THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẨM
ĐỒ ÁN 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY
HẦM (TUY- NEN) DÙNG ĐỂ SẤY KHOAI MÌ
LÁT NĂNG SUẤT 1000KG KHOAI MÌ KHÔ/H GVHD: ĐÀO THANH KHÊ SVTH: LỚP 02DHLTP3 1/ TRẦN BĂNG NGÂN 2205115297 2/ NGUYỄ N THỊ NGÂN 2205115288
TP. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013 trang 1
THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê MỤC LỤC Table of Contents
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 4
CHƢƠNG I : TỔNG QUAN ............................................................................................ 5
1.1 Tổng quan về phƣơng pháp sấy .............................................................................. 5
1.1.1 Bản chất của sấy ................................................................................................. 5
1.1.2 Phân loại ............................................................................................................. 5
1.1.3 Yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy ................................................................ 5
1.2 Công nghệ sấy khoai mì .......................................................................................... 6
1.2.1 Giới thiệu về khoai mì ....................................................................................... 6
1.2.2 Sơ đồ và Thuyết minh qui trình sấy: ............................................................... 8
1.2.2.1 Sơ đồ qui trình: ............................................................................................... 8
1.2.2.2 Qui trình sấy đƣợc thuyết minh nhƣ sau: .................................................... 9
1.2.3 Phƣơng pháp và chế độ sấy ............................................................................... 9
CHƢƠNG II: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CỦA HỆ THỐNG SẤY ..... 10
2.1 Các thông số ban đầu ............................................................................................ 10
2.1.1 Vật liệu sấy ....................................................................................................... 10 2.1.2
Tác nhân sấy: khôngkhí .............................................................................. 10
2.2. Tính toán ................................................................................................................ 12
2.2.1 Tính cân bằng vật chất: ................................................................................... 12
2.2.2 Tính cân bằng năng lƣợng .............................................................................. 12
2.2.3 Tính thiết bị chính: .......................................................................................... 13
2.2.3.2 Khối lƣợng khay: .......................................................................................... 14
2.2.3 Hầm sấy: ........................................................................................................... 14
CHƢƠNG 4: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ ......................................................... 15
4.1 Tính Caloripher ...................................................................................................... 15
4.2 Tính và chọn quạt ............................................................................................... 19
4.2.1. Tính áp suất toàn phần: ................................................................................. 19 trang 2
THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê
4.2.2 Tính lƣu lƣợng thể tích tác nhân sấy ............................................................. 22
4.3 Tính và chọn động cơ kéo tời ................................................................................ 23
4.4 Chọn Xiclôn: ........................................................................................................ 23
KẾT LUẬN ...................................................................................................................... 25
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 26 trang 3
THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê MỞ ĐẦU
Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong sản xuất thực phẩm. Sản
phẩm sau quá trình sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển,
chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm. Ví dụ điển hình là khoai mì, do ứng
dụng rộng rãi của nó mà khối lượng được sử dụng là rất lớn, nhất là trong các ngành nông
nghiệp và công nghiệp thực phẩm…nên việc chế biến và bảo quản rất quan trọng. Ở
trạng thái đó sản phẩm được bảo quản lâu hơn, dễ đóng gói và vận chuyển đi xa để phục
vụ cho các ngành sản xuất khác.
Và cách bảo quản phổ biến nhất hiện nay được sử dụng là sấy bằng các hệ thống sấy
khác nhau. Và trong đồ án này nhóm em chọn trình bày thiết kế hầm sấy khoai mì. Đầu đề đồ án
Tính toán thiết kế máy sấy để sấy khoai mì với năng suất 1 tấn/giờ.
Máy sấy: loại hầm sấy(Tuy-Nen) trang 4
THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê
CHƢƠNG I : TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về phƣơng pháp sấy
1.1.1 Bản chất của sấy
Sấy là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng nhiệt. Mục đích của quá trình
sấy là làm giảm khối lượng của vật liệu, tăng độ bền và bảo quản được tốt.
Trong quá trình sấy nước được cho bay hơi ở nhiệt độ bất kỳ do sự khuếch tán bởi sự
chênh lệch độ ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu và bởi sự chênh lệch áp suất hơi riêng
phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường chung quanh. Sấy là quá trình không ổn
định, độ ẩm của vật liệu thay đổi theo không gian và thời gian. 1.1.2 Phân loại
Phân loại các phương pháp sấy theo phương thức cung cấp nhiệt:
Phương pháp sấy đối lưu.
Phương pháp sấy bức xạ.
Phương pháp sấy tiếp xúc.
Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tần.
Phương pháp sấy thăng hoa.
1.1.3 Yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy
Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí: Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ
ẩm không khí, tốc độ gió…, việc nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ sấy. Nhưng
nhiệt độ làm khô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên
liệu bị chín và gây nên sự tạo màng cứng ở lớp bề ngoài cản trở tới sự chuyển động của
nước từ lớp bên trong ra bề mặt ngoài. Nhưng với nhiệt độ làm khô quá thấp, dưới giới
hạn cho phép thì quá trình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại nguyên liệu.
Khi sấy ở những nhiệt độ khác nhau thì nguyên liệu có những biến đổi khác nhau. Nếu
nhiệt độ cao hơn nữa thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trị dinh dưỡng và mất giá
trị cảm quan của sản phẩm.
Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí: Tốc độ chuyển động của không khí có
ảnh hưởng lớn đến quá trình sấy, tốc độ gió quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho
quá trình sấy. Vì tốc độ chuyển động của không khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên trang 5
THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê
nguyên liệu để cân bằng quá trình sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm
lại. Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình làm khô, khi hướng gió song song
với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh.
Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí. Độ ẩm tương đối của không khí cũng
là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quá trình làm khô, độ ẩm của không khí càng lớn thì
quá trình làm khô sẽ chậm lại.
Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu: Kích thước nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến
quá trình sấy. Nguyên liệu càng bé, càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh, nhưng nếu
nguyên liệu có kích thước quá bé và quá mỏng sẽ làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gãy vỡ.
Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu: Tùy vào bản thân nguyên liệu mà người ta chọn
chế độ làm khô cho phù hợp, cần phải xét đến thành phần hóa học của nguyên liệu như:
nước, lipit, protein, chất khoáng, Vitamin, kết cấu tổ chức chắc hay lỏng lẻo...
1.2 Công nghệ sấy khoai mì
1.2.1 Giới thiệu về khoai mì
Nguồn gốc: Khoai mì có tên khoa học là Manihot Esculenta (Grantz), là loại cây
lương thực phát triển ở các vùng có khí hậu nhiệt đới. Khoai mì bắt nguồn từ lưu vực
sông Amazon ở phía Nam châu Mỹ. Từ thế kỷ 16, cây khoai mì được trồng ở châu Á,
châu Phi và Mỹ Latinh. Ở Việt Nam khoai mì được trồng từ Bắc vào Nam, nhất là ở vùng
trung du và vùng núi. Năng suất bình quân về khoai mì ở nước ta vào khoảng 8-10 tấn củ/ha.
Thành phần các chất: khoai mì giàu tinh bột, nhiều gluxit khó tiêu, nghèo chất béo,
muối khoáng, vitamin và nhất là nghèo đạm.
Bảng 1: Thành phần các chất Thành phần % Nước 70.25 Tinh bột 21.45 Protein 1.12 trang 6
THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê Cellulose 1.10 Đường 5
- Trong các thành phần dinh dưỡng thì tinh bột là có ý nghĩa hơn cả, và hàm lượng tinh
bột nhiều hay ít tùy thuộc rất nhiều vào độ già (thời gian thu hoạch)
- Cấu tạo: hình gậy, hai đầu vuốt nhỏ lại. Tùy theo giống, điều kiện canh tác, độ màu mỡ
của đất mà chiều dài củ dao động khoảng 300-400mm, đường kính củ 40-60mm. Củ gồm 4 phần:
-Vỏ gỗ (vỏ lụa): là phần bao ngoài, mỏng, chiếm 0.5-3% khối lượng toàn củ, thành phần
chủ yếu là xenluloza, không có tinh bột, giữ cho củ khỏi bị tác động từ bên ngoài.
- Vỏ cùi: chiếm 8-15% khối lượng toàn củ, thành phần chủ yếu là tinh bột, xenluloza, hemixenluloza.
- Thịt khoai mì: là thành phần chủ yếu, chiếm 77-94% khối lượng toàn củ, thành phần
chủ yếu là tinh bột, xenluloza, protein và một số chất khác.
- Lõi: chiếm 0.3-0.4% khối lượng toàn củ, ở trung tâm, dọc suốt từ cuống đến đuôi củ,
thành phần chủ yếu là xenluloza. - Lợi ích:
Khoai mì là loại cây trồng có nhiều công dụng trong chế biến công nghiệp, thức ăn gia
súc và chế biến lương thực, thực phẩm. Ở nước ta , củ khoai mì dùng để chế biến tinh
bột, khoai mì lát khô, bột khoai mì hoặc dùng để ăn tươi, tạo ra nhiều sản phẩm công
nghiệp: bột ngọt, mì ăn liền, xiro, glucose, phụ gia dược phẩm và thực phẩm, kỹ nghệ
chất dính, rượu cồn, mạch nha….
Sản phẩm củ khoai mì được sử dụng một phần nhỏ dưới dạng củ tươi, còn lại được đưa
vào chế biến, gồm 2 dạng chính: dạng sơ chế thành khoai mì lát khô, khoai mì dạng viên
hoặc tinh chế thành bột. trang 7
THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê
1.2.2 Sơ đồ và Thuyết minh qui trình sấy:
1.2.2.1 Sơ đồ qui trình:
Hình 1: Sơ đồ quy trình công nghệ
-Thiết bị: Để thực hiện quá trình sấy, người ta sử dụng hệ thống gồm nhiều thiết bị chính
và thiết bị phụ. Trong đồ án này ta sử dụng các loại thiết bị như sau: Thiết bị chính Thiết bị phụ Hầm sấy Quạt đẩy Xe goòng Caloripher Quạt hút Tời kéo trang 8
THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê
1.2.2.2 Qui trình sấy đƣợc thuyết minh nhƣ sau:
Nguyên liệu: Khoai mì được xếp lên các khay, các khay lần lượt được xếp vào xe
goòng. Các xe goòng được chuyển vào trong hầm sấy (vì có bộ phận tời kéo nên việc vận
chuyển xe goòng vào hầm sẽ thuận tiện và dễ dàng hơn), đóng cửa hầm, tác nhân sấy
được đưa vào hầm và quá trình sấy bắt đầu. Sau mỗi 15 phút, mở cửa vào và cửa ra của
hầm sấy. Dùng tời kéo xe goòng ra khỏi hầm đồng thời đẩy một xe goòng mới vào hầm.
Tiếp tục tiến hành như vậy sau 10 giờ ta sấy xong 1 mẻ với năng suất 1 tấn khoai mì/giờ.
Tác nhân sấy: Không khí bên ngoài được đưa vào caloriphe nhờ quạt đẩy. Tại
caloriphe không khí được đốt nóng lên đến nhiệt độ cần thiết (caloriphe dùng chất tải nhiệt
là hơi nước). Sau đó không khí được dẫn vào hầm sấy. Nhiệt độ không khí tại đầu hầm
sấy sao cho phù hợp với vật liệu đem sấy (phải nhỏ hơn nhiệt độ cao nhất mà vật liệu có
thể chịu được). Trong hầm sấy, không khí nóng đi xuyên qua các lỗ lưới của khay đựng
vật liệu và tiếp xúc đều với vật liệu sấy. Ẩm của vật liệu sẽ bốc hơi nhờ nhiệt của dòng khí
nóng trên. Quạt hút được đặt cuối hầm sấy để hút tác nhân sấy ra khỏi hầm và đưa vào
cylone lắng bụi sau đó thảy ra ngoài. -Yêu cầu:
Vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao. Sản phẩm thu được:
Màu sắc: trắng đều, không có đốm nâu đen trên bề mặt.
Độ ẩm: không quá 15%, phải giòn.
Phải sạch tạp chất, không lẫn với cát, đất, bụi bẩn…
Tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp.
1.2.3 Phƣơng pháp và chế độ sấy
- Lựa chọn phương pháp sấy: Trong mỗi phương pháp sấy sẽ có nhiều phương thức khác
nhau. Ở đồ án sấy này phương pháp sấy được sử dụng là cấp nhiệt theo cách đối lưu (tức
là việc cấp nhiệt cho vật ẩm thực hiện bằng cách trao đổi nhiệt đối lưu (tự nhiên hay
cưỡng bức), môi chất sấy làm nhiệm vụ cấp nhiệt.
- Chọn chế độ sấy: liên tục trang 9
THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê
CHƢƠNG II: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CỦA HỆ THỐNG SẤY
2.1 Các thông số ban đầu
2.1.1 Vật liệu sấy
Nhiệt độ khoai mì vào hầm: 27 o C
Nhiệt độ khoai mì ra khỏi hầm: 43 o C Độ ẩm ban đầu: w1=40%
Độ ẩm sau khi sấy: w2=14% Nhiệt độ sấy: 1000C
Độ ẩm cân bằng: wcb=8% Độ w 40 ẩm tới hạn: 1 w   w   8  % 30 8 . 1 cb 8 . 1
Đường kính lát khoai mì: d= 50mm = 0.05m
Bề dày lát khoai mì: 10mm = 0.01m
2.1.2 Tác nhân sấy: khôngkhí
- Trạng thái A: Trước khi vào Caloripher
Không khí tại Tp. HCM có to = 27 o C có độ ẩm tương đối   % 82
- Trạng thái B: Trước khi vào hầm: chọn nhiệt độ sấy t =1000C.
- Trạng thái C: Sau khi ra khỏi hầm trang 10
THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê B H2=36,5 B t2=100 0 C   8 . 0   1 t3=43 A t1=27 H0=17,5 d0=18,4 d2=42
Hình 2: Đồ thị H-x của không khí ẩm
- Tra giản đồ Ramdzin (đồ thị H-x của không khí ẩm) ta được:
Bảng 2: Thông số trạng thái Các thông số Các trạng thái A B C Độ ẩm tương đối (%) 82 3 68 Nhiệt độ (0C) 27 100 43
Áp suất riêng phần Ph (mmHg) 21 21 47,5 Áp suất bão hòa Pb(mmHg) 22,5 50 50 Enthanpy H(KJ/Kgkkk) 17,5 36,5 36,5
Hàm lượng hơi ẩm d (g/kgkkk) 18,4 18,4 43
Khi chọn nhiệt độ sấy là 1000C thì tra giản đồ ta được nhiệt độ bầu ướt khoảng 37,50C
nhỏ hơn nhiệt độ bề mặt của vật liệu sẽ không làm cháy vật liệu trong quá trình sấy. Thời gian sấy: 10h/mẻ. trang 11
THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê 2.2. Tính toán
2.2.1 Tính cân bằng vật chất:
Khối lượng vật liệu sấy vào thiết bị: 100  w 100  14 2 G  G  1000
 1433 (kg / h) [3] 1 2 100  w 100  40 1
Lượng ẩm bốc hơi: W= G1 – G2 = 1433 - 1000 = 433 (kg/h) [3]
Năng suất nguyên liệu cho 1 mẻ: G  G *  1433 1
* 0  14330 (k g / me) [3] 0 1
Lượng không khí cần thiết để làm bốc hơi 1kg ẩm vật liệu: 1 1 l    40 65 , (kgkk / k kga ) m [3] d  d 0 , 0 43  0 , 0 184 2 0
Lượng không khí khô tổn thất:
L  W  l  433 65 , 40  1760 , 1 ( 45 kgkk / k ) h [3]
2.2.2 Tính cân bằng năng lƣợng
Dựa vào đồ thị H-d ta tra được các thông số: d1 = 18,4 (g/kgkkk) d2 = 43 (g/kgkkk) H0 = 17,5 (kcal/kgkkk) H2 = 36,5(kcal/kgkkk)
Nhiệt lượng cần thiết để làm bốc hơi 1kg ẩm trong quá trình sấy lý thuyết: H  H 2 q o   18 , 4 1000 d  d 2 0 5 , 36  5 , 17   18 , 4 1000  322 , 8 ( 46 kJ / kga ) m 43  , 18 4 [4]
Nhiệt lượng cần thiết để làm bốc hơi 1kg ẩm trong 1 giờ:
Q = q x W = 3228,46 x 433 = 1397921,14 (kJ/h) = 388,3(kJ/s) = 388,3 (KW) [4]
Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường trong 1s:
QMT = 10% x Q = 10% x 388,3 = 38,83 (KW) [4] trang 12
THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê
Nhiệt lượng của caloriphe:
QC = Q + QMT = 388,3 + 38,83 = 427,13 (KW) = 427130(W) [4]
2.2.3 Tính thiết bị chính: 2.2.3.1 Xe goòng:
- Chọn kích thước xe goòng:
Chiều cao toàn bộ của xe: hx = 1,6m
Chiều cao làm việc của xe: h1 = 1,4 Chiều dài xe: lx = 2m Chiều rộng xe: bx = 1,5m
- Tính số khay trong mỗi xe goòng:
Khoảng cách giữa 2 tầng khay: h2 = 0,05m h , 1 4 Số tầng khay trong 1 xe: 1 n    28 (tầng khay) h 05 , 0 2 Hình 3: xe sấy trang 13
THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê
Số khay trong 1 tầng: m = 1 khay
Số khay trong 1 xe goòng: s = m * n = 1* 28 = 28 (khay)
- Lượng khoai mì trên mỗi xe goòng, mỗi khay chứa 15kg khoai mì:
gv = 28 * 15 = 420 (kg khoai mì/xe)
-Số xe goòng cần cho 1 mẻ sấy:
-Tính khối lượng xe goòng: +Khối lượng khung xe:
Cần 4 thanh đứng 1,4m; 4 thanh ngang 2m; 4 thanh dọc 1,5m. Các thanh làm bằng
inox 304, có kích thước 30301,5mm
Khối lượng thực tế 1m inox 304 nặng 0,7kg
Khung xe gòong nặng: 0,7*(4*1,4+4*2+4*1,5) = 13,72kg
Khối lượng bánh xe goòng: 12,08kg. Khối lượng bánh xe goòng đường kính 70 nặng
2kg kèm 2 ổ bi, mỗi ổ nặng 0,5kg, 1 miếng cao su chịu va đập 0,02kg/miếng. Vậy mỗi
bánh nặng 3,02kg, mỗi xe có 4 bánh nên nặng 12,08kg.
2.2.3.2 Khối lƣợng khay:
Khung khay làm bằng inox 304 kích thước 15*15*2mm có 2 thanh dài 1,95m và 2 thanh ngang 1,43m
Khối lượng thực tế 1m inox 304 nặng 0,7kg
Tổng khối lượng khung khay là: 0,7* ( 2 * 1,43 + 2 * 1,93) = 4,7kg
Mỗi khay có tấm lưới ở đáy, kích thước lỗ 20 20 mm, làm bằng inox, kích thước tấm lưới
1,43*1,93m; khối lượng 1,2kg/tấm.
Khối lượng 1 khay: Gk = 4,7 +1,2 = 5,904 (kg)
Tổng khối lượng khay trên 1 xe = 28 * 5,904 = 165,3(kg)
Khối lượng 1 xe goòng chưa chở khoai mì: 13,72 + 12,08 + 165,312 = 191,1(kg)
Khối lượng 1 xe goòng có chở khoai mì: 191,1 + 420 = 611,1(kg) 2.2.3 Hầm sấy:
-Chiều dài hầm sấy: Lh = nx * lx + L1 + L2 [1]
Với L1 là khoảng cách 2 xe, L2 là khoảng cách 2 đầu hầm, thường lấy L1+ L2=0,5lx trang 14
THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê
Vậy Lh = 35 * 2 + 0,5 * 2 = 71(m)
-Chiều rộng hầm sấy: B  b  2b  1,5  2 0, 05  1, 6 (m) [1] h x 1
b1: khoảng trống bên hông xe tới vách tường.
-Chiều cao hầm sấy: Hh = hh + Hx = 1,6 + 0,1 = 1,7 (m) [1]
Hx : là khoảng trống từ xe tới trần
Hầm sấy được xây bằng gạch có chiều dày  = 0,3m; 2 lớp hồ vữa mỗi lớp dày 1     025 , 0
m phủ 2 bên lớp gạch. 2 3
-Chiều rộng phủ bì của hầm:
B  B  2  (  2  )  6 , 1  2  ( 3 , 0  2  025 , 0 )  ( 3 , 2 m) [1] h 1 2
Chiều dài phủ bì của hầm: L = 1,9 + 2 x (0,3 + 2 x 0.025) = 2,6m
Trần hầm sấy có lớp bêtông dày   35 , 0 m 4
- Chiều cao phủ bì của hầm: H  H   = 1,9 + 0,35 = 2,25 (m) [1] h 3
CHƢƠNG 4: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 4.1 Tính Caloripher
Caloriher là thiết bị dùng để đốt nóng không khí trước khi đưa không khí vào hầm sấy.
Trong kỹ thuật sấy thường dùng 2 loại caloripher: caloripher khí-hơi và caloripher khí
khói. Ở đây ta sấy khoai mì bằng hầm sấy với nhiệt độ tác nhân sấy không quá 120 o C nên
ta chọn loại caloripher khí-hơi.
Caloripher khí-hơi là thiết bị trao đổi nhiệt có vách ngăn. Trong ống là hơi bão hòa ngưng
tụ, ngoài ống là không khí chuyển động. Do hệ số trao đổi nhiệt khi ngưng tụ của hơi nước
 rất lớn so với hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giữa mặt ngoài của ống với không khí  . Vì n k
vậy, phía không khí thường được làm cánh để tăng cường truyền nhiệt. Hơi nước trong
ống có áp suất 1 at; nhiệt độ bão hòa của hơi nước là th= 110 oC .
Độ chênh lệch trung bình : trang 15
THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê t   t  max min t   log t  [4] max ln tmin t   t  t 0  110  27  83 C max h v t   t  t 0  110 100  10 C min l r
Với t0, t1 là nhiệt độ không khí vào và ra khỏi caloripher. t     t  t max min  83 10 0 log   t , 34 495 C max 83 ln  ln t 10 min t Th =1100C Tr = 100 0C Tv = 27 0C F
Hình 4: Đồ thị biểu diễn nhiệt độ
+Caloripher có ống làm bằng inox 304 có: Hệ số dẫn nhiệt   W 25 / mK inox304
Đường kính trong d1 = 48mm = 0,048m
Đường kính ngoài d2 = 50mm = 0,05m Chiều dài ống l = 1,5m Bước ống ngang s1 = 0,1m Bước ống dọc s2 = 0,1m
+Do đó có thể tính hệ số truyền nhiệt qua ống ứng với bề mặt không làm cánh F1 theo
công thức tính hệ số truyền nhiệt qua vách phẳng: trang 16
THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê 1 K  [4] 1  1       1 304 2 c Với: -   W 25 / mK inox -  5 ,
0  (d  d )  0 , 0 01m 2 1 -   1 c
- : hệ số tỏa nhiệt của hơi nước vào ống, W/m2độ 1
- : hệ số tỏa nhiệt tỏa nhiệt từ thành ngoài ống ra không khí, W/m2độ. 2 -Tính  : 1 Nu   1 hoinuoc   [2] 1 d1 Tiêu chuẩn Reynold: . d1 Re   [2]
 : vận tốc lưu lượng dòng nóng:  = 5m/s 1   , 0 272 10 6  
m2 / s độ nhớt dòng nóng tại 1100C 1   d 5  0 , 0 48 Vậy Re 1 1    882353  10000 1  , 0 272 10 6 1
Do chế độ chảy trong ống là chảy rối nên   0,8 0,43 Pr Nu  021 , 0  Re  Pr F 1 F   Pr  V    0,8 0,43 60 , 1 Nu  021 , 0 882353  60 , 1   139 , 7 4 1    68 , 1  [[[[ơ
PrF =1,6 tại 1100C và Prv =1,68 tại 1050C tra bảng 7 [1] Nu  139 , 7 4  5 , 68 10 2   1 hoinuoc     19942 ( 1 , W / mK) 1 d 0 , 0 48 1
- λhơi nước = 68,5(W/mK): hệ số truyền nhiệt của nước tại 1100C Chuẩn số Reynold trang 17
THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê   d 25  05 , 0 Re 2 2    64817 ,4 2  19,285 10 6 2
  25(m / s) 2
 = 19,285 x 10-6 m2/s tại 63,50C 2 Nu 0,8 2 = 0,018 * Re2 [ 2]
Nu2 = 0,018 * 64817,40,8 = 127,24 Tính  2 Nu  12 , 7 24 85 , 2 110 2   2 KK     ( 55 , 72 W / mK) 2 d 05 , 0 2
λkk = 2,851 x 10-2 (W/mK): hệ số truyền nhiệt của không khí tại nhiệt độ trung bình: - 63,50C Tính hệ số K 1 1 K    72 ( 1 , W / 2 m K ) 1  1 1 , 0 001 1         19942 1 , 25 72 55 , 1 1 304 2 c
+Diện tích bề mặt trong của các ống: Q 427130 F    ( 7 , 171 2 m ) [2] K  t  1 , 72  , 34 495 log
+Tổng số ống trong caloripher: F 171 7 , n    744( ' ô ng) d  l 14 . 3  049 , 0  5 , 1 tb + d : đườ tb
ng kính trung bình của 1 ống: dtb = 0,049 m +Số hàng ống: n 744 Z    (
27 hàng) , với m = 28: số ống trong mỗi hàng. m 28 +Kích thước calorpher
- chiều dài caloriphe: lcaloriphe = 28 * 0.1 + 0.1= 2,9(m)
- chiều rộng caloriphe: bcaloriphe = 27 * 0,1 + 0,1 = 2,8(m) trang 18
THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê
4.2 Tính và chọn quạt
Quạt là thiết bị vận chuyển tác nhân sấy trong hệ thống sấy. Để chọn loại quạt có số hiệu
hiệu bao nhiêu cần phải xác định được:
Trở lực mà quạt phải khắc phục… Năng suất của quạt Q.
A, B, C là trạng thái của không khí khi vào caloripher, khi vào hầm sấy và khi ra khỏi hầm sấy.
 ,  ,  là khối lượng riêng của không khí ứng với các trạng thái trên. A B C
 , , là độ nhớt động học của không khí ứng với các trạng thái trên. A B C
Q , Q , Q là năng suất của quạt của quạt ứng với các trạng thái trên của không khí. A B C Năng suấ L
t quạt tính theo công thức sau: Q   [thầy Trần Văn Phú]
L= 17601,45(kgkkk/h): lượng không khí khô cần Bảng 4: Bảng tóm tắt Trạng thái t(oC)  (kgm3)  (m2/s) Q (m3/h) không khí A 27 1,177 15,72.10-6 14954,5 B 100 0,946 23,13.10-6 18606,18 C 43 1,0125 17,257.10-6 17384,15
4.2.1. Tính áp suất toàn phần: P   P   P   P   P   P  C O S X đ
- Trong đó trở lực qua caloriphe là P , trở lực qua thiết bị sấy là P , trở lực qua thiết bị C S lọc bụi là P
 , trở lực đường ống P , áp suất động là  X O đ P
+ Áp suất động là  đ P :   , 1 293  25 P     57 , 1 (mmHg  đ ) 209  3 , Pa  [3] 2  g 2  81 , 9
 = 1,293kg/m3 khối lượng riêng của không khí tại điều kiện tiêu chuẩn. 0 trang 19
THIẾT BỊ SẤY HẦM KHOAI MÌ GVHD: Đào Thanh Khê
g = 9,81(m/s2): gia tốc trọng trường.
+ Trở lực qua caloriphe là P : C 2  Z P   C 2  : Hệ số trở kháng
 =1,049kg/m3 : Khối lượng riêng của không khí tra ở nhiệt độ 63,50C
Z: Số hàng ống trong caloriphe 0,9 0,9 0  1 ,   s  d   d   s  d   72 , 0
 Re 0,245s  d  2   TB   1 2 0,9 1 2 1 2       d d s   d 2   2   2 2  0,9 0,9 0 1 ,           72 , 0  61942 5 , 0,245  1 , 0  05 , 0  20,9 1 , 0 05 , 0 0 , 0 49 1 , 0 05 , 0          , 0 05   05 , 0   1 , 0  05 , 0   09 , 0 2  Z 25 2  049 , 1 31 P     09 , 0  914 5 , C Pa 2 2
+Trở lực qua thiết bị sấy là P : S 2 L    P h     S ms   Pa  [5] d 2 td  :Hệ số ma sát ms
dtđ: đường kính tương đương của hầm sấy   m 015 , 0
: Độ nhám của hầm sấy 3   0 .
1 25kg/ m : Khối lượng riêng của không khí tra ở 71,50C
Chọn tốc độ dòng khí trong hầm  m 3 / s S 2B  H 2  6 , 1  9 , 1 d h h    m tđ 74 , 1 B  H 6 , 1  9 , 1 h h 0,25 0,25     015 , 0    1 , 0   1 , 0     03 , 0 ms    dtđ   74 , 1  trang 20