[123doc.vn] - 94649734 say chuoi say ham hoan chinh

Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 1

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY CHUỐI BẰNG HẦM SẤY

Sinh viên thực hiện:

TRẦN THỊ THU HIỀN

Bộ Môn: Công Nghệ Sinh Học

Giáo viên hướng dẫn:

KS. Nguyễn Thị Xuân Mai

Tháng 5 năm 2012



BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thị Dung MSSV: 108002516

Nguyễn Thị Hiền MSSV: 108002343

Trần Thu Thu Hiền MSSV: 108003357

Khóa: 2008 Khoa: CNSH-MT Ngành: Công Nghệ Sinh Học

1. Đầu đề đồ án: Thiết kế hệ thống sấy chuối

2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Độ ẩm ban đầu 80%, độ ẩm sản phẩm khô 12%

Năng suất nhập liệu: 4tấn /20h

Không khí bên ngoài: 27oC và độ ẩm 79%

Chế độ sấy: nhiệt độ tác nhân vào 80 oC, thời gian sấy trong 8 giờ

Nguồn cung cấp năng lƣợng: Hơi nƣớc bão hòa

3. Nội dung thuyết minh và tính toán:

Tổng quan

Quy trình công nghệ

Tính toán sơ bộ

Thiết kế chế tạo hầm sấy

Tính thiết bị phụ

4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ):

Bản vẽ quy trình công nghệ.

Các bản vẽ chi tiết.

5. Họ tên giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Xuân Mai

6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 15/3/2012

7. Ngày hoàn thành đồ án: 18/5/2012

Biên Hòa, ngày 18 tháng 5 năm 2012

Chủ nhiệm bộ môn Giảng viên hƣớng dẫn

Sinh viên đã hoàn thành đồ án và nộp đồ án QT-TB ngày…….tháng……năm 2012

Cán bộ phản biện



NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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



LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây nền nông nghiệp nƣớc ta đã đạt đƣợc nhiều thành

tựu to lớn. Ngoài việc đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa, nƣớc ta đã bắt đầu xuất

khẩu nông sản cùng với các chế phẩm của nó. Do đó việc ứng dụng các công nghệ

mới đóng một vai trò hết sức quan trọng. Trong đó, công nghệ sấy là khâu quan

trong trọng trong công nghệ sau thu hoạch, chế biến và bảo quản nông sản.

Sấy là một quá trình công nghệ đƣợc sử dụng trong rất nhiều ngành công

nông nghiệp. Quá trình sấy không chi là quá trình tách nƣớc và hơi nƣớc ra khỏi vật

liệu một cách đơn thuần mà là một quá trình công nghệ. Nó đòi hỏi sau khi sấy vật

liệu phải đảm bảo chất lƣợng cao, tiêu tốn năng lƣợng ít và chi phí vận hành thấp.

Để thực hiện quá trình sấy ngƣời ta sử dụng một hệ thống gồm nhiều thiết bị nhƣ

thiết bị sấy (hầm sấy, tháp sấy, thùng sấy, v.v…), thiết bị đốt nóng tác nhân

(clorifer) hoặc thiết bị làm lạnh để làm khô tác nhân, quạt, bơm và một số thiết bị

phụ nhƣ hầm đốt, xyclon, v.v… Chúng ta gọi hệ thống các thiết bị thực hiện một

quá trình sấy cụ thể nào đó là một hệ thống sấy.

Hầm sấy là một trong những hệ thống sấy đối lƣu thông dụng nhất. Nếu hệ

thống sấy hầm là hệ thống sấy từng mẻ, năng suất không lớn và có thể tổ chức cho

tác nhân sấy đối lƣu tự nhiên hoặc cƣỡng bức thì hệ thống sấy hầm có năng suất lớn

hơn, có thể sấy liên tục hoặc bán liên tục và luôn luôn là hệ thống sấy đối lƣu cƣỡng

bức.

Sấy nông sản là một quy trình công nghệ phức tạp. Nó có thể thực hiện trên

những thiết bị sấy khác nhau. Ứng với một loại nông sản ta cần chọn chế độ sấy

thích hợp nhằm đạt năng suất cao, chất lƣợng sản phẩm sấy tốt và tiết kiệm năng

lƣợng.

Trong đồ án này, em đƣợc giao nhiệm vụ thiết kế một hệ thống sấy dùng cho

việc sấy sản phẩm là quả chuối chín. Với nhiệm vụ đó, em lựa chọn công nghệ sấy

hầm với tác nhân sấy là không khí đƣợc gia nhiệt và nhờ quạt thổi vào. Hệ thống

nàu đƣợc lắp đặt tại thành phố Biên Hòa với nhiệt độ không khí và độ ẩm trung

bình trong năm là t = 27,3oC; φ = 79%[10].

Đây là lần thiết kế đồ án sấy đầu tiên nên trong quá trình thiết kế còn nhiều bất

cập lý thuyết, và kiến thức còn hạn chế, kính mong quý thầy cô thông cảm và tận



tình giúp đỡ. Nhân tiện đây em xin chân thành cảm ơn Cô Nguyễn Thị Xuân Mai đã

tận tình hƣớng dẫn chúng em hoàn thành đồ án này.

Biên Hòa, ngày 18 tháng 5 năm 2012

Ngƣời thiết kế



MỤC LỤC

DANH SÁCH CÁC HÌNH ......................................................................................... 9

DANH SÁCH CÁC BẢNG ........................................................................................ 9

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU QUẢ CHUỐI ........................... 10

1.1. Các loại chuối chính ở Việt Nam .......................................................... 10

1.2. Đặc điểm cơ bản của chuối ................................................................... 10

1.3. Giá trị dinh dƣỡng của quả chuối .......................................................... 11

1.4. Công dụng của chuối ............................................................................. 11

1.5. Tính chất vật lý cơ bản của chuối .......................................................... 12

CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP SẤY CHUỐI .......................... 13

2.1. Bản chất của quá trình sấy ..................................................................... 13

2.2. Phân loại quá trình sấy .......................................................................... 13

2.3. Nhân tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy chuối ......................................... 14

2.4. Công nghệ sấy chuối ............................................................................. 15

2.4.1 Độ chính của chuối nguyên liệu .............................................................. 15

2.4.2. Hỗ trở việc rửa bột chuối bằng hoá chất ................................................ 16

2.4.3. Hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím ....................................................... 16

2.4.4. Xác định độ ẩm cân bằng của chuối sấy ................................................ 16

2.4.5. Các chỉ tiêu chất lƣợng của chuối sấy xuất khẩu ................................... 17

2.5 Công nghệ sấy chuối quả........................................................................ 17

CHƢƠNG 3. PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP, DẠNG VÀ CHẾ ĐỘ

SẤY ........................................................................................................................... 20

3.1. Các yêu cầu đặt ra của việc thiết kế ...................................................... 20

3.1.1. Lƣợng ẩm cần bay hơi tính theo giờ ...................................................... 20

3.1.2. Lựa chọn phƣơng pháp sấy .................................................................... 20

3.2. Chọn chế độ sấy ........................................................................................ 20



3.3. Sơ đồ công nghệ của hệ thống sấy ............................................................ 21

CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CỦA HỆ THỐNG SẤY .... 22

4.1 Các thông số của không khí trong hệ thống sấy ..................................... 22

4.1.1 Thông số của không khí ngoài trời .......................................................... 22

4.1.2 Thông số của không khí sau thiết bị sấy ................................................ 22

4.1.3 Thông số của không khí sau buồng hòa trộn ........................................... 24

4.1.4 Thông số của không khí sau Calorifer .................................................... 25

4.2 Lƣu lƣợng không khí khô lý thuyết ........................................................ 25

4.2.1 Lƣợng không khí khô lý thuyết lƣu chuyển trong thiết bị sấy ................ 25

4.2.2 Lƣu lƣợng không khí khô ngoài trời lý thuyết cấp vào thiết bị sấy ........ 26

4.3. Các thông sô trạng thái của tác nhân sấy .............................................. 26

4.4 Xác định kích thƣớc của thiết bị sấy ..................................................... 26

4.4.1 Kích thƣớc của khay sấy ......................................................................... 27

4.4.2 Kích thƣớc của xe goòng ......................................................................... 27

4.4.3 Kích thƣớc của hầm sấy ...................................................................... 28

4.5 Tổng các tổn thất nhiệt trong hệ thống sấy ............................................ 29

4.5.1 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi .................................................... 29

3.5.2 Tổn thất nhiệt do thiết bị truyền tải ......................................................... 29

4.5.3 Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che ......................................................... 30

4.6 Tính toán quá trình sấy thực ................................................................... 34

4.6.1 Thông số của không khí sau thiết bị sấy ................................................ 35

4.6.2 Thông số của không khí sau buồng trộn ................................................. 35

4.6.3 Thông số không khí sau khi ra khỏi Calorifer ........................................ 36

4.7 Lƣu lƣợng không khí khô thực tế cần dùng ........................................... 37

4.7.1 Lƣợng không khí khô thực tế lƣu chuyển trong thiết bị sấy ................... 37



4.7.2 Lƣợng không khí khô ngoài trời thực tế cấp vào cần thiết ..................... 37

4.8 Nhiệt lƣợng cần cung cấp cho tác nhân sấy từ Calorifer ....................... 38

CHƢƠNG 5. TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ THIẾT KẾ CALORIFER -

CHỌN QUẠT ........................................................................................................... 40

5.1. Tính toán thiết kế calorifer .................................................................... 40

5.1.1 Các thông số cơ bản yêu cầu để thiết kế calorifer ................................... 40

5.1.2 Tính toán thiết kế calorifer: ..................................................................... 40

5.2. Quạt ....................................................................................................... 47

5.2.1. Tính trở lực: ............................................................................................ 47

5.2.2. Tính chọn quạt: ....................................................................................... 52

KẾT LUẬN ............................................................................................................... 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 55



DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1. Hình dạng quả chuối ......................................................................... 10

Hình 2.1. Chuối sấy thành phẩm ...................................................................... 19

Hình 3.1. Sơ đồ công nghệ của hệ thống ......................................................... 21

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Thành phần hóa học cơ bản của chuối ............................................ 11

Bảng 5.1 Cân bằng nhiệt của hệ thống sấy...................................................... 39



CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU QUẢ CHUỐI

1.1. Các loại chuối chính ở Việt Nam

Chuối có nhiều loại nhƣng có 3 loại chính:

- Chuối tiêu ( còn gọi là chuối già )

- Chuối goòng ( còn gọi là chuối tây, chuối sứ, chuối Xiêm )

- Chuối bom

1.2. Đặc điểm cơ bản của chuối

Chuối là một loại quả dài, vỏ nhẵn và hầu nhƣ có quanh năm. Chuối có

nguồn gốc từ khu vực Malaysia. Loại trái cây này bắt đầu trở nên phổ biến trên thế

giới từ thế kỉ 20 và phát triển tốt nhất ở những nơi có khí hậu nhiệt đới. Chúng đƣợc

trồng chủ yếu phục vụ cho ẩm thực, cho việc sản xuất sợi bông, dùng trong ngành

công nghiệp dệt và chế tạo giấy. Chúng ta có thể thƣởng thức loại quả này bằng

cách ăn trực tiếp quả khi chín, hoặc có thể chế biến thành nhiều món ăn hấp dẫn

khác nhau từ chuối, chẳng hạn nhƣ các loại bãnh chuối, các món salad hoa quả,

bánh nƣớng, các món tráng miệng,...

Chuối cũng có nhiều màu sắc và kích cỡ khác nhau. Khi chín, quả chuối có

thể có màu vàng, màu đỏ sẫm, hoặc màu tía (hay màu trứng quốc). Có tất cả hơn 50

loại chuối khác nhau trên thế giới. Đặc điểm chung về hình dạng của chuối là quả

chuối đƣợc gắn kết với nhau thành buồng, mỗi buồng đƣợc chia thành nhiều nải, và

trên mỗi nải có khoảng từ 10 đến 20 quả . Chuối là một trong những quả rất tốt và

H nh 1.1. Hình dạng quả chuối

http://amthucbonmua.vn/nhung-thong-tin-thu-vi-ve-

qua-chuoi-366.html

http://amthucbonmua.vn/nhung-thong-tin-thu-vi-ve-qua-chuoi-366.html

http://amthucbonmua.vn/nhung-thong-tin-thu-vi-ve-qua-chuoi-366.html



có nhiều công dụng, đặc biệt là chuối chín cây. Khi chín, tinh bột có trong chuối sẽ

đƣợc chuyển hóa thành đƣờng tự nhiên, và vì thế chuối chín thƣờng có vị ngọt dịu

và thơm.

1.3. Giá trị dinh dƣỡng của quả chuối

Thành phần hóa học cơ bản của quả chuối

Gồm các chất:

Nƣớc Đƣờng

khử

Sacaroza Axit

hữu

cơ

Tinh

bột

Prôtit Axit

amin

Lipit Tanin Vitamin

(mg %)

Tro

76,38 14,18 2,35 0,326 3,298 0,92 0,083 1,13 0,068 0,565 0,7

ảng 2.1. Thành phần hóa học cơ bản của chuối

Chuối chứa một lƣợng lớn protein và hyđrat-cacbon. Trong chuối còn bao

một số loại đƣờng khác nhau nhƣ đƣờng glucozo, đƣờng lactoza, đƣờng mantoza,

đƣờng galactoze, đƣờng sucrôza (đƣờng mía), đƣờng fructoza, và tinh bột. Chuối

cũng rất giàu các loại vitamin nhƣ Vitamin A, C,E, Vitamin B2, sinh tố R, dƣỡng

chất niacin, Vitamin B12 và một số khoáng chất nhƣ sắt, canxi, magiê, photpho,

kẽm và florua. Ngoài ra còn có các axit amin thiết yếu nhƣ chất tryptophan, lizin,

leuxin, glyxin, khoáng chất acginin… cũng có trong thành phần của chuối. Trong

một quả chuối, nó có thể chứa trung bình một lƣợng calo là 100 đến 125 calo. Có

thể nói, chuối là một loại quả rất tốt cho sức khỏe và là một loại thực phẩm rất giàu

năng lƣợng.

1.4. Công dụng của chuối

Chuối đƣợc dùng nhƣ một phƣơng thuốc chữa bệnh rất hiệu quả. Hơn nữa,

do chúng có chứa lƣợng đƣờng khá cao nên cũng đƣợc xem nhƣ một loại thực phẩm

giàu năng lƣợng. Với những giá trị dinh dƣỡng thiết yếu, loại hoa quả này mang lại

một số lợi ích cho sức khỏe.

- Chuối rất tốt trong việc cải thiện hệ tiêu hóa và khôi phục chức năng hoạt

động của ruột. Chuối cũng giúp ích giảm thiểu bị táo bón. Trong trƣờng hợp bị tiêu

chảy, cơ thể chúng ta sẽ mất một lƣợng chất điện giải quan trọng, nếu ăn chuối sẽ

giúp cơ thể khôi phục lại chất điện giải, vì trong chuối có chứa lƣợng kali cao.



- Axit béo có trong chuối xanh giúp nuôi dƣỡng các tế bào niêm mạc dạ dày.

Những tế bào này rất có hữu ích trong việc hấp thụ canxi một cách hiệu quả, rất cần

thiết cho sự phát triển khỏe mạnh của hệ xƣơng.

- Chất amino acid tryptphan có trong chuối sẽ đƣợc chuyển đổi thành chất

serotonin, giúp giảm thiểu các triệu chứng trầm cảm và cải thiện tâm trạng. Nhƣ

vậy, chuối là một phƣơng thuốc rất tốt nhằm giàm căng thẳng và tình trạng bị stress.

- Ăn chuối thƣờng xuyên giúp giảm nguy cơ thoái hóa điểm vàng, một trong

những nguyên nhân gây giảm thị lực ở ngƣời cao tuổi.

- Do chứa hàm lƣợng kali cao và lƣợng natri thấp, nên chuối chính là sự lựa

chọn thích hợp để giảm thiểu nguy cơ bị huyết áp cao và đột quỵ.

- Chuối cũng rất giàu các hợp chất phenolic giúp chống lão hóa, vì thế ăn

chuối thƣờng xuyên còn giúp ngăn ngừa nguy cơ ung thƣ thận.

- Do hàm lƣợng sắt cao nên chuối giúp tăng thành phần hemoglobin trong

máu và giảm thiểu bệnh thiếu máu.

1.5. Tính chất vật lý cơ bản của chuối

- Khối lƣợng riêng: = 977 kg/m3

- Nhiệt dung riêng: c = 1,0269 kJ/kg.độ

- Hệ số dẫn nhiệt : = 0,52 W/m.độ

- Kích thƣớc của quả chuối: Đƣờng kính: 2 – 5 cm

- Dài :8 – 20 cm

- Khối lƣợng : 50 – 200 gr

- Độ ẩm vật liệu sấy:

+ Độ ẩm của chuối trƣớc khi đƣa vào sấy: 1 = 75 – 80 %

+ Độ ẩm của chuối sau khi sấy : 2 =15 – 20 %

- Nhiệt độ sấy cho phép: t = (60 ÷ 90) 0C



CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP SẤY CHUỐI

2.1. Bản chất của quá trình sấy

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

trình khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu, hay nói cách khác

do chênh lệch áp suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trƣờng xung quanh.

2.2. Phân loại quá trình sấy

Ngƣời ta phân biệt ra 2 loại:

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

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

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

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

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

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

nhiên.

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

Phân loại theo phƣơng thức truyền nhiệt:

Phƣơng pháp sấy đối lƣu: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt

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

phƣơng pháp đƣợc dùng rộng rãi hơn cả cho sấy hoa quả và sấy hạt.

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

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

bức xạ hồng ngoại.

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

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

Phƣơng pháp sấy bằng điện trƣờng dòng cao tầng: nguồn nhiệt cung cấp cho

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

vật nóng lên.



Phƣơng pháp sấy thăng hoa: đƣợc thực hiện bằng làm lạnh vật sấy đồng thời

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

thoát ra khỏi vật sấy nhờ quá trình thăng hoa.

Phƣơng pháp sấy tầng sôi: nguồn nhiệt từ không khí nóng nhờ quạt thổi vào

buồng sấy đủ mạnh và làm sôi lớp hạt, sau một thời gian nhất định, hạt khô

và đƣợc tháo ra ngoài.

Phƣơng pháp sấy phun: đƣợc dùng để sấy các sản phẩm dạng lỏng.

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

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

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

khi hoàn tất sẽ đƣợc tháo ra.

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

ẩm qua buồng sấy cũng xảy ra liên tục.

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

Loại thổi qua bề mặt.

Loại thổi xuyên vuông góc với vật liệu.

2.3. Nhân tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy chuối

Trong quá trình sấy chuối quả xảy ra một loạt biến đổi hóa sinh, hóa lý, cấu trúc

cơ học và các biến đổi bất lợi khác, làm ảnh hƣởng tới chất lƣợng sản phẩm. Những

biến đổi cơ học bao gồm sự biến dạng, nứt, cong queo, biến đổi độ xốp ... Sự thay

đổi hệ keo do pha rắn (protein, tinh bột, đƣờng,..) bị biến tính thuộc về những biến

đổi hóa lý. Những biến đổi hóa sinh trong quá trình sấy là những phản ứng tạo

thành melanoidin, caramen, những phản ứng ôxy hóa và polyme hóa các hợp chất

polifenol, phân hủy vitamin và biến đổi chất màu.

Hàm lƣợng vitamin trong chuối quả sấy thƣờng thấp hơn trong chuối quả tƣơi vì

chúng bị phá hủy một phần trong quá trình sấy và xử lý trƣớc khi sấy. Trong các

vitamin thì axit ascobic và caroten bị tổn thất là do quá trình ôxy hóa. Riboflavin

nhạy cảm với ánh sáng, còn thiamin bị phá hủy bởi nhiệt và sự sunfit hóa.



Để tránh hoặc làm chậm các biến đổi không thuận nghịch ấy, cũng nhƣ tạo điều

kiện để ẩm thoát ra khỏi chuối quả một cách dễ dàng, cần có chế độ sấy thích hợp

cho từng loại sản phẩm.

Nhiệt độ sấy: Nhiệt độ sấy càng cao thì tốc độ sấy càng nhanh, quá trình càng có

hiệu quả cao. Nhƣng không thể sử dụng nhiệt độ sấy cao cho sấy chuối quả vì chuối

quả là sản phẩm chịu nhiệt kém. Trong môi trƣờng ẩm, nếu nhiệt độ cao hơn 60oC

thì protein đã bị biến tính; trên 90oC thì fructoza bắt đầu bị caramen hóa, các phản

ứng tạo ra melanoidin, polime hóa các hợp chất cao phân tử xảy ra mạnh. Còn ở

nhiệt độ cao hơn nữa, chuối quả có thể bị cháy Vì vậy, để sấy chuối quả thƣờng

dùng chế độ sấy ôn hòa, nhiệt độ sấy không quá cao.

Ngoài ra, độ ẩm tƣơng đối của chuối, độ ẩm cân bằng ….. ảnh hƣởng trực tiếp

đến quá trình sấy.

2.4. Công nghệ sấy chuối

2.4.1 Độ chính của chuối nguyên liệu

Chuối khi thu hái phải đủ già nghĩa, là có thể tự chín. Tuy nhiên để chuối tự

chín thì chuối chín chậm và không đồng loạt. Dấm dú là cách để chuối chín đều và

nhanh.

Độ chín của chuối nguyên liệu là một yếu tố quyết định đến chất lƣợng chuối

sấy. Có nhiều cách xác định độ chín, trong đó cách xác định theo màu vỏ là phổ

biến nhất. Trong chế biến hoặc ăn tráng miệng chuối thƣờng đƣợc dùng theo 3 độ

chín sau đây:

- Vỏ vàng hai đầu xanh vị ngọt đậm đà, hơi chát, hơi cứng, chƣa thật thơm, vỏ

còn chắc, chuối có hàm lƣợng đƣờng axit cực đại, còn có tinh bột và tanin.

- Vỏ vàng hoàn toàn vị ngọt, độ chát giảm, thơm,vỏ dễ bóc. Đƣờng và axit bắt

đầu giảm, tinh bột và tamin còn ít.

- Vỏ vàng có màu chấm nâu vị ngọt, thơm, không chát, mềm vỏ dễ gãy. Đƣờng,

axit hữu cơ giảm, tinh bột hầu nhƣ không còn, tamin còn rất thấp.



2.4.2. Hỗ trở việc rửa bột chuối bằng hoá chất

Trên bề mặt chuối có một lớp bột bao quanh nếu không đƣợc loại bỏ sẽ làm

chuối có màu trắng loang lỗ và xù xì. Để loại bỏ lớp bột này ngƣời ta xoa chuối

bằng tay trong chậu nƣớc chứa khoảng 3kg chuối/3 lít nƣớc, mỗi mẻ cần 2 – 3

phút.Việc chọn hoá chất để họ trở công việc này nhằm 2 mục đích:

- Giảm thời gian thao tác.

- Cải thiện màu sản phẩm.

Hoá chất đƣợc chọn phải rẽ, không độc, không gây mùi vị cho sản phẩm,

không ảnh hƣởng tới ngƣời thao tác và dụng cụ, làm bong nhanh lớp bột, có tính

khử. Thông thƣờng chọn một số hoá chất phổ biến sau:hỗn hợp dung dịch (NaHSO3

và HCl) hoặc hỗn hợp dung dịch (NaHSO3 và Al2(SO4)3)…. Tổ hợp dung dịch hiệu

quả nhất là (HCl 0,05 % + Al2(SO4)3) 0,5 % . HCl ở nồng độ trên không ảnh hƣởng

xấu đến ngƣời sản xuất và phƣơng tiện bảo hộ lao động, dễ mua, dễ xử lý, chi phí

thấp. Có tác dụng thay đổi môi trƣờng các phản ứng hoá sinh không có lợi và sát

trùng nhẹ. Phèn chua ở nồng độ trên cũng có tác dụng sát trùng nhẹ, tăng cƣờng bề

mặt cấu trúc cho chuối, không gây vị chát, giá rẽ, dễ sử dụng.

2.4.3. Hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím

Sau khi sấy khô chuối đƣợc làm nguội và phục hồi trạng thái do hút ẩm trở lại

để có độ mềm dẻo nhất định (do sấy đến độ ẩm dƣới 20%) rồi mới đóng gói. Thời

gian này thƣờng từ vài giờ đến vài ngày. Trong môi trƣờng khí quyển thông thƣờng

và không thực hiện nghiêm chỉnh vệ sinh công nghiệp, sản phẩm dễ bị nhiễm vi

sinh vật. Nhiều cơ sở đã sử dụng đèn tia cực tím để diệt khuẩn coi đó là biện pháp

an toàn cần thiết cho vệ sinh thực phẩm.

2.4.4. Xác định độ ẩm cân bằng của chuối sấy

Độ ẩm cân bằng của chuối sấy là hàm lƣợng nƣớc của nó trong môi trƣòng xác

định (t và φ xác định của không khí) mà không xẩy ra quá trình nhã nƣớc (bốc hơi)

hay hút nƣớc (hấp thụ) giữa nó và môi trƣờng.

Chuối sau khi sấy đến độ ẩm dƣới độ ẩm cân bằng thƣờng là 15 ÷ 20% sau vài

giờ đến vài ngày để ngoài không khí sẽ tăng hàm lƣợng ẩm tới độ ẩm cân bằng. Xác



định độ ẩm cân bằng của chuối sấy nhằm chọn độ ẩm có lợi khi kết thúc sấy và đề

ra cách xử lý đóng gói, bảo quản phù hợp.

Muốn bảo quản chuối sấy tốt cần giữ độ ẩm của nó dƣới 25 % tốt nhất là 20 ÷

22 %. Do vậy sau khi sấy khô nên quạt nguội và lựa chọn đóng gói ngay, không nên

để ngoài không khí lâu sẽ làm cho độ ẩm của chuối sấy thấp hơn độ ẩm cân bằng.

Nếu chƣa lựa chọn bao gói ngay thì trữ trong bao kín để nơi khô mát để hôm sau xử

lý. Bao bì cần làm từ vật liệu chống không khí ẩm đi qua và dán kín.

2.4.5. Các chỉ tiêu chất lƣợng của chuối sấy xuất khẩu

2.4.5.1. Chỉ têu cảm quan

- Trạng thái : Mềm dẽo, đàn hồi, không đƣợc quánh, chắc, cứng, sƣợng.

- Màu sắc : Từ nâu đến vàng , tƣơng đối đồng đều trong một túi, không đƣợc

thâm đen, nâu xỉn, nâu đỏ, không đƣợc loang lổ.

- Mùi vị :Vị ngọt và mùi đặc trƣng của chuối sấy, không đƣợc chát hay chua

do lên men.

2.4.5.2. Chỉ tiêu lý hoá

- Kích thƣớc : Loại nguyên quả dài không quá 7 cm

- Độ ẩm : 20 ÷ 22 %

2.4.5.3. Chỉ tiêu vi sinh vật - côn trùng

Lƣợng vi sinh vật tính bằng số tế bào/g sản phẩm

2.5 Công nghệ sấy chuối quả

Ta lựa chọn công nghệ sấy là công nghệ sấy hầm vì phù hợp với tính chất

của vật liệu sấy và yêu cầu về năng suất không quá lớn nên lựa chọn công nghệ sấy

hầm là hợp lý cả về yêu cầu công nghệ với hiệu quả kinh tế, với tác nhân sấy là

không khí đƣợc gia nhiệt nhờ đi qua Calorifer dạng khí – hơi không khí có nhiệt độ

vào khoảng 80 – 95oC, đƣợc quạt thổi cƣỡng bức vào hầm sấy. Vận tốc của dòng

không khí nóng phụ thuộc vào lƣợng ẩm thoát ra trong một đơn vị thời gian.

Yêu cầu đối với chuối nhiên liệu: Chuối quả phát triển đầy đủ, tƣơi tốt,

nguyên vẹn, sạch sẽ. Vỏ chuối mỏng, dễ bóc, có màu từ vàng toàn trái đến vàng có

chấm nâu. Ruột chuối mềm nhƣng chƣa nhũ, hƣơng thơm, vị ngọt, không chát.



QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ:

Chuối nguyên liệu ( thu hoạch)

Phân loại

bóc vỏ

rửa hóa chất(lần 1)

cắt lát

rửa lần2

sấy

phân loại

xử lý đèn tia tử ngoại (nếu có)

đóng gói

bảo quản

Thuyết minh quy trình: Chuối nguyên liệu đem rửa sạch, bóc vỏ, cắt đầu rồi rửa

lại và lau nhẹ để làm sạch các lớp trong vỏ quả còn dính lại và lớp ngoài ruột quả.

Sau đó đem xử lý hóa chất nhƣ ngâm vào dung dịch canxi clorua (2÷4%), natri

cacbonat (5%) nhƣng hiệu quả nhất là sunfit hóa bằng phƣơng pháp khô hoặc bằng

phƣơng pháp ƣớt. Khi sunfit hóa, ngƣời ta nhúng ruột chuối vào dung dịch có hàm

lƣợng SO2 tự do là (0,2 ÷ 1)% trong (5÷20)phút. Sau khi xử lý bằng hóa chất chuối

đƣợc cho vào máy cắt láy rồi xếp vào các khay tre hoặc nhôm và đƣa vào thiết bị

sấy hầm hoặc buồng. Sấy ở nhiệt độ 80 – 95oC cho đến khi độ ẩm của chuối giảm

xuống còn 10 – 12%. Sau khi sấy xong, cần tiến hành phân loại để loại bỏ những cá

thể không đạt chất lƣợng (do cháy hoặc chƣa đạt độ ẩm yêu cầu). Dạng vật liệu



thƣờng dùng để bảo vệ rau quả khô là giấy cáctông và chất dẻo (PE, PVC,

xenlophan…). Bao giấy và hộp cáctông có đặc tính nhẹ, rẻ, có thể tái sinh, nhƣng

thấm hơi thấm khí, không đều dƣới tác dụng của nƣớc và cơ học. Bao túi chất dẻo

có đặc tính trong suốt, đàn hồi, dể dàng kín bằng nhiệt, chi phí thấp nhƣng có một

số bị thấm nƣớc, thấm khí (PE), chịu nhệt kém (PVC,PET).

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

dẻo hoặc kết hợp nhiều màng.

H nh 2.1. Chuối sấy thành phẩm

(http://www.hoaphatfood.vn/13-chuoi-say.html)

http://www.hoaphatfood.vn/13-chuoi-say.html



CHƢƠNG 3. PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP, DẠNG

VÀ CHẾ ĐỘ SẤY

3.1. Các yêu cầu đặt ra của việc thiết kế

3.1.1. Lƣợng ẩm cần bay hơi tính theo giờ

Với nguyên liệu là quả chuối đƣa vào hệ thống sấy có độ ẩm W1 = 80% và

yêu cầu của sản phẩm sấy đầu ra có độ ẩm là W2 = 12%.

Với thời lƣợng làm việc của một ngày là 20 tiếng (bao gồm tất cả các việc

nhƣ (tháo và chất tải…). Do đó trong 1h thì lƣợng nguyên liệu đƣa vào là:

tấn/20h

Do vậy năng suất sản phẩm (VLK) tính theo giờ là:

Lƣợng ẩm cần bay hơi trong giờ là:

3.1.2. Lựa chọn phƣơng pháp sấy

Do sản phẩm sấy là chuối quả và đƣợc dùng làm thực phẩm cho con ngƣời nên

phải đảm bảo yêu cầu vệ sinh. Do đó ta sử dụng phƣơng pháp sấy dùng không khí

làm tác nhân sấy. Với yêu cầu và đặc tính của loại vật liệu sấy là chuối và năng suất

sấy không quá lớn chỉ dùng ở mức trung bình nên ta lựa chọn công nghệ sấy hầm

kiểu đối lƣu cƣỡng bức dùng quạt thổi.

Không khí ngoài trời đƣợc lọc sơ bộ rồi qua Calorifer khí – hơi. Không khí

đƣợc gia nhiệt lên đến nhiệt độ thích hợp và có độ ẩm tƣơng đối thấp đƣợc quạt thổi

vào hầm sấy. Trong không gian hầm sấy không khí khô đƣợc thực hiện việc trao

nhiệt - ẩm với vật liệu sấy là quả chuối làm cho độ ẩm tƣơng đối của không khí tăng

lên, đồng thời làm hơi nƣớc trong vật liệu sấy đƣợc rút ra ngoài. Không khí này sau

đó đƣợc thải ra ngoài môi trƣờng.

3.2. Chọn chế độ sấy

Với hệ thống sấy là hầm và vật liệu sấy là Chuối quả. Ta sẽ gia nhiệt cho không

khí lên đến nhiệt độ t1 = 80oC (lựa chọn theo yêu cầu công nghệ). Nhiệt độ của



không khí ra khỏi hầm sấy ta lựa chọn là t2 = 50oC (lựa chọn không đƣợc quá thấp

tránh hiện tƣợng đọng sƣơng bên trong buồng sấy khi không khí bị quá bão hòa).

Do yêu cầu nhiệt độ sấy không quá thấp (sấy nóng) nên ta sử dụng sơ đồ sấy

không có đốt nóng trung gian.

Trong hệ thống sấy đối lƣu, tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi là rất lớn.

Đồng thời, sản phẩm sau khi sấy đƣợc dùng làm thực phẩm cho con ngƣời nên yêu

cầu chất lƣợng khá cao. Do vậy, không khí sử dụng làm tác nhân sấy yêu cầu phải

sạch, tránh sử dụng lƣợng không khí tƣơi ngoài trời quá lớn vừa gây tăng chi phí

vận hành và lọc bụi của hệ thống các phin lọc, ta sử dụng chế độ sấy hồi lƣu một

phần tác nhân sấy. Tức là cho một phần tác nhân sấy sau khi ra khỏi thiết bị sấy

quay trở lại trƣớc hoặc sau Calorifer để tận dụng nhiệt vật lý của tác nhân sấy ở

nhiệt độ t2. Với chế độ sấy này giúp giảm bớt chi phí về năng lƣợng và tránh làm

mất hƣơng vị của chuối chín.

3.3. Sơ đồ công nghệ của hệ thống sấy

Tổng hợp các yêu cầu trên về hệ thống, ta đƣa ra đƣợc sơ đồ hệ thống đáp ứng đƣợc

các yêu cầu trên sau:

Hơi nƣớc bão hòa Vật liệu ẩm

(VLÂ G1-W1)

không khí Quạt cấp (t1;φ1) thải

ngoài trời (t0;φ0) (tM;φM) (t1;φ1) ra ngoài

t0=27oC; (L)

φ0=79%

Vật liệu

(L0) Calorifer khô

Lọc bụi (t2;φ2) Khí-hơi (VLK G2-W2)

(L0) Nƣớc ngƣng

Quạt hồi

H nh 3.1. Sơ đồ công nghệ của hệ thống

Buồng

hòa trộn

Hầm

sấy



CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CỦA HỆ

THỐNG SẤY

A – Quá trình sấy lý thuyết

4.1 Các thông số của không khí trong hệ thống sấy

4.1.1 Thông số của không khí ngoài trời

Với các thông số của không khí ngoài trời đã cho là t0=270C, 0=79% ta xác

định đƣợc các thông số còn lại của không khí nhƣ sau:

Phân áp suất bào của hơi nƣớc ở nhiệt độ t0=270C là pbh0 = 0,0361 bar

(tra bảng V.II, trang 100, [10])

Độ chứa hơi của không khí:

kg_ẩm/kg_kkk

Entanpi của không khí:

I0 = 1,004t0 + d0(2500 + 1,842t0) = 1,004.27 + 0,042(2500 + 1,842.27)

= 74,27 kJ/kg_kkk

Nhƣ vậy không khí ngoài trời (0) có:

t0=270C, 0=79%, d0= 0,0185 kg_ẩm/kg_kkk, I0 = 74,27 kJ/kg_kkk

4.1.2 Thông số của không khí sau thiết bị sấy (thông số của không khí thải

ra ngoài cũng nhƣ không khí hồi lƣu tại buồng hòa trộn)

Với nhiệt độ của không khí khí khi đƣợc thổi vào buồng sấy là: t1=800C, nhiệt

độ của không khí khi ra khỏi buồng sấy là t2=500C.

Lƣợng không khí lƣu chuyển trong thiết bị sấy là: L= LH + L0.

Cân bằng ẩm cho toàn bộ hệ thống sấy có: L0.d0 + G1.W1 = L0.d2 + G2.W2

L0.(d2 – d0) = G1.W – G2.W2 = W (Lƣợng ẩm cần lấy đi của vật liệu sấy).

(công thức 5.7, trang 57, [8])

Cân bằng ẩm cho riêng thiết bị sấy có: L.dM + G1.W1 = L.d2 + G2.W2 (công

thức 5.28, trang 64, [8])

Cân bằng ẩm cho riêng thiết bị sấy có: L.dM + G1.W1 = L.d2 + G2.W2



L.(d2 – dM) = G1.W – G2.W2 = W => L =W.

Ta có hệ số hồi lƣu:

n = LH

L0

L-


n=

W

d2-dMW

d2- d0

-1

= =

Cân bằng năng lƣợng cho buồng hòa trộn có:

I0.L0 = I2.LH = (L0 + LH).IM


Nhƣ vậy tại điểm hòa trộn M có:

;

Quá trình sấy lý thuyết xảy ra trong thiết bị sấy là quá trình đẳng Entanpi nên

có:

I1 = I2 Cpk.t1 + d1.(r + Cpa.t2) = Cpk.t2 + d2.(r + Cpa.t2)

Do d1 = dM (Quá trình gia nhiệt đẳng dung ẩm xảy ra trong Calorifer). Thay

vào có:

( )

Ta rút ra đƣợc:

( )

( )

Thay vào với:

t1 = 80oC, t2 = 50

oC, d0 = 0,0185 kg_ẩm/kg_kkk, r = 2500 kJ/kg,

Cpk = 1,004 kJ/kg.độ, Cpa = 1,842 kJ/kg.độ, n = 1.

Ta có:

Độ chứa hơi của không khí ra khỏi thiết bị sấy là:



=0,043 kg_ẩm/kg_kkk.

Entanpi của không khí ra khỏi thiết bị sấy là:

I2 = 1,004.t2 + d2.(2500 + 1,842.t2)

= 1,004.50 + 0,043.(2500 + 1,842.50)

= 161,66 kJ/kg_kkk

Phân áp suất bão hòa của hơi nƣớc ở nhiệt độ t2 = 50oC là pbh2=0,12335

bar (tra bảng 3, trang 192, [1])

Độ ẩm tƣơng đối của không khí ra khỏi thiết bị sấy:

2. kq

bh2 2

Nhƣ vậy không khí ra khỏi thiết bị sấy (2) có:

t2 = 50oC, 2= 51,5%, d2 = 0,043 kg_ẩm/kg_kkk, I2 = 161,66 kJ/kg_kkk.

4.1.3 Thông số của không khí sau buồng hòa trộn

Không khí sau buồng hòa trộn là trạng thái điểm (M) có:

Độ chứa hơi của không khí sau buồng hòa trộn là:

dM

Entanpi của không khí sau buồng hòa trộn là:

IM

Nhiệt độ của không khí sau buồng hòa trộn là:

tM

Phân áp suất bão hòa của hơi nƣớc ở nhiệt độ t2 = 38,7oC là pbh2=0,068


Độ ẩm tƣơng đối của không khí sau buồng hòa trộn là:

2. kq

bh2 M



Nhƣ vậy không khí sau buồng trộn (M) có:

t2 = 38,7oC, = 68,07%; dM = 0,03075 kg_ẩm/kg_kkk, IM = 117,965 kJ/kg_kkk.

4.1.4 Thông số của không khí sau Calorifer (đi vào thiết bị sấy)

Không khí sau Calorifer hay không khí đi vào thiết bị sấy là trạng thái điểm

(1) có:

Độ chứa hơi của không khí sau Calorifer là:

d1 = dM = 0,03075 kg_ẩm/kg_kkk

Entanpi của không khí sau buồng hòa trộn là:

I1 = 1,004.t1 + d1.(2500 + 1,842.t1)

= 1,004.80 + 0,03075.(2500 + 1,842.80)

= 161,72 kJ/kg_kkk

Phân áp suất bão hòa của hơi nƣớc ở nhiệt độ t1 = 80oC là pbh2=0,473


Độ ẩm tƣơng đối của không khí sau buồng hòa trộn là:

1. kq

bh1 1

Nhƣ vậy không khí đi vào thiết bị sấy (1) có:

t1 = 80oC, = 9,7%; d1 = 0,03075 kg_ẩm/kg_kkk,

I1 = 161,72 kJ/kg_kkk.

4.2 Lƣu lƣợng không khí khô lý thuyết

4.2.1 Lƣợng không khí khô lý thuyết lƣu chuyển trong thiết bị sấy


Lƣu lƣợng không khí khô lý thuyết lƣu chuyển trong thiết bị sấy là:

Với nhiệt độ trung bình của dòng khí lƣu chuyển trong thiết bị sấy là:

ttb= 0,5.(80 + 50) = 65oC = ρtb = 1,044 kg_kkk/m

3_kkk

Do đó, lƣu lƣợng thể tích không khí lƣu chuyển qua thiết bị sấy là:



4.2.2 Lƣu lƣợng không khí khô ngoài trời lý thuyết cấp vào thiết bị sấy

Lƣu lƣợng không khí khô ngoài trời lý thuyết cấp vào cần thiết là:

Với nhiệt độ của không khí ngoài trời là

Do đó lƣu lƣợng thể tích không khí cấp vào cần thiết là:

4.3. Các thông sô trạng thái của tác nhân sấy

Vật liệu ẩm Hơi nƣớc bão hòa (200kg/h-80%)

(tM=38,7oC;φM=68,07%) (t1=80

oC;φ1=9,7%) (t1=80

oC;φ1=9,7%)

không khí Quạt cấp

ngoài trời (M) thải ra

t0=27oC; (L) ngoài

φ0=79%

Vật liệu

Calorifer khô

Lọc bụi Khí-hơi (45,45%-12%)

Nƣớc ngƣng

Quạt hồi

4.4 Xác định kích thƣớc của thiết bị sấy (khay sấy, xe goòng, hầm sấy)

Để đáp ứng yêu cầu về năng suất. Thiết bị sấy của ta lựa chọn là hầm sấy. Vật

liệu sấy là chuối tƣơi đƣợc chất lên các khay và các khay đƣợc chất lên các xe

Buồng

hòa trộn

Hầm

sấy



goòng để đẩy vào hầm sấy. Sau khi sấy xong thì mở cửa hầm và đƣa xe goòng ra

ngoài.

4.4.1 Kích thƣớc của khay sấy

Khay sấy dùng để xếp vật liệu sấy (chuối tƣơi cắt lát dày khoảng 50mm).

Khay sấy đƣợc chế tạo từ nhôm, tạo hình bằng phƣơng pháp dập nhôm tấm bảng

có chiều dày 1mm, kích thƣớc của khay sấy là 1200x800, nhƣ hình vẽ, tạo gờ mép

ngoài khoảng 30mm để thuận tiện trong việc cầm nắm. Khối lƣợng của mỗi khay

sấy tính ra khoảng 3,5kg/khay.

Diện tích phần khay cho phép chất tải lên là:

50x1050=0,65(m)x1,05(m)=0,7 .

Với kích thƣớc nhƣ vậy khi ta chất vật liệu sấy (chuối tƣơi) thành một lớp lên

trên bề mặt lƣới thép thì trên mỗi khay cho phép chất lên từ 20-25 lát tƣơi, với trọng

lƣợng mỗi miếng chuối tƣơi là từ 450g trở lên thì trên mỗi khay cho phép chứa từ 9-

11,5kg. Để tính trung bình ta lựa chọn trên mỗi kh cho phép chất lên là 10kg.

Do vậy với yêu cầu năng suất sấy là ấ trên tổng thời gian làm việc là

20h trên mỗi ngày nên số khay cần đƣợc chế tạo là:

4.4.2 Kích thƣớc của xe goòng

Xe goòng đƣợc chế tạo từ khung Inox không gỉ, các thanh Inox rỗng có tiết

diện 25x25, dày 1,5mm đƣợc hàn lại với nhau. Trên mỗi xe đặt 12 khay, mỗi khay

chứa đƣợc 10kg vật liệu sấy, các khây đƣợc xếp trên mỗi tầng khay đặt cách nhau

với khoảng cách là 100mm để đảm bảo lƣu thông của tác nhân sấy (không khí

nóng) đƣợc dễ dàng, dƣới các chân của xe có bố trí các bánh xe để có thể trƣợt đƣợc

trên 2 thanh ray lắp bên trong hầm sấy.

Xe goòng đƣợc chế tạo có kích thƣớc:

LxWxH(Leng x Width x High)=850x1250x1660mm. Kích thƣớc xe goòng

nhƣ vậy là phù hợp với điều kiện gia công cũng nhƣ chế độ làm việc của công nhân.

Với kết cấu nhƣ vậy khối lƣợng của mỗi xe vào khoảng 28kg.



Trên mỗi xe goòng cho phép đặt 12 khay sấy, mỗi khay chứa đƣợc 10kg. Do

đó khối lƣợng VLS trên mỗi xe là:

Với thời gian làm việc trên mỗi ngày là t = 20h, thời gian để sấy là . Do

đó để sấy hết đƣợc thì số xe goòng cần thiết là:

(

)

.

Ta chế tạo dƣ ra 2 xe, do vậy tổng số xe goòng cần chế tạo là 12 xe.

4.4.3 Kích thƣớc của hầm sấy

Hầm sấy đƣợc xây dựng theo kích thƣớc đảm bảo thuận lợi việc di chuyển của

các xe goòng, thuận tiện cho việc đẩy xe vào cũng nhƣ kéo xe ra khỏi hầm sấy.

Hầm sấy đƣợc xây dựng theo các kích thƣớc sơ bộ sau:

a) Chiều rộng của hầm sấy

Chiều rộng của hầm phụ thuộc vào chiều rộng của xe goòng. Ta lấy dƣ ra 2

phía mép trái và mép phải của xe là 100mm để xe di chuyển dọc theo hầm sấy đƣợc

dễ dàng:

b) Chiều cao của hầm sấy

Chiều cao của hầm phụ thuộc vào chiều cao của xe goong. Ta lấy dƣ ra phía

mép trên của xe là 150mm để xe di chuyển dọc theo hầm sấy đƣợc dễ dàng:

c) Chiều dài của hầm sấy :

Chiều dài của hầm phụ thuộc vào chiều dài và số lƣợng của xe goòng làm

việc trong hầm. Ta lấy dƣ ra phía cửa vào và cửa ra mỗi phía là 1000mm giúp cho

việc đẩy xe goong cũng nhƣ kéo ra khỏi hầm đƣợc thuận lợi:

Trong hệ thống sấy của ta bố trí một kênh dẫn gió nóng(nhiệt độ ), một

kênh dẫn gió thải và một kênh dẫn gió hồi. Các kênh đƣợc xây dựng với chiều rộng

hợp lý giúp cho việc lắp đặt thiết bị, vận hành và bảo dƣỡng đƣợc thuận tiện. Ta có

đƣợc bảng vẽ mặt bằng xây dựng hầm sấy nhƣ sau:



Với kết cấu xây dựng nhƣ trên, tốc độ của tác nhân sấy nóng đi trong kênh dẫn

vào khoảng 2,5m/s. Tốc độ này là hợp lý để giảm tổn thất áp suất cho quạt.

Trên nền của hầm có lắp 2 thanh ray để xe goòng có thể di chuyển tự do dọc

theo hẩm sấy.

B – QUÁ TRÌNH SẤY THỰC

4.5 Tổng các tổn thất nhiệt trong hệ thống sấy

Khi vận hành làm việc hầm sấy tốn thất của HST bao gồm các tổn thất sau:

Tổn thất do vật liệu sấy mang đi:

Qv [kJ/h]; qv [kJ/kg_ẩm].

Tổn thất do thiết bị truyền tải (khay sấy, xe goòng):

QTBTT [kJ/h]; qTBTT [kJ/kg_ẩm].

Tổn thất do môi trƣờng của kết cấu bao che:

QMT [kJ/h]; qMT [kJ/kg_ẩm].

Ta lần lƣợt xác định các tổn thất này nhƣ sau:

4.5.1 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi qv[kJ/kg_ẩm]

Theo kinh nghiệm vận hành hệ thống với sản phẩm sấy là nông sản thực phẩm

thì sản phẩm sấy (SPS) đi ra khỏi thiết bị sấy (TBS) có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ

của TNS đi vào từ 5÷10oC. Do đó, VLS đi ra có nhiệt độ là tv2=70

oC – 10

oC =60

oC.

Nhiệt độ VLS đi vào đúng bằng nhiệt môi trƣờng tv1=27 oC.

Nhiệt dung riêng của Chuối là CVL=1,0269 kJ/kg.K, nhiệt dung riêng của nƣớc

là 4,18 kJ/kg.K với sản phẩm đầu ra là Chuối khô có độ ẩm W2=12%, do đó nhiệt

dung riêng của Chuối đi ra khỏi hầm sấy là:

CV2= CVL.(1–W2)+Cn.W2=1,0269(1-0,12)+4,18.0,12 1,4 kJ/kg.K

Do vậy, tổn thất nhiệt do sản phẩm sấy mang đi là:

QVL=G2.CV2.(tv2–tv1)=45,45.1,4.(70–27) = 2736,09 kJ/h

3.5.2 Tổn thất nhiệt do thiết bị truyền tải qTBTT [kJ/kg_ẩm]

Ta có: QTBTT = Qkh + Qx. Với Qkh và Qx lần lƣợt là tổn thất do khay sấy và xe

gòong mang đi.



Nhiệt độ của khay sấy và xe goòng khi đi vào hầm sấy lấy bằng nhiệt độ môi

trƣờng là: tkh1 = tx1 = to = 27 .

Nhiệt độ của khay sấy khay sấy và xe goòng khi đi ra khỏi khay sấy lấy bằng

nhiệt độ sấy : tkh2 = tx2 = t1 = 80 .

Khay sấy và xe goòng có khối lƣợng lần lƣợt là:

Gkh = 4kg; Gx = 28kg.

Nhiệt dung riêng của vật liệu chế tạo xe và khay (Inox và Nhôm) là:

Ckh = 0,86 kJ/kg.K ; Cx= 0,42 kJ/kg.K.

Tổn thất nhiệt do khay sấy mang đi là:

Với số lƣợng khay là Nkh=160 khay; Thời gian sấy là

Tổn thất nhiệt do xe goòng mang đi là:

Với số lƣợng xe là Nx = 10 xe. Thời gian sấy là Ta có:

Do vậy tổng tổn thất nhiệt do thiết bị truyền tải mang đi là:

QTBTT = Qkh + Qx = + 779,1= 4425,5kJ/h

qTBTT =

=

4.5.3 Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che qMT[kJ/kg_ẩm]

Với kết cấu xây dựng của hầm sấy nhƣ đã thiết kế ta có:

Tiết diện tự do của tác nhân sấy nóng đi trong hầm là: Ftd = FH + FX.

Với FX: là tiết diện của xe goòng (4thanh thẳng đứng 25 × 1740), 12 thanh

nằm ngang 25×1200), do đó FX = 4.(0,025 × 1,74) + 16.(0,025 × 1,2) = 0,654m2.

FH: là tiết diện của hẩm sấy (1870 × 1890), do đó FH = 1,87 × 1,89 3,5343

m2.

Vì vậy tiết diện tự do là: Ftd= 3,5343 0,654 = 2,8803 m2. Sau khi tính toán quá

trình sấy lý thuyết ta đã xác đinh đƣợc lƣu lƣợng tác nhân sấy đi qua hầm là: Vlt =

11380,5 m3/h = 3,16 m

3/s, tuy nhiên trong quá trình sấy thực thì lƣợng TNS này

phải lớn hơn để bù lại các tổn thất. Do đó, tốc độ TNS tối thiểu đi trong hầm sấy là:



ta sẽ kiểm tra lại giả thiết này.

Tổn thất do kết cấu bao che phụ thuộc vào kết cấu xây dựng của hầm sấy và bao

gồm các thành phần sau:

Tổn thất qua 2 tƣờng bên: QT.

Tổn thất qua trần: QTr.

Tổn thất qua nền: Qn.

Tổn thất qua 2 cửa vào và ra của hầm: Qc.

Do đó, QMT = QT + QTr + Qn + Qc

4.5.3.1 Tổn thất qua 2 tƣờng bên: QT

Vì lƣu lƣợng tác nhân sấy tối thiểu trong quá trình sấy thực phải lớn hơn lƣu lƣợng

tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết nên tốc độ tác nhân sấy giả thiết để tính

toán các tổn thất cũng phải lớn hơn vlt. Giả sử ta lấy v = 1,2 m/s.

Ta có:

α1= 6,15 + 4,17v = 6,15 + 4,17 × 1,2 = 11,154 W/m2.độ

Bằng phƣơng pháp lặp giả thuyết trƣớc nhiệt độ tƣờng phía trong tw1 và tính

đƣợc dòng nhiệt q truyền qua tƣờng. Từ dòng nhiệt này ta tìm đƣợc nhiệt độ mặt

truyền nhiệt bằng đối lƣu giữa tác nhân với tƣờng trong q’ và dòng nhiệt truyền từ

mặt ngoài của tƣờng vào môi trƣờng q” sai khác nhau không quá 10% thì kết quả

tính toán là chấp nhận đƣợc.

Ta giả thiết tw1 = 59,5oC.

Ta có: q’ = α1(tTB tw1) (công thức 6.11, trang 74, [8]

Với:

Vậy q’= 11,154(65 – 59,5) = 61,347 W/m2

Nhiệt độ mặt ngoài của tƣờng tw2, theo hệ quả của định luật Furier ta có:



Ở đây λ1 là hệ số dẫn nhiệt của gạch, λ1= 0,77 W/m2.độ ( tra bảng I.126, trang 128,

[9]).

δ1 là bề dày của tƣờng δ1= 0,2m.

Vì vậy

Nhƣ độ chênh lệch nhiệt độ Δt = tw2 – to = 43,56 – 27 = 16,56oC

Nhiệt độ tính

Từ nhiệt độ tm = 35,3 tra bảng I.255, trang 318, [9], ta có:

λ1= 2,73.10-2 W/m.độ

ν= 16,48. 10-6

m2/s

Pr= 0,7

Do đó, chuẩn số Gratkov (công thức V.39, trang 13, [10]):

Với β – hệ số giãn nở thể tích:

g – là gia tốc trọng trƣờng g = 9,81m/s

l = HΣ là chiều cao phủ bì, HΣ + δTr + δbông = 1,89 + 0,15 + 0,1= 2,14m

Chuẩn số Nuyxen (công thức V.68, trang 23, [10]):

Nu = C(Gr.Pr)n

Hệ số C và n phụ thuộc vào tích số Gr.Pr

Gr.Pr = 2,02.1010 0,7 = 1,417.10

10 > 2. 10

7 (chế độ xoáy)

Nên ta xác định đƣợc C=0,135; n = 0,33

Nu = 0,135(Gr.Pr)0,33

= 0,135(1,417.1010

)0,33

= 302,2

Hệ số trao đổi nhiệt đối lƣu



α

(công thức trang 23, [10])

Dòng nhiệt truyền từ bề mặt ngoài của tƣờng vào môi trƣờng:

q”= α2 (tw2 – to) = 3,855(43,56-27)=63,84 W/m2

Sai số giữa q’ và q”:

Với qmax=q”=63,84oC.

Sai số này nằm trong phạm vi cho phép.

Tƣờng bên có kích thƣớc là:

Ft=(Hh.Lh).2= (1,89.14).2=53m2

Tƣờng đƣợc xây bằng gạch dày δt=200mm=0,2m, có hệ số dẫn nhiệt λt=0,77

W/m.độ (tra bảng I.126, trang 128, [9]). Ta xác định đƣợc:

Do đó tổn thất qua 2 tƣờng bên Qt bằng:

Qt= Ft.kt(ttb - to) =53.1,79(65 - 27) = 3605,06W

4.5.3.2 Tổn thất qua trần QTr

Trần có kích thƣớc FTr= Bh.Lh = 1,87.14= 26,2m2

Trần đƣợc đổ bằng bê tông cốt thép dày δ2 = 150mm = 0,15m và bọc thêm 1 lớp

bông thủy tinh cách nhiệt có bề dày δ3 = 100mm = 0,1m. Tra bảng I.126, trang

128, [9]) ta có hệ số dẫn nhiệt của bê tông cốt thép và bông thủy tinh cách nhiệt lầm

lƣợt là: λ2=1,55 W/m.độ và λ3=0,06 W/m.độ. Ta xác định đƣợc:

Do đó tổn thất qua trần QTr bằng

QTr= Ftr.ktr(ttb - to) =26,2.0,5(65 - 27) = 495,7W

4.5.3.3 Tổn thất qua nền: Qn

Nền có kích thƣớc Fn= Bh.Lh = 1,87.14= 26,2m2



Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy bằng 65oC và giả sử phòng cấy cách tƣờng bao

che phân xƣởng 2 mét. Theo bảng 6.1, trang 74, [8]), ta có:

qn= 40W/m.

Do đó tổn thất qua nền bằng:

Qn= Fn.qn=26,2.40=1048W

4.5.3.4 Tổn thất qua 2 cửa vào và ra của hầm sấy: Qc

Ở 2 phía đầu vào và ra của hầm sây có lắp cửa với kích thƣớc: 1300×1850(mm).

Nên diện tích của cửa là: Fc= 2×(1,87.1,89)=7,0686 m2

Cửa đƣợc làm bằng thép dày δc = 10mm = 0,01m. Tra bảng I.126, trang 128, [9]),

ta có hệ số dẫn nhiệt của cửa là: λc = 0,5 W/m.độ.

Ta xác định đƣợc:

Do đó Qc= Fc.qc=7,0686.3,147.(65 – 27) = 845,31W

Nhƣ vậy tổng các tổn thất nhiệt của các hệ thống sấy qua kết cấu bao che là:

QMT = QT+QTr+Qn+Qc= 3605,06+495,7+1048+845,31= 5723,9W

= 5994,07×3,6 kJ/h = 21578,65 kJ/h

Vì vậy tổng các tổn thất của hệ thống sấy là:

= Ca.to – qvl – qTBTT – qMT

Với Ca.to – thành phần nhiệt vật lý do TNS đƣa vào, thay vào ta có tổng tổn thất

của hệ thống sấy là:

= 4,18.27 – 60,2 – 30,43 – 148,26 = -126,03 kJ/kg_ẩm

Với tvl = to = 27oC

4.6 Tính toán quá trình sấy thực

Ta lần lƣợt xác định các thông số của tác nhân sấy ở các điểm nút trong quá

trình sấy thực nhƣ sau:



4.6.1 Thông số của không khí sau thiết bị sấy (thông số không khí thải ra

ngoài, cũng nhƣ không khí hồi lƣu tại buồng hòa trộn) (2t)

Độ chứa hơi của không khí ra khỏi thiết bị sấy là:

Độ chứa hơi sau quá trình sấy thực:

(Công thức 5.36, trang 65, [8])

Trƣớc hết ta tính:

i1= r + Cpa.t1 = 2500 + 1,842.80 = 2647,36 kJ/kg_kkk

i2= r + Cpa.t2 = 2500 + 1,842.50 = 2592,1 kJ/kg_kkk

Thay vào với:

t1=80 oC, t2=50

oC, do=0,0185kg_ẩm/kg_kkk, n=1, Δ= -119,34 kJ/kg_ẩm

Ta có:

Entapi của không khí ra khỏi thiết bị sấy là:

I2t = 1,004t2 + d2t(2500 + 1,842t2) = 1,004.50 + 0,041(2500 + 1,842.50)

= 156,476 kJ/kg_kkk

Phân áp suất bão hòa của hơi nƣớc ở nhiệt độ t2=50 o

C tra bảng 3, trang

192, [1] ta có: pbh2=0,12335 bar

Độ ẩm tƣơng đối của không khí ra khỏi thiết bị sấy:

So với điều kiện đã chọn 2 = (51,5±5%) là hoàn toàn thỏa mãn. Nhƣ vậy,

chọn t2=50 oC là hợp lý.

Nhƣ vậy, không khí ra khỏi thiết bị sấy (2t) ta có:

t2t=50 oC, 2 = 50,4%, d2t=0,041 kg_ẩm/kg_kkk, I2t=156,476 kJ/kg_kkk.

4.6.2 Thông số của không khí sau buồng trộn (Mt)

Không khí sau buồng trộn là trạng thái điểm (Mt) có:



Độ chứa hơi của không khí sau buồng trộn là:

Entapi của không khí sau buồng hòa trộn là:


Nhiệt độ của không khí sau buồng hòa trộn là:

(công thức 5.33, trang 65, [8]).

Phân áp suất bão hòa của hơi nƣớc ở nhiệt độ tMt=38,7oC là

pbhM=0,0737 bar (tra bảng 3, trang 192, [1]).

Độ ẩm tƣơng đối của không khí sau buồng hòa trộn

Nhƣ vậy không khí sau buồng hòa trộn (M) có: tMt=38,7oC, Mt= ,

dMt= kg_ẩm/kg_kkk, IMt 115,373 kJ/kg_kkk.

4.6.3 Thông số không khí sau khi ra khỏi Calorifer (đi vào thiết bị sấy) (1t)

Không khí sau khi ra khỏi Calorifer đi vào thiết bị sấy là trạng thái điểm (1t)

có:

Độ chứa hơi của không khí sau khi ra khỏi Calorifer là:

d1t = dMt= 0,02975 kg_ẩm/kg_kkk

Entapi của không khí sau khi ra khỏi Calorifer là:

I1t = 1,004t1t + d1t(2500 + 1,842 t1t)

= 1,004.80 + 0,02975(2500 + 1,842.80)= 159,08 kJ/kg_kkk

Phân áp suất bão hòa của hơi nƣớc ở nhiệt độ t1t=80oC là

pbh1=0,4736bar (tra bảng 3, trang 192, [1]).

Độ ẩm tƣơng đối của không khí sau khi ra khỏi Calorifer là:



Nhƣ vậy không sau khi ra khỏi Calorifer đi vào thiết bị sấy (1t) có: t1t=80oC,

1t= , d1t= kg_ẩm/kg_kkk, I1t 159,08kJ/kg_kkk.

4.7 Lƣu lƣợng không khí khô thực tế cần dùng

4.7.1 Lƣợng không khí khô thực tế lƣu chuyển trong thiết bị sấy

(công thức 5.17, trang 61, [8]).

Với nhiệt độ trung bình của dòng khí lƣu chuyển trong thiết bị sấy là:

ttb = 0,5(t1+ t2) = 0,5(80+ 50)= 65oC

ρtb= 1,044kg_kkk/m3_kkk (tra bảng I.225, trang 318, [9]).

Do đó, lƣu lƣợng thể tích không khí lƣu chuyển qua thiết bị sấy là:

Do đó, tốc độ của tác nhân sấy trong buồng sấy trong quá trình sấy thực là:

Sai khác với tốc độ giả thiết 1,2m/s không nhiều (khoảng 1%) nên ta chấp

nhận kết quả này.

4.7.2 Lƣợng không khí khô ngoài trời thực tế cấp vào cần thiết

Với nhiệt độ của không khí ngoài trời là:

to=27oC = ρ =1,176 kg_kkk/m

3_kkk (tra bảng I.225, trang 318, [9]).

Do đó, lƣu lƣợng thể tích không khí cấp vào cần thiết là:



4.8 Nhiệt lƣợng cần cung cấp cho tác nhân sấy từ Calorifer

Nhiệt lƣợng cần cung cấp cho hệ thống sấy (cung cấp qua calorifer khí – hơi)

là:

Q= W.q= 145,55.3885,07= 565471,45 kJ/h ≈ 157kW

Nhiệt lƣợng có ích q1:

q1= i2 – Ca tv1 = 2592,1 - 4,18.27= 2479,24 kJ/kg_ẩm

Tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi q2:

Với Cdx(d0)= Cpk+ Cpad0=1,004 + 1,842.0,0186= 1,0383 kJ/kg.độ

Tổng nhiệt lƣợng có ích và các tổn thất q’:

q’= q1 + q2 + qvl + qTBTT + qMT

= 2479,24 + 1043,27 + 18,81 + 30,43+ = 3720,01 kJ/kg_ẩm

Có thể thấy rằng nhiệt lƣợng tiêu hao q , tổng nhiệt lƣợng có ích và các tổn thất q’

phải bẳng nhau. Tuy nhiên trong quá trình tính toán chúng ta đã làm tròn hoặc sai số

trong tính toán các tổn thất mà chúng ta đã phạm phải một sai số nào đó. Chúng ta

kiểm tra sai số này. Ở đây sai số tuyệt đối:

Δq = q – q’ = 3885,07 – 3720,01 = 165,06

Hay sai số:



Bảng 5.1 cân bằng nhiệt của hệ thống sấy:

STT Đại lƣợng Ký

hiệu

Giá trị

[kJ/kg_ẩm] %

1 Nhiệt lƣợng có ích q1 2479,24 66,64

2 Tổn thất do tác nhân sấy q2 1043,27 28,04

3 Tổn thất do vật liệu sấy qvl 18,81 0,5

4 Tổn thất do thiết bị truyền tải qTBTT 30,43 0,82

5 Tổn thất ra môi trƣờng qMT 148,26 3,98

6 Tổng nhiệt lƣợng tính toán q’ 3720,01 100

7 Tổng nhiệt lƣợng tiêu hao q 3885,07 100

8 Sai số tuyệt đối 4,2

Nhận xét: Qua bảng cân bằng nhiệt ta nhận thấy tổn thất nhiệt do vật liệu sấy

mang đi chỉ chiếm một phần rấ nhỏ (khoảng 0,5%), tổn thất ra môi trƣờng và thiết

bị truyền tải cũng chiếm không đáng kể so với tổng tổn thất. Tổn thất chủ chủ yếu là

do vật liệu sấy mang đi.



CHƢƠNG 5. TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ THIẾT KẾ

CALORIFER - CHỌN QUẠT

5.1. Tính toán thiết kế calorifer

Với năng lƣợng cung cấp là hơi nƣớc bão hòa do đó ta sẽ thiết kế một calorife

kiểu khí hơi ống cánh. Với nƣớc bão hòa ngƣng trong ống và TNS là không khí

nóng chuyển động bên ngoài của các chùm ống nhận nhiệt để đạt đƣợc nhiệt độ yêu

cầu.

5.1.1 Các thông số cơ bản yêu cầu để thiết kế calorifer

Với yêu cầu của HTS cần nâng nhiệt độ của tác nhân sấy sau điểm hòa trộn M

từ lên đến , do vậy để đảm bảo yêu cầu đặt ra ta chọn nhiệt độ của hơi

bão hòa là

Do đó nhiệt độ ngƣng tụ là:

Áp suất ngƣng tụ là:

Với công suất nhiệt của calorifer yêu cầu trong quá trình tính toán sấy thực ở

trên ta đã có . Coi hiệu suất của calorifer là 90%(10% còn lại

là tổn thất do bám bụi, vật liệu chế tạo lâu ngày bị ăn mòn… ), do vậy công suất

nhiệt mà hơi nƣớc cần truyền cho TNS là:

Nhiệt ẩm ngƣng tụ của hơi nƣớc ở nhiệt độ ngƣng là r=2257kJ/kg

Lƣợng hơi vào calorifer yêu cầu là:

5.1.2 Tính toán thiết kế calorifer:

a) Tính diện tích trao đổi nhiệt F của calorifer:

Chọn ống thép dẫn hơi có

ống xếp so le với ống bƣớc ngang.

, bƣớc ống dọc là .



Chọn cánh đƣợc làm từ đồng

Cánh đƣợc làm bằng đồng có hệ số dẫn nhiệt .

Chiều dày cánh lấy là . Đƣờng kính cánh là .Bƣớc

cánh là

Nhiệt độ làm việc cho phép tối đa của cánh đồng 250oC (phần 3, trang 36,

[3]).

Do cánh đƣợc làm từ đồng nên ứng suất cho phép của ống đƣợc tính theo 2

công thức sau:

[ ]

(công thức 1 – 4, trang 13, [4]).

[ ]

(công thức 1 – 3, trang 13, [4]).

Hệ số an toàn là: ; ; ; (bảng 1-6, trang

15, [4]).

Hệ số hiệu chỉnh kiểm tra độ bền là: [ ] (công thức 1 – 9, trang 17,

[4]). Lấy .

Giới hạn nóng chảy là (bảng 2-17, trang 38, [4]).

Vậy

[ ]

[ ]

Hệ số mối hàn của cánh và ống là: φh = 0,95 (bảng 1-8, trang 19, [4]).

Ta cần xác định diện tích bề mặt ngoài các ống có cánh là

Với .

.

Do tỷ số :



Vì vậy ta phải tính độ chênh nhiệt độ trung bình logarit nhƣ sau:

.Hệ số trao đổi nhiệt với diện tích mặt ngoài có cánh đƣợc tính khi bỏ qua nhiệt

trở dẫn nhiệt của vách ống (

là:

Trong đó

là hệ số làm cánh, với cánh tròn thì đƣợc xác định qua biểu thức:

là hệ số trao đổi nhiệt đối lƣu của hơi ngƣng với bề mặt trong của ống

đƣợc xác định qua biểu thức sau:

(

)

Với hơi nƣớc bảo hòa ngƣng ở nhiệt độ . Ta có những thông số

vật lý của nƣớc ngƣng bão hòa nhƣ sau:

,

r = 225kJ/kg, .

Δ :Là độ chênh nhiệt độ giữa hơi ngƣng với nhiệt độ vách trong

của ống, do rất lớn nên Δ rất nhỏ. Ta giả thiết Δ (sau đó ta phải

kiểm tra lại giả thiết này). Có:

(

)

:Hệ số tỏa nhiệt của không khí bên ngoài ống đƣợc tính qua biểu thức

. Với là hệ số tỏa nhiệt của không khí với cánh, đƣợc xác định

qua biểu thức:

(

)



Do ống bố trí so le nên hệ số C lấy bằng C=0,45.

Tiêu chuẩn Reynoild đƣợc xác định qua:

Tốc độ không khí tại khe hẹp của cánh đƣợc xác định qua biểu thức:

*

+

Tốc độ của TNS (không khí) đi vào calorifer là

Thay vào ta xác định đƣợc:

[

]

Với nhiệt độ trung bình của không khí qua calorifer :

Ta tra ra đƣợc các thông số vật lý của

không khí nhƣ sau:

λ

ρ

ν

Do vậy:

ν

: Là diện tích bề mặt ống trơn không cánh với chiều dài 0,6m:

Số cánh trên chiều dài 0,6m ống đƣợc là:

á

Diện tích phần ống trơn không phủ cánh là:



Diện tích cánh:

(

) (

)

Tổng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của ống với dòng không khí chuyển động

cắt ngang qua là:

.

Vì vậy là hệ số tỏa nhiệt của không khí với cánh là:

α

(

)

Là hệ số hiệu quả làm cánh:

Tỷ số:

Hiệu suất cánh đƣợc tra trên đồ thị theo

và tích số với:

√ α

√

Tra ra ta đƣợc . Do vậy: .

α α

Ta kiểm tra lại giả thuyết về do phải thỏa mãn

coi nên ta có:

α

(sai lệch so với không nhiều nên ta chấp nhận kết quả này).

Hệ số trao đổi nhiệt với diện tích mặt ngoài có cánh đƣợc tính khi bỏ qua

nhiệt trở dẫn nhiệt của vách ống (

là:



Khi kể tới bám bụi bẩn ở cánh cũng nhƣ đóng cặn của hơi nƣớc bên trong

ống ta có hệ số trao đổi nhiệt tính với hệ số bám bẩn là:

Do vậy diện tích trao đổi nhiệt bề mặt ngoài của cánh là:

Diện tích trao đổi nhiệt bề mặt trong của các ống là:

b) Tính thiết kế kích thước hình học của Calorifer:

Với chiều cao ống hay chiều dài ống đã chọn ở trên là H = l = 0,6m ta có tổng

số các ống n là:

Với số ống là 227 ống đƣợc sắp xếp trong thiết bị hình trụ tròn nên đƣợc sắp

xếp trên vỉ ống hình chữ nhật với chiều dài là 16 ống chiều rộng là 15 ống

Kích thƣớc hình học của vỉ hình chử nhật

Dài =D= 16.49=784 mm

Rộng =R= 15.49=735 mm

Thân thiết bị hình tròn có tâm nằm trên giao 2 đƣờng chéo của vỉ hình chử

nhật nên tính đƣợc đƣờng kính hình tròn là 1060mm

Tính chiều dài thân thiết bị:

Dt = 1060 mm; Hống = 600 mm.

Ứng suất cho phép tiêu chuẩn của thép CT3 có:

[ ]

(Hình 1-1, trang 15,[4]).

Ứng suất cho phép là: [ ] [ ] (công thức 1 – 9,

trang 17, [4]).



[ ]

Bề dày tối thiểu của thân là:

[ ]

(công thức 5-3, trang 96, [4]).

Chọn hệ số bổ sung để quy tròn kích thƣớc C0 = 0,8mm. Tổng hệ số bổ sung với

Cc = 0 là:


Bề dày thực của thân thiết bị :

Kiểm tra điều kiện:


Kiểm tra áp suất cho phép trong thân thiết bị:

[ ] [ ]


Vậy bề dày thân là 2mm

Do thiết bị làm việc ở áp suất khí quyển và điều kiện làm việc bình thƣờng

nên ta lấy bề dày của thân, nắp và đấy là bằng nhau và bằng 2mm

c) Tính toán tổn thất áp suất (trở lực) của dòng không khí(TNS) chuyển động cắt

ngang qua Calorifer:

Trở lực của không khí bao gồm trở lực ma sát và trở lực cục bộ đƣợc tính gần

đúng theo quan hệ sau:

Trong đó:

Z: Số hàng ống,ở đây Z = 15

Tốc độ của dòng không khí qua khe hẹp của Calorifer, ở đây 7m/s.



Khối lƣợng riêng của không khí, ở đây .

Hệ số trở lực, với chùm ống sole đƣợc xác định gần đúng qua biểu thức sau:

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

Thay vào ta có:

5.2. Quạt

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

thiết bị: calorifer, máy sấy, đƣờng ống, cyclon. Năng lƣợng do quạt tạo ra cung cấp

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

trên đƣờng ống vận chuyển.

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

5.2.1. Tính trở lực:

5.2.1.1. Trở lực từ miệng quạt đến calorifer

Chọn ống nối từ quạt đến caloriphe có đƣờng kính là 0,38 m, dài 2m.

-Vận tốc khí đi trong ống là:

Ta có (kg/m3) ở tM = 38,7

0C

F = 1134,04

38,014,3

4

22

d

( m2)

L = 12937,78 (Kg/h)

Vậy



Chuẩn số Reynol là :

(công thức II.4, trang 359, [9])

= không khí đi trong ống theo chế độ chảy

xoáy[9].

-Chuyển động chảy xoáy chia làm 3 khu vực:

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

đến hệ số ma sát

(

)

(

)


=10 4 : độ nhám tuyệt đối của ống (bảng II.15, trang 381, [9])

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

độ nhám mà không phụ thuộc vào chuẩn số Reynol:

(

)

(

)

Vậy Regh<Re<Ren

+Khu vực 3: khu vực nằm giữa khu vực nhẵn và khu vực nhám ứng

với Regh < Re < Ren

44

10.63,238,0

10

d

thuộc trong khoảng 8.10 5 ÷ 1250.10 5

Vậy hệ số ma sát đƣợc tính theo công thức 11.64, trang 380, [9]:



25,0

Re

10046,11,0

d

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

186,3638,02

92,27176,12015,0

2

22

1

d

lP

(N/m

2)

5.2.1.2. Trở lực do calorifer

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

ttb = Co5,532

2780

Tại nhiệt độ này tra bảng đƣợc: 0285,0 (W/mđộ), 081,1 (kg/m3),

610.307,18 (m2/s) (bảng 6, trang 207, [1]).

Vận tốc của không khí trong calorifer là:

F

L

..3600

Với F = 1,87.1,07 =2 (m2)

66,12081,13600

78,12937

kk (m/s)

-Chuẩn số Reynol là:

Re = 3445610.307,18

38,0.66,16

tdkkd

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

Do ống sắp theo kiểu bàn cờ. Vì:

Trong đó: S1- khoảng cách giữa các trục ống theo phƣơng cắt ngang của dòng

chuyển động (theo chiều rộng của dòng), S1 = 98 mm.



S2- khoảng cách giữa các trục ống dọc theo phƣơng chuyển động của

dòng (theo độ sâu của dòng), S2 = 46 mm.

d- đƣờng kính ống d = 26 mm

Nên: ξ = (5,4 + 3,4m)Re-0,28


Với m là số dãy ốn chùm theo phƣơng chuyển động, m = 38 dãy ống

Suy ra (5,4 + 3,4.38)34456-0,28

= 7,22

Vậy trở lực do caloriphe là:

75,102

92,27081,122,7

2

22

2

P (N/m2)

5.2.1.3. Trở lực do đột mở vào calorifer

-Diện tích của mặt cát ngang của ống đẩy

Fo = 2

2

113,02

38.0m

-Diện tích cắt ngang của caloriphe là :

Ft = 1,07.1,87= 2 m2

Tỉ số 0565,02

113,00 tF

F

Tra [2] (trang 387), ta có 905,0

Vậy trở lực do đột mở vào caloriphe là:

3,3812

92,27081,1905,0

2

22

3

P (N/m2)

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

Không khí nóng có nhiệt độ t = 800C có : 610.09,21 (m

2/s), 1 (kg/m

3).

Diện tích cắt ngang của không khí nóng

F2 = 113,04

38,0 2

(m2)



Vận tốc của không khí nóng trong ống

89,31113,0.1.3600

12937,78

..3600 2

F

Lkk

(m/s)

-Chuẩn số Reynol:

Re = 50306310*09,21

38,092,27.6

dkk

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

Tỉ số 0565,02

113,02 tF

F

Tra [9] (trang 388), ta đƣợc: 045,0

Vậy trở lực do đột thu ở calorifer là:

88,222

2

4 kkP

(N/m2)

5.2.1.5. Trở lực đƣờng ống dẩn không khí từ caloriphe đến phòng sấy

Chọn đƣờng ống dài 1,5(m)

Đƣờng kính ống d = 0,38 (m)

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

Regh<Re<Ren

Nên khí ở khu vực quá độ 016,0

Vậy trở lực trên đƣờng ống dẩn khí là:

72,3438,02

89,31081,15,1016,0

.2

... 22

5

d

lP

5.2.1.6. Trở lực đột mở vào phóng sấy

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

-Diện tích ngang của phòng sấy F1 = H.R =1,87 . 1,89 = 3,5343 m2



032,0F1

oF ; tra [9] (trang 387) có 94,0

Vậy trở lực đột mở vào phòng sấy là:

3962

92,27081,194,0

2

22

6

P (N/m2)

5.2.1.7. Trở lực do đột thu ra khỏi phòng sấy

Nhiệt độ ra khỏi phòng sấy là t2 = 500C có: 093,1 (Kg/m

3),

610.95,17 (m2/s)

Chuẩn số Reynol : Re = 61095,17

38,092,27

d= 591064

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

Tra [9] (trang 387), ta đƣợc 9,0

Vậy trở lực 3832

92,27093,19,0

2

22

7

P ( N/m2)

5.2.1.8. Trở lực của phòng sấy:

Ta có thể chọn 10008 P (N/m2)

5.2.1.9. Tổng trở lực của cả hệ thống:

81 ........... PPH p

pH = 2201,836 (N/m2)

5.2.2. Tính chọn quạt:

Áp suất làm việc toàn phần: (công thức II.238a, (trang 463, [9]):

H = Hp

kt

760

760

293

273 0

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

t0: Nhiệt độ làm việc (= 270C)



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

:Khối lƣợng riêng của của khí ở đktc 181,1 (kg/m3)

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

H = 2381,3 (N/m2)

Từ các đồ thị đặc tuyến của quạt (trang 485, [9]), ta chọn quạt II 4.70No16 , có

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



KẾT LUẬN

Hệ thống sấy chuối bằng phƣơng pháp sấy hầm có năng suất không cao (4000

kg/ngày) nên sau khi tính toán, kich thƣớc thiết bị cũng nhƣ một vài thông số tính

toán cũng chƣa phù hợp với các thông số thiết bị trên thực tế. Các tài liệu về sấy

chuối cũng chƣa thật rõ ràng để sinh viên có thể tính toán hết mọi thông số của hệ

thống.

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

nghiệm nhƣ các số liệu ẩm độ ban đầu, đƣờng cong giảm ẩm, đƣờng cong tốc độ

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

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

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

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

Mặc dù hệ thống sấy hầm nay đƣợc sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp

thực phẩm nhƣng do các sinh viên chƣa đƣợc tham quan thực tế nên đa phần các

tính toán còn thiên về lý thuyết, đôi chỗ chƣa hợp lý và không khoa học. Chúng em

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

hơn.



TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1].Bùi Hải, Trần Thế Sơn. Kỹ thuật sấy. NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội. 2007.

[2].Hoàng Văn Chƣớc. Thiết Kế Hệ Thống Thiết Bị Sấy. NXB Khoa học và kỹ

thuật. 2006.

[3]. Hoàng Văn Chƣớc. Hệ thống cung cấp nhiệt. Nhà xuất bản Bách khoa Hà Nội.

2006.

[4].Hồ Lê Viên. Tính toán, thiết kế các chi tiết thiết bị hóa chất và dầu khí. NXB

Văn hóa Dân tộc. 2006.

[5].http://www.dalat.gov.vn/. Truy cập cuối cùng ngày 1/5/2012.

[6].http://tailieu.vn/. Truy cập cuối cùng ngày 1/5/2012.

Nguyễn Văn Lụa. Kỹ thuật sấy vật liệu. Đại học Bách khoa TPHCM. 2006.

[7]. Nguyễn Văn May. Giáo Trình Kỹ Thuật Sấy Nông Sản Thực Phẩm. Nhà xuất

bản Khoa học và kỹ thuật. 2002.

[8]. Trần Văn Phú. Kỹ thuật sấy. Nhà xuất bản Giáo dục. 2008.

[9]. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên. Sổ tay quá trình và thiết bị

công số hóa chất tập 1. NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội. 1992.

[10].Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản. Sổ tay quá trình và thiết

bị công số hóa chất tập 2. NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội. 1992.

[11]. Vũ Bá Minh, Võ Văn Bang. Quá trình và thiết bị tập 3 – Truyền khối. NXB

Đại học Quốc gia TPHCM. 2008.

[123doc.vn] - 94649734 say chuoi say ham hoan chinh

Documents