp cách nhiệt
q3=
 
2
3
2
3
2
ln
2
1
d
d
t
t w
w



W/m
λ2: hệ số dẫn nhiệt của bông thủy tinh, λ2= 0,04
Do lớp tông bọc ở ngoài rất mỏng nên có thể bỏ qua ảnh hưởng của lớp này
Giải bằng phương pháp lặp ta tính được d3:
Qua nhiều lần tính lặp ta chọn được tw1= 105,970C
 q1= 10,3(115-105,97).П.1,3 = 379,6627W/m
Ta có: q1=q2
tw2= tw1- q1.
1
2
1
ln
2
1
d
d

= 105,97- 379,6627
3
,
1
306
,
1
ln
46
2
1

= 105,960C

q1=q3=
 
2
3
2
3
2
ln
2
1
d
d
t
t w
w



;
d3=d2.exp(
1
2
3
2
2
1
)
(
q
t
t w
w


)=1,306.exp(
6627
,
397
04
,
0
.
2
1
)
40
96
,
105
(


)=1,364m
Chiều dày lớp cách nhiệt δc:
d3=d2 + 2.δc = 1,3643
 δc= 0,03m
qmt=α2(tw3-tf2)П.d3= 4,6.(40-20).3,14.1,3643 = 394,1076W/m
ε =
6627
,
397
1076
,
394
6627
,
379
1
1 


q
q
q mt
=0,038 sai số nhỏ hơn 0,1 nên chấp nhận tính
đúng.
Vậy giải bằng phương pháp lặp ta tìm được:
tw1= 105,970C
tW2=105,96
d3=1,3643m
δc= 0,03m
qmt=394,1076 W/m
Vậy tổn thất nhiệt ra môi trường:
Qmt = qmt.L= 394,1076.51,75= 20789,175 W
q5=
774
,
2096
175
,
20789
6
,
3
W
6
,
3 

mt
Q
= 35,693kJ/kg ẩm
3.4.4Tổng tổn thất nhiệt:
Tổng tổn thất nhiệt Δ:
Δ= Catv1- qv- q5 = 4,186.20-132,013-35,693 = -83,986kJ/kg ẩm;
Ca: nhiệt dung của nước
3.4.5 Xác định thông số trong quá trình sấy thực:

Hình 3.4 : Đồ thị biểu diễn các thông số quá trình sấy thực trên đồ thị I-d
Tính toán entanpi và độ chứa ẩm:
I2
’ = I1+ 0,001Δ(d2
’ - d1) = 195,38-0,001.83,986(d2
’ - 12,567)
I2
’=196,435- 0,083986d2
’ (1)
I2
’= t2 + 0,001d2
’(2500+1,97t2) = 70 + 0,001d2
’(2500+1,97.70)
I2
’= 70+2,6379d2
’ (2)
Từ (1) và (2) ta có :







70
.
6379
,
2
435
,
196
.
083986
,
0
'
2
'
2
'
2
'
2
d
I
d
I






kgkk
g
d
kgkk
kJ
I
/
46
,
45
/
534
,
192
'
2
'
2
Độ ẩm tương đốiφ2
’ :
φ2
’=
 
'
2
2
'
2
622
.
d
P
d
B
bh 
=
 
46
,
45
622
3073
,
0
46
,
45


= 0,22
 φ2
’= 22%
3.4.5 Lượng không khí tiêu hao trong quá trình sấy thực:
Lượng không khí thực tế để làm bay hơi 1kg ẩm
l =
567
,
12
46
,
45
1000
1000
1
'
2 

 d
d
=30,4 kg kk/kgẩm
d2
do=d1
f = 100%
f 2
f 1
f 0
t1
t2
t0
d(g/kg k.k)
2'
1
0
I (kj/kg)
2

Lượng không khí thực tế để làm bay hơi W kg ẩm/h
L= l. W = 30,4.2096,774 = 63741,9296 kg/h
3.4.6 Nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy thực tế:
Lượng nhiệt cần thiết để làm bay hơi 1kg ẩm:
q=l.(I1-I0) = 30,4.(195,38-51,91) = 4361,488 kJ/kgẩm
Lượng nhiệt cần thiết để làm bay hơi Wkgẩm/h
Q=W.q = 2096,774.4361,488 = 9145054,64kJ/h = 2540,3kW
3.4.7 Hiệu suất của thiết bị:
η =
q
q1
q1: nhiệt lượng có ích:
q1= i2 - Catv1= (2500+1,97t2) - Catv1
i2: entanpi của hơi ẩm ra khỏi ống sấy, i2=(2500+1,97t2) kJ/kg ẩm
q1= (2500 +1,97.70) – 4,1868.20 = 2554,164 kJ/kgẩm
η=
488
,
4361
164
,
2554
= 0,5856
3.4.8 Tính sai số kiểm tra quá trình tính toán:
Tính theo phương trình cân bằng nhiệt ta có:
q’ = q1 + q2 + qmt
q1: nhiệt lượng có ích:
q1 = i2 – Catv1 = ( 2500 + 1,97tv2) - Catv1
q1 = ( 2500 + 1,97. 60) – 4,1868.20 = 2534,464 kJ/kgẩm
q2: tổn thất do tác nhân sấy mang đi;
q2 = l.C.(t2 - t2) = 30,4.(70 - 20) = 1520 kJ/kgẩm
q’ = 2534,464 +1520 +35,693 = 4090,157 kJ/kgẩm
Vậy sai số tương đối trong quá trình tính toán:
ε =
q
q
q '

=
4361
157
,
4090
488
,
4361 
= 0,062
Với sai số như trên thì kết quả tính toán được xem là đúng
3.4.9 Tính lại kích thước của ống sấy:
Thời gian sấy:
τ =
t
F
Q

.
'
.
3600

;s
Q’: tổng nhiệt lượng đốt nóng vật liệu sấy Qv và nhiệt lượng có ích Q1:

Q’ = 267800 + 5314198,219 = 5581998,219 kW
α: hệ số trao đổinhiệt giữa dòng tác nhân sấy và dòng vật liệu sấy xác định theo
thực nghiệm theo giới hạn Fe:
α =
td
k
d
Nu 
.
Ta có Fe = 269,157 nên:
Nu = 0,83Fe0,74 = 0,83.296,1570,74 = 55,97
λk: hệ số dẫn nhiệt của không khí ta có ttb = 115oC nên ta tra được λk =0,0334
W/mK
 α =
009
,
0
0334
,
0
.
97
,
55
= 207,7 W/m2K
F: Tổng bề mặt của n hạt:
F =
v
td
d
G

.
6
=
8
,
1120
.
00009
,
0
5000
.
6
= 297406,6 m2/h
Δt: độ chênh nhiệt độ trung bình giữa dòng tác nhân sấy và dòng vật liệu sấy:
Δt =      

























60
70
20
160
ln
)
60
70
(
20
160
ln
2
2
1
1
2
2
1
1
v
v
v
v
t
t
t
t
t
t
t
t = 49,260C
τ =
26
.
649
,
297406
.
7
,
207
219
,
5581998
.
3600
= 6,6 s ≈ τ chọn nên không cần tính lại các kích thước
của ống sấy

Chương 4: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ
4.1 Tính chọn CALORIFER:
Trong kỹ thuật sấy thường sử dụng hai loại calorife để đốt nóng không khí:
calorife khí-hơi và calorife khí-khói
Sử dụng calorife khí – hơi có ưu điểm là cấu tạo gọn nhẹ hơn, thiết bị
không bị bám bẩn do khói. Nhưng do calorife khi – làm việc ở nhiệt độ thấp
không khí thường không được đốt nóng quá 1200C. Ở đây không khí được gia
nhiệt đến 1600C nên ta chọn calorife khí khói.
Dùng khói làm chất tải nhiệt hệ thống thiết bị đơn giản hơn, giá thành thiết
bị thấp hơn so với dùng hơi nước vì không cần lò hơi. Nhưng nó có nhược điểm
là làm việc ở nhiệt độ cao, bề mặt truyền nhiệt bị bám bẩn ... dẫn đến giảm tuổi
thọ của thiết bị. Mặc khác so với calorife khí – hơi thì nó có hệ số truyền nhiệt
thấp hơn nên calorife khí – khói sẽ có kích thước lớn hơn và việc điều chỉnh nhiệt
độ môi chất sấy sẽ khó hơn calorife khí – hơi.
Nhiệt lượng mà calorife cần cấp cho tác nhân sấy:
Q = L( I1 – I0 ) = 63741,9296.( 195,38 - 51,91) = 9,145.106 kJ/h
 Q = 2540,29 kW
Diện tích bề mặt truyền nhiệt F:
F =
c
tb
t
k
Q

.
.
, m2
Trong đó:
k: là hệ số truyền nhiệt của calorife. Truyền nhiệt trong calorife là truyền
nhiệt qua vách trụ, nhưng phần lớn các ống dùng trong calorife khí hơi điều thoải
mãn điều kiện
1
2
d
d
< 1,4 nên chúng ta có thể dùng công thức tính nhiệt qua vách
phẳng.
k =
c
kk
k 



 .
1
1
1


, k/Wm2
Với δ = 0,5(d2 – d2) chiều dày của ống;
λ: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống;
εc: là hệ số hiệu chỉnh khi làm cánh;
αk: hệ số tỏa nhiệt về phía khói;
αkk: hệ số tỏa nhiệt về phía khí;
ηc: hiệu suất của calorife;
Δttb: độ chênh nhiệt độ trung bình:

Δttb =
min
max
min
max
ln
t
t
t
t





4.2 Tính chọn buồng đốt:
Buồng đốt trong hệ thống sấy được sử dụng với hai mụch đích. Thứ nhất là
buồng đốt tạo ra khói lò có nhiệt độ cao dùng làm dịch thể nóng để cung cấp nhiệt
để đốt nóng không khí trong calorife khí – khói. Thư hai là buồng đốt tạo ra khói
có nhiệt độ thích hợp để dùng làm tác nhân sấy. Đốivới hệ thống sấy này buồng
đốt được sử dụng với mụch đíchthư nhất.
Nhiên liệu dùng trong buồng đốt của hệ thống sấy chủ yếu là nhiên liệu
lỏng và nhiên liệu rắn. Dùng nhiên liệu lỏng hay khí thì buồng đốt gọn nhẹ, sạch
sẽ, dẽ điều chỉnh nhưng chi phí nhiên liệu để sấy một kg sản phẩm cao hơn so
với đốt nhiên liệu rắn.
Nên ta chọn buồng đốt nhiên liệu rắn buồng đốtnhiên liệu rắn tuy dễ xây
dựng nhưng cồng kềnh và đặc biệt khói trong buồng đốtloại này chứa nhiều bụi
bẩn gồm có tro hoặc các hạt nhiên liệu chưa cháy hết bay theo.
Để khử tro bay theo khói, trong các buồng đốt đơn giản người ta cho khói đi dích
dắc 1 hoặc nhiều lần
Ta chọn buồng đốtđốt than antraxit.
Nhiệt lượng mà buồng đốtcần phát ra là:
Q’ =
c
o
c
Q



ηb: Hiệu suất buồng đốt, ηb = 0,6 ÷ 0.85 chọn ηb = 0,8;
ηo: Hiệu suất các ống dẫn khói, ηo= 0,85 ÷ 0,95 chọn ηo = 0,9;
ηc: Hiệu suất calorife, ηc= 0,5 ÷ 0,75 chọn ηc= 0,7
Q: Nhiệt lượng mà calorife cần cung cấp:
Q’ =
7
,
0
.
9
,
0
.
8
,
0
10
.
145
,
9 6
= 2,041.106 kJ/h = 487507,76 kcal/h
Diện tích ghi lò R. theo bảng 17.6 tài liệu 1 với than antraxit chúng ta có nhiệt
nhiệt thế diện tích ghi
R
Q'
= (450 ÷700 ).103 kcal/m2h ;
R =
  3
'
10
.
700
450 
Q
=
  3
10
.
700
450
76
,
487507

= (0,7 ÷ 1,08) m2;
Thể tíchbuồng đốtVb. theo bảng 17.6 tài liệu 1 với than antraxit chúng ta có
nhiệt thế thể tích
b
V
Q'
= (250 ÷ 300).103 kcal/m3h

Vb =
  3
3
'
10
).
300
250
(
76
,
487507
10
.
300
250 


Q
= (1,62÷2) m3
4.3 Tính chọn xyclon:
Trong hệ thống sấy chúng ta dùng xyclon để thu hồi sản phẩm bay theo tác
nhân sấy trước khi thải ra môi trường, để tăng hiệu quả thu hồi sản phẩm ta chọn
xyclon chùm.
Dòng hổn hợp không khí và tinh bột chuyển động theo đường cong tiếp
tuyến với vách ống bên trong. Ở gần vách trong áp suất nhỏ cònxa vách trong áp
suất khí càng lớn. Chênh lệch áp suất này gây ra chuyển động quay của dòng
không khí. Do lực ly tâm bụi văng ra đập vào thành ống và rơi xuống.
Cách tính các kích thước cơ bản của xyclon và ống trung tâm:
Nếu kênh dẫn có tiết diện hình chữ nhật với kích thước b/a = (1,5÷2) thì bán kính
trung tâm R1 nên lấy theo quan hệ:
R – R1 = a
Tính đường kính của xyclon D xác định theo công thức thực nghiệm sau:
D = 







 a
C
d
k
V
V



.
.
.
.
12
,
1
, m
dv: đường kính hạt tinh bột,
ρv: khối lượng riêng của 1 hạt
ρk: khối lượng của tác nhân sấy
a: chiều rộng của tiết diện kênh dẫn;
φ: hệ số hình dáng nếu hạt hình tròn lấy φ = 2,75
nếu có hình dáng mảnh lấy φ = 3,94

Hình 4.1: Kích thước cơ bản của xyclon.
D: đường kính xyclon
D1: đường kính ống trung tâm
d: đường kính phần bé nhất của phiểu
h1: chiều dài phần ống trung tâm cắm vào xyclon
h2: chiều cao phần trụ của xyclon
h3: chiều cao phiễu
b: chiều dài tiết diện kênh dẫn vào xyclon
Xác định chiều dài ống trung tâm cắm vào xyclon h1
h1=
a
D
a

2
4
, m
Tính chiều cao phần hình trụ của xyclon h2:
h2 = h1 + 2a , m
Tính chiều cao phần côn của xyclon:
h3 = tgm
d
D
2

, m
Với tgm hệ số ma sát.
Do đồ án môn học nên chúng ta không đi tính kích thước cụ thể mà dựa vào lưu
lượng thể tích để chọn xyclon.
Ta có lưu lượng không khí trong một giờ
V = L.v = 62741,9296.1,115 = 69597.25 m3/h
Ta chọn 10 xyclon nên lưu lương mỗi xyclon
V’= 6995,725 m3/h
Tra bảng 17.3 tài liệu 1 ta có: kíchthước của xyclon (m)
V m3/h D a b d h1 h2 h3 D1 D - a
1440÷7200 1 0,25 0,5 0,2 0,33 0,485 0,8 0,5 0,75
D1 b
h
2
h
3
D
d
m
h
1

4.4 Tính chọn quạt :
Quạt dùng để vận chuyển tác nhân sấy và vận chuyển vật liệu sấy trong hệ
thống sấy khí động. Thường dùng hai loại quạt: quạt ly tâm và quạt hướng trục.
Chọn loại quạt nào tùy thuộc trở lực mà quạt phải khắc phục Δp, và năng suất mà
quạt cần tải đi V cũng như nhiệt độ và độ ẩm của tác nhân sấy.
Cơ sở để chọn quạt là năng suất V và cột áp toàn phần Δp.
Năng suất quạt được xác định ở phần tính nhiệt ở trên, V = 70924,96 m3/h
Năng suất quạt ở điều kiện tiêu chuẩn ( t0 = 00C, p0 = 760 mm Hg)
V0 = 2
0
.


L
ρ0: là khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn, ρ0 = 1,293
kg/m3
ρ: là khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy,
ρ= 1,115 kg/m3
Cột áp toàn phần Δp là kết quả tính trở lực của hệ thống sấy
Δp = Δpm + Δpc+ Δptb + Δpđ
Δpm: trở lực ma sát của đường ống sấy và đường ống dẫn tác nhân sấy,
mmH2O.
Δpc: trở lực cục bộ trên đường ống sấy và đường ống dẫn tác nhân sấy,
mmH2O.
Δptb: trở lực qua thiết bị (xyclon, calorife), mmH2O
Δpd: áp suất động của khí thoát khỏi ống thải ẩm, mmH2O
Trở lực ma sát bị sấy ΔpS:
Hình 4.2: Chọn quạt

Δpm = λ.
81
,
9
.
2
.
.
2
w
d
L 
mm H2O
L: chiều dài ống sấy, m
d: đường kính trong của ống sấy , m
ρ: khối lượng riêng của không khí, kg/m3
λ: hệ số trở lực ma sát, xác định theo Re đã cho trong các bảng.
w: tốc độ của không khí
Trở lực cục bộ Δpc:
Δpc =
81
,
9
.
2
2
w

 , mm H2O
ξ: hệ số trở lực cục bộ, xác định theo đặc điểm của đoạn ống xảy ra tổn thất
cục bộ đã cho trong các bảng.
Áp suất động của khí thoát ra khỏi ống thoát Δpd:
Δpd =
81
,
9
.
2
2
w

, mm H2O
Bảng 4.1:Δptb: trở lực qua thiết bị:
Tên của trở lực Ký hiệu Đơn vị kết quả
1. Trở lực của lớp hạt trong thiết bị sấy Δps N/m2 2932,3
2. Trở lực ma sát trên đường ống Δpm N/m2 480
3. Trở lực calorife Δpca N/m2 130
4. Trở lực xyclon Δpx N/m2 150
5. Tổnthất cột áp động Δpd N/m2 100,91
6. Tổnthất tại các vị trí có tổn thất cục bộ Δpc N/m2 90
7. Tổng tốn thất cộtáp Δp N/m2 3883,21
Ta có cộtáp thực tế: = 3883,21 N/m2, và lưu lượng V = 70924,96 nên tra theo
phụ lục III tài liệu [2] ta chọn 4 quạt ly tâm II 4-70 No 10 có V= 40000 m3/h cột
áp Δp = 1500 N/m2 hiệu suất ηq = 0,76 tốc độ quay ω = 105 rad/s
Công suất của quạt :
N =



.
.
102
.
3600
.
.
. o
p
V
k 
=
76
,
0
.
115
,
1
.
102
.
3600
293
,
1
.
21
,
3883
.
40000
.
2
,
1
= 676 kW
vậy tổng côngsuất : P= 4.N = 2705,89 kW

Tài liệu tham khảo
[1]Tính toán và thiết kế hệ thống sấy của GS-TSKHTrần Văn Phú.(tài liệu 1)
[2]Kỹ thuật sấy của Hoàng Văn Chước.
[3]www.Riam.com.vn

Thuyết minh sấy tinh bột sắn (có bản vẽ kèm theo)

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Thuyết minh sấy tinh bột sắn (có bản vẽ kèm theo)

Similar to Thuyết minh sấy tinh bột sắn (có bản vẽ kèm theo) (20)

More from YenPhuong16

More from YenPhuong16 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (11)

Thuyết minh sấy tinh bột sắn (có bản vẽ kèm theo)