ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy

MỤC LỤC

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

rang:-1-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy

LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam là nước sản xuất nông nghiệp là chủ yếu, tỷ trọng của nghành
chiếm tỷ lệ khá cao trong cơ cấu kinh tế. Mặc dù vậy, nghành nông nghiệp đêm
lại hiệu quả không cao, nguyên nhân chủ yếu là do công đoạn chế biến và bảo
quản nông sản của nước ta còn quá lạc hậu, không tiếp cận được những thành tựu
khoa học tiên tiến trên thế giới. Nó làm giảm đi giá trị, chất lượng cũng như là giá
thành của sản phẩm.
Ngành bảo quản và chế biến nông sản ra đời. Với việc chế biến và thưởng thức
nước chè cũng đã xuất hiện từ rất lâu, nhờ điều kiện khí hậu cũng như địa hình
thuận lợi để trồng các loại cây công nghiệp lâu năm và đặc biệt là chè. Để đảm
bảo chất lượng sản phẩm được tốt hơn, thời gian bảo quản được lâu hơn, đồng
thời giá trị của sản phẩm được cao hơn thì đã ra đời rất nhiều phương pháp chế

biến khác nhau nhằm phục vụ nhu cầu thị hiếu của người tiêu dùng.Với chè, việc
áp dụng phương pháp sấy là khá phổ biến, ngày xưa, người nông dân đã biết lợi
dụng năng lượng tự nhiên đó là ánh sáng mặt trời để làm khô chè, với sự phát
triển của khoa học, giúp con người không phụ thuộc vào thiên nhiên, nâng cao
năng suất thiết bị sấy chè đã ra đời.
Trong công nghiệp, thiết bị sấy chè kiểu băng tải là một trong những phương
pháp khá phổ biến, mang lại hiệu quả kinh tế, thuận tiện cho vận chuyển và tiết
kiệm được thời gian. Nó thích hợp với nhiều loại nông sản như rau quả, ngủ cốc,
các loại cây công nghiệp…
Với mục đích tìm hiểu về quy trình sản xuất chè và làm quen với việc tính toán,
thiết kế và vẽ một thiết bị cụ thể. Trong bài này tôi đề cập đến quy trình “Thiết kế
thiết bị sấy chè dạng băng tải năng suất 250 kg/h”

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

rang:-2-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về quá trình sấy
1.1.1. Khái niệm
Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu. Vật
liệu sấy có thể ở dạng rắn ẩm, bột nhão hay chất lỏng. Kết quả của quá trình sấy
là hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng lên. Điều này có ý nghĩa quan trọng

trong việc bảo quản các sản phẩm lương thực, thực phẩm trong một thời gian dài,
tăng độ bền cơ học đối với các sản phẩm gốm sứ…. Sau khi sấy, các vật liệu sẽ
giảm khối lượng, thể tích nên góp phần làm giảm giá thành vận chuyển.
1.1.2. Phân loại
Quá trình sấy chia ra làm 2 phương thức: Sấy tự nhiên và sấy nhân tạo.
* Sấy tự nhiên: tiến hành bay hơi bằng năng lượng tự nhiên như năng lượng mặt
trời, năng lượng gió… (gọi là quá trình phơi hay sấy tự nhiên). Phương pháp này
đỡ tốn nhiệt năng, nhưng không chủ động điều chỉnh được vận tốc của quá trình
theo yêu cầu kỹ thuật, năng suất thấp, thời gian sấy dài, tốn diện tích sân phơi,
phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu…
* Sấy nhân tạo: thường được tiến hành trong các loại thiết bị sấy để cung cấp
nhiệt cho các vật liệu ẩm. Sấy nhân tạo có nhiều dạng, tùy theo phương pháp
truyền nhiệt mà trong kỹ thuật sấy có thể chia ra nhiều dạng:
- Sấy đối lưu: là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với tác nhân
sấy là không khí nóng, khói lò,…

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

rang:-3-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy
- Sấy tiếp xúc: là phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp với
vật liệu sấy mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua một vách
ngăn.
- Sấy bằng tia hồng ngoại: là phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng

ngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy.
- Sấy bằng dòng điện cao tần: là phương pháp sấy dùng năng lượng điện trường
có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày của lớp vật liệu.
1.2.

Tổng quan về nguyên liệu chè

1.2.1. Điều kiện tự nhiên và đặc điểm sinh thái, sinh sản
của cây chè Thái Nguyên [10].
Thái Nguyên là một tỉnh thuộc vùng trung du miền núi Bắc Bộ, vùng này
nằm tại ranh giới giữa miền núi và miền đồng bằng Bắc Bộ bao gồm các tỉnh Phú
Thọ, Hoà Bình, Vĩnh Phú, Thái Nguyên, Hà Tây và Hà Nội. Với diện tích tự
nhiên là 3.541,1km2, chiếm 1,08% diện tích và 1,34% dân số cả nước. Thái
Nguyên là đầu mối giao lưu kinh tế giữa thủ đô Hà Nội với các tỉnh phía Bắc có
do đó vị trí quan trọng trong sự phát triển kinh tế, văn hoá xã hội của đất nước.
Đặc biệt Thái Nguyên có vị trí và điều kiện tự nhiên thuận lợi cho việc trồng và
phát triển cây chè.
* Điều kiện đất đai
Đất vùng chè trung du Bắc Bộ chủ yếu là feralit phân bố ở các địa hình đồi
núi, chia cắt mạnh gồm 5 loại chính sau:
- Đất phát triển trên phiến thạch sét ở Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Hoà Bình, Thái
Nguyên.
- Đất phát triển trên phiến thạch gneiss và mica ở Phú Hộ.
- Đất nâu đỏ ở Thái Nguyên

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

rang:-4-



ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy
- Đất nâu đỏ trên phù sa cổ ở Thái Nguyên, Phú Thọ, Hà Tây, Hà Nội.
- Đất vàng nhạt phát triển trên đá cát ở Thái Nguyên, Vĩnh Phúc, Tam
Đảo, Hà Tây, Hà Nội.

Hình 1.1: Vùng chè

1.2.2. Các thành phần

Thái Nguyên

có trong chè.

* Thành phần hóa học [11]:
Với sự thâm nhập của trà vào phương Tây, các thành phần hóa học của cây
chè bắt đầu được nghiên cứu từ năm 1827 (Oudry). Đến nay, người ta phát hiện
được trong thành phần của chè có 13 nhóm gồm 120-130 hoạt chất khác nhau:
•

Nhóm chất đường: glucoza, fructoza,.. tạo giá trị dinh dưỡng và mùi thơm
khi chế biến ở nhiệt độ cao.

•

Nhóm tinh dầu: metyl salixylat, citronellol,..tạo nên hương thơm riêng của
mỗi loại chè, chịu ảnh hưởng của khí hậu, loại đất và quy trình chế biến.


•

Nhóm sắc tố: chất diệp lục, caroten, xanthophin, làm cho nước chè có thể từ
màu xanh nhạt đến xanh lục sẫm hoặc từ màu vàng đến đỏ nâu và nâu sẫm.

•

Nhóm axít hữu cơ: gồm 8-9 loại khác nhau, có tác dụng tăng giá trị về mặt
thực phẩm và có chất tạo ra vị.

•

Nhóm chất vô cơ: kali, phốtpho, lưu huỳnh, flo,magiê, canxi,..

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

rang:-5-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy
•

Nhóm vitamin: C, B1, B2, PP,…: hầu hết tan trong nước, do đó người ta nói
nước chè có giá trị như thuốc bổ.


•

Nhóm glucozit: góp phần tạo ra hương chè và có thể làm cho nước chè có vị
đắng, chát và màu hồng đỏ.

•

Nhóm chất chát (tanin): chiếm 15%-30% trong chè, sau khi chế biến thì nó
trở thành vị chát…

•

Nhóm chất nhựa: đóng vai trò tạo mùi thơm và giữ cho mùi không thoát đi
nhanh (chất này rất quan trọng trong việc chế biến trà rời thành trà bánh).

•

Nhóm chất keo (petin): giúp bảo quản trà được lâu vì có tính năng khó hút
ẩm.

•

Nhóm ancal: cafein, theobromin, theophylin, adenin, guanin,..

•

Nhóm protein và axit amin: tạo giá trị dinh dưỡng và hương thơm cho chè.

•


Nhóm enzim: là những chất xúc tác sinh học quan trọng trong quá trình biến
đổi của cơ thể sống.
* Thành phần sinh hóa[12]:

Bảng 1.1: Thành phần sinh hóa trong chè

STT

Thành phần
hóa học

Hàm lượng (%)

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

Vai trò

rang:-6-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy

1

2


Nước

75-82

Nước ảnh hưởng biến đổi sinh hóa
trong búp chè, đến hoạt động của các
men và duy trì sự sống của cây

Tanin

Phân tử lượng:
Tan trong este:
320-360
Tan trong nước:
420-450

Tanin giữ vai trò chủ yếu trong việc
tạo thành màu sắc, hương vị của chè
Thái Nguyên

3

Ancaloit

3-5

4

Protein và
acid amin


4-5

5

Glucid và
pectin

Rất ít

7

Diệp lục và
các sắc tố
khác gần nó
Dầu thơm

0.007-0.009%

8

Vitamin

A, B1, B2, C, PP…

9

Men

10


Chất tro

6

Có khả năng kết hợp với tanin để tạo
thành hợp chất tanat cafein có hương
vị dễ chịu.
Protein có thể trực tiếp kết hợp với
tanin, polifenol tạo ra những hợp chất
không tan làm ảnh hưởng xấu đến
phẩm chất chè.
Các axít amin này kết hợp với đường
và tanin tạo thành andehit có mùi thơm
của chè.
Đường tác dụng với protein hoặc axít
amin tạo nên các chất thơm. Pectin
tham gia vào việc tạo thành hương vị
chè.
Gây cho sản phẩm có mà xanh, mùi
hăng, vị ngái.

Chè tươi: 4-5%
Chè khô: 5-6%

Ảnh hưởng đến hưởng vị của chè.
Có giá trị dược liệu và dinh dưỡng rất
cao.
Quyết định chiều hướng phát triển của
mọi phản ứng hóa học.

Làm thay đổi trạng thái keo và ảnh
hưởng trực tiếp đến sự trao đổi chất
của tế bào.

1.2.3. Vai trò của nghành chè
* Về phương diện kinh tế

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

rang:-7-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy
Ở nước ta, thu nhập từ ngành chè hàng năm chiếm 0,2% tổng thu nhập quốc
dân và chiếm trung bình khoảng 1,51% tổng kim ngạch xuất khẩu hàng nông sản
Việt Nam hàng năm.
- Ngành chè thúc đẩy quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá.
* Về phương diện văn hoá - xã hội
-

Phát triển ngành chè góp phần giữ gìn bản sắc văn hoá dân tộc

-

Phát triển ngành chè góp phần xóa đói giảm nghèo, giải quyết công ăn việc
làm cho người lao động, giảm tỷ lệ thất nghiệp.

* Về phương diện môi trường
Sự phát triển của ngành chè giúp phủ xanh đất trống, đồi trọc và bảo vệ môi

trường, chống xói mòn. Trồng chè đúng kỹ thuật sẽ tạo ra một thảm thực vật có
tác dụng phủ xanh đất dốc đồi núi trọc, xây dựng và bảo vệ môi trường sinh thái.

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

rang:-8-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy
1.3. Công nghệ và thiết bị thực hiện
1.3.1. Giới thiệu về các thiết bị sấy

(Bảng 6-1/trang 85,[4]).

Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học – công nghệ, thiết bị sấy
được sử dụng rộng rãi với quy mô công nghiệp, cái thiết bị ngày càng tân tiến và
hiện đại phù hợp với nhu câu cung ứng của thị trường.
Bảng 1.2: Các kiểu thiết bị sấy.

ST
T

Kiểu

thiết bị
sấy

Cách làm
việc

Sản phẩm
sấy

Chế độ sấy và tiêu hoa
riêng nhiệt
Nhiệt độ môi chất
sấy: 60 - 2500C
q = 6000-10000
(kJ/kg)
Nhiệt độ môi chất
sấy: 50 - 1300C
q = 5000-8000 (kJ/kg
ẩm)
Nhiệt độ môi chất
sấy: 60 - 1800C
q = 5000-6500 (kJ/kg
ẩm)
Nhiệt độ môi chất sấy:
Than: 650 - 8500C
Ngũ cốc: 60 - 1200C
Năng suất bốc hơi ẩm:
A= 50 – 150 (kg
ẩm/m3h) q = 35005000 (kJ/kg ẩm)


1

Buồng
sấy

Chu kỳ

Mảng gỗ
nhỏ, rau
quả, gạch…

2

Hầm
sấy

Liên tục

Nhiều loại
sản phẩn

3

Tháp
sấy

Liên tục

Muối,
quặng, ngũ

cốc…

Thùng
quay

Liên tục
hoặc chu
kỳ

Vật liệu
dạng hạt,
than cát,
ngũ cốc…

Liên tục

Vật liệu
dạng hạt,
than cám,
chất kết
tinh.

Tốc độ khí: 10-40
(m/s)
q = 42006700 (kJ/kg ẩm)

Liên tục

Tre, len dạ,
rau quả…


Nhiệt độ môi chất
sấy: 60 - 1700C
q = 5000-7500 (kJ/kg)

4

5

Sấy khí
động

6

Băng
tải

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

rang:-9-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy

7


8

Sấy
phun

Sấy
tầng sôi

Liên tục

Sữa, trứng
và các loại
dung dịch
khác

Liên tục
hay chu
kỳ

Vật liệu có
độ ẩm cao,
bột nhão,
hạt kết
tinh…

Khi t = 130 – 1500C
A = 2 - 4 (kg ẩm/m3h)
t = 300 – 4000C
A = 8 - 12 (kg ẩm/m3h)
t = 500 – 7000C

A = 15 - 25 (kg
ẩm/m3h)
Cường độ bốc hơi ẩm:
A= 100 – 3000 (kg
ẩm/m3h)
q = 3000-12000 (kJ/kg
ẩm)

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

rang:-10-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy
1.3.2. Chọn thiết bị sấy
Với những đặc tính và yêu cầu của chè ta nên chọn sấy hầm với thiết bị vận
chuyển băng tải cho việc sản xuất trà đen.
TNS

1. Phểu nhận vật liệu sấy
2. Trục lăn dẫn VLS

VLS

3. Phng sấy hnh chữ nhật
4. Con lăn đỡ

5. Băng tải
6. Caloriphe sưởi
7. Thùng chứa sản phẩm
8. L đốt
9. Tấm chắn khí nóng –TNS
10. Ống khói

Hình 1.2: Thiết bị sấy kiểu băng tải
 Ưu điểm của phương pháp sấy băng tải này là:
+ Làm việc liên tục phù hợp với sản xuất hiện đại
+ Dễ dàng khống chế các thông số sấy
+ có thể đốt nóng giữa chừng, điều khiển dòng khí
+ Khi qua một tâng băng tải vật liệu được đảo trộn và sắp xếp lại nên tăng
bề mặt tiếp xúc pha làm tăng tốc độ dây. Độ ẩm trong chè tương đối đồng đều.
1.3.3. Chọn phương thức sấy và tác nhân sấy
Sấy băng tải hoạt động liên tục sử dụng tác nhân là không khí nóng,
nguyên liệu chè và dòng tác nhân sấy đi ngược chiều nhau.Trong đồ án này ta sử
dụng sấy ngược chiều. Vật liệu sấy và tác nhân sấy đi ngược chiều, không khí sau
khi sấy được đi qua cyclone để tách các cấu tử chè nhỏ, nhẹ lẫn trong không khí,
không khí ra khỏi cyclone là không khí khô và sạch.

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

rang:-11-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS


Đỗ Thị Bích Thủy
1.4. Thuyết minh sơ đồ hệ thống sấy băng tải
1.4.1. Sơ đồ hệ thống sấy băng tải
Ta có sơ đồ hệ thống của quá trình sấy chè như sau
Khí thải
5
Không khí
Nguyên liệu

Hơi nước bão
hòa

1

4

3

2

Bụi

Nước ngưng tụ

sản phẩm

Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống sấy băng tải

Chú thích: 1,5– Quạt đẩy và hút không khí
2 – Caloriphe


3 − Phòng sấy

4− Cyclone
1.4.2. Thuyết minh quy trình
Quy trình sấy băng tải, tác nhân sấy ngược chiều với nguyên liệu chè
trong dây chuyền sản xuất chè được mô tả bằng sơ đồ trên. Cụ thể như sau:
Đầu tiên không khí được quạt (1) đẩy vào caloripher (2). Tại caloripher không khí
được làm nóng nhờ các tác nhân tải nhiệt là hơi nước bão hòa, hơi nước bão hòa

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

rang:-12-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy
đi ra ngoài ống, truyền nhiệt cho khối không khí đi trong làm cho nhiệt độ khối
không khí tăng lên đến nhiệt độ yêu cầu trước khi đi vào máy sấy, hơi nước
ngưng tụ được tháo ra ngoài. Khi đi vào máy sấy thì tác nhân sẽ làm nóng phòng
sấy (3) đồng thời lúc đó nguyên liệu sấy qua bộ phận nạp liệu được cho vào
phòng sấy (3). Tại đây xấy ra sự trao đổi ẩm giữa tác nhân sấy và vật liệu sấy.
Khi độ ẩm vật liệu đạt yêu cầu thì được tháo ra ngoài nhờ bộ phận tháo liệu. Còn
tác nhân sấy có độ ẩm tăng mang theo bụi đi vào xyclon (4) để tách bụi trước khi
thải ra ngoài môi trường nhờ quạt hút (5).

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A


rang:-13-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy

CHƯƠNG 2. CÂN BẰNG VẬT LIỆU
2.1. Các số liệu ban đầu
- Năng suất tính theo sản phẩm :

G2 = 250 kg/h

- Độ ẩm vật liệu vào

:

W1 = 62%

- Độ ẩm vật liệu ra

:

W2 =5%

- Tác nhân sấy


:

không khí nóng

- Nhiệt độ sấy cho phép

:

t1 = 83oC

p1bh = 0.5472 at

( Bảng I.250/trang 312,[2]).

- Nhiệt độ ra của tác nhân sấy :
p2bh = 0.0752 at

t2 = 40oC
( Bảng I.250/trang 312, [2]).

- Trạng thái không khí ngoài trời nơi đặt thiệt bị sấy ở Thái Nguyên nên ta
chọn nhiệt độ là:
( Bảng VII.1/trang 97,[3])
+ to = 23oC, P0bh = 0,0289 at
+ Độ ẩm là :

ϕ0

( Bảng I.250/trang 312,[2]).


= 82%.

2.2. Xử lý số liệu
Quy ước:
G1, G2: Lượng vật liệu trước khi vào và sau khi ra khỏi máy sấy (kg/h).
Gk: Lượng vật liệu khô tuyệt đối khi đi qua máy sấy (kg/h).
w1, w2 : độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy tính theo % khối lượng vật
liệu ướt.
W: Độ ẩm được tách ra khỏi vật liệu khi đi qua máy sấy (kg/h).
L: Lượng không khí khô tuyệt đối khi đi qua máy sấy (kg/h).
x0: Hàm ẩm của không khí trước khi vào caloriphe sưởi (kg/kgkkk).

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

rang:-14-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy
x1, x2: Hàm ẩm của không khí trước khi vào máy sấy (sau khi đi qua
caloriphe sưởi) và sau khi ra khỏi máy sấy (kg/kgkkk).
- Hàm ẩm của không khí được tính theo công thức sau:
xo = kg/kgkkk

( Công thức 7.3/trang 273,[1]).

Thay số vào ta được :

xo = = 0,0146 (kg/kgkkk).
- Nhiệt lương riêng của không khí trước khi vào caloriphe:
Io = Ckkk×to + xo×ih
= Ckkk×to + (ro+Ch×to)×xo

(Công thức 7.4/trang 273,[1]).

Trong đó:
Ckkk: nhiệt lượng riêng của không khí, J/kg độ, Ckkk = 103, J/kg độ.
to: nhiệt độ của không khí to = 23oC.
Ch: nhiệt dung riêng của hơi nước ở nhiệt độ, Ch=1,97×103 J/kgoC.
ih: nhiệt lượng riêng của hơi nước, J/kg.
ih=Ch×t0+r0=(2493+1,97 t0)×103, J/kg.
Trong đó:
ro = 2493×103: Nhiệt lượng riêng của hơi nước ở 0oC.
Ch = 1,97×103: Nhiệt lượng riêng của hơi, J/kg độ.
→ Io = (1000+1,97×103×xo)to + 2493×103×xo (J/kg)
= (1000+1,97×103×0,0124)×23+2493x×103×0,0146 (J/kg)
= 60059,326 (J/kg) = 60,0593 (kJ/kgkkk).
− Trạng thái của không khí sau khi ra khỏi caloriphe là:

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

rang:-15-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS


Đỗ Thị Bích Thủy
Với t1 = 83oC thì p1bh =0.5472 at
( Bảng I.250/trang 312,[2]).
Khi đi qua caloriphe sưởi, không khí chỉ thay đổi nhiệt độ mà không thay
đổi về hàm ẩm nên x1 = xo, do đó:
x1 =

(kg/kgkkk)

(Công thức VII.11/trang 95,

[3]).
→

ϕ
1

=

=

= 0,0433 = 4,33 %

− Nhiệt lượng riêng của không khí sau khi đi khỏi caloriphe:
→ I1 = (1000+1,97×103×x1)t1+2493×103×x1
= (1000+1,97×103×0,0146)×83+2493×103×0,0146
= 121785,046 (J/kgkkk) = 121,7850 (kJ/kgkkk).
− Trạng thái của không khí sau khi ra khỏi phòng sấy:
Với t2 = 40oC ta có p2bh =0.0752 at


( Bảng I.250/trang 312,[2]).

Quá trình sấy là sấy lý thuyết : I1=I2 = 121,7850 (kJ/kgkkk).
Ta có : I2 = Ckkk×t2 + x2×ih
Từ đó hàm ầm của không khí:
x2

=
=
= 0,0339(kg/kgkkk).

Vậy

2

= =
= 0,71 = 71%.

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

rang:-16-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy
Bảng 2-1: Các thông số sau khi ra khỏi phòng sấy.
Các thông số


Trước khi vào
caloriphe

Sau khi ra khỏi
caloriphe

Sau khi ra khỏi
phòng sấy

T (oC)
Pbh (at)
(%)
x (kg/kgkkk)
I (kJ/kgkkk)

23
0,0289
82
0,0146
60,0593

83
0.5472
4,33
0,0146
121,7850

40
0.0752

71
0,0339
121,7850

2.3. Nhiệt độ điểm sương
Nếu có một hỗn hợp không khí ẩm ở trạng thái bất kì, đặc trưng bằng giá trị hàm
ẩm x và áp suất P chung của hỗn hợp ở trạng thái đó, thì ta có thể xác định được
điểm sương với = 1 của hỗn hợp bằng các tính toán dựa vào phương trình:
x2 =0,622

(Trang 193,[7])

= = 0,055 (at)

→ =

Tra bảng I.250/trang 312,[2]: Ta có nhiệt độ điểm sương tại = 0,055 (at) là
34,70C
Các thông số ban đầu ta chọn là hợp lý.
2.4. Cân bằng vật liệu
2.4.1. Cân bằng vật liệu cho vật liệu sấy
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.
Phương trình vật liệu chung: G1 = G2 + W (Công thức 7.16/trang 203,[8])
Lượng vật liệu khô tuyệt đối Gk:
Gk = G1 - = G2 -

(Trang 112,[4]).

Trong đó: W1 = 62%, W2 = 5%, G2 = 250 (kg/h).

Vậy

Gk = 250 - = 237,5 (kg/h).

− Lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy:

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

rang:-17-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy
W = G2 ×

(Công thức 2.2/trang 44,[5])

= 250× = 375(kg/h).
− Lượng vật liệu trước khi vào phòng sấy:
G1 = G2 + W = 237,5+375 = 612,5 (kg/h).
2.4.2. Cân bằng vật liệu cho tác nhân sấy
Cũng như vật liêu khô, coi như không khí khô tuyệt đối đi qua máy sấy
không bị mất mát trong suốt quá trình sấy. Khi qua quá trình làm việc ổn định
lượng không khí đi vào máy sấy mang theo lượng ẩm là: Lx1
Sau khi sấy xong lượng ẩm bốc ra khỏi vật liệu là W do đó không khí có
thêm lượng ẩm là W
- Nếu lượng ẩm trong không khí ra khỏi máy sấy là Lx 2 thì có phương trình cân

bằng:

L×x1 + W = L×x2

(Công thức 7.23/trang 204,[7])

- Tổng lượng không khí khô cần thiết trong quá trình sấy:
L = (kg/h)

(Công thức VII.20/trang102,[3])

Thay số vào ta được:
L = = 19430,0518 (kg/h).
− Lượng khô khí khô cần thiết để làm bốc hơi 1 kg ẩm trong vật liệu là:
l = (kg/kg ẩm),

(Công thức VII.20/trang102,[3])

= = 51,8135 (kg/kg ẩm).

Bảng 2-2: Các thông số trong cân bằng vật liệu
Các thông số
G1
G2
W1

Giá trị
612,5
250
62


SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

Đơn vị
Kg/h
Kg/h
%

rang:-18-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy
W2
W

5
375

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

%
Kg/h

rang:-19-



ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy

CHƯƠNG 3. CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG VÀ TÍNH TOÁN
THIẾT BỊ CHÍNH
3.1. Tính toán về thiết bị chính
3.1.1. Thể tích không khí :
 Thể tích riêng của không khí vào thiết bị sấy:r
Thể tích không khí ẩm tính theo 1kg không khí khô được tính theo công thức:
v1 = (m3/kgkkk)

(Công thúc 7.7/trang 273,[1])

Trong đó: R: Hắng số khí đối với không khí = 287 (J/Kg0K)
T1: Nhiệt độ không khí trước khi vào máy sấy T1 = 83 + 273 = 356K
P: Áp suất khí quyển = 1,033(at)
Thay số vào ta được:
v1 = = 1,0319 (m3/kgkkk).
 Thể tích không khí vào phòng sấy:
V1 = L × v1 (m3/h)

(Trang 59,[9])

= 19430,0518 × 1,0319 = 20049,8705 (m3/h).
 Thể tích của không khí ra khỏi phòng sấy:
v2 = (m3/kgkkk)


(Công thúc 7.7/trang 273,[1])

T2 = 40 + 273 = 313oK.
.
P2bh = 0,0752 (at).
v2 = = 0,9348 (m3/kgkkk).

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

rang:-20-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy
 Thể tích ra khỏi phòng sấy
V2 = L×v2 = 19430,0518 × 0,9348 = 18163,2124 (m3/h).
 Thể tích trung bình của không khí trong phòng sấy
Vtb = = = 19106,5415(m3/h).
3.1.2. Chọn kích thước của băng tải:
Thiết bị sấy kiểu băng tải gồm một phòng hình chữ nhật trong đó có một hay
vài băng tải chuyển động nhờ các tang quay, các băng này tựa trên các con lăn để
khỏi bị võng xuống. Băng tải làm bằng sợi bông tẩm cao su, bản thép hay lưới kim
loại, không khí được đốt nóng trong carolifer. Không khí nóng đi ngược với chiều
chuyển động của băng. Để quá trình sấy được tốt, người ta cho không khí di
chuyển với vận tốc lớn, khoảng 3m/s, còn băng thì di chuyển với vận tốc (0,3 0,6) m/ph.
Chọn kích thước băng tải:
Gọi


Br: Chiều rộng lớp băng tải (m).
H: Chiều dày lớp chè (m), lấy h = 0,025 (m).
w: Vận tốc băng tải chọn w = 0,5 m/phút.
: khối lượng riêng của chè, chọn (kg/m3).

Năng suất quá trình sấy:
G1 = Br.h.w. (kg/m3).
⇒ Br = = = 2,3 (m).
Chiều rộng thực tế của băng tải :
Btt =
Trong đó : là hiệu số hiệu chỉnh

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

rang:-21-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy
Chọn = 0,9
Btt = = = 2,6 (m).
Gọi

Lb: chiều dài băng tải (m).
Ls: chiều dài phụ thêm, Ls = 0,5 (m).
T: Thời gian sấy, chọn T = 0,5 h.


Lb = + Ls

(Công thức VII.48/trang 121,

[3])
= + 0,5 = 14 (m).
Chọn số băng tải là i = 2.
Chiều dài mỗi băng tải Lb = = 7 (m).
Đường kính tang quay băng tải: d = 0,3 (m).
3.1.3. Chọn vật liệu làm phòng sấy
Phòng sấy được xây bằng gạch.
Bề dày tường 0,22 (m) có:
• Chiều dày viên gạch: 0,2 (m).
• Hai lớp vữa hai bên: 0,01 (m).
Trần phòng được làm bằng bê tông cốt thép có:
• Chiều dày 1 = 0,05 (m).
• Lớp cách nhiệt dày 2 = 0,1 (m).
Cửa phòng sấy được làm bằng 2 tấm nhôm mỏng dày 0,015 m, giữa có các lớp
cách nhiệt dày 0,01 m.
Chiều dài làm việc của phòng sấy là:

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

rang:-22-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS


Đỗ Thị Bích Thủy
Lp = Lb + 2l

( Công thức 9.8/trang 19,[6]).

Với l là khoảng cách giữa băng tải đến tường, chọn l = 0,75 (m).
Thay số vào ta được:
Lph = 7 + 2 × 0,75 = 8,5 (m).
Chiều cao làm việc của phòng sấy:
Hph = 2×h1 + 2×h2 + h3
Với

h1 = d = 0,3 (m) là đường kính của tang quay băng tải.
h2 = 0,5 (m) khoảng cách từ băng tải đến tường.
h3 = 0,4 (m) khoảng cách giữa các băng tải.

Thay số vào ta được:
Hph = 2×0,3 + 2×0,5 + 0,4 = 2 (m).
Chiều rộng làm việc của phòng sấy:
Rph = Btt + 2×b
Với b là khoảng cách giữa băng tải đến tường, chọn b = 0,3 (m).
Thay số vào ta được:
Rph = 2,6 + 2×0,3 = 3,19 (m).
Vậy kích thước của phòng sấy kể cả tường là:
Lng = 8,5 + 2×0,22 = 8,94 (m).
Hng = 2 + 0,05 + 0,1 = 2,15 (m).
Rng = 2,6 + 0,22 × 2 = 3,63 (m).

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A


rang:-23-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy

Hình 3.1: Hầm sấy

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

= = = 0,8319 (m/s).

Chế độ chuyển động của không khí

(Công thức V.36/trang 13,[3]).

Re =
Trong đó:

Re: hằng số Reynol đặc trưng cho chế độ dòng chảy.
ltd: Đường kính tương đương
ltd = = = 2,4586 (m).
Nhiệt độ trung bình của không khí trong phòng sấy:

ttb = = 61,5oC.
Từ nhiệt độ trung bình 61,5oC tra bảng I.255/trang 318,[2], ta được:
λ = 2,9105×10-2 (W/m.độ).
ѵ = 19,1275×10-6 (m2/s).

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

rang:-24-


ồ án thiết bị

GVHD: PGS.TS

Đỗ Thị Bích Thủy
Re = = 106930,3014
Vậy Re = 10,693×104 > 104 chế độ chảy của không khí trong phòng sấy là chuyển
động xoáy.
3.1.5. Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và
môi trường xung quanh:
∆tb =

Với
ngoài

∆

∆t1 − ∆t2
∆t
ln 1

∆t2

(Công thức V.8/trang 5,[3])

t1 : Hiệu số nhiệt độ giữa tác nhân sấy vào phòng sấy với không khí bên
∆

t1 = 83-23 = 600C

∆

t2: Hiệu số nhiệt độ giữa tác nhân sấy đi ra khỏi phòng sấy với tác nhân
sấy bên ngoài
∆

t2 = 40-23 = 170C

Δttb=34,10C

3.2. Tổn thất nhiệt lượng:
3.2.1. Lượng nhiệt tổn thất do vật liệu sấy mang ra:
Trong nông sản, nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi thiết bị sấy lấy thấp hơn nhiệt độ
÷

tác nhân sấy tương ứng từ (5 10 0C ), trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy và tác nhân
sấy ngược chiều nên tvlc =t1 - (5

÷ 10 0 C )

qvl = ×( tvlc – tvld)


, vì vậy ta lấy t vlc= 40 - 5 = 350C.
(Trang197,[6]).

tvld = 23oC.
− Nhiệt dung riêng của chè khi ra khỏi phòng sấy.

SVTH: Phùng Xuân Giang - ớp:CNTP46A

rang:-25-