BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM ĐỀ TÀI THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY HẦM DÙNG ĐỂ SẤY TIÊU, NĂNG SUẤT 1,5 TẤN NGUYÊN LIỆUMẺ Giảng Viên Hướng Dẫn Bùi Văn Hoài Sinh Viên Thực Hiện Huỳnh Tấn Phú 2005181215 Nguyễn Triều Tiên 2005180480 TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2020 62 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY HẦM DÙNG ĐỂ SẤY TIÊU, NĂNG SUẤT 1,5 TẤN NGUYÊN LIỆUMẺ Giảng Viê.
Tổng quan về nguyên liệu
Đặc điểm sinh học và nguồn gốc cây tiêu
Tên khoa học: Piper nigrum
Hồ tiêu, hay còn gọi là cổ nguyệt, hắc cổ nguyệt, bạch cổ nguyệt (danh pháp khoa học: Piper nigrum), là một loại cây leo có hoa thuộc họ Hồ tiêu (Piperaceae) Loài cây này chủ yếu được trồng để thu hoạch quả và hạt, thường được sử dụng làm gia vị dưới dạng khô hoặc tươi.
Hồ tiêu là một loại dây leo với thân dài, nhẵn, không lông, có khả năng bám vào cây khác bằng rễ Thân cây cuốn và mang lá mọc cách, lá tương tự như lá trầu không nhưng dài và thuôn hơn Hồ tiêu có hai loại nhánh: nhánh mang quả và nhánh dinh dưỡng, cả hai đều phát triển từ kẽ lá Cụm hoa của hồ tiêu có hình dạng như đuôi sóc và khi chín sẽ rụng cả chùm.
Quả hồ tiêu có hình cầu nhỏ, thường mọc thành chùm từ 20-30 quả, bắt đầu với màu xanh lục, sau chuyển sang vàng và cuối cùng là đỏ khi chín Từ loại quả này, người ta có thể thu hoạch hồ tiêu trắng, đỏ, xanh và đen Cây hồ tiêu rất dòn, dễ gãy và có thể chết nếu không được vận chuyển cẩn thận Mỗi quả chỉ chứa một hạt duy nhất.
Hồ tiêu được thu hoạch hai lần mỗi năm, với hồ tiêu đen được hái khi có một số quả đỏ hoặc vàng trên chùm, tức là khi quả còn xanh Những quả non quá giòn và dễ vỡ khi phơi, trong khi các quả khác sẽ chuyển sang màu đen khi phơi Đối với hồ tiêu trắng, người ta hái quả khi chúng đã chín hoàn toàn và sau đó loại bỏ vỏ, tạo ra sản phẩm có màu trắng ngà hoặc xám, ít nhăn nheo và ít thơm hơn nhưng lại cay hơn do quả đã chín.
Hình 1.2 Tiêu xanh Hình 1.3 Tiêu khô đen và tiêu sọ
1.1.2 Thành phần cơ hóa lý của tiêu trái
Khối lượng của tiêu chủ yếu là nước, chiếm từ 66-68% với các liên kết cơ lý, hóa lý và hóa học Nước trong nguyên liệu không chỉ tạo sức căng cho hạt tiêu mà còn đóng vai trò là dung môi hòa tan các chất như vitamin, pectin, amilopectin và khoáng chất Tuy nhiên, hàm lượng nước cao trong nguyên liệu có thể gây hư hỏng trong quá trình bảo quản trước khi sấy.
Hồ tiêu là nguồn cung cấp vitamin C phong phú, vượt trội hơn cả cà chua Chỉ với nửa cốc hồ tiêu xanh, vàng hoặc đỏ, bạn đã đáp ứng được hơn 23% nhu cầu canxi hàng ngày của một người.
Tiêu chứa 1,2-2% tinh dầu, 5-9% piperin và 2,2-6% chanvixin, trong đó piperin và chanvixin là hai loại alkaloid mang lại vị cay đặc trưng Ngoài ra, tiêu còn có 8% chất béo, 36% tinh bột và 4% tro Hạt tiêu thường được rang chín để tạo hương vị thơm ngon, cay nồng, và thường được sử dụng làm gia vị trong ẩm thực.
Phân bố
Hạt tiêu chứa nhiều chất chống oxy hóa như beta carotene, giúp tăng cường hệ miễn dịch và bảo vệ tế bào khỏi sự hủy hoại, ngăn ngừa nguy cơ mắc các bệnh ung thư và tim mạch.
1.1.3 Phân bố Ở nước ta hồ tiêu được phân bố thành các vùng sản xuất chính ở Bắc Trung Bộ, Duyên hải Trung Bộ, Tây Nguyên, vùng Đông Nam Bộ và đồng bằng sông Cửu Long, trong đó Tây Nguyên và Đông Nam Bộ là 2 vùng sản xuất chính Sản xuất hồ tiêu thường hình thành các vùng nổi tiếng như: Tân Lâm (Quảng Trị), Lộc Ninh (Bình Phước), Bà Rịa (Bà Rịa– Vũng Tàu), Phú Quốc (Kiên Giang), Dak R’Lắp (Đăk Nông), Chư Sê (Gia Lai), điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc quy hoạch thành các vùng sản xuất hàng hóa tập trung, đạt chất lượng xuất khẩu cao
Việt Nam hiện là quốc gia hàng đầu thế giới trong lĩnh vực xuất khẩu tiêu, nhưng chủ yếu vẫn xuất khẩu ở dạng thô Do đó, việc bảo quản tiêu hạt để xuất khẩu trở nên vô cùng quan trọng và cần thiết cho nền kinh tế quốc dân.
Bảo quản tiêu là một thách thức lớn do môi trường dễ bị sâu mọt tấn công Để duy trì chất lượng lâu dài, hạt tiêu cần phải đạt tiêu chuẩn ban đầu tốt và có độ ẩm an toàn.
Quá trình sấy hạt sau thu hoạch đóng vai trò quan trọng trong việc bảo quản và chế biến hạt, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm Phương pháp này giúp bảo quản hạt tiêu lâu hơn, thuận tiện cho việc vận chuyển và được ứng dụng rộng rãi trong chế biến các sản phẩm ăn liền.
Tổng quan về phương pháp
Bản chất của quá trình sấy
Sấy là quá trình loại bỏ độ ẩm khỏi vật liệu thông qua nhiệt, diễn ra nhờ sự khuếch tán do sự chênh lệch độ ẩm giữa bề mặt và bên trong vật liệu Quá trình này cũng liên quan đến sự chênh lệch áp suất hơi riêng phần giữa bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh.
Phân loại quá trình sấy
Người ta phân biệt ra 2 loại:
Sấy tự nhiên sử dụng ánh nắng và gió làm tác nhân chính, tuy nhiên phương pháp này gặp khó khăn do yêu cầu diện tích sân phơi rộng và phụ thuộc vào thời tiết, đặc biệt là không thuận lợi trong mùa mưa.
Sấy nhân tạo là quá trình sử dụng nhiệt từ các tác nhân như khói lò, không khí nóng hoặc hơi quá nhiệt để loại bỏ độ ẩm Phương pháp này cho phép điều khiển và thực hiện quá trình sấy một cách hiệu quả hơn so với sấy tự nhiên.
Ngoài ra chúng ta cũng có nhiều cách phân loại quá trình sấy theo các lựa chọn sau:
Dựa vào tác nhân sấy:
- Sấy bằng không khí hay khói lò.
- Sấy bằng tia hồng ngoại hay bằng dòng điện cao tầng.
Dựa vào áp suất làm việc:
Dựa vào phương pháp làm việc:
Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho qúa trình sấy:
- Máy sấy tiếp xúc hoặc máy sấy đối lưu.
- Máy sấy bức xạ hoặc máy sấy bằng dòng điện cao tầng.
Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy hầm, sấy tầng sôi, sấy phun,…
Dựa vào chuyển động tương hỗ của tác nhân sấy và vật liệu sấy: sấy xuôi chiều, ngược chiều, chéo dòng,…
Phân loại theo sự chuyển động tương đối giữa dòng khí và vật liệu ẩm:
Loại thổi qua bề mặt.
Loại thổi xuyên vuông góc với vật liệu.
Phương pháp thực hiện
Các liên kết ẩm với chất khô trong nguyên liệu có ảnh hưởng đáng kể đến quy trình sấy, quyết định hiệu suất của quá trình này Có nhiều dạng phân biệt liên kết ẩm trong nguyên liệu, nhưng phân loại phổ biến nhất là theo bản chất hình thành liên kết của P.H Robinde (Hoàng Văn Chước).
1999) Được chia thành ba nhóm chính:
Để nâng cao giá trị sử dụng của tiêu, các công đoạn sau thu hoạch như làm khô, bảo quản và chế biến là rất quan trọng nhằm giảm thiểu tổn thất và duy trì chất lượng Trong quá trình bảo quản, cần đặc biệt chú ý đến tình trạng hạt tiêu vì chúng dễ hút ẩm, có khả năng thu hút mọt cao và dễ hư hỏng Hơn nữa, quá trình hô hấp cũng diễn ra trong thời gian bảo quản, ảnh hưởng đến chất lượng của tiêu.
Mục tiêu của bảo quản là duy trì tối đa số lượng và chất lượng của đối tượng trong suốt quá trình bảo quản Đối với tiêu hạt không có vỏ như vỏ trấu, nếu điều kiện bảo quản không đảm bảo, như tiêu chưa chín già, phơi chưa thật khô, hoặc dụng cụ chứa đựng không kín, thì có thể bị chim, chuột, mốc, mọt phá hỏng hoàn toàn trong vài tháng Do đó, cần làm tiêu khô đến độ ẩm 12-13% để bảo quản an toàn và giảm thiểu mức độ hư hỏng.
Có hai phương pháp để làm khô tiêu khô: phơi nắng và sấy, nhưng trong bài viết này, chúng ta sẽ tập trung vào phương pháp sấy để bảo quản lương thực và chế biến sản phẩm chất lượng cao Việc sấy các loại hạt đến độ ẩm bảo quản là rất quan trọng và có thể thực hiện bằng nhiều hệ thống khác nhau như buồng sấy, hầm sấy, tháp sấy, và thùng sấy, mỗi loại đều có ưu nhược điểm riêng Chế độ sấy ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm do quá trình này liên quan đến trao đổi nhiệt và chất phức tạp, làm thay đổi cấu trúc vật lý và thành phần hóa học của nguyên liệu Đối với sấy tiêu dạng hạt, thiết bị sấy hầm thường được lựa chọn vì khả năng sấy hiệu quả cho vật liệu dạng hạt và cục nhỏ, được sử dụng phổ biến trong công nghệ sau thu hoạch Trong thiết bị sấy hầm, nguyên liệu được xáo trộn và trao đổi nhiệt liên tục với tác nhân sấy, giúp tăng tốc độ sấy và đảm bảo hạt được sấy đều, đồng thời cho phép hoạt động liên tục với năng suất lớn.
Tác nhân sấy trong quá trình sấy có thể là không khí nóng hoặc khói lò, nhưng để đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, không khí được đun nóng bằng calorêwxiphe là lựa chọn tối ưu Nhiệt độ của tác nhân sấy phụ thuộc vào loại hạt Để rút ngắn thời gian sấy, cần tăng tốc độ tác nhân sấy bằng hệ thống quạt gió Đối với nguyên liệu tiêu, chế độ sấy cùng chiều được ưu tiên do cường độ cao, thời gian sấy ngắn hơn và sản phẩm ra khỏi hầm đã nguội, mang lại hiệu quả kinh tế Trong khi đó, sấy ngược chiều phù hợp với sản phẩm yêu cầu chất lượng cao, không bị cong vênh hay nứt nẻ.
Quá trình sấy tiếp xúc tốt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy.
Cường độ sấy lớn, có thể đạt 100kg ẩm bay hơi/m 3 h.
Không tạo bụi trong sản xuất
Thiết bị chiếm diện tích lớn, khó có thể cơ khí và tự động hóa hoàn toàn.
đều đặn và mãnh liệt nhờ
Quy trình sản xuất
Quy mô lớn dạng công nghiệp
Nhóm hướng tới quy mô lớn với phương pháp và công nghệ cải tiến nhằm nâng cao hiệu suất và đảm bảo vệ sinh Tiêu xanh được xử lý qua quá trình phơi nắng từ 6-12 tiếng, tùy thuộc vào khí hậu, giúp giảm độ ẩm từ 66-68% xuống còn 43-45% Đây là tiêu chuẩn độ ẩm của tiêu thô nguyên liệu.
► Đóng bao tiêu với 2 lớp, lớp ngoài với vải sợi thông thường, lớp ni lông bên trong để tránh tiêu bị hút ẩm trở lại dẫn tới nấm mốc.
► Lưu trữ tiêu ở những vị trí thoáng mát và khô ráo Tiêu thô đi vào quá trình sản xuất theo quy trình sau:
Hình 1.6 Quy trình công nghệ
Hạt tiêu nguyên liệu được đưa vào hộc nạp liệu dưới đất và chuyển đến sàng tạp chất qua gầu tải Sàng tạp chất hoạt động dựa trên nguyên lý khí động học, phân cách trọng lượng và thể tích, giúp tách khoảng 90% tạp chất lẫn trong hạt tiêu, bao gồm tạp chất nhỏ hơn, lớn hơn và nhẹ hơn hạt tiêu, cả bụi cũng được loại bỏ.
Sàng tạp chất không chỉ giúp loại bỏ tạp chất mà còn có khả năng tách sắt thép ra khỏi nguyên liệu nhờ vào bộ phận từ tính Sau khi qua quá trình sàng lọc, hạt tiêu nguyên liệu đạt kích thước từ 2,5 mm đến 6,5 mm.
Công đoạn 2: Phân loại theo kích cỡ
Sau khi tách tạp chất, hạt tiêu được chuyển vào sàng đảo phân loại qua gầu tải Sàng đảo này có 3 lưới với kích cỡ 4,5mm, 4,9mm và 5,5mm Hạt tiêu sau khi làm sạch sẽ được phân loại thành 4 dòng sản phẩm khác nhau.
• Hạt có kích thước từ F2,5mm - F4,5mm
• Hạt có kích thước từ F4,5mm - F4,9mm
• Hạt có kích thước từ F4,9mm - F5,5mm
• Và hạt có kích thước lớn hơn F5,5mm
Hạt tiêu sau khi được phân loại kích cỡ sẽ được cho vào 4 thùng chứa khác nhau Từ những thùng chứa này, chúng ta có thể phối trộn các loại hạt tiêu theo yêu cầu của sản phẩm để xuất khẩu hoặc tiếp tục chế biến.
Công đoạn 3: Tách đá sạn
Hạt tiêu trước khi vào máy tách đá sạn thường lẫn với những hạt sạn có kích thước tương tự Máy tách đá sạn hoạt động dựa trên sự khác biệt về tỷ trọng giữa hạt tiêu và hạt sạn Hạt tiêu nhẹ hơn sẽ được luồng khí nâng lên, tạo thành dòng chảy song song với lưới sàng và thoát ra ngoài Ngược lại, hạt sạn nặng hơn sẽ rơi xuống, va chạm với các cạnh của rãnh lưới và nhảy ngược lại để thoát ra ngoài.
Công đoạn 4: Phân loại bằng khí động học
Hạt tiêu sau khi rời máy tách đá sạn vẫn còn những hạt tiêu chắc và xốp có kích cỡ tương tự Để phân loại, hạt tiêu được đưa vào thiết bị phân loại khí động học gọi là Catador, nơi có dòng khí thổi từ dưới lên trên Nhờ vào dòng khí này, các hạt tiêu xốp và nhẹ sẽ được nâng lên và thoát ra ngoài, trong khi các hạt chắc lơ lửng và được tách ra theo một đường khác Lưu lượng dòng khí trong Catador được điều chỉnh tùy theo chất lượng hạt tiêu.
Công đoạn 5: Phân loại tỷ trọng xoắn ốc
Hạt tiêu sau khi được làm sạch và phân loại theo kích cỡ, tách đá sạn và phân loại bằng khí động học vẫn giữ sự đa dạng về hình dạng, bao gồm hạt móp méo, hạt tròn và cả những cọng tiêu lẫn trong.
Máy phân loại hình dạng kiểu xoắn ốc có thiết kế với các vách ngăn xoắn ốc xung quanh trục thẳng đứng Hỗn hợp hạt tiêu, bao gồm hạt tiêu biến dạng và hạt tròn, được đưa vào miệng trên của máy để tiến hành phân loại.
Hạt tiêu di chuyển theo chiều xoắn ốc dưới tác động của trọng lực, với các hạt tròn gia tốc tăng dần cho đến khi chúng xoay quanh độ nghiêng của vách ngăn bên ngoài và bị tách ra Trong khi đó, các hạt biến dạng rơi tự do trên máng xoắn ốc gặp lực ma sát cao hơn, khiến chúng chảy gần hơn trục của máy xoắn ốc và được đưa ra ngoài.
Công đoạn 6 trong quy trình xử lý hạt tiêu là rửa và khử trùng vi sinh bằng hơi nước Để tiêu diệt các vi sinh vật có hại, đặc biệt là khuẩn salmonella, người ta sử dụng hơi nước với áp suất từ 2 đến 3 kg/cm2 và nhiệt độ từ 120 đến 140 độ C Quá trình phun hơi nước vào hạt tiêu diễn ra trong khoảng thời gian ngắn, từ 20 đến 40 giây Trong quá trình này, hạt tiêu sẽ được chuyển tải qua trống trích ly nước trước khi đi vào hệ thống sấy.
Năng suất sấy hạt tiêu được điều chỉnh phù hợp với ẩm độ nguyên liệu để đạt hiệu suất cao nhờ hệ thống vít xả trái khế
Công đoạn 8: Làm nguội sau sấy và phân loại
Sau khi sấy, hạt tiêu được làm nguội trong thùng và tiếp tục được phân loại qua catador để loại bỏ tạp chất như bụi và vỏ hạt tiêu Tiếp theo, hạt tiêu được đưa vào máy phân loại hình dạng kiểu xoắn ốc để phân loại lần thứ hai.
Công đoạn 9: Cân định lượng tự động
Hạt tiêu thành phẩm được đưa vào thùng chứa để trữ hoặc được đưa vào hệ thống cân tự động định lượng theo yêu cầu
Cân định lượng tự động được điều khiển bởi hệ thống điện tử, với khả năng hiển thị trọng lượng từ 30-60kg và sai số cho phép là ± 45g/50kg, đạt năng suất 200 bao mỗi giờ.
Tiêu chuẩn chất lượng cho hàng xuất khẩu của Việt Nam chủ yếu tập trung vào các nguyên liệu thô, với các chỉ tiêu cơ bản về độ ẩm và tạp chất được quy định trong hợp đồng mua bán và thư tín dụng.
- Tiêu chuẩn FAQ ( Fair Acceptable Quality ), Thường xuất khẩu các loại sau :
+ Tiêu đen FAQ 550g/lít: Dung trọng : 550g/lí ; Độ ẩm : 12,5 % ; Tạp chất : 0, %; Không có sâu mọt , nấm mốc.
+ Tiêu đen FAQ 500g/lít: Dung trọng : 500g/lít; Độ ẩm : 13 %; Tạp chất : 1%; Không có sâu mọt , nấm mốc
- Tiêu chuẩn ASTA ( American Standards Trade Association ):
+ Dung trọng : 570g/lít cho tiêu đen và 630g/lít cho tiêu trắng
+ Chất thải động vật : < img/lb ( 454g )
+ Chất thải khác : < 5mg/lb
+ Cỡ hạt trên sàng 0 5mm : 100 % bằng hơi nước nóng
Nhiều thị trường tại Châu Âu và Trung Đông yêu cầu tiêu chuẩn an toàn thực phẩm rất cao, bao gồm việc không có kim loại nặng như Arsenic và Cadmium, cũng như không có vi khuẩn E coli và chất phóng xạ Hiện nay, hơn 95% sản lượng tiêu của Việt Nam được xuất khẩu theo tiêu chuẩn FAQ, với dung trọng từ 500-550g/lít, độ ẩm từ 13-13,5% và tạp chất từ 0,5-1% Tỷ lệ xuất khẩu theo tiêu chuẩn ASTA là rất nhỏ.
Bảng 1 - Các chỉ tiêu vật lý của hạt tiêu đen
Hạt tiêu đen NP hoặc SP
1 Tạp chất lạ, % khối lượng, không lớn hơn 0,2 0,5 1,0 1,0 0,2
2 Hạt lép, % khối lượng, không lớn hơn 2 6 10 18 2,0
3 Hạt đầu đinh hoặc hạt vỡ, % khối lượng, không lớn hơn 2,0 2,0 4,0 4,0 1,0
4 Khối lượng theo thể tích, g/l, không nhỏ hơn 600 550 500 450 600
5.2.2 Các chỉ tiêu hóa học của hạt tiêu đen, được qui định trong Bảng 2.
Bảng 2 - Các chỉ tiêu hóa học của hạt tiêu đen
NP hoặc SP Hạt tiêu đen
1 Độ ẩm, % khối lượng, không lớn hơn 13,0 12,5 12,5
2 Tro tổng số, % khối lượng tính theo 7,0 6,0 6,0 chất khô, không lớn hơn
3 Chất chiết ete không bay hơi, % khối lượng tính theo chất khô, không nhỏ hơn
4 Dầu bay hơi, % (ml/100g) tính theo chất khô, không nhỏ hơn 2,0 2,0 1,0
5 Piperin, % khối lượng tính theo chất khô, không nhỏ hơn 4,0 4,0 4,0
6 Tro không tan trong axit, % khối lượng tính theo chất khô, không lớn hơn - - 1,2
7 Xơ thô, chỉ số không hòa tan, % khối lượng tính theo chất khô, không nhỏ hơn
5.3 Yêu cầu về sinh vật đối với hạt tiêu đen
Các yêu cầu về vi sinh vật đối với hạt tiêu đen được qui định trong bảng 3.
Bảng 3 - Các yêu cầu về vi sinh vật đối với hạt tiêu đen
Tên chỉ tiêu Mức tối đa
1 Tổng số vi sinh vật hiếu khí, số vi khuẩn trong 1 mg sản phẩm 10 4
2 Coliforms, số khuẩn lạc trong 1 mg sản phẩm 10 2
3 E.coli, số khuẩn lạc trong 1 mg sản phẩm 3
4 S.aureus, số khuẩn lạc trong 1 mg sản phẩm 10 2
5 Salmonella, số khuẩn lạc trong 25 mg sản phẩm Không được có
6 Nấm men và nấm mốc, số khuẩn lạc trong 1 mg sản phẩm 10 2
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH
Cân bằng vật liệu
G1,G2:Lượng vật liệu trước khi vào và sau khi ra khỏi mấy sấy (kg/h).
1,2: Độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy tính theo % khối lượng vật liệu ướt
W:Độ ẩm được tách ra khỏi vật liệu khi đi qua máy sấy (kg/h).
Gk:Lượng vật liệu khô tuyệt đối đi qua máy sấy (kg/h)
d0:Hàm ẩm của không khí ngoài trời(kg ẩm/kg kkk)
d1:Hàm ẩm của không khí trước khi vào buồng sấy (kg ẩm/kg kkk)
d2: Hàm ẩm của không khí sau khi sấy (kg ẩm/kg kkk)
2.1.1 Các thông số ban đầu
Độ ẩm ban đầu của vật liệu (tiêu thô) w1 = 45%.
Độ ẩm của vật liệu sau khi sấy w2 = 15%.
Không khí được sử dụng trong thiết bị sấy thường được lấy từ phân xưởng, do đó có nhiệt độ và độ ẩm cao hơn, ổn định hơn so với không khí bên ngoài Việc này giúp tối ưu hóa quá trình sấy và nâng cao hiệu quả làm việc của thiết bị.
t1 = 80 0 C (nhiệt độ sấy đầu vào )
t2 = 36 0 C (nhiệt độ sấy đầu ra)
2.1.2 Lượng ẩm cần bay hơi
G1 là khối lượng nguyên liệu trước khi sấy (kg/mẻ)
w1,w2 là độ ẩm vật liệu trước và sau khi sấy (%)
2.1.3 Khối lượng vật liệu sau sấy
G1,G2 là khối lượng nguyên liệu trước và sau khi sấy, kg/mẻ
W là lượng ẩm bay hơi trong quá trình sấy, kg
2.1.4 Lượng vật liệu tuyệt đối
Tính toán quá trình sấy lý thuyết
2.2.1 Tính toán trạng thái không khí bên ngoài
t0 = 23,3 0 C và = 82%, áp suất khí quyển p = 757 (mmHg) là khí hậu ở Đaklac.
0 p bh0 , kg ẩm/kg kk ( trang 150, [2] ) Trước khi sấy :chon P áp suất chung của tác nhân sấy Chọn P = 1 atm.
Áp suất hơi bão hòa của nước tại nhiệt độ bầu khô (at) có thể được tra cứu theo bảng tính chất lý hóa của hơi nước, với điều kiện nhiệt độ không khí là 23,3 ℃.
Với :Ck là nhiệt dung riêng của không khí khô Ck = 1 ,kj/kg.độ ([3]-bảng 1.225-trang
318 ,tại nhiệt độ tkk = 23,3 ℃) r0 : là ẩn nhiệt hóa hơi của nước , r0 = 2493 kJ /kg
2.2 2 Tính toán trạng thái không khí vào hầm sấy
Độ chứa ẩm của tác nhân sấy vào hầm d1 = d0 = 0,0151 kg ẩm/kg kkk
Entalpy của tác nhân sấy vào hầm
Độ ẩm tác nhân sấy vào hầm φ 1 = p d 1 p bh1(0,622+d1) Tra Pbh1 ở 80 ℃ ( [3]-bảng 1.250-trang 312 )
Nhiệt dung riêng của dẫn xuất :
Cx(d1) = Ck +d1.Ch = 1+0,0151.1,97 = 1,029 kj/kgkkk
2.2.3 Tính toán trạng thái không khí ra khỏi hầm sấy
Độ chứa ẩm của tác nhân sấy vào hầm: d2 = d1
Entalpy cuả tác nhân sấy ra khỏi hầm:
Độ ẩm tác nhân sấy ra khỏi hầm: φ 2 = p d 2 p bh2 (0,622+d2)= 1 0,03275
Độ ẩm này thỏa mãn điều kiện kinh tế -kỹ thuật 80℃≤φ 2 ≤90℃
- Lượng không khí cần thiết trong quá trình sấy (Công thức VII.19.[3]):
- Lượng không khí cần làm bay hơi 1 kg ẩm: ( công thức VII.18 [3] ): l = d 1
2.2.5 Lượng nhiệt tiêu hao cho quá trình sấy lý thuyết
- Lượng nhiệt tiêu tốn cho cả quá trình sấy ( công thức dòng 30 – trang 103, [2] ):
- Lượng nhiệt tiêu tốn để làm bay hơi 1 kg ẩm bão hòa theo (công thức VII.22a – trang 103 [2]): q = d I 1 − I 0
2.2.6 Tính chọn thời gian sấy
Ta có : t1 = tk = 80 ℃ , φ 1=5 %Tra đồ thị I-d , ta được nhiệt độ tư ≈ 34℃
Cường độ bay hơi theo công thức (dòng 22- trang 32 – [1])
Jm = am(Pm-Pa ).760 B , kg/m 2 h Với B: áp suất khí trời, B = 760 mmHg am: hệ số bay hơi , kg/m 2 h
Ta lại có Jm r = a(tk-tư )
Với r: ẩn nhiệt hóa hơi, kJ/kg a: hệ số trao đổi nhiệt đối lưu ( W/m 2 K)
Suy ra từ công thức 2.32, 2.33, 2.34 – trang 31 [1].
Pm -Pa = a a m r ( tk -tư) = A.(tk-tư) Chọn vận tốc tác nhân trong hầm sấy là v = 2,5 m/s
Vì v ≥ 0,5 m/s nên theo thực nghiệm A = ( 65+6,75 V ).10 -5 (công thức 2.37b-trang 32 [1]):
Khi tốc độ dòng khí v ≤ 5 m/s , a = 6,15+4,17 v, (W/m 2 K) (công thúc 7.46 trang 144 [1]):
Jm = am.(Pm-Pa ) = am A.(tk-tư) = 23164.65.10 -5 (80-34) = 692,60 (kg/m 2 h)
Gk: khối lượng vật liệu khô tuyệt đối, kg/mẻ f: diện tích bề mặt vật liệu , m 2 Đường kính tiêu là 5 mm f = π d 2 = 3,14.0,005 2 = 7,85.10 -5 m 2
N = 100.692,60.7,85.3,6.10 -5 = 19,5 (%/h) Độ ẩm cân bằng wcb = 13% Độ ẩm tới hạn wth = wcb + w 1,8 0 (5.26 trang 103 [1]) wth = 13 +1,8 45 = 38 %
N = 45−38 19,5 =¿ 0,35 h Thời gian sấy t2 τ 2 =w th −w cb
N ln¿) = 3,2 h Thực tế chuyển động sấy trong vật liệu không đồng đều nên thời gian sấy lý thuyết cần tăng lên 1,5 đến 2 lần chon A = 1,7
Tính chọn số xe goong và kích thước của hầm sấy
Chọn khay sấy bằng nhôm với kích thước 1200×1200×20 mm, có mép chừa 20 mm để dễ dàng di chuyển Thành khay cao 50 mm ở cả bốn phía, giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình sấy.
Khây được thiết kế với các lỗ đục ở đáy nhằm nâng cao hiệu suất sấy, mỗi lỗ có đường kính 2 mm và khoảng cách giữa các tâm lỗ với thành khay là 5 mm.
- Gọi x là số lỗ trên 1 hàng:
- Số lỗ trên 1 khay: x.x = 164.164 = 27083 lỗ.
Bảng 2.1 Thông số chọn xe gòong Đối tượng Thông số
Chiều cao sàn xe h1 = 150 mm (đường kính bánh xe 10 cm) Chiều cao chứa khay h2 = h-h1 = 2150-150 = 2000mm khoảng cách giữa 2 khay 100 mm
Chọn khối lượng vật liệu trên 1 khay 10 kg
Số xe goong cần thiết là n = Gvlsx G = 1500 200 = 8 xe
Khối lượng vật liệu sấy trên 1 xe Gvlsx = 10 x 20 = 200 kg
Kích thước hầm sấy
Gọi r là khoảng cách giữa 2 xe goòng lấy r = 0,1 m
Và la là khoảng cách ở 2 đầu hầm để phân phối không khí vào và ra la = 0,5 m
B = l+2r1 với r1 = 0,3 là khoảng cách giữa xe goong va tuong hầm sấy
H = h+r2 với r2 = 0,3 m, là khoảng cách giữa trần với xe
Bảng 2.2 Thông số kích thước hầm sấy. Đại lượng Thông số
Kích thước phủ bì của hầm
Tường được xây bằng gạch đỏ có chiều dày δ 1 = 250 mm, lớp cách nhiệt δ t = 70 mm.
Trần hầm sấy được xây dựng với lớp bê tông dày 70 mm, phía trên được phủ một lớp cách nhiệt bằng bông thủy tinh dày 150 mm Kích thước của hầm sấy được thiết kế phù hợp với yêu cầu kỹ thuật.
Chiều rộng phủ bì của hầm là:
Chiều cao phủ bì của hầm là:
Bảng 2.3 Thông số phủ bì hầm Độ dày bê tông xốp trần hầm δ 1 = 250 mm Độ dày lớp cách nhiệt bằng bông thủy tinh trần hầm δ 2 = 70 mm
Chiều rộng phủ bì của hầm 2,49 m
Chiều cao phủ bì của hầm 2,67 m
TÍNH TOÁN NHIỆT QUÁ TRÌNH SẤY (SẤY THỰC)
Mục đích tính toán nhiệt
Mục đích của tính toán nhiệt là xác định tiêu hao không khí (L, kg/h) và tiêu hao nhiệt (Q, kj/h) cho quá trình sấy Từ các kết quả tính toán nhiệt, có thể xác định kích thước cơ bản của thiết bị Đồng thời, việc thiết lập cân bằng nhiệt và năng lượng trong hệ thống giúp đánh giá hiệu suất sử dụng nhiệt và năng lượng, cũng như tiêu hao riêng nhiệt của hầm sấy và toàn bộ hệ thống.
Tính tổn thất nhiệt
3.2.1 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang ra ngoài
Theo kinh nghiệm trong sấy nông sản, nhiệt độ của vật liệu sau khi ra khỏi thiết bị sấy thường thấp hơn nhiệt độ của tác nhân sấy từ 5 đến 10℃ Trong hệ thống sấy hầm, tác nhân sấy cắt ngang vật liệu, do đó ta có công thức tv2 = t1 - (5 đến 10℃) Ví dụ, nếu t1 là 80℃, thì nhiệt độ vật liệu sau sấy sẽ là 70℃.
Nhiệt dung riêng của tiêu ra khỏi hầm:
Cv2 = Cvl (1- w 2)+Ca w 2 (kJ/kgK)
Ca – Là nhiệt dung riêng của nước
Cvl – Là nhiệt dung riêng của tiêu khô
Tổn thất do vật liệu mang đi
Qv = G2.Cv2.(tv2-tv1)/w = 970,59.1,749.(70-23,3)/529,41 = 149,74 (kJ/kg ẩm)
Tổn thất do thiết bị vận chuyển a) Tổn thất do xe goong mang đi: Xe goong được làm bằng thép CT3 với khối lượng
Gx = 35 kg, Cx = 0,5 kJ/kg K Do đó qx = n G x C x (t 1 −t v 1 )
529,41 = 14,99 kj/kg ẩm b) Tổn thất do khay đựng mang đi qk:
Khay đựng sản phẩm làm bằng nhôm có đục lỗ với Gk = 4 kg, Ck = 0,86 kJ/kg.
Tổn thất do thiết bị truyền tải là qtt = qx +qk = 14,99+58,94 s,93kj/kg ẩm.
3 2.2 Tổn thất ra môi trường
Vận tốc tác nhân sấy v = 2,5 m/s
Các dữ liệu tính mật độ dòng nhiệt truyền qua 2 tường bên hầm sấy:
Nhiệt độ dịch thể nóng được tính bằng nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy, cụ thể là tfl = (t1 + 2t2) / 2 = (80 + 36) / 2 = 58 ℃ Trong khi đó, nhiệt độ dịch thể lạnh là nhiệt độ môi trường, được xác định là tf2 = 23,3 ℃.
Kích thước xác định là chiều cao tường hầm sấy : Hh = 2,45 m
Tường xây bằng gạch dày 250 mm, hệ số dẫn nhiệt λ 1 = 0,77 W/Mk Bên ngoài là lớp cách nhiệt dày 70 mm ,hệ số dẫn nhiệt là z = 0,053 θ W/Mk
Tác nhân sấy chuyển động đối lưu cưỡng bức tốc độ v = 2,5 m/s, không khí bên ngoài chuyển động đối lưu tự nhiên và chảy rối
Hệ số trao đổi nhiệt giữa tác nhân sấy và tường bên của kho tàng (ktb) được xác định bằng hai giá trị: hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giữa tác nhân sấy và tường hầm sấy thực α1, và hệ số giữa mặt ngoài tường hầm với môi trường α2 Cụ thể, α1 được tính theo công thức: α1 = 6,15 + 4,17.w, cho kết quả là 16,5 W/m² (theo công thức 7.64 [1]).
Tính các toán tổn thất
Giả sử nhiệt độ vách trong của tường là : tw1 = 52 ℃
Mật độ dòng nhiệt từ tác nhân sấy vào tường được tính bằng công thức q’ = α1.(ttb - tw1), với kết quả là 49,41 W/m² khi thay giá trị vào Nhiệt độ mặt ngoài của tường, ký hiệu là tw2, được xác định theo hệ số định luật Fourier bằng công thức tw2 = tw1 - q.
Nhiệt độ xác định : tm = 0,5 ( tw2 + tf2 ) = 0,5.(23,3+35,95) = 30 ℃
Từ nhiệt độ tm tra bảng thông số vật lý của không khí ( [3] trang 318 ) ta được: λ = 2,67.10 -2 W/m.độ v = 16 10 -6 m 2 /s
Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên α 2 bằng: α 2 = N H U Z k = 241.2,67 10 −2
Dòng nhiệt truyền từ bề mặt ngoài của tường vào môi trường: q’’ = α 2 (tw2 -tf2) = 3,785 (35,95-23,3) = 47,88 W/m 2
Sai số tương đối: σ = 3,1 % chấp nhận sai số nằm trong giới hạn cho phép
Hệ số truyền nhiệt K: Ktb 1 1 α1+δ λ+ 1 a2+δ λ
Tổn thất quá 2 bên tường: qtb = ( 3,6 ktb Ftb (tf1 -tf2 ) )/W
Tổn thất qua trần : α 2tr= 1,3 α 2 = 1,3 3,785 = 4,9 W/m 2
Trần phụ hầu như không bị tổn thất nhiệt, vì vậy chúng ta chỉ tính toán tổn thất qua trần chính Trần chính có lớp bê tông dày 70 mm với hệ số dẫn nhiệt z2 = 1,15 W/mK, cùng với lớp cách nhiệt bông thủy tinh dày 150 mm có hệ số dẫn nhiệt z3 = 0,058 W/mK.
Hệ số dẫn nhiệt qua trần :
Tổn thất nhiệt qua trần:
Qtr = 3,6.Ktr.Ftr (tf1- tf2 )
- Hai đầu hầm sấy có cửa làm bằng thép dày δ 4 = 50 mm , có hệ số dẫn nhiệt z4 = 0,5 W/mK
- Mỗi cửa gồm 3 lớp: 2 lớp phía ngoài làm bằng thép 304 dày δC1 = δC3 = 0,002 m có λ1
= 0,5 W/m.K; một lớp giữa làm bằng bông thủy tinh cách nhiệt cóδ2 = 0,03 m và λ2 = 0,058 W/m.K.
- Cửa phải tác nhân sấy có độ chênh lệch nhiệt độ (t1 -t0) còn đầu kia có độ chênh lệch nhiệt độ bằng (t2 -t0):
Qc = 2.3,6.Kc Fc (( t1-t0) +(t2 -to)) /W = 4,7 Kj/kg Tổn thất qua nền:
Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy là 58 ℃ Giả sử tường hầm sấy cách tường bao che của phân xưởng 2 m, theo bảng 7.1 trang 142 sách thiết kế hệ thống sấy, ta tính được q = 37,97 W/m².
Do đó tổn thất qua nền bằng: Qn = 3, Fn q /W = 7,64 ( Kj/kg ẩm )
Như vậy tổn thấy nhiệt truyền qua kết cấu bao che ra môi trường xung quanh bằng :
Qmt = qt +qtr+qn +qc = 6,28 +2,38+ 4,7+ 7,64 = 21 ( kJ/ kg ẩm) Tổng tổn thất: ∆ = Ca tvl - qv – qct – qmt
Tính toán quá trình sấy thực
Vì quá trình sấy không bổ sung nhiệt lượng, cho nên ta có :
∆ ( lượng nhiệt bổ sung thực tế): ∆ = Cn t0 –( qvl + qm+qct )
Thông số không khí ra khỏi hầm:
Thay (1) vào (2) và biến đổi ta được:
Độ chứa hơi của không khí ra khỏi thiết bị sấy: d2 = 1000 2500+ I 1−1000 1,97 t t 2−∆ 2−∆ d 1 = 0,03345 ( kg/kg kkk)
Entanpy của không khí ra khỏi thiết bị sấy:
Độ ẩm tương đối của không khí ra khỏi thiết bị sấy là: φ 2 = p d 2 p bh2(0,622+d2)= p 0,03345.1 bh2(0,622+d2)= 0,85 = 85% ρ = p−φ 2 p 2
Tính lượng tác nhân sấy trong quá trình sấy thực a) Khối lượng không khí khô
Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm trong quá trình sấy thực: l = d 1000 2−d 1= 33,45−15,1 1000 T,49 (kg kk/kg ẩm)
- Lượng không khí lưu chuyển qua thiết bị sấy:
- Lưu lượng thể tích không khí cần thiết cho quá trình sấy là:
Tiết diện tự do của tác nhân sấy nóng đi trong hầm là: Ftd = FH - FX
Tiết diện của xe goòng (2 thanh thẳng đứng 502000 mm, 20 thanh nằm ngang 501000 mm): FX = 2.0,05.2 + 20.0,05.1,2 = 1,4 m 2
Tiết diện của hầm sấy (18502450mm) : FH = 1,85 2,45 = 4,53 m 2
Tiết diện tự do : Ftd= 4,53 – 1,4 = 3,1 m2
Tốc độ chuyển động của tác nhân sấy trong hầm là: Vt = F V td = 3,1.3600 27874 = 2,497 m/s.
Sai số nằm trong mức cho phép
Tính toán lượng nhiệt trong quá trình sấy thực:
Nhiệt lượng tiêu hao q: q = l (I1 – Io ) = 54,49 ( 124,5540 – 61,7534) = 3422 (kJ/ kg ẩm)
Nhiệt lượng có ích: qci = i2 – Cn tv1 = ( 2500 +1,97.36) – 4,18.23,3 = 2473 (Kj/ kg ẩm)
Tổn thất do tác nhân sấy mang đi
Nhiệt dung riêng của không khí ẩm:
Ck = Ckk + 0,47 1000 do = 1,004+ 0,47.1000 15,1 = 1,011 ( kj/kg K) q2 = l.Cdx( do ).(t2 -to) = 54,49 1,011( 36 – 23,3) = 699 ,63 (kj/ kg ẩm)
Tổng lượng nhiệt tổn thất và các tổn thất q: q’ = qci +q2+qct +qv+qmt = 2473+699,63 +62,888+21+149,74 = 3408,258 ( kj/kg ẩm)
Nhiệt lượng tiêu hao q, tổng nhiệt lượng có ích và các tổn thất q’ phải bằng nhau, tuy nhiên, trong quá trình tính toán, việc làm tròn hoặc sai số có thể dẫn đến một sai số nhất định Sai số tuyệt đối được tính bằng công thức ε = |q−q'|, với q = |3408,258−3422|.
Bảng 3.4 Cân bằng nhiệt của hệ thống sấy
STT Đại lượng Ký hiệu Giá trị
1 Nhiệt lượng có ích qci 2473,000 72,260
2 Tổn thất do tác nhân sấy q2 699,630 20,440
3 Tổn thất do vật liệu sấy qV 149,740 4,300
4 Tổn thất do thiết bị truyền tải qTBTT 67,888 1,900
5 Tổn thất ra môi trường qMT 21,000 0,610
6 Tổng nhiệt lượng tính toán q ’ 3422,000 100,000
7 Tổng nhiệt lượng tiêu hao q 3408,258 100,000
Qua bảng cân bằng nhiệt, hiệu suất của thiết bị sấy đạt khoảng 72,26% Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy chiếm khoảng 4,3%, trong khi tổn thất ra môi trường và do thiết bị truyền tải cũng không đáng kể Tổn thất chủ yếu đến từ tác nhân sấy mang đi, vì vậy có thể gần đúng tổng tổn thất vào khoảng 10%, giúp việc tính toán và thiết kế trở nên dễ dàng hơn.
TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ
Tính chọn caloripher
Caloriphe là thiết bị truyền nhiệt được sử dụng để gia nhiệt gián tiếp cho không khí sấy Trong kỹ thuật, có hai loại caloriphe phổ biến là caloriphe khí-khói và caloriphe khí-hơi Trong bài viết này, chúng ta sẽ tập trung vào caloriphe khí-khói.
Bảng 4.5 thông sốkích thước của caloriphe để sử dụng trong tính toán:
Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Ống
Chiều dài L M 1,2 Đường kính ngoài d2 M 0,057 Đường kính trong d1 M 0,05
Bước ống ngang dòng lưu chất s1 M 0,1
Bước ống dọc dòng lưu chất ngoài ống s2 M 0,1 Đường kính ống ở mặt bích lắp ống khói ra (vào) mm 400 Đường kính của ống cho không khí ra (vào) mm 250
Chiều rộng mặt bích caloriphe M 500
Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống
Chọn nhiệt độ của khói vào caloriphe là: tkv = 250 0 C
Nhiệt độ của không khí vào caloriphe là tkkv = 23,3 0 C
Chọn nhiệt độ của không khí ra khỏi caloriphe là:tkkr = 70 0 C
Lưu lượng không khí vào caloriphe:Vkk = Thông số của không khí khô
Nhiệt độ của khói ra khỏi caloriphe:
∆ t tb =∆ t max −∆ t min ln∆t max
Hệ số trao đổi nhiệt giữa khói và bề mặt ống α 1 =ϕ b α 1 đ
α 1đ : hệ số trao đổi nhiệt đối lưu
ϕ b :hệ số xét đến trao đổi nhiệt bức xạ,theo kinh nghiệm ϕ b =0 , 05÷0 ,15 , vậy ta chọn ϕ b =0,1
Với nhiệt độ trung bình của khói là: t tb1 %0+208
, ta tìm được λ 1 = 4 , 305 10 −2 W /m đô , v 1 7 , 419 10 −6 m 2 / s , ρ 1 =0 , 701kgβ /m 3 , Pr 1 =0 , 663
Giả sử vận tốc dòng khói là 2,5(m/s) ờ đường ống 0,4(m), vậy thì vận tốc của khói thổi vào caloriphe là: ω c =2,5.0,4 2 0,05 2 =¿ 160 ( m s )
Nu f =0,021.ℜ f 0,8 Pr f 0,43 ( Pr Pr w f ) 0,25 ε f (trang89-[5])
Đối với khói, trị số tiêu chuẩn ít thay đổi nên( Pr Pr w f ) 0,25 =1
Hệ số ε f phụ thuộc vào chiểu dài ống ,ta có d L = 0,05 1,2 $ → ε f =1,09
Hệ số trao đổi nhiệt giữa bề mặt ngoài của ống với không khí α 2
Nhiệt độ trung bình của không khí: t tb2p+23,3
Từ đó ta tra bảng có các thông số sau: ρ 2 ,128kgβ m 3 ; λ 2 =2,76.10 −2 W m độ; v 2 ,96.10 −6 m 2 s ;
Vận tốc của dòng khí trong ống dẫn trước khi vào caloriphe có đường kính là 0.5m ω ô 2 = V π D ô 2 2
Vận tốc của dòng khí khi vào cửa của caloriphe dường kính 0,25m: ω=ω ô 2 D ô 2 2 d 2 ,055 0,5 2
Chuẩn số Reynolds của dòng không khí:
Chuẩn số Nusselt của không khí:
Nu f =0,26.ℜ 0,65 Pr 0,33 ( Pr Pr w f ) 0,25 ε s ¿0,26 175503,537 0,65 0,699 0,33 1,053b3,541 Trong đó: ε s : hệ số xét đến ảnh hưởng của bước ống:chùm song song: ε s =( S d 2 ) 0,15 = (0,0570,1 ) 0,15 =1,053
Hệ số truyền nhiệt là: k= 1
Số ống khói là: n= F kh π d 1 l= 13,485 π.0,05 1,2q,576(ốngβ)
Chọn số ống trên một hàng là m,và số hàng z = 8, khi đó: m=n zr
Buồng đốt
Do hệ thống sấy cần thiết để sấy bắp, do đó không cần phải có công suất lớn Vì vậy, ở đây ta dùng buồng đốt thủ công ghi phẳng.
Cấu tạo của bồng đuốt ghi phẳng được trình bày ở hình bên dưới:
Ghi thanh được sử dụng phổ biến cho than có kích thước trung bình và lớn, với thiết kế đơn giản và dễ dàng thay thế Tuy nhiên, loại ghi này không phù hợp cho than vụn và gặp khó khăn trong việc đánh xỉ Để bảo vệ khỏi quá nhiệt trong quá trình làm việc, cần trải một lớp xỉ mỏng lên bề mặt ghi trước khi cho than vào.
Các kích thước cơ bản của buồng đốt:
Bảng 6 Thành phần nhiên liệu than sử dụng: Than Tuyên Quang.
Các thông số của khói:
Nhiệt trị cao của nguyên liệu:
Nhiệt trị thấp của nguyên liệu:
Lượng không khí khô lý thuyết cho quá trình cháy:
L 0 : hệ số không khí thừa của buồng đốt: bđ = 1,5–1,8(Bảng VII–2/190–[8]), chọn
Lượng hơi nước trong khói lò sau buồng đốt:
G a =(9H+A)+α bđ L ' 0 d 0 =(9.0,046+0,15)+1,5.8,170 0.0151=0,781 ( kg ẩm / kg nhiên liệu )
Khối lượng khói khô sau buồng đốt:
L k =( α d đ L 0 +1)− (Tr + 9 H + A )=(1,5.8,17+1)−(0,19+9.0,046+0,15),501( kg khói khô/ kg nhiên liệu) (CT 3.23/59–[1])
Độ chứa ẩm của khòi lò sau buồng đốt: d i =G a
L k = 0,781 12,501=0,0635 ( kg ẩm/ kg khói khô) (CT 3.26/59–[1])
Enthalpy của khói lò sau buồng đốt:
12,501 = 1198,19 (kj/ kg khói khô) (CT 3.31/60 – [1]
Nhiệt độ của khói lò sau buồng đốt: t 1 ' = I 1 ' −2500.d 1 '
1,004+1,842.0,0635 = 931,031 ( 0 C) Thể tích riêng sau buồng đốt v 1 '
Lượng nhiên liệu (than) tiêu hao để bốc hơi 1 kg ẩm: m= q
Trong đó ƞ bd = 0,6: hiệu suất của buổng đốt
Lượng nhiên liệu tiêu hao trong 1 h
B=m W=0,237.88,235 ,91 (kg than/ h) Lượng khói khô cần thiết trong 1 h
Lưu lượng thể tich khói:
Diện tích bề mặt ghi lò:
B = 20,91kg/h: lượng than cần cung cấp,(kg/h)
Q t = 23548,78(kJ/kg): Nhiệt trị thấp của than(kj/kg)
r = 465000( W/m 2 ): cường độ nhiệt của ghi,(bảng 3-1/30-[7])
465000 =¿ 0,345 (m 2 ) Đối với than antraxit, chon tỷ lệ mắt ghi 0.15 f
Vậy diện tích mắt ghi: f = 0,15.0,345 = 0,05178(m 2 )
Thể tích buồng đốt: Mật độ nhiệt thể tích của buổng đốt, khi sử dụng than antraxit có q )0.10 3 -348.10 3 (W/m 3 ) Ta chọn q = 348.10 3 (W/m 2 ) (Bảng 3-2/30-[7]).
Chiều ngang(N), dài(L) của buông đốt:
Chiều dài buồng đốt là khoảng cách mà sản phẩm cháy di chuyển trước khi vào buồng hòa trộn Đối với buồng đốt thủ công, chiều ngang thường được chọn lớn hơn chiều dài, nhằm đảm bảo phân bố than đồng đều, tạo điều kiện thao tác dễ dàng và giảm bớt khó khăn trong việc đánh xỉ.
Xyclon
Khi không khí nóng đi qua máy sấy, nó mang theo nhiều hạt bụi nhỏ cần được thu hồi để làm sạch môi trường không khí thải Hệ thống sấy sử dụng xyclon đơn ЦH-15 H-15, loại này đảm bảo hiệu suất làm sạch bụi cao nhất với hệ số sức cản thủy lực thấp Đường kính xyclon nên chọn từ 400 đến 800mm, và hiệu quả làm sạch sẽ tăng nếu bán kính xyclon nhỏ hơn Để tăng năng suất, có thể ghép nhiều xyclon làm việc song song.
Lưu lượng khí vào xyclon chính là lượng tác nhân sấy ra khỏi thùng sấy:
Đường kính xyclon: Chòn 1 xyclon, đường kính D = 650mm, dùng khi năng suất của xyclon ЦH-15 H-15 từ 7650 8920 m 3 /h (bảng III.5/524-[6]).
Kích thước cơ bản của xyclon ЦH-15 H-15 h2 h5 h3 h4 a h1 a l
D Hình 4.7 Kích thước cơ bản của xyclon đơn loại ЦH-15 H-15(bảng III.5/524-[6])
Bảng 4.6 Thông số của Xyclon
STT Kích thước của xyclon ЦH-15 H-15
Kí hiệu Công thức Giá trị Đơn vị
1 Đường kính trong của xyclon D 670 m m
3 Chiều cao ống tâm có mặt bích h 1 1,74D 1131
4 Chiều cao phần hình trụ h 2 2,26D 1525
5 Chiều cao phần hình nón h 3 2,0D 1000
6 Chiêu cao phần bên ngoài ống tâm h 4 0,3D 195
8 Đường kính ngoài của ống d 1 0,6D 390
9 Đường kính trong của cửa tháo bụi d 2 0,3D 195
11 Chiều dài của ống cửa vào l 0,6D 390
Khoảng cách từ tận cùng xyclon đến mặt bích h 5 0,32D 208
13 Góc nghiên giửa nắp và ống vào α 15 Độ
Hệ số trở lực của xyclon ξ 105 Đơn vị
- Thể tích làm việc của bunke dối với 2 nhóm xychon Vbunke = 1,1 m 3 (bảng III.5a[6]).
- Góc nghiên của thành bunke là 60 0
- Để giảm chiều cao chung của bunke, ta đặt bunke chung cho nhóm xyclon.
- Xem lưu lượng khí vào mỗi xyclon trong 2 nhóm xyclon là bằng nhau và bằng:
Tốc độ quy ước của khí:
Trong đó, ρ 2=1,1465 kgβ m 3 : khối lương riêng của không khí ở t2 = 36 0 C.
Năng suất của quạt V (m³/h) đối với không khí kít bẩn được xác định bằng lưu lượng khí theo tính toán trong điều kiện làm việc Chúng tôi sẽ thiết kế một quạt đẩy tại đầu calorife và một quạt hút ở cyclon để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.
Cho tổng trở lực của toàn bộ quá trình:
Quạt đẩy hỗn hợp khí vào calorife:
Lưu lượng đẩy vào Qđ = L V23,3 = 4249 (m 3 /h) Áp suất làm việc toàn phần:
Với Hp: trở lực của toàn hệ thống:
To nhiệt độ của không khí vào t0 = 23,3 ℃
B = 760,8 mmHg : áp suất tại chỗ đặt quạt ρk khối lượng riêng của không khí ở điều kiện làm việc ρk = 1,178 kg/m 3 ρ khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn ρ = 1,181 kg/m 3
Công suất trên trục động cơ điện:
Với η tr = 0,95 truyền động qua bánh đai η q = 0,8 hiệu suất của quạt
0,8.0,95.1000 = 4,19 (Kw) Công suất thiết lập với động cơ điện: Nđc = N.k3 = 4,05 1,15 = 4,82 (Kw)
Quạt đẩy khí thải cyclon:
Lưu lượng đẩy vào Qđ = L V23,3 = 4249 (m 3 /h) Áp suất làm việc toàn phần: H = Hp 273+t 293 0 760 760 ρk ρ
Với Hp: trở lực của toàn hệ thống
To nhiệt độ của không khí vào t0 = 36 ℃
B = 760,8 mmHg : áp suất tại chỗ đặt quạt ρk khối lượng riêng của không khí ở điều kiện làm việc ρk = 1,135 kg/m 3 ρ khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn ρ = 1,181 kg/m 3
Công suất trên trục động cơ điện: N = Q H gβ , ρ η q η tr 1000 Với η tr = 0,95 truyền động qua bánh đai η q = 0,8 hiệu suất của quạt
0,8.0,95 1000 = 4,05 (Kw) Công suất thiết lập với động cơ điện:
Chọn quạt cả hai quạt đều sử dụng quạt ly tâm loại II4.70N 0 4 cùng hiệu suất η q = 0,8 ( trang 194 [9]).
TÍNH TOÁN TÀI CHÍNH- KINH TẾ
Chi phí xây dựng hầm sấy
Bảng 5.8 Chi phí mua vật liệu bao gồm chi phí nhân công lắp đặt
Tên nguyên vật liệu Giá thành
Số lượng Đơn vị Thành tiền Thương hiệu
CÔNG TY TNHH CƠ KHÍ XÂY DỰNG NHẬT MINH ANH http://cokhinhatminhanh.com/
Xi măng 80,000 233 bao 18640000 CTY xi măng Hà Tiên
220,000 2 mét khối 440000 CTY xi măng Hà Tiên Cát xây tô 180,000 0.5 mét khối 90000 CTY xi măng Hà Tiên
Lớp bông thủy tinh 400,000 2.5 mét khối 1000000 CTY xi măng Hà Tiên
Thép móng 66,000 40 mét 2640000 CTY CITISTEEL https://citisteel.vn/
CTY CITISTEEL https://citisteel.vn/
Nước 15,000 10 khối 150000 CTY cấp thoát nước địa phương
Sàn chống thấm chịu nhiệt 80,000 20 mét vuông 1600000
Công ty TNHH sản xuất và thương mại Trần Vũ.
Sơn tĩnh điện xe goong 5000000
Chi phí xây dựng , lắp đặt thiết bị
Bảng 5.9 Chi phí mua máy móc bao gồm chi phí nhân công lắp đặt
Tên bộ phận Giá thành Đơn vị
Số lượn g Thành tiền Thương hiệu
Bộ cửa kéo 2 cánh cách nhiệt 4,000,000 bộ 2 8,000,000
Công ty CP Máy sấy Hai Tấn https://maysayhaitan.com/
Công ty CP Máy sấy Hai Tấn https://maysayhaitan.com/
Khung sắt inox xe goong 4,000,000 chiế c 8 32000000
CTY TNHH SX TM DV XNK TÂN PHƯỚC HẠNH http://tanphuochanh.com/
CTY TNHH SX TM DV XNK TÂN PHƯỚC HẠNH http://tanphuochanh.com/
CTY TNHH SX TM DV XNK TÂN PHƯỚC HẠNH http://tanphuochanh.com/ Đồng hồ báo nhiệt 8,000,000 bộ 2 16000000
CÔNG TY TNHH TM-KT SONG HIỆP LỢI https://songhieploi.com/
Hệ thống báo nhiệt độ cao 500,000 bộ 1 500000
CÔNG TY TNHH TM-KT SONG HIỆP LỢI https://songhieploi.com/
Hệ thống đèn chiếu trong hầm 1,400,000 bộ 1 1400000
CÔNG TY TNHH TM-KT SONG HIỆP LỢI https://songhieploi.com/
Thiết bị xác định độ ẩm 3,000,000 bộ 1 3000000
CÔNG TY TNHH TM-KT SONG HIỆP LỢI https://songhieploi.com/
Bảng điều chỉnh điện tử 8,000,000 bộ 1 8000000
CÔNG TY TNHH TM-KT SONG HIỆP LỢI https://songhieploi.com/
Chi phí thuê nhận công lao động vận hạnh
Bảng5.10 Chi phí thuê nhận công lao động vận hạnh
Tên Thời gian làm việc (giờ) Só lượng Lương theo tháng Tiền thưởng
Nhân viên vận hành máy móc (QC) 12 3 6,500,000 Nắng suất
Nhân viên kiểm tra, rà sót nguyên liệu đầu vào và thành phẩm 6
Nhân viên đóng gói, sản xuất 8
Theo doanh thu Nhân viên sale, marketting
Theo doanh thu Tổng mức chi
Chi phí tiêu thụ điện năng, nhiên liệu
Bảng 5.11 Chi phí tiêu thụ điện năng, nhiên liệu của doanh nghiệp
Máy móc Công suất (kw)
Giá thàn h Đơn vị Thành tiền (vnd)
Quạt 8 12 96 điện năng 2 1,500 kw/h.VND 288000
Calorife 4 8 32 điện năng 1 1,500 kw/h.VND 48000 Đèn lò hơi 0.8 0 0 điện năng 1 1,500 kw/h.VND 0
Cyclone 4 12 48 điện năng 1 1,500 kw/h.VND 72000
Bảng điện tử 1 12 12 điện năng 1 1,500 kw/h.VND 18000
Thiết bị xác định độ ẩm 0.2 0.15 0.03 điện năng 1 1,500 kw/h.VND 45
Tời kéo 6 1 6 điện năng 1 1,500 kw/h.VND 9000
Lò than đốt 12 0 Than bùn 1 1,500 kg 45000
Khả năng thu hồi vốn
- Tổng chi phí ban đầu là 228,391,200 vnd
- Tổng chi phí duy trì hằng tháng bao gồm nhân công và điện năng, nhiên liệu là 88,400,000 vnd
- Giá tiêu nguyên liệu là 49.000 đồng/kg Giá bình là 45%.- Công suất hoạt động là 6 tiếng 1 mẻ 1500kg sau tổn thất còn 970,59 kg
- Công suất tối đa một ngày là 3000 kg ,Tiêu sau sấy có khối lượng còn lại là 1941,18 kg
- Giá thành nhập nguyên liệu ban đầu kèm chi phí vận chuyển là: 49,000 đồng/kg x 3000 + xe tải chở 100,000 = 147,100,000 Vnd
Tiêu sau sấy phân loại lần nữa được tiêu loại 1 và 2
Tiêu loại 1 được xác định dựa trên tỷ lệ heo hụt không quá 10%, với khối lượng sau phân loại đạt 650.003 kg Giá thành trên thị trường cho loại tiêu này là 280.000 VNĐ/kg, mang lại tổng giá trị là 462.000.840 VNĐ, phù hợp với tiêu chuẩn FAQ 500g/lít.
Tiêu loại 2 có tỷ lệ heo hụt không quá 15%, với tổng khối lượng còn lại là 291.177 kg Để nâng cao khả năng cạnh tranh và tăng thu nhập cho doanh nghiệp, các doanh nghiệp có thể phối trộn tiêu đen loại 2 với tiêu sọ, tiêu đỏ loại 2, tiêu xanh sấy nhiệt độ thấp và tiêu đỏ hồng theo tỷ lệ 6:1:1:1:1, từ đó tạo ra sản phẩm tiêu ngũ sắc hấp dẫn hơn trên thị trường.
Giá trung bình cho các nguyên liệu phụ không đạt tiêu chuẩn loại 2 tại cơ sở sản xuất tiêu khác là 160.000 đồng/kg, với tổng khối lượng là 194,118 kg, dẫn đến tổng chi phí là 31.058.880 đồng.
Sau khi phối trộn theo tỷ lệ đã định, cơ sở sản xuất đã sản xuất được 291.177 kg Tiêu loại 2, với tổng sản lượng đạt 485.295 kg Giá cung cấp cho các đơn vị bán lẻ tại TP.HCM như SG Foods, Bách Hóa Xanh, Minimart, CO.OP Mart và VinMart là 360.000 VND/kg, mang lại doanh thu tổng cộng 174.706.200 VND.
Nếu doanh nghiệp đầu tư vào chế biến và thương mại mà không tính chi phí ban đầu, lợi nhuận hàng tháng có thể đạt tối đa 370,000,000 VND sau khi trừ các chi phí như nhân công, điện năng và nguyên vật liệu, không bao gồm chi phí xây hầm sấy.
Lợi nhận tối đa mà doanh nghiệp có thể đạt được là 121%.
Hình 5.9 Tiêu đen và tiêu ngũ sắc
