BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Độc lập-Tự do-Hạnh phúc
-------------o0o-------------

THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY
Họ và tên:

Vũ Hồng Quân

Khoá:

K.61

Đề tài:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY PHUN ĐỂ SẤY SỮA ĐẬU NÀNH

MSSV:20163395

I. Những số liệu ban đầu:
* Năng suất: G2 = 10 kg/h
* Địa điệm xây lắp: Hà Nội
* Phương án cấp nhiệt: Năng lượng điện
II. Nội dung thiết kế:
1.
2.

3.
4.

Tìm hiểu về vật liệu và cơng nghệ sấy;
Tính q trình sấy lý thuyết và thiết kế sơ bộ HTS;
Tính cân bằng nhiệt ẩm và tính q trình sấy thực;
Thiết kế chi tiết hệ thống sấy.

III. Bản vẽ
1. Bản vẽ tổng thể hệ thống sấy
2. Các bản vẽ chi tiết.
IV. Thời gian thiết kế:
Ngày giao đầu đề: 15/03/ 2020

Ngày hoàn thành: 30/05/ 2020

V. Cán bộ hướng dẫn: PGS. Đặng Trần Thọ
Ngày 15 tháng 03 năm 2020
Cán bộ hướng dẫn

Đặng Trần Thọ


Đồ án thiết kế hệ thống sấy

GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NHIỆT – LẠNH


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Thiết kế hệ thống sấy phun để sấy sữa đậu nành

VŨ HỒNG QUÂN

Ngành Máy và thiết bị Nhiệt – Lạnh
Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Đặng Trần Thọ


Đồ án thiết kế hệ thống sấy

GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

LỜI CẢM ƠN
Trong khoảng thời gian thực hiện đồ án thiết bị với đề tài thiết kế hệ thống sấy
phun sữa đậu nành với năng suất 10kg/h, là đồ án thiết bị sấy đầu tiên của bản thân
cùng với vận dụng kiến thức các môn học về thiết bị, hệ thống sấy đặc biệt sự giúp đỡ
của thầy Đặng Trần Thọ cùng các thầy cơ bộ mơn, anh chị khóa trên và các bạn trong
nhóm đồ án 3 đã giúp đỡ em rất nhiều để em hoàn thành đồ án thiết bị này.
Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy Đặng Trần Thọ – thầy đã hướng dẫn
em tận tình và giúp em nhận ra được các vấn đề trong đồ án của bản thân, em xin chân
thành cảm ơn các thầy cơ bộ mơn và anh chị khóa trên cùng các bạn trong nhóm đồ án
3 đã giúp đỡ em trong thời gian qua.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, Ngày 02 tháng 07 năm 2020
Người cam đoan
(Kí và ghi rõ họ tên)

VŨ HỒNG QUÂN



Đồ án thiết kế hệ thống sấy

GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 1
TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN................................................................................ 2
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ...................................................................................... 3
1.1

1.2

Vật liệu sấy...................................................................................................... 3
1.1.1

Nguồn gốc xuất xứ của cây đậu nành .................................................. 3

1.1.2

Thực trạng trồng, chế biến và sử dụng đậu nành .................................. 3

1.1.3

Thành phần hóa học của hạt đậu nành ................................................. 4

1.1.4

Tổng quan về bột đậu nành ................................................................. 4


1.1.5

Tiêu chuẩn về sữa đậu nành ................................................................ 5

1.1.6

Phương pháp bảo quản sữa đậu nành................................................... 5

Tìm hiểu về công nghệ sấy sữa đậu nành ......................................................... 6
1.2.1

Phương pháp sấy chân không .............................................................. 6

1.2.2

Phương pháp sấy trục (sấy màng) ........................................................ 7

1.2.3 Phương pháp sấy phun .......................................................................... 7
1.3

Lựa chọn công nghệ và thiết bị sấy ................................................................ 10

CHƯƠNG 2. TÍNH Q TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT ........................................... 12
2.1

Tính lượng ẩm bay hơi .................................................................................. 12

2.2

Tính tốn thơng số các điểm nút q trình sấy ............................................... 12

2.2.1

Thơng số trạng thái khơng khí trước khi vào calorifer ....................... 13

2.2.3

Thông số trạng thái tác nhân sấy ra khỏi hệ thống ............................. 13

2.3

Lưu lượng khơng khí khơ cần thiết ................................................................ 14

2.4

Nhiệt lượng tiêu hao quá trình sấy lý thuyết .................................................. 14

2.5

Tính kích thước thiết bị sấy ........................................................................... 15

2.6

2.5.1

Tính chọn vịi phun ........................................................................... 15

2.5.2

Xác định kích thước của buồng sấy ................................................... 16


Lựa chọn kết cấu của thiết bị ......................................................................... 17

CHƯƠNG 3. TÍNH Q TRÌNH SẤY THỰC ...................................................... 20
3.1

Tính cân bằng nhiệt ....................................................................................... 20
3.1.1

Nhiệt lượng đưa vào thiết bị sấy ........................................................ 20


Đồ án thiết kế hệ thống sấy

3.2

3.3

GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

3.1.2

Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bị sấy................................................... 20

3.1.3

Phương trình cân bằng nhiệt .............................................................. 20

Tính tổn thất nhiệt ......................................................................................... 21
3.2.1


Tính tổn thất nhiệt do truyền ra môi trường ....................................... 21

3.2.2

Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy đưa ra ngồi mơi trường ...................... 25

3.2.3

Chênh lệch nhiệt giữa sấy thực và sấy lý thuyết ................................ 25

Tính q trình sấy thực .................................................................................. 25
3.3.1

Thơng số trạng thái tác nhân ra khỏi hệ thống ................................... 25

3.3.2

Lượng tác nhân sấy cần thiết ............................................................. 26

3.3.3

Cân bằng nhiệt , tính tốn hiệu suất thiết bị ....................................... 27

CHƯƠNG 4. TÍNH TỐN LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ ............................. 29
4.1

Tính chọn calorifer ........................................................................................ 29
4.1.1

Tính cơng suất ................................................................................... 29


4.1.2

Chọn thanh điện trở........................................................................... 29

4.2

Tính chọn xiclone .......................................................................................... 30

4.3

Tính trở lực và chọn quạt ............................................................................... 31
4.3.1

Trở lực qua Xyclon .......................................................................... 32

4.3.2

Trở lực từ quạt đến Calorifer................................................................. 32

4.3.3 Trở lực trong calorifer ......................................................................... 32
4.3.4

Trở lực từ calorifer đến thùng sấy .................................................... 33

4.3.5 Trở lực trong thiết bị sấy .................................................................... 33
4.3.6
4.4

Chọn quạt đẩy trước Calorifer .......................................................... 34


Chọn bơm..................................................................................................... 35

CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ CHI TIẾT HỆ THỐNG SẤY .......................................... 37
5.1

Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy ....................................................................... 37

5.2

Bố trí mặt bằng .............................................................................................. 37
5.2.1 Bố trí mặt bằng phân xưởng sấy ......................................................... 37
5.2.2 Bố trí mặt bằng phịng sấy .................................................................. 38

5.3

Bố trí kết nối hệ thống sấy ............................................................................. 39
5.3.1

Đường ống gió kết nối giữa các thiết bị .............................................. 39

5.3.2 Đường ống dẫn dung dịch kết nối hệ thống ........................................ 40


Đồ án thiết kế hệ thống sấy

GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

5.3.3 Đường ống dẫn sữa bột đậu nành ....................................................... 40
5.4


Đề xuất giải pháp tiết kiệm năng lượng ......................................................... 40

KẾT LUẬN ............................................................................................................ 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 42


Đồ án thiết kế hệ thống sấy

GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

MỞ ĐẦU
Kỹ thuật sấy đã ra đời hàng trăm năm nay và được sử dụng rất rộng rãi trong
nhiều ngành kỹ thuật rất khác nhau: trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm,
cơng nghiệp hố chất, cơng nghiệp sinh học, đo lường tự động , xây dựng, công nghiệp
dầu mỏ, chế tạo vật liệu, dụng cụ, xử lý hạt giống, y học, trong đời sống vv...
Ngày nay ngành kỹ thuật sấy đã phát triển rất mạnh mẽ, được sử dụng với nhiều
mục đích khác nhau, phạm vi ngày càng mở rộng và trở thành ngành kỹ thuật vô cùng
quan trọng, không thể thiếu được trong đời sống và kỹ thuật của tất cả các nước.
Chính vì vậy mà sinh viên của Viện KH&CN Nhiệt Lạnh, trường Đại Học Bách
Khoa Hà Nội đã được nhà trường trang bị kiến thức cơ bản nhất về kỹ thuật sấy. Đồ
án môn học là một trong những cách trang bị kiến thức tốt nhất cho sinh viên và trong
kì học này chúng em đã được làm đồ án về môn học kỹ thuật sấy này.
Đề tài của em trong đồ án môn học này là “ Thiết kế hệ thống sấy phun để sấy
sữa đậu nành”.
Do kiến thức còn rất hạn chế nên bản đồ án này sẽ không thể tránh khỏi những
sai sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và của tất cả các bạn để
bản đồ án thêm hoàn thiện.

Trang 1



Đồ án thiết kế hệ thống sấy

GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN
Với đề tài “Thiết kế hệ thống sấy phun để sấy sữa đậu nành với năng suất
10kg/mẻ” trong cuốn đồ án này em xin phép được trình bày tổng quan về vật liệu sấy
là mật ong cũng như tình hình thu hoạch, sản xuất chế biến sữa đậu nành ở nước ta.
Lựa chọn phương pháp phù hợp để sấy sữa đậu nành. Áp dụng kiến thức đã được học
tiến hành tính tốn q trình sấy lý thuyết cũng như q trình sấy thực. Thơng qua kết
quả đã tính tốn tiến hành thiết kế, lựa chọn các thiết bị của hệ thống sấy. Đưa ra đánh
giá sơ bộ về hiệu quả cũng như tính kinh tế của hệ thống.
Thơng qua q trình thực hiện cuốn đồ án này, em đã có cơ hội được vận dụng
các kiến thức đã được học vào tính tốn, thiết kế thiết bị thực tế. Đây là một trải nghiệm
vô cùng quý giá giúp em có thêm kiến thức thực tiễn cũng như tự tin khi rời khỏi ghế
giảng đường đại học.
Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên cuốn đồ án này vẫn cịn nhiều
thiếu sót, em kính mong được sự đánh giá, góp ý của q thầy cơ.
Hà Nội, Ngày 02 tháng 07 năm 2020

Trang 2


Đồ án thiết kế hệ thống sấy

GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN

1.1
1.1.1

Vật liệu sấy
Nguồn gốc xuất xứ của cây đậu nành

Đậu nành hay đậu tương (tên khoa học là Glycine Max (L) Merr) là cây trồng
lấy hạt thuộc họ đậu. Đậu nành đóng vai trị quan trọng trong sản xuất lương thực và
thực phẩm ở Việt Nam và trên thế giới. Đậu nành có giá trịnh dinh dưỡng cao hơn các
loại đậu khác về nguồn protein, chất béo, vitamin và khống chất cần thiết cho cơ thể
con người. Ngồi ra cây đậu nành cịn có tác dụng cải tạo đất, tăng năng suất cây trồng
khác nhờ hoạt động cố định đạm của vi khuẩn Rhizobium cộng sinh trong nốt sần trên
rễ cây. Hình ảnh về hạt đậu nành và cây đậu nành được trình bày dưới hình 1.1 và 1.2
như sau:

Hình 1.1: Hạt đậu nành

Hình 1.2: Cây đậu nành

Các nghiên cứu cho rằng cây đậu nành có phát nguyên từ vùng Đông Bắc Trung
Hoa vào thế kỷ XI trước Cơng ngun. Sau đó được du nhập vào Nhật Bản, Triều Tiên,
Malayxia và các nước Đơng Dương trong đó có Việt Nam. Ở Châu Âu cây đậu nành
đầu tiên được trồng tại vườn thực vật Pari năm 1793. Đậu nành là loại cây cho hạt có
giá trị dinh dưỡng cao và khả năng thích ứng tốt nên nó được trồng trên toàn thế giới.
1.1.2

Thực trạng trồng, chế biến và sử dụng đậu nành

Trên thế giới hiện nay đậu nành được trồng ở khắp các châu lục tại 78 nước.
Hiện nay đậu nành được trồng nhiều nhất và cho sản lượng cao nhất ở các nước Mỹ,

Braxin, Trung Quốc, Ấn Độ. Đặc biệt là Mỹ chiếm 55% sản lượng đậu nành tồn thế
giới. Theo Tổ chức Nơng Lương Quốc tế (FAO), đến năm 2009, diện tích đậu nành
tăng lên 98,8 triệu ha, sản lượng tới 222,3 triệu tấn, năng suất 22,49 tạ/ha, tập trung
nhiều nhất ở châu Mỹ (76,0%), tiếp đến là châu Á (20,6%). Diện tích đậu nành thế
giới trong 20 năm từ 1990 – 2009 tăng 1,72 lần (từ 57,1 triệu ha lên 98,8 triệu ha),
năng suất tăng 1,2 lần (từ 18,9 tạ/ha lên 22,49 tạ/ha), sản lượng tăng gấp 2 lần (từ 108,4
triệu tấn lên 222,3 triệu tấn, tăng trung bình 5,7% một năm).
Ở Việt Nam nhìn chung, diện tích đậu nành Việt Nam khơng ổn định, sản xuất
đậu nành nội địa mới chỉ đủ cung cấp cho khoảng 8–10 % nhu cầu, đến năm 2017,
Trang 3


Đồ án thiết kế hệ thống sấy

GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

diện tích trồng đậu nành trên cả nước đạt khoảng 100 ngàn ha, năng suất khoảng 1,57
tấn/ha, sản lượng đạt 157 ngàn tấn. Dự kiến năm 2018 diện tích đậu tương cả nước đạt
105 ngàn ha, năng suất trung bình 1,6 tấn/ha, sản lượng đạt 168 ngàn tấn.
1.1.3

Thành phần hóa học của hạt đậu nành

Ngày nay hạt đậu nành được con người thường xuyên sử dụng trong đời sống.
Nó chứa những chất có lợi cho sức khỏe của con người.
Trong hạt đậu tương có các thành phần hố học sau Protein (40%), lipid (1225%), glucid (10-15%), có các muối khống Ca, Fe, Mg, P, K, Na, S; các vitamin A,
B1, B2, D, E, F; các enzyme, sáp, nhựa, cellulose.
Trong đậu tương có đủ các acid amin cơ bản isoleucin, leucin, lysin, metionin,
phenylalanin, tryptophan, valin. Ngoài ra, đậu tương được coi là một nguồn cung cấp
protein hồn chỉnh vì chứa một lượng đáng kể các amino acid không thay thế cần thiết

cho cơ thể.
Các thực phẩm làm từ đậu tương được xem là một loại "thịt khơng xương" vì
chứa tỷ lệ đạm thực vật dồi dào, có thể thay thế cho nguồn đạm từ thịt động vật. Thậm
chí, lượng đạm (protein) trong 100 gr đậu tương có thể tương đương với lượng đạm
trong 800 gr thịt bò.
Tại các quốc gia như Nhật Bản, Trung Quốc, 60% lượng đạm tiêu thụ hằng ngày
là do đậu tương cung cấp. Hàm lượng chất đạm chứa trong đậu tương cao hơn nhiều
so với lượng chất đạm chứa trong các loại đậu khác.
1.1.4

Tổng quan về bột đậu nành

Hiện nay sữa đậu nành là một loại đồ uống phổ biến trên thị trường. Cùng với
sữa tươi đậu nành thì sữa bột đậu nành cũng có mặt từ rất lâu. So với sữa tươi thì sữa
bột đậu nành có thời gian bảo quản lâu hơn.
Nguyên liệu chính cho quá trình sản xuất sữa bột là sữa đặc được cơ đặc từ sữa
tươi. Ngồi ngun liệu chính là sữa tươi cịn có các ngun liệu phụ khác như: đường,
vitamin, các chất ổn định,…Hình ảnh thực thế về sữa bột đậu nành được thể hiện trên
hình 1.3:

Hình 1.3: Sữa bột đậu nành.
Trang 4


Đồ án thiết kế hệ thống sấy

GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

Sữa bột đậu nành có các ưu điểm sau nên được con người sử dụng thường xuyên:
- Có hàm lượng chất xơ, các acid amin và isoflavone trong protein đậu nành có

thể giảm cholesterol xấu, ổn định huyết áp;
- Làm giảm nguy cơ mắc bệnh ung thư và loãng xương;
- Kiểm sốt cân nặng, hạn chế béo phì;
- Cải thiện khả năng sinh sản và các triệu chứng hậu mãn kinh;
Với những lợi ích như trên sản phẩm sẽ tiếp tục được con người lựa chọn trong
tương lai.
1.1.5

Tiêu chuẩn về sữa đậu nành

Theo tiêu chuẩn phân loại của hiệp hội các thực phẩm từ đậu nành của Mỹ:
- Sữa đậu nành (soymilk) chứa tối thiểu 3% protein, 1% chất béo đậu nành, 7%
hàm lượng chất khô;
- Thức uống từ sữa đậu nành (soymilk drink): chứa tối thiểu 1,5% protein, 0,5%
chất béo đậu nành, 3,9% hàm lượng chất khô;
- Sữa đậu nành cô đặc (soymilk concentrate) chứa tối thiểu khoảng 6% protein,
2% chất béo đậu nành, 14% hàm lượng chất khô.
1.1.6

Phương pháp bảo quản sữa đậu nành
Hiện nay chúng ta đang áp dụng các biện pháp bảo quản sữa như:

- Bảo quản lạnh: Với phương pháp bảo quản này có lợi ích như: Chi phí thấp,
dễ thực hiện, thường dùng để bảo quản sữa tươi, sữa đặc;
- Bảo quản tiệt trùng: Phương pháp này được dùng cho các sản phẩm sữa tiệt
trùng đóng hộp, chai. Tiện lợi khi sử dụng nhưng nhiều chất bảo quản;
- Bảo quản sấy: Phương pháp sấy là một phương pháp hiện đại. Sản phẩm pha
trộn được nhiều chất dinh dưỡng, pha trộn được nhiều sản phẩm đa dạng. Tuy nhiên
chi phí đầu tư khá cao.
1.2


Phương pháp sấy
Sấy có thể chia làm 2 loại: sấy nóng và sấy lạnh.

- Sấy nóng là phương pháp sử dụng khơng khí nóng để làm khơ thực phẩm, sử
dụng chủ yếu nhờ vào sự bốc hôi nước ở nhiệt độ cao làm thực phẩm khô nhanh. Đây
là phương pháp sấy khá phổ biến vì nó linh hoạt trong việc chọn nguồn ngun liệu để
sấy, đồng thời phương pháp này chi phí đầu tư cũng không quá cao và phù hợp với
nhiều doanh nghiệp.
Nhiệt từ gió tách ẩm ra khỏi vật sấy, gió mang ẩm thốt ra bên ngồi. Phương
pháp này có ngun lý như q trình phơi nắng nhưng có hiệu suất sấy cao hơn do lưu
lượng gió và nhiệt đều hơn, sản phẩm sấy khô nhanh hơn.
- Sấy lạnh là phương pháp sử dụng tác nhân chính là khơng khí rất khô ở nhiệt
độ thấp hơn nhiệt độ sấy thông thường với dải nhiệt độ sấy từ 35-65 độ C, độ ẩm khơng
khí sấy vào khoảng 10-30%.
Trang 5


Đồ án thiết kế hệ thống sấy

GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

Có thể hiểu là máy sấy lạnh hoạt động ở dải nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sấy
thơng thường, chính vì lý do đó vật sấy sẽ khơ mau hơn do khơng khí sấy trong
máy được tách ẩm và rất khơ.
+ Sấy đối lưu là phương pháp cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy và tác nhân
sấy như khơng khí nóng, khói lị…
+ 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 qua thành thiết bị.
+ Sấy bằng tia hồng ngoại: phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng

ngoại do nguồn phát nhiệt 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 toàn bộ chiều dày của lớp vật liệu.
+ Sấy thăng hoa là phương pháp sấy trong môi trường chân không cao, nhiệt
độ
rất thấp nên ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng thái rắn sang hơi
không qua lỏng.
Ba phương pháp cuối là các phương pháp đặc biệt, chi phí tốn kém, chỉ sử dụng
khi cần chất lượng sản phẩm cao.
1.2
1.2.1

Tìm hiểu về cơng nghệ sấy sữa đậu nành
Phương pháp sấy chân không

Sấy chân không là phương pháp sấy ở môi trường áp suất cực thấp, gần như là
chân không. Trong môi trường này, nước sẽ sôi ở nhiệt độ thấp hơn rất nhiều so với
nhiệt độ sôi thông thường. Khi nước sôi, các phân tử nước hoạt động mạnh nhất đồng
nghĩa với sự bốc hơi diễn ra nhanh nhất sẽ làm tăng tốc độ sấy lên nhiều lần so với sấy
khô thông thường.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của sấy chân không:
Máy sấy chân khơng có cấu tạo làm 3 phần chính: Thiết bị sấy, thiết bị ngưng
tụ ẩm và bơm chân không được thể hiện dưới hình 1.4 dưới đây:

Hình 1.4: Cấu tạo máy sấy chân không
Trang 6


Đồ án thiết kế hệ thống sấy


GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

- Chức năng của các thiết bị sấy chân không:
+ Thiết bị sấy: thiết bị sấy bao gồm khoang sấy, thiết bị gia nhiệt, quạt gió.
+ Thiết bị ngưng tụ ẩm: Đảm nhiệm chức năng hút và ngưng tụ hơi nước ra
ngồi.
+ Bơm chân khơng: Bơm hút chân khơng cho khoang sấy.
Phương pháp này được dùng trong sản xuất sữa bột chất lượng cao, trong
phương pháp này nước trong sữa được bốc hơi ở điều kiện chân không nhiệt độ sấy
thấp, vì vậy mà ưu điểm của phương pháp này là các protein trong sữa khơng bị biến
tính cũng như khơng kéo theo các phản ứng bất lợi khác. Bên cạnh đó thì phương pháp
này cũng có nhược điểm là kết cấu thiết bị phức tạp, hao tốn nhiều năng lượng do vậy
mà thiết bị này không được sử dụng rộng rãi trong thực tế.
1.2.2

Phương pháp sấy trục (sấy màng)

Trong phương pháp này sữa được sấy bằng cách tiếp xúc trực tiếp bề mặt truyền
nhiệt (hai trục được gia nhiệt bằng hơi nước). Thiết bị sử dụng trong phương pháp này
tương đối đơn giản nhưng gặp khó khăn trong khi vận hành. Nếu q trình xử lý nhiệt
khơng tốt khơng thích hợp sẽ kéo theo sự thay đổi đáng kể tính chất hóa lý của sữa,
tạo màu do phản ứng caramel, protein bị biến tính, độ hịa tan của sữa giảm. Vì vậy
mà thiết bị này cũng khơng được sử dụng rộng rãi trong công nghệ sản suất sữa trừ
một số loại sữa dùng trong công nghiệp không yêu cầu độ hào tan cao.
1.2.3 Phương pháp sấy phun
Sấy phun là một trong những cơng nghệ sấy cơng nghiệp chính do khả năng sấy
một bậc nguyên liệu từ dạng lỏng sang dạng bột khá đơn giản, dễ dàng kiểm soát nhiệt
độ và định dạng hạt sản phẩm một cách chính xác. Thiết bị sấy phun dùng để sấy các
dạng dung dịch và huyển phủ trong trạng thái phân tán nhằm tách ẩm ra khỏi vật liệu
giúp tăng độ bền và bảo quản sản phẩm được lâu hơn. Sản phẩm của quá trình sấy

phun là dạng bột mịn như bột đậu nành, bột trứng, bột sữa, .... hoặc các chế phẩm sinh
học, dược liệu.
Nguyên lý của phương pháp sấy phun: Một hệ thống phân tán mịn của nguyên
liệu từ chất lỏng hòa tan, nhũ tương, huyền phù đã được cô đặc trước (40-60% ẩm)
được phun để hình thành những giọt mịn, rơi vào trong dịng khí nóng cùng chiều
hoặc ngược chiều ở nhiệt độ khoảng 150-300℃ trong buồng sấy lớn. Kết quả là hơi
nước được bốc đi nhanh chóng. Các sản phẩm được tách ra khỏi tác nhân sấy nhờ một
hệ thống thu hồi riêng.
Cấu tạo chung: Một hệ thống sấy phun hoàn chỉnh bao gồm rất nhiều bộ phận
khác nhau được thể hiện dưới hình 1.5 :

Trang 7


Đồ án thiết kế hệ thống sấy

GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

Hình 1.5: Sơ đồ thiết bị chính của sấy phun
Trong đó: 1- Buồng sấy
2- Calolifer
3- Thùng chứa dung dịch sữa
4- Bơm áp lực
5- Bộ phận phun sương
6,7- Xiclone
8- Quạt hút
- Buồng sấy: Là nơi hòa trộn mẫu sấy(dạng sương mù) và tác nhân sấy( khơng
khí nóng). Buồng sấy phun có thể có nhiều hình dạng khác nhau nhưng phổ biến nhất
là buồng sấy hình trụ đứng, đáy cơn. Kích thước buồng sấy (chiều cao, đường kính,...)
được thiết kế phụ thuộc vào kích thước các hạt lỏng và quỹ đạo chuyển động của chúng,

tức phụ thuộc vào loại cơ cấu phun sương sử dụng;
- Calolifer: Là thiết bị trao đổi nhiệt giữa gió cấp vào và một tác nhân nào đó
ở nhiệt độ cao. Tại đây gió sẽ nhận được nhiệt lượng và nóng lên. Sau đó, gió sẽ được
cấp vào buồng sấy để thực hiện quá trình sấy phun. Hình 1.6 thể hiện bộ trao đổi nhiệt
calorifer trong thực tế:

Hình 1.6: Bộ trao đổi nhiệt calorifer
Trang 8


Đồ án thiết kế hệ thống sấy

GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

- Xiclone: là thiết bị lọc sản phẩm lọc bột sữa khỏi gió sau khi qua buồng sấy.
Mục đích của thiết bị là thu hồi bột sữa cịn sót lại ở gió để nâng cao lượng sản phẩm
bột và lọc sạch khơng khí giúp cho gió đầu ra khơng bị bám bẩn;
- Quạt: Để tăng lưu lượng tác nhân sấy, người ta sử dụng quạt ly tâm. Ở quy
mô công nghiệp, các thiết bi sấy phun được trang bị hệ thống hai quạt. Quạt chính
được đặt sau thiết bị thu hồi bột sản phẩm từ dịng khí thốt ra. Cịn quạt phụ được đặt
trước thiết bị gia nhiệt khơng khí vào buồng sấy. Ưu điểm của việc sử dụng hệ thống
hai quạt là người ta có thể kiểm sốt dễ dàng áp lực trong buồng sấy. Trong trường
hợp chỉ sử dụng một quạt li tâm đặt sau cyclon thu hồi sản phẩm, buồng sấy sẽ hoạt
động dưới áp lực chân không rất cao. Chính áp lực chân khơng này sẽ ảnh hưởng đến
lượng bột bị cuốn theo dịng khí thốt, do đó sẽ ảnh hưởng đến năng suất hoạt động và
hiệu quả thu hồi bột sản phẩm của Xiclone. Hình ảnh trực quan của quạt được thể hiện
dưới hình 1.7 dưới đây:

Hình 1.7: Quạt sử dụng trong hệ thống sấy
- Cơ cấu phun: Có chức năng đưa nguyên liệu (dạng lỏng) vào buồng dưới

dạng hạt mịn (sương mù). Quá trình tạo sương mù sẽ quy định kích thước các giọt lỏng
và sự phân bố của chúng trong buồng sấy, do đó sẽ ảnh hưởng đến giá trị bề mặt
truyền nhiệt và tốc đọ sấy. Cơ cấu phun có các dạng như phun áp lực cơ cấu phun bằng
khí động, đầu phun li tâm. Cơ cấu vòi phun áp lực và cơ cấu vịi phun bằng khí động
được trình bày lần lượt dưới hình 1.8 và 1.9:

Hình 1.8: Cơ cấu phun áp lực
Trang 9


Đồ án thiết kế hệ thống sấy

GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

Hình 1.9: Cơ cấu phun băng khí động
- Tác nhân sấy: Khơng khí nóng là tác nhân sấy thơng dụng nhất. Hơi là tác
nhân gia nhiệt phổ biến nhất. Nhiệt độ hơi sử dụng thường dao động trong khỏang
150-250℃. Nhiệt độ trung bình của khơng khí nóng thu được thấp hơn nhiệt độ hơi sử
dụng là 10℃;
- Hệ thống thu hồi sản phẩm: Bột sau khi sấy phun được thu hồi tại của đáy
buồng sấy. Để tách sản phẩm ra khỏi khí thốt, người ta có thể sử dụng nhiều phương
pháp khác nhau: Lắng xoáy tâm, lọc, lắng tĩnh điện,... Phổ biến nhất là phương pháp
lắng xoáy tâm, sử dụng xiclone.
1.3

Lựa chọn công nghệ và thiết bị sấy

Khái niệm chế độ sấy rất rộng. Thông thường chế độ sấy của cả hai hệ thống sấy
lạnh và sấy nóng được hiểu là quy trình tổ chức trao đổi nhiệt - ẩm của vật liệu sấy và
tác nhân sấy. Đối với hệ thống sấy buồng, chế độ sấy có thể được hiểu là các thông số

nhiệt vật lý của tác nhân sấy cũng như vật liệu sấy, thời gian sấy,…..
Khi nói chế độ sấy tốt nhất cho một hệ thống sấy hiện đại, nó chỉ đúng với một
loại vật liệu sấy. Mỗi loại vật liệu sấy có đặc điểm cấu trúc, tính chất vật lý cũng như
yêu cầu chất lượng riêng nên đòi hỏi phải có một chế độ sấy riêng. Để tìm được chế
độ sấy tối ưu cho một loại vật liệu cần trải qua quá trình nghiên cứu cũng như thực
nghiệm lâu dài.
Đối với hệ thống sấy phun dùng cho sữa đậu nành, trong đồ án này em xin được
lựa chọn chế độ sấy phun có các thơng số như sau:
Tác nhân sấy: Trong thực tế, tác nhân sấy có thể là khơng khí nóng, khói lị hoặc
hơi q nhiệt được lựa tùy thuộc vào tính chất cũng như yêu cầu của các loại vật liệu.
Đối với sản phẩm sấy là sữa đậu nành, yêu cầu đảm bảo về vệ sinh trong quá trình sấy
nên tác nhân sấy được lựa chọn là khơng khí.
Q trình sấy: Trong hệ thống sấy tác nhân sấy đi cùng chiều với vật liệu sấy.
chế độ sấy được lựa chọn là chế độ sấy không hồi lưu.

Trang 10


Đồ án thiết kế hệ thống sấy

GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

Nhiệt độ sấy: Thông thường sữa đậu nành được sấy trong khoảng 150 – 300℃.
Trong đồ án này em xin được lựa chọn nhiệt độ khơng khí vào buồng sấy là 240℃ và
nhiệt độ khơng khí ra khỏi buồng sấy là 100℃.Với nhiệt độ của vật liệu sấy đầu vào
và đầu ra em xin chọn lần lượt là 60℃ và 80℃.
Tốc độ tác nhân sấy: Trong hệ thống sấy các vật liệu dạng hạt nhỏ nếu tốc độ
tác nhân sấy quá lớn có thể gây ra hiện tượng vật liệu sấy bị tác nhân sấy cuốn theo.
Do đó vận tốc tác nhân sấy được lựa chọn là v=0,5 m/s.
Độ ẩm vật liệu sấy: Sữa đậu nành đưa vào buồng sấy dưới dạng lỏng. Trong bài

này em xin chọn độ ẩm của vật liệu sấy trước sấy là 𝜔1 =90%. Sản phẩm sau sấy
thường có độ ẩm dao động từ 3-5% . Vì vậy em xin chọn độ ẩm của sản phẩm sau sấy
là 𝜔2 =3%.
Đường kính trung bình của hạt: Trong đồ án này em xin chọn đường kính của
hạt với số liệu là d=80 μm.

Trang 11


Đồ án thiết kế hệ thống sấy

GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

CHƯƠNG 2. TÍNH Q TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT
Q trình sấy lý thuyết là quá trình sấy mà tổng các tổn thất do vật liệu sấy mang
đi Q V , do thiết bị truyền tải Q ct và tổn thất ra môi trường Q mt bằng 0. Mục đích của
việc tính tốn quá trình sấy lý thuyết là xác định lượng tác nhân sấy lý thuyết cần thiết
để bốc hơi một kg ẩm lo và lượng khơng khí lý thuyết cần thiết trong một giờ Lo.
2.1

Tính lượng ẩm bay hơi
Theo yêu cầu đề bài ta có năng suất của hệ thống là G2 =10 kg/h.
Ta có các thơng số của vật liệu sấy trước và sau khi sấy như sau:
-Lượng ẩm của tác nhân sấy trước khi sấy là 90%;
-Lượng ẩm của tác nhân sấy sau khi sấy là 3%.
Khi đó lượng ẩm cần bay hơi trong một giờ là:
0,9−0,03
w −w
W =G2 × 1 2 = 10 ×
= 87 [kg/h]

1−𝑤2
1−0,9

(2.1)

Khối lượng vật liệu đưa vào sấy.
G1 = G2 + 𝑊 = 10 + 87 = 97 [𝑘𝑔/h]
2.2

(2.2)

Tính tốn thơng số các điểm nút quá trình sấy

Quá trình sấy là một quá trình liên tục gồm nhiều giai đoạn khác nhau. Tuy nhiên
bản chất của nó chỉ gồm 3 điểm nút chính. Xác định được 3 điểm nút của q trình ta
sẽ tính tốn được hệ thống sấy.
Đồ thị I-d của q trình sấy lý thuyết được biểu diễn như hình 2.1:

Hình 2.1: Đồ thị I-d của q trình sấy lý thuyết
Trong đó:
- Điểm 0 (t o ,φo ) là trạng thái không khí trước khi vào calorifer;
- Điểm 1 (t1 ,φ1 ) là trạng thái khơng khí sau calorifer, trước khi thổi vào buồng
sấy;
- Điểm 2 (t 2 ,φ2 ) là trạng thái khơng khí sau q trình sấy lý thuyết.

Trang 12


Đồ án thiết kế hệ thống sấy


GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

Thông số trạng thái khơng khí trước khi vào calorifer

2.2.1

Đối với q trình sấy thẳng, khơng có hồi lưu thì khơng khí trước khi vào
calorifer là khơng khí ngồi trời. Trong đồ án này lựa chọn thiết kế hệ thống sấy đặt
tại thành phố Hà Nội. Ta có thơng số về nhiệt độ, độ ẩm khơng khí trung bình năm và
áp suất khí quyển tại Hà Nội được thể hiện trong bảng 3.1:
Bảng 2.1: Thơng số khơng khí ngồi trời tại Hà Nội
Đại lượng

Nhiệt độ (℃) Độ ẩm(%)

Áp suất khí quyển(mBar)

Thơng số

30

991,5

77

Phân áp suất bão hịa Phmax0 của khơng khí tại nhiệt độ ngoài trời:
Phmaxo = exp ( 12 −

= exp ( 12 −


4026,42
235,5 + to
4026,42
235,5 + 30

)

(2.3)

)= 0,042 [bar]

Độ chứa hơi d0 :
d0 = 0,621×

φ0 × Phmax
pkq− φ0 × Phmax

(2.4)

0,77 × 0,042
= 0,621 × 0,9915−0,77
= 0,021 [kg ẩm/ kg kk ]
× 0,042

Entanpi I0 :
I0 = 1,004 × 𝑡0 + 𝑡0 × (2500 + 1,842 × 𝑡0 ) = 83,78 [kJ/kg kk]
2.2.2

(2.5)


Thông số trạng thái tác nhân sấy sau calorifer

Tác nhân sấy sau calorifer sẽ được đưa vào buồng sấy để thực hiện quá trình sấy.
Nhiệt độ tác nhân sấy đã được lựa chọn trong phần lựa chọn chế độ sấy. Cụ thể nhiệt
độ t1 = 240℃.
Độ chứa hơi d1 :
𝑑1 = 𝑑0 = 0,021 [𝑘𝑔 ẩ𝑚/𝑘𝑔 𝑘𝑘]
Entapi I1:
I1 = 1,004 × t1 + d1 × (2500 + 1,842 × t1 )

(2.6)

= 1,004 × 240 + 0,021 × (2500+1,842 × 240)
= 302,7 [kJ/kg kk]
2.2.3

Thông số trạng thái tác nhân sấy ra khỏi hệ thống

Trong q trình sấy khơng có hồi lưu, tác nhân sấy sau q trình sấy được thải
ra mơi trường bên ngồi. Do đó việc lựa chọn nhiệt độ của tác nhân sấy thải ra môi
trường ảnh hưởng trực tiếp tới suất tiêu hao nhiên liệu của hệ thống.

Trang 13


Đồ án thiết kế hệ thống sấy

GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

Ta lựa chọn sơ bộ nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi hệ thống là t 2 =100 ℃ để tiến

hành tính tốn kiểm tra.Vì là q trình tính tốn lí thuyết nên tổng tổn thất nhiệt bằng
0( ∆=0).
d2 = d0 +

Cdx × (t1 −t2 )

(2.7)

i2 −∆

=0,021 +

1.0269 × (240−100)
2500+1,842 × 100

= 0,075 [kg ẩm/kg kk]

I2 = I1 = 302,7 [kJ/kg kk]
2.3

Lưu lượng khơng khí khơ cần thiết
Lưu lượng khơng khí khô cần thiết để bay hơi 1 kg ẩm lo:
lo =

1
d2 −d0

=

1

0,075−0,021

= 18,5 [kg kk/kg ẩm]

(2.8)

Lưu lượng khơng khí khơ cần thiết L0 :
Gk = W × l0 = 87 × 18,5 = 1609,5 [kg kk/h]

(2.9)

Lưu lượng khơng khí vào và ra khỏi hệ thống sấy:
V1 =
V2 =

Gk

=

ρ1
Gk
ρ2

=

1609,5
0,68
1609,5
0,946


= 2366,9 [m3 /h]

(2.10)

= 1701,37 [m3 /h]

(2.11)

Trong đó :
ρ1 = 0,68 [kg/m3 ] khối lượng riêng của khơng khí ở t1 ;
ρ2 = 0,946 [kg/m3 ] khối lượng riêng của khơng khí ở t 2 ;
ρa =1,296 [kg/m3 ] khối lượng riêng của ẩm.
Lưu lượng khơng khí khơ chuyển động trong buồng sấy:
V=

V1 + 𝑉2
2

= 2034,135 [m3 /h]

(2.12)

Lưu lượng khơng khí thực chuyển động trong buồng sấy gồm lượng khí khơ và
ẩm bốc ra khỏi vật liệu sấy:
Vt = V +
2.4

w
ρa


= 3267,78 +

87
1,296

= 2101,26 [m3 /h]

(2.13)

Nhiệt lượng tiêu hao quá trình sấy lý thuyết
Nhiệt lượng tiêu tốn để bay hơi 1 kg ẩm 𝑞𝑜 :
q 0 = l0 × (I1 − I0 ) = 18,5× (302,7 − 83,78) = 4050,02 [kJ/kg ẩm]

(2.14)

Năng suất nhiệt cần thiết cho quá trình sấy lý thuyết Q o :
Q 0 = W × Q 0 = 87 × 4050,02 = 352351,7 [kJ/h] = 97 [kW]
Trang 14

(2.15)


Đồ án thiết kế hệ thống sấy

GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

Từ những tính tốn ta có các kết quả được thể hiện dưới bảng 2.2 và 2.3 dưới
đây:
Bảng 2.2: Bảng tổng kết cho vật liệu sữa đậu nành
STT


Đại lượng

Thứ nguyên

Giá trị

1

𝐺1 : Khối lượng vật liệu vào buồng sấy

kg/h

97

2

𝐺2 : Khối lượng vật liệu ra khỏi buồng sấy Kg/h

10

3

W: Lượng ẩm bay hơi

Kg/h

87

4


𝑤1 : Độ ẩm vật liệu vào

%

90

5

𝑤2 : Độ ẩm vật liệu ra

%

3

Ghi chú

Bảng 2.3: Bảng tổng kết cho khơng khí sấy
STT

Đại lượng

to (0C) d (kg ẩm/kg kk)

I (kJ/kg)

1

Trước khi vào calorife


30

0,021

83,78

2

Sau khi ra khỏi calorife

240

0,021

302,7

3

Sau khi ra khỏi buồng sấy

100

0,075

301,7

2.5

Tính kích thước thiết bị sấy


2.5.1

Tính chọn vịi phun
Theo phần 1.3 đã chọn lựa ta có các thơng số sau:
- Vịi phun sương loại cơ khí có đường kính lỗ phun là dc =8 × 10−4 [m];
- Góc phân tán tia ∝=50°;
- Vận tốc chuyển động khơng khí trong buồng sấy là 𝜔= 0,5 [m/s];
- 𝜌𝑠 =1232 [kg/𝑚3 ] khối lượng riêng của dung dịch sữa.
Từ đó ta tính được đường kính trung bình của giọt sữa:
dtb =

b
0,11 × Re0,34

= 24 × 10−5 [m]

(2.16)

Trong đó: b là hệ số phụ thuộc cấu tạo vịi phun:
b=

dc

∝ × (1
2 × cos 2

∝

− √1 − 𝑐𝑜𝑠 ) = 0,31 × 10−3.
2


(2.17)

Re là hệ số reynol:
Re =

4 × G1
π × dc × μs × 3600

= 1429

(𝜇𝑠 =30 × 10−3 [Pa.s] là độ nhớt của dung dịch sữa).
Trang 15

(2.18)


Đồ án thiết kế hệ thống sấy

2.5.2

GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

Xác định kích thước của buồng sấy
a , Xác định bán kính tán phun
Bán kính tán phun được xác định theo cơng thức:
𝑅𝑝
𝑑𝑡𝑏

𝜌


= 0,33 × 𝜌1 × 𝑅𝑒0,35 × 𝐺𝑢−0,4 × 𝐾𝑜 0,2

(2.19)

𝑘

Trong đó : Re là hệ số Reynol được xác định theo cơng thức:
ω × dtb

Re =

v

=

0,5 × 31,5 × 10−5
26,86 × 10−6

= 3,68

(2.20)

Hệ số 𝐺𝑢 được xác định theo công thức:
𝐺𝑢 = (

T1 + T2
2

− 𝑇0 )/𝑇1 = 0,331


(2.12)

Hệ số 𝐾𝑜 được xác định theo công thức:
𝐾𝑜 =
=

r × (C1 −C2 )
0,5 × (T1 + T2 ) × Ctb

(2.22)

2150 × (1500−31)
0,5 × (24000 + 273 + 100 + 273) × 1013

= 7,03

Trong đó : Rp là bán kính tán phun;
𝜔 là vận tốc dịng khí chuyển động trong thiết bị , 𝜔 = 0,5 [m/s];
r là nhiệt ẩn hóa hơi của ẩm , r = 2150 [kJ/kg];
C1 , C2 là nhiệt dung riêng của vật liệu sấy ở nhiệt độ 𝑇1 , 𝑇2
C1 = 1500 [kJ/kg.K] C2 = 31 [kJ/kg.K]
𝐶𝑡𝑏 là nhiệt dung riêng trung bình , 𝐶𝑡𝑏 = 1013 [kJ/kg.K];
𝑣 là độ nhớt của khơng khí , 𝑣 = 21,86 × 10−6 [𝑚2 /𝑠] ;
𝑑𝑡𝑏 là kích thước trung bình của sản phẩm , 𝑑𝑡𝑏 = 3,2.10−4 [m].
Thay vào ta có:
𝑅𝑝
𝑑𝑡𝑏

0,35

−0,4
0,2
= 0,33× 1232
× 0,331
× 7,03 = 2168
0,68 × 3,68

Rp =2168 × 𝑑𝑡𝑏 =2168 × 2,4 × 10−4 = 0,5 [m]

(2.23)
(2.24)

Đường kính tán phun: Dp = 2× 0,5 = 1 [m]
Đường kính buồng phun phải lớn hơn đường kính tán phun. Thơng thường người
ta chọn đường kính tháp phun bằng 1,2 đến 1,5 lần đường kính tán phun. Qua đó ta
chọn được kích thước đường kính tán phun:
𝐷𝑇 =1.25 × Dp =1,25 [m]

(2.25)

b , Xác định chiều cao buồng sấy
Chiều cao hữu hiệu của tháp sấy được xác định theo công thức:
Trang 16


Đồ án thiết kế hệ thống sấy

HT

GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ


= 1,37 × 10

dmax

3

0,253

× Re

×

0,426

(λ × r(T× v−Tư)

(2.26)

1

Trong đó: 𝑡ư là nhiệt độ bầu ướt , 𝑡ư = 54℃;
𝑣 là độ nhớt của khơng khi , v = 34,65 × 10−6 [m2 /s];
λ là hệ số dẫn nhiệt của khơng khí λ = 4,2× 10

−2

[w/m2 .độ];

𝑑𝑚𝑎𝑥 là kích thước lớn nhất của hạt sản phẩm, d = 2× 𝑑𝑡𝑏 = 6,4.10−4

[m];
HT
dmax

= 1,37× 103 × 3,680,253 ×(

2150 × 103 × 34,85×10−6 0,426
)
4,2.10−2 × (240−54)

(2.27)

= 4990,69
HT = dmax × 4990,69 = 4,8.10−4 × 4990,69

(2.28)

= 2,39 [m]
Chọn chiều cao của tháp là 2,5 m, gồm 2 phần: Phần thân hình trụ cao 1,6 m và
phầm đáy cao 0,9 m.
c , Kiểm tra lại vận tốc của khơng khí đi trong tháp so với lựa chọn ban đầu:
Tiết diện của tháp sấy:
π × D2T

F=

4

=


3,14 × 1,252
4

= 1,2 [𝑚2 ]

(2.29)

Vận tốc khí được xác định theo cơng thức:
ω=

Vk
F

=

2101
3600 × 1,2

= 0,49 [m/s]

(2.30)

Chênh lệch so với lựa chọn ban đầu
0,5−0,49
0,5

× 100%

= 2% < 5%.


Vậ𝑦 lựa chọn ban đầu là hợp lý.
-Xác định thời gian sấy:
ts =

HT
ωh

=

2,5
5

= 5 [s]

(2.31)

𝑤ℎ : Tốc độ của hạt sản phẩm rơi trong thiết bị
2.6

Lựa chọn kết cấu của thiết bị
Theo phần 2.5 ta lựa chọn được buồng sấy có kích thước như sau:

- Chiều cao là 2,5 m, trong đó phần thân hình trụ cao 1,6 m và phầm đáy cao
0,9 m.
Ta có thể chia buồng sấy thành 2 hình có kích thước như sau:

Trang 17


Đồ án thiết kế hệ thống sấy


GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

Hình trụ có diện tích 2 đáy là 1,2 𝑚2 , chiều cao là 1,6 m. => Diện tích xung
quanh của hình trụ:
Sxq1 = 2 × π × r × h = 6,20 [m2 ]

(2.32)

Hình nón có diện tích đáy là 1,2 𝑚2 , chiều cao là 0,9 m. => Diện tích xung
quanh của hình nón:
Sxq2 = π × r × l = 2,16 [m2 ]

(2.33)

Từ đó ta tính được diện tích xung quanh của buồng sấy là 8,36 𝑚2 . Đó cũng
chính là diện tích tiếp xúc của buồng sấy với khơng khí bên ngồi.
Chọn vật liệu chế tạo buồng sấy:
Buồng sấy làm việc ở nhiệt độ cao vì vậy ta phải chọn loại thép có khả năng
chịu được nhiệt độ cao. Xét trên thị trường hiện nay có loại thép không ghỉ là Inox 304
phù hợp với yêu cầu như: Độ cứng, bền, làm việc được ở nhiệt độ cao 870℃. Vì vậy
ta chọn loại thép đó.
Cấu tạo của vỏ buồng sấy gồm 3 lớp:
- Lớp tiếp xúc với mơi trường bên ngồi được làm bằng kim loại;
- Lớp bông thủy tinh cách nhiệt;
- Lớp kim loại chịu nhiệt bên trong cùng được làm bằng kim loại chịu nhiệt.
Qua tìm hiểu thị trường em xin chọn vật vật liệu làm buồng sấy có các thơng số
được thể hiện dưới bảng thông số 2.4:
Bảng 2.4: Thông số vật liệu chọn làm buồng sấy
Các thông


Tên vật liệu

Chiều dày 𝛿 [m]

Hệ số dẫn nhiệt
[W/mK]

0,001

26,1

số
Lớp
Lớp bảo vệ bên Inox 316
ngồi
Lớp cách nhiệt

Bơng thủy tinh cách 0,1
nhiệt

Lớp chịu nhiệt Inox 316
trong cùng

0,005

Kết cấu của buồng sấy được thể hiện dưới hình 2.2 sau:

Trang 18


0,037

26,1


Đồ án thiết kế hệ thống sấy

GVHD:PGS.TS Đặng Trần Thọ

Hình 2.2: Kết cấu thiết bị.
Trong đó: 𝑏1 là lớp bảo vệ bên ngoài
𝑏2 là lớp cách nhiệt
𝑏3 là lớp chịu nhiệt trong cùng

Trang 19