TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

MÔN HỌC: KỸ THUẬT SẤY VÀ CHƯNG CẤT

GVHD: GVC. ThS. ĐINH THÀNH NGÂN

SVTH:
1. NGUYỄN THÀNH ĐẠT

12147154

2. NGUYỄN HỮU CƯỜNG

14147008

3. TẠ Y NGUYÊN

14147060

4. LÊ THỊ BẢO HÀ

14147019

5. TRẦN ĐĂNG CHƯƠNG

13147005

6. TRẦN QUỐC CƯỜNG

14147009

TP.HCM, tháng 05 năm 2017


Đề bài tập Nhóm 3: Tính toán và thiết kế một thiết bị sấy tầng sôi để sấy lúa,
năng suất 250kg/giờ, độ ẩm của vật liệu w1= 35%, w2=20%.Biết t0=300C,
=80%, t1=800C, quá trình sấy có hồi lưu 25%khí thải.

0

BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC VÀ NGƯỜI THỰC HIỆN
NỘI DUNG
VIỆC

1

Tổng hợp chỉnh sửa Nguyễn Thành
12147154 25/4/2017
và in bài tập
Đạt

2

CÔNG NGƯỜI THỰC
MSSV
HIỆN

THỜI GIAN
GHI
HOÀN

CHÚ
THÀNH

TT

Giới thiệu về vật liệu
sấy:
Nguyễn Hữu
- Tính chất vật lý
Cường

14147008 25/4/2017

- Tính chất hóa học

3

-

Giới thiệu chung về
công nghệ và thiết bị
sấy

-

Quá trình sấy

-

Giới thiệu về hệ

thống sấy

-

Mục lục

-

Danh mục chữ viết
tắt
Lê Thị Bảo Hà
Danh mục bảng biểu

-

Danh mục hình ảnh

-

Giới thiệu về vật liệu
sấy

-

Giới thiệu chung

-

Hình dạng và kích
thước


4

5

6

Tạ Y Nguyên

Trần Đăng
Chương

Giới thiệu 1 số hệ
thống, thiết bị sấy phổ Trần
biến liên quan đến đầu Cường
bài.

Quốc

MỤC LỤC

14147060 25/4/2017

14147019 25/4/2017

13147005 25/4/2017

14147009 25/4/2017




DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH ẢNH


1.

Cơ sở tài liệu và phương án tính toán thiết kế.
1.1.

Giới thiệu về vật liệu sấy
1.1.1.Giới

thiệu chung

Cây lúa (Oryza spp.) là một trong năm loại cây lương thực hàng đầu thế
giới, cùng với ngô (Zea mays L.), lúa mì (Triticum sp.), sắn (Manihot esculenta
Crantz) và khoai tây (Solanum tuberosum L.).
Các giống lúa Việt Nam có những đặc điểm như chiều cao, thời gian sinh
trưởng (dài hay ngắn), chịu thâm canh, chịu chua mặn, chống chịu sâu bệnh …
khác nhau. Song cây lúa Việt Nam đều có những đặc tính chung về hình thái,
giải phẫu và đều có chung các bộ phận rễ, thân, lá bông và hạt.
1.1.1.1.

Rễ lúa.

Rễ lúa thuộc loại rễ chùm. Những rễ non có màu trắng sữa, rễ trưởng thành
có màu vàng nâu và nâu đậm, rễ đã già có màu đen.
Thời kỳ mạ: Nếu mạ gieo thưa, rễ mạ có thể dài 5-6 cm. Tiêu chuẩn của mạ
tốt là bộrễ ngắn,nhiều rễ trắng.
Thời kỳ sau cấy: Bộ rễ tăng dần về số lượng và chiều dài ở thời kỳ đẻ

nhánh, làm đòng.
Thời kỳ trỗ bông: Bộ rễ đạt giá trị tối đa vào thời kỳ trỗ bông. Số lượng rễ
có thể đạt tới 500 – 800 cái. Chiều dài rễ đạt 2- 3 km/cây khi cây được trồng
riêng trong chậu.
Trên đồng ruộng, phạm vi ra rễ chỉ ở những mắt gần lớp đất mặt (0-20 cm
là chính)
Khi câý lúa quá sâu (>5 cm), cây lúa sẽ tạo ra 2 tầng rễ, trong thời gian này
cây lúa chậm phát triển giống như hiện tượng lúa bị bệnh ngẹt rễ. Cấy ở độ sâu
thích hợp (3-5cm) sẽ khắc phục được hiện tượng trên.
Để tạo điều kiện cho bộ rễ phát triển tốt, cần làm cỏ sục bùn điều chỉnh
5


lượng nước hợp lí, tạo điều kiện cho tầng đất vùng rễ thông thoáng, bộ rễ phát
triển mạnh, cây lúa sinh trưởng tốt, chống chịu được sâu bệnh, nâng xuất cao.
1.1.1.2.


Thân lúa.

Hình thái.
Thân gồm nhiều mắt và lóng. Trước thời kỳ lúa trỗ, thân lúa được bao bởi
bẹ lá.
Tổng số mắt trên thân chính bằng số lá trên thân cộng thêm 2. Chỉ vài lóng
ở ngọn dài ra, số còn lại ngắn và dày đặc. Lóng trên cũng dài nhất. Một lóng dài
hơn 5mm được xem là lóng dài.
Số lóng: Từ 3-8 lóng. Theo giải phẫu ngang lóng, lóng có một khoảng
trống lớn gọi là xoang lỏi.
Chiều cao cây, thân:
−


Được tính từ gốc tới cổ bông.

−

Chiều cao thân và chiều cao cây có liên quan đến khả năng chống đổ của
giống lúa.



Nhánh lúa.
Cây lúa có thể đẻ nhánh khi có 4-5 lá thật. Ở ruộng lúa cấy, sau khi bén rễ
hồi xanh cây lúa bắt đầu đẻ nhánh. Lúa kết thúc đẻ nhánh vào thời kỳ làm đốt,
làm đòng.
Từ cây mẹ đẻ ra nhánh con (cấp 1), nhánh cấp 1 đẻ nhánh cấp 2, nhánh cấp
2 đẻ nhánh cấp 3. Những nhánh hình thành vào giai đoạn cuối thường là nhánh
vô hiệu.
Thường thì các giống lúa mới khả năng đẻ nhánh cao, tỷ lệ nhánh hữu hiệu
cũng cao hơn các giống lúa cũ, cổ truyền.
Khả năng đẻ nhánh của cây lúa phụ thuộc vào giống, nhất là điều kiện
chăm sóc, ngoại cảnh, ... Cây lúa có nhiều nhánh, tỷ lệ nhánh hữu hiệu cao, năng
suất sẽ cao.
6


1.1.1.3.

Lá lúa.

Lá lúa điển hình gồm:

o

Bẹ lá: là phần đáy lá kéo dài cuộn thành hình trụ và bao phần non của thân.

o

Phiến lá: hẹp, phẳng và dài hơn bẹ lá ( trừ lá thứ hai).

o

Lá thìa: là vảy nhỏ và trắng hình tam giác.

o

Tai lá: Một cặp tai lá hình lưỡi liềm.
1.1.2.Tính

-

chất của hạt lúa.

Tính chất vật lý: hạt lúa là loại quả thóc (hạt nhỏ, cứng của các loại cây ngũ
cốc) dài từ 5 – 12mm, dày từ 2 – 3mm, tùy theo thời kỳ sinh trưởng mà hạt lúa
có màu khác nhau, khi chín có màu vàng.

-

Thành phần hóa học:Thành phần hóa học của hạt lúa bao gồm các chất như:
nước, protid, lipid, glucid, các chất khoáng, vitamin, các loại men và cellulose
Bảng 1: Thành phần hóa học của hạt lúa.

Hàm lượng các chất (%)
Nhỏ nhất
Lớn nhất Trung bình
Protein
6,66
10,43
8,74
Tinh bột
47,70
68,00
56,20
Cellulose
8,74
12,22
9,41
Tro
4,68
6,90
5,80
Đường
0,10
4,50
3,20
Chất béo
1,60
2,50
1,90
Dextrin
0,80
3,20

1,30
(Nguồn: />Thành phần hóa học

1.2.

Giới thiệu chung về công nghệ và thiết bị sấy.
1.2.1.Khái

niệm về sấy.

Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong sản xuất thực
phẩm. Sản phẩm sau quá trình sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo
quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm.
Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng cách cấp nhiệt cho ẩm bay
hơi. Ẩm thường là hơi nước, vật liệu bao gồm cả vật rắn, bùn, chất lỏng…
Sấy được dùng khi:
7


−

Tăng độ bền của vật liệu.

−

Tăng khả năng bảo quản.

−

Giảm công chuyên chở.


−

Tăng giá trị cảm quan của vật liệu.

Quá trình tách ẩm là quá trình khuếch tán hơi nước từ bề mặt vật liệu vào
tác nhân sấy mà động lực quá trình là sự chênh lệch áp suất hơi riêng phần giữa
bề mặt vật liệu và tác nhân.
Quá trình sấy diễn biến theo ba giai đoạn:
•

Giai đoạn 1: Nâng nhiệt độ vật liệu

•

Giai đoạn 2: Tốc độ sấy không thay đổi

•

Giai đoạn 3: Tốc độ sấy giảm

- Nhiệt độ VLS.

- Độ ẩm VLS.

- Tốc độ sấy.

Hình 1.1. Diễn biến quá trình sấy
1.2.2.Giới


thiều về hệ thống sấy tầng sôi.

HTS tầng sôi có thể hoạt động một hoặc nhiều tầng. Nguyên lý và sơ đồ
cấu tạo của HTS tầng sôi cho ở hình 2.2.
−

Cấu tạo:

8


Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý của HTS tầng sôi
1. Phễu cấp liệu, 2. Buồng sấy, 3. Sàn phânphối,
4. Quạt, 5. Calorifer, 6. Thùng chứa, 7. Tấm chắn, 8. Cyclone
−

Nguyên lý hoạt động:
TNS được quạt (1) hút từ buồng hòa trộn (2) nếu TNS là khói lò, hoặc hút
từ calorifer nếu TNS là không khí, thổi vào dưới ghi buồng sấy. Ghi buồng sấy
là một tấm thép có đục nhiều lỗ thích hợp hoặc lưới thép để tác nhân sấy đi qua
nhưng hạt không lọt xuống được. VLS được cơ cấu nạp nhiên liệu (5) đổ xuống
trên ghi. Với tốc độ đủ lớn thích hợp, TNS có nhiệt độ cao, độ ẩm tương đối bé
đi qua lớp vật liệu (3) trong buồng sấy (4) nâng các hạt lên và làm cho các hạt
xáo trộn bập bùng trong dòng tác nhân như hình ảnh một dịch thể đang sôi. Vì
vậy, người ta gọi HTS kiểu này là HTS tầng sôi. Rõ ràng, khi đó hệ khí-hạt có
đầy đủ tính chất như một chất lỏng (tình linh động, tình điền đầy, tình chảy…).
Quá trình sôi cũng là quá trình trao đổi nhiệt-ẩm mãnh liệt giữa TNS và VLS.
Các hạt khô hơn nên nhẹ hơn nên sẽ nằm lớp trên của tầng hạt đang sôi. Người
ta tính toán ở một độ cao nhất định hạt khô sẽ rơi xuống vào buồng chứa sản
phẩm (6) để lấy ra ngoài. Có thể có nhiều hạt nhỏ, nhẹ bay theo TNS. Vì vậy,

người ta bố trí một xyclon (7) trên đường thải TNS để thu hồi sản phẩm bay
theo.
9


Như vậy, HTS tầng sôi là một HTS đối lưu mà đặc trung của nó là VLS ở
thể sôi trao đổi nhiệt-ẩm với dòng tác nhân nhưng không bay theo tác nhân. Khi
tốc độ TNS bé, lớp hạt nằm yên. Đó là HTS đối lưu bình thường. Nếu tốc độ
TNS đạt được một giá trị áp lực dòng TNS đủ lớn và cuốn toàn bộ lớp hạt trên
ghi bay theo, lúc đó ta có HTS khi động. Hình 2.3 cho hình ảnh lớp hạt trên ghi.
Hình 2.3.a biễu diễn hình ảnh lớp hạt trong chế độ sấy đối lưu bình thường khi
TNS đi qua VLS mà chúng ta đã biết. Hình 2.3.b là hình ảnh lớp hạt trong HTS
tầng sôi và hình 2.3.c là hình ảnh dòng hạt cùng chuyển động với dòng TNS
trong HTS khí động.

a) Sấy tĩnh

b) Sấy tầng sôi

c) Sấy khí động

Hình 1.3. Chuyển động của dòng TNS qua lớp hạt.
Ưu điểm của máy sấy tầng sôi:
o

Năng suất sấy cao.

o

Vật liệu sấy khô đều.


o

Có thể tiến hành sấy liên tục.

o

Hệ thống thiết bị sấy tương đối đơn giản.

o

Dễ điều chỉnh nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi buồng sấy.

o

Có thể điều chỉnh thời gian sấy.
Nhược điểm của máy sấy tầng sôi:

o

Trở lực lớp sôi lớn.

o

Tiêu hao nhiều điện năng để tạo lớp sôi.

o

Yêu cầu cỡ hạt nhỏ và tương đối đồng đều.
1.2.3.Phân


loại thiết bị sấy tầng sôi
10


o
o
o
o
o
o
o
o

Phân loại máy sấy tầng sôi theo Reay và Baker (1985):
Máy sấy tầng sôi loại từng mẻ.
Máy sấy tầng sôi loại hoà trộn triệt để.
Máy sấy tầng sôi loại có rãnh dẫn.
Máy sấy tầng sôi loại cấp nhiệt bên trong.
Máy sấy tầng sôi loại rung.
Máy tạo hạt tầng sôi.
Máy sấy tầng sôi loại loại khuấy trộn cơ học.
Máy sấy tầng sôi loại ly tâm.

Hình 1.4. Máy sấy tầng sôi loại từng mẻ

Hình 1.5. Máy sấy tầng sôi loại hòa trộn triệt để

11



Hình 1.6. Máy sấy tầng sôi loại có rãnh dẫn.

Hình 1.7. Máy sấy tầng sôi loại rung

12


Hình 1.8. Máy sấy tạo hạt tầng sôi
1.2.4.Giới thiệu một số hệ thống, thiết bị sấy phổ biến.
1.2.4.1.

Máy sấy tầng sôi tạo hạt FL:

Hình 1.9. Máy sấy tầng sôi tạo hạt FL.
( />Máy có khả năng sấy khô các loại nguyên liệu bằng gió nóng ở áp lực âm
của buồng sấy. Đồng thời máy còn có tính năng phun dung dịch tạo hạt trong
quá trình sấy để tạo ra các hạt nguyên liệu đều nhau.
Quá trình sấy của máy có thể dễ dàng quan sát qua kính quan sát, đồng thời
thuyền sấy có van lấy mẫu để kiểm tra sản phẩm trong quá trình sấy.
Toàn bộ quá trình sấy được điều khiển và kiểm soát thông qua màn hình
điều khiển TouchScreen và bộ điều khiển PLC.
Vật liệu làm thuyền sấy và buồng sấy bằng Inox SUS316L, đảm bảo không
tương tác với nguyên liệu, đáp ứng tiêu chuẩn GMP.
−

Ưu điểm:

o


Thời gian sấy ngắn, tiết kiệm được thời gian và phù hợp cho những loại chất
không chịu được nhiệt độ cao và không bền nhiệt như những loại vitamin,
protein,…

o

Do thời gian tạo hạt cốm ngăn nên tạo được độ đồng đều cho hạt cốm, hạt cốm
có độ trơn bóng, mẫu mã đẹp và chất lượng.

o

Không xảy ra những hiện tượng hat cốm bị xốp, không sinh khí và quá nhiệt cục
13


bộ trong hạt cốm.
o

Trong máy sây tầng sôi tạo hạt có thể lắp đặt ở các vị trí khác nhau trong máy.

o

Súng phun có thể điều chỉnh được để phun chính xác vào những khối bột được
sấy, dung dịch bơm đến súng phun bằng máy bơm nhu động.

o

Được lắp đặt cảm biến trong thiết bị để đo tức thời và liên tục để đo kích thức
hạt cốm, có thể giám sát toàn bộ quá trình tạo hạt cốm.


o

Dễ dàng lấy mẫu kiểm tra chất lượng trong khi máy vẫn hoạt động.
Đối tượng sử dụng: Đối tượng sử dụng là những đơn vị sản xuất thuốc, những
loại thảo dược dạng viên, đông dược ở dạng viên để tăng năng suất lao động
cũng như hiệu suất làm việc của máy sấy tạo ra những sản phẩm đạt chất lượng
tốt cung cấp cho người tiêu dùng.
1.2.4.2.

Máy sấy tầng sôi GFG:

Hình 1.10. Sơ đồ lắp đặt Máy sấy tầng sôi GFG

Hình 1.11. Máy sấy tầng sôi GFG.
( />14


act=product_detail&Id=116&cId=29&lang=vn)
Máy được sử dụng để sấy khô nguyên liệu dạng hạt hoặc bột ở trong các
ngành công nghiệp dược, công nghiệp hóa, công nghiệp thực phẩm và công
nghiệp nhẹ Bên trong thuyền sấy có thiết kế bộ cánh trộn nhờ đó máy có thể sấy
khô ngay cả với các nguyên liệu bị dính kết, đồng thời làm tăng tốc độ sấy.
Tay áo lọc bụi phía trên đỉnh của máy sấy được làm bằng vật liệu đặc biệt
chống tĩnh điện, nhờ đó tăng tính an toàn khi vận hành.
Môi trường làm việc ở trong buồng sấy ở dưới áp suất âm nhờ đó đáp ứng
tốt tiêu chuẩn GMP.
Bộ lọc khí sạch đạt cấp 100 được lắp ở đầu cấp khí vào và luôn đảm bảo
môi trường trong máy đạt tiêu chuẩn GMP.
Thuyền sấy chứa nguyên liệu có thể dễ dàng đưa ra ngoài nhờ xe đẩy, rất
thuận tiện cho việc cấp và lấy sản phẩm.

Dễ dàng kiểm tra hoạt động của máy thông qua kính quan sát, đèn chiếu
sáng bên trong và van lấy mẫu sản phẩm.
Toàn bộ máy được chế tạo bằng Inox chất lượng cao.

Hình 1.12. Sơ đồ lắp đặt máy sấy tầng sôi GFG.
1.2.4.3.

Máy phun sấy tạo hạt tầng sôi SIEMENS

15


Hình 1.13. Máy sấy tạo hạt tầng sôi.
( />−

Ưu điểm:

o

Thời gian sấy ngắn, trung bình 30 - 50 phút (tùy thuộc vật liệu sấy) rất thích hợp
cho các hoạt chất không bền nhiệt (các vitamin, các protein, các nội tiết tố...).

o

Không xảy ra hiện tượng quá nhiệt cục bộ trong khối bột/cốm/hạt.

o

Thời gian tạo hạt ngắn, độ đồng đều cao.


o

Dễ dàng lấy mẫu kiểm tra theo dõi chất lượng sản phẩm trong khi máy vẫn hoạt
động.

o

Súng phun có thể lắp đặt ở các vị trí khác nhau: phía trên bồn sấy, ngang thân
bồn sấy hoặc dưới đáy bồn sấy.

o

Có thể điều chỉnh chính xác lưu lượng dung dịch bơm đến súng phun bằng máy
bơm nhu động.

o

Nếu lắp đặt thêm một cảm biến trong thiết bị (on-line sensor) để đo tức thời (real
time) và liên tục kích thước hạt cốm, có thể giám sát toàn bộ quá trình tạo cốm.
2.

Tính toán và thiết kế

Chọn tác nhân sấy, chiều chuyển động của tác nhân sấy và vật liệu sấy.

2.1.
-

Chọn tác nhân sấy:
Khi chọn tác nhân sấy thì dựa vào các điều kiện sau:


o

Trường hợp vật sấy chịu được nhiệt độ cao và không sợ bị nhiễm bẩn bởi tro,
bụi thì nên dùng khói làm tác nhân vì dùng khói sẽ sấy được nhiệt độ cao hơn,
cường độ bay hơi ẩm lớn hơn.

o

Trường hợp sản phẩm sấy cần tránh nhiễm bẩn do khói khí thì nên chọn không
khí nóng làm tác nhân sấy. Để gia nhiệt cho không khí có thể dùng calorifer hơikhí, khói khí hay calorifer điện. Dùng kiểu calorifer nào là tuỳ vào từng trường
hợp cụ thể và do tính toán kĩ thuật quyết định.

o

Hơi quá nhiệt dùng trong trường hợp sấy các vật liệu dễ cháy, nổ. Hơi quá nhiệt
dùng có nhược điểm là phải dùng lò hơi để sản xuất nên giá thành thiết bị cao.
Việc chọn chất tải nhiệt là lò hơi nước hay khói là tùy thuộc vào các điều
16


kiện cụ thể và trải qua nghiên cứu tính toán nhiều phương án kinh tế kỹ thuật để
chọn phương án hợp lý.
Ở đây, vì ở đây là sấy lúa và là quá trình sấy đối lưu nên ta chọn tác nhân
sấy là không khí, nó đóng cả hai vai trò là vừa làm chất tải ẩm và vừa gia nhiệt.
-

Chọn nguồn năng lượng sấy:

o


Đối với thiết bị sấy đối lưu: đốt nóng vật liệu và mang ẩm vào môi trường được
thực hiện nhờ không khí nóng hay khói lò.

o

Đối với thiết bị sấy tiếp xúc: bề mặt được đốt nóng hay dịch thể nóng làm nhiệm
vụ cung cấp nhiệt cho vật liệu, còn không khí lưu thông qua thiết bị để thải ẩm
ra ngoài.

o

Đối với thiết bị sấy bức xạ, nguồn đốt nóng vật liệu là tia bức xạ nhiệt còn
không khí lưu thông qua thiết bị thải ẩm ra ngoài.
Nguồn năng lượng để gia nhiệt cho TNS có thể là hơi nước, điện, dầu, củi,
khí đốt, các phế liệu nông nghiệp, than đá, bức xạ mặt trời, gió, địa nhiệt, ...
Khi dùng khí đốt, dầu mỏ, củi, ... hay phế liệu nông nghiệp như cùi bắp,
rơm rạ, bã mía thì ta phải thiết kế thêm buồng đốt trong hệ thống sấy. Khi đó, có
thể dùng khói lò từ buồng đốt để gia nhiệt cho TNS trong calorifer khí-khói hoặc
dùng ngay khói lò làm chất vừa mang nhiệt vừa thải ẩm. Với những vật liệu sấy
sơ chế để bảo quản không đòi hỏi cao về mặt vệ sinh như lúa, bắp, thức ăn gia
súc thì có thể dùng khói lò làm TNS để giảm vốn đầu tư cho calorifer khí- khói
và tổn thất nhiệt.


2.2.

Ở đây ta dùng nguồn năng lượng để gia nhiệt cho TBS là than bùn.
Chọn dạng hệ thống sấy cần phải tính toán thiết kế.
Vậtliệu ở đây là lúa nên ta chọn dạng hệ thống sấy kiểu tầng sôi có hồi lưu thải


17


Hình 2.1.Mô hình hệ thống sấy tầng sôi.
( />Tính toán sơ bộ các thông số, kích thước cơ bản.
ϕ
Gọi: Io(kJ/kgKK), do(g/kgKK), o(%), to(oC) lần lượt là Enthalpy, hàm ẩm, độ

2.3.

ẩm, nhiệt độ của khí trời.
I1(kJ/kgKK), d1(g/kgKK),

ϕ
1

(%), t1(oC) lần lượt là Enthalpy, hàm ẩm, độ ẩm,

nhiệt độ của TNS trước khi vào buồng sấy.
ϕ
I2(kJ/kgKK), d2(g/kgKK), 2(%), t2(oC) lần lượt là Enthalpy, hàm ẩm, độ
ẩm, nhiệt độ của TNS sau khi ra khỏi buồng sấy.
ω
G1(kg/h), T1(oC), 1(%) là năng suất VLS vào buồng sấy, nhiệt độ, độ ẩm
của VLS.
G2(kg/h), T2(oC),

ω
2


(%) là năng suất VLS ra khỏi buồng sấy, nhiệt độ, độ

ẩm của sản phẩm sấy.
Trạng thái ban đầu của không khí:
w1= 35%, w2=20%,t0=300C, 0=80%, t1=800C, quá trình sấy có hồi lưu 25%
khí thải.
Tra đồ thị I-d ta có:
I0 = 20,5 (kcal/kg kk)= 85,69 (kj/kg kk)
d0 = 21,5 (g/kg kk)
o
+ Chọn tB = 95 C
Tra đồ thị I-d, ta được:

Không khí ra khỏi thiết bị sấy:
Tra đồ thị I-d, ta được:

-

Thông số ban đầu là: w1 = 35%, w2 = 20%
Năng suất sấy:
G2 = 250 (kg/h)

-

Năng suất tách ẩm:
W = G1 – G2 =308 – 250 = 58 (kg/h)
18



-

Lượng tác nhân sấy lý thuyết:
Vì đây là quá trình sấy hồi lưu 25% khí thải ta có:


Ta thấy nếu n càng nhỏ thì thời gian sấy sẽ được rút ngắn lại nhưng nếu n
càng nhỏ thì sau khi ra khỏi TBS sản phẩm sấy bị sấy khô quá nhanh sẽ dẫn
đến chất lượng của vật liệu sẽ giảm sút và nếu ngược lại n càng lớn thì quá
trình sấy sẽ kéo dài và gây tiêu hao nhiều năng lượng.
+ Lượng không khí khô lưu chuyển trong TBS là:

+ Lượng không khí khô hồi lưu trong thiết bị sấy là:
LH = 0,25L=0,25.2521,73= 630,43 (kg/h)
+ Lượng không khí mới cấp vào TBS là:
L0=0,75L=0,75.2521,73= 1891,29
Các thông số của không khí tại điểm M:

+

Tra đồ thị I-d của không khí ẩm ta được:
ϕM = 93%
tM = 330C
Dựa vào đồ thị qua trình sấy hồi lưu ta có
dB1 = dM = 27,206(g/kgkk)
IB1 = IB = IC0 = 37 Kcal/Kgkk= 154,68 kj/kgkk
Vậy tB1 = 800C
ϕB1 = 9%
Bảng 2.1 Bảng các thông số trạng thái lý thuyết
Điểm

A
B
B1
M
Co

30,0
95
80
33
39

80
4
9
93
98,0

I(Kcal/KgKK)

d(g/KgKK)

20,5
37
37
24,59
37

21,5
21,5

27,206
27,206
44,5

19


Hình 2.2: Biểu diễn quá trình sấy hồi lưu trên đồ thị I-d.
 Các kích thước sơ bộ của thiết bị sấy:
Các thông số của tác nhân không khí trong thiết bị sấy tầng sôi:
Nhiệt độ tác nhân vào: t1 = 80oC
Nhiệt độ tác nhân ra:
= 39oC
Nhiệt độ tính toán trung bình: t = 59,5oC
Theo tài liệu Kỹ Thuật Sấy Nông Sản-Trần Văn Phú, Lê Nguyên Dương ta
có các thông số kích thước sau của thóc:
Các kích thước của thóc:
Dài: l = 8,5 mm
Rộng: a= 3,4 mm
Dày: b = 2 mm
Đường kính tương đương: dtd = 2,76 mm
Khối lượng riêng: ρv = 500 kg/m3
Xác định tốc độ làm việc tối ưu (wt):
- Trước hết, ta tính tiêu chuẩn Fe
4 g ( pv − pk )
Fe = d td 3
3Vk2 Pk
Trong đó:
+ g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81m/s2
+ Fe: Công thức Phêđôrov

+ Ở điều kiện làm việc:
tlv =

t1 + t2 80 + 39
=
= 59,5
2
2

- Tra bảng thông số nhiệt độ vật lý của không khí khô ta được
= 18,9710-6 (m2/s)
ρk= 1,06 (kg/m3)
Suy ra: Fe = dtd = 2,7610-3= 71,12
Ta lấy tốc độ làm việc tối ưu theo tiêu chuẩn Re:
Re = 0,19Fe1,56 = 0,1971,121,56 = 147,18
Do đó: wt = = 1,01 (m/s)
Xác định kích thước sơ bộ của lưới và chiều cao của thiết bị sấy:
- Diện tích lưới:
- Đường kính sơ bộ của lưới:
Chọn D = 1,6 (m)
- Chiều cao lớp vật liệu sấy nằm trên ghi chúng ta chọn sơ bộ:
H = 0,25 (m)
- Chiều cao sơ bộ của buồng sấy:
20


H b = 4 × H = 4 × 0,25 = 1

2.4.


(m)

- Diện tích bao quanh buồng sấy là:
F = FG + DHb = 0,98 + 1,61 = 6,01 (m2)
Tính toán nhiệt
2.4.1. Tính toán các tổn thất nhiệt sấy lý thuyết
- Phương trình cân bằng nhiệt:
Q = Qs + Qvl + Qtn + Qxq − Qa

- Nhiệt lượng tiêu hao chung cho TBS:
Q=L(I1 – I0)=2521,73.(37-20,5)=41608,54 (kCal/h)
Q===717,39 (kCal/kg)
- Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy:
Qs=L(I2 – I0)=2521,73.(37-20,5)=41608,54 (kCal/h)
- Nhiệt lượng tổn thất do VLS mang đi là:
Qvl = G2C2 (T2 − T1 )
Trong đó:
C2=1,675+0,025ω2=1,675+0,025.20=2,175(kj/kg.kk)=0,52(kcal/kg.kk)
T2 = 0,9t1 = 0,9 × 80 = 72 o C

T1 = to = 30o C

=> Qvl=250.0,52.(72-30)=5460(kcal/h)
- Nhiệt lượng tổn thất do TNS mang đi:
Qtn = LCk (t 2 − t 0 )
Trong đó:
Ck
: lànhiệt dung riêng của không khí ẩm tính theo công thức:
C k = Ckk + 0, 47 ×


do
= 1, 004 + 0, 47 × 0, 0215 = 1, 0141(kJ / kg kk ) = 0, 242 (kcal / kg kk )
1000

=> Qtn=2521,73.0,242.(39-30)=5492,33(kcal/h)
- Nhiệt lượng do ẩm chứa trong VLS mang vào:
Qa = WCaT1
Trong đó:

Ca = 4,18 kJ / kg am

=> Qa=58.4,18.30=7273,2(kj/h)=1737,174(kcal/h)
- Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh:
Qxq = ∑ ki Fi ∆ti

Buồng sấy gồm 2 lớp: Lớp tôn và lớp gỗ.
21


Lớp tôn: λ1 = 46 (W/ mK), δ1=2 mm (Theo tài liệu [5], Bảng 2, Trang 515)
Lớp gỗ: λ2 = 0,15(W/ mK), δ2=5 mm (Theo tài liệu [5], Bảng 3, Trang 516)

Hình 2.3 Sơ đồ tính toán hệ số truyền nhiệt
Ta có:

Nhiệt độ trong buồng sấy:
Do đối lưu tự nhiên:

Mật độ dòng nhiệt do trao đổi nhiệt đối lưu giữa thiết bị sấy và mặt trong của
buồng


q1

là:
22


Dòng nhiệt do dẫn nhiệt:
Mật độ dòng nhiệt do đối lưu tự nhiên từ mặt ngoài buồng với không khí xung
quanh

q4

là:

Giả sử:
Quá trình truyền nhiệt là ổn định, nên:

Doq1phải bằngq4. Nhưng do trong tính toán ta đã làm tròn nên bao giờ giữa q1và
q4cũng có những sai khác nhất định. Trong tính toán nhiệt thiết bị sấy nếusai
sốlà cho phép. Có thể thấy trong cách tính trên là hợp lý do

Hệ số truyền nhiệt k bằng:

23


Bảng 3.2 Các đại lượng nhiệt lý thuyết
Đại lượng
Nhiệt lượng tiêu hao cho quá

trình sấy

Ký hiệu

Giá trị (kcal/h)

%

Qs

41608,54

72,7

Nhiệt lượng tổn thất do VLS

Qvl

5460

9,5

Nhiệt lượng tổn thất do TNS

Qtn

5492,33

9,6


Nhiệt lượng do ẩm chứa trong
VLS mang vào
Nhiệt lượng tổn thất ra môi
trường xung quanh
Tổng nhiệt lượng

Qa

1737,174

3

Qxq

5,2

Q

57224,944

100

Tổng tổn thất nhiệt Δ:
=Ca.T1-(qxq+qvl)=4,18.30-(+-480(kj/kgam)
Xây dựng quá trình sấy thực trên đồ thị i-d: xác định điểm C1:
Dùng thước đo trên đò thị i-d, ta được:
MI =

Trục tung: 60mm → 10 kcal/kg kk →
Md =


Trục hoành: 30mm → 10g/kg kk →

10
60

10
30

Vậy:
m=

M I 30
=
= 0,5(kcal / g ) = 2,1(kJ / g ) = 2100 ( kJ / kg am)
M d 60

Chọn GF=10mm:
Nối B1E cắt t2 tại C1=> d2 = 40,7 (g/kgkkk), I2 = 34,5 (kCal/kgkkk), φ1 = 98%
Các thông số tại điểm M :
IM ==24 (kCal/kgkkk)
dM== 26,3 (g/kgkkk)
tM= 33,2 0C
φM = 86,7 %

24


Hình 2.4. Biểu diễn quá trình sấy thực trên đồ thị I-d
Điểm

A
B1
M
C1

Bảng 2.3: Các thông số trạng thái thực tế.
t(0C)
(%)
I(kcal/kg)
d(g/kgkk)
30
80
20,5
21,5
80
9
37
27,206
33,2
86,7
24
26,3
39
98
34,5
40,7

Tính toán quá trình sấy thực tế:
Lượng TNS thực tế:
+ Lượng không khí khô thực tế lưu chuyển trong thiết bị sấy:

L = = 3020,8 (kg/h)
ltt = = = 52 (kgkk/kg)
L = Ltt + LH
2.4.2.



+ Lượng không khí khô cần hồi lưu thực tế:
Ta có TBS hồi lưu 25% khí thải:
LH = 0,25. L = 0,25.3020,8 = 755,2 (kg/h)
lH = 0,25.L = 0,25.52 = 13 (kgkk/kg)
+ Lượng không khí mới thực tế cấp vào:
L0 = 0,75.L = 0,75.3020,8 = 2265,6 (kg/h)
l0 = 0,75.l = 0,75.52 = 49 (kgkk/kg)
 Tính tổn thất nhiệt thực tế
- Nhiệt lượng tổn thất do tác nhân sấy mang đi:
Qtn = L.Ck.(t2 – t0) = 3020,8.1,0141.(39 - 30) = 27570,5 (kj/h)
= 6585,1 (kcal/h)
qtn = = = 113,5 (kcal/h)
- Tổng nhiệt lượng tính toán:

( kJ/ h )
25