đồ án sấy thùng quay

tính toán thiết đồ thiết bị sấy thùng quay để sấy chè tính toán thiết kế thiết bj sấy thùng quay đồ án sấy thùng quay sấy chè đồ án quá trình thiết bị đồ án sấy chè thùng quay đồ án sấy đồ án quá trình thiết bị

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY VÀ VẬT LIỆU SẤY

Tổng quan về vật liệu sấy

I.1.1 Cấu tạo và công dụng chè

Cây chè (Camellia sinensis) thuộc họ Theaceae, là cây công nghiệp lâu năm với giá trị kinh tế cao, được trồng tại hơn 30 quốc gia Hiện nay, có nhiều giống chè phổ biến như Thea Jiunnanica, Thea Assamica và Thea Ainensis, chủ yếu có nguồn gốc từ Trung Quốc và miền Bắc Việt Nam.

Lá chè chủ yếu chứa nước, chiếm từ 75-82%, đóng vai trò quan trọng trong quá trình biến đổi sinh hóa và hoạt động của các enzyme, thiết yếu cho sự sống của cây Ngoài nước, hàm lượng và thành phần các chất hòa tan trong chè, đặc biệt là nhóm tanin, cũng là vấn đề được các nhà nghiên cứu chè xanh quan tâm Tanin được xem là thành phần chính, chiếm khoảng 27-34% chất khô trong chè.

Bảng thành phần hóa học của lá chè

Nước chè xanh không chỉ có tác dụng giải nhiệt hiệu quả mà còn hỗ trợ tiêu hóa, lợi tiểu, giúp định thần và diệt khuẩn Ngoài ra, chè xanh còn giúp vết thương mau khô và thúc đẩy quá trình lên da non.

Dưới đây là một số tác dụng chính của việc uống nước chè xanh hàng ngày.

Ngăn ngừa quá trình lão hóa

Chè xanh chứa nhiều hợp chất có lợi cho sức khỏe, giúp ngăn ngừa các bệnh như ung thư và bệnh tim mạch Ngoài ra, nó còn kích thích cơ thể bổ sung cholesterol tốt và loại bỏ cholesterol xấu.

Phòng ung thư ở Nhật Bản được hỗ trợ bởi thói quen tiêu thụ chè xanh, thức uống phổ biến hàng ngày, dẫn đến tỷ lệ mắc ung thư thấp Nghiên cứu từ trung tâm y tế Đại học Maryland cho thấy chè xanh chứa nhiều chất chống oxy hóa như EGCG, EGC, ECG và EC, giúp giảm nguy cơ ung thư bằng cách bảo vệ tế bào khỏi sự tấn công của DNA lỗi, yếu tố khởi đầu của bệnh Ngoài ra, các hợp chất trong lá chè xanh còn có tác dụng bảo vệ da khỏi tia UV, góp phần ngăn ngừa ung thư da.

Hợp chất trong chè giúp tăng cường độ đàn hồi của cơ tim, đồng thời giảm lượng mỡ trung tính và cholesterol trong máu Vitamin C và P có tác dụng thúc đẩy bài tiết cholesterol, trong khi caffeine, theophylline và pentoxifylline có trong trà kích thích tim một cách trực tiếp và mở rộng huyết quản, giúp máu lưu thông đến tim hiệu quả hơn.

Giữ được cân nặng ở mức hợp lý

Theo nghiên cứu đăng trên tạp chí American Journal of Clinical Nutrition, chè xanh có khả năng giảm lượng chất béo trong cơ thể, đồng thời giúp giảm nguy cơ mắc bệnh béo phì và các bệnh liên quan như bệnh tim mạch.

I.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè trên thế giới và Việt Nam

I.1.2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè trên thế giới

Năm 2010, sản lượng chè toàn cầu đã vượt qua 4 triệu tấn, đạt 4.126.527 tấn, với Việt Nam đứng thứ 5 trong danh sách các quốc gia sản xuất chè Theo thống kê, Châu Á chiếm 83% sản lượng chè thế giới, tiếp theo là Châu Phi với 15% và Nam Mỹ với 2,4%.

Thị trường tiêu thụ chè đen toàn cầu gần đây ghi nhận nhập khẩu đạt khoảng 1,15 triệu tấn, với mức tăng trung bình 0,6% mỗi năm Các quốc gia nhập khẩu chính như Anh, Nga, Pakistan, Mỹ và Nhật Bản chiếm khoảng 60% tổng lượng nhập khẩu chè trên toàn thế giới.

Những thị trường tiêu thụ lớn nhất đối với sản phẩm chè xanh và chè đen là: Thị trường Nga (đã nhập khẩu trên 174.000 tấn, Pakistan nhập khẩu 126.170 tấn,

Hy Lạp nhập khẩu 81.700 tấn, Iran nhập khẩu 62.000 tấn, và Morocco nhập khẩu 58.000 tấn).

Ngoài ra, công ty còn sở hữu các chi nhánh bán lẻ tại Mỹ và Canada, với tổng lượng chè nhập khẩu đạt 144.000 tấn Tại Vương quốc Anh, con số này là 126.000 tấn, trong khi Liên minh châu Âu (EU) ghi nhận tổng lượng chè nhập khẩu lên tới 128.000 tấn.

I.1.2.2 Tình hình sản xuất và xuất khẩu chè của Việt Nam trong những năm gần đây

Việt Nam hiện có diện tích trồng chè khoảng 126.000 – 133.000 héc ta, thu hút khoảng 2 triệu lao động Năm 2011, diện tích trồng chè đạt 133.000 ha, sản lượng thô đạt 888.600 tấn và sản lượng chế biến đạt 165.000 tấn, trong đó xuất khẩu đạt 132.600 tấn Việt Nam là một trong những quốc gia hàng đầu về xuất khẩu và sản xuất chè.

5 thế giới, với kế hoạch sản xuất đạt 1,2 triệu tấn chè thô và xuất khẩu 200.000 tấn chè chế biến vào năm 2015.

Cả nước hiện có khoảng 300 cơ sở chế biến chè, với tổng công suất đạt 900 nghìn tấn búp tươi mỗi năm Trong số đó, có 31 nhà máy lớn với công suất 30 tấn búp tươi/ngày, chiếm 47% tổng công suất chế biến Bên cạnh đó, 103 nhà máy vừa có công suất từ 10 đến 28 tấn búp tươi/ngày, chiếm 43% Các cơ sở chế biến nhỏ, với công suất từ 3 đến 6 tấn búp tươi/ngày, và các hộ chế biến nhỏ lẻ, chỉ chiếm khoảng 10% tổng công suất chế biến.

Đến cuối năm 2012, xuất khẩu chè của Việt Nam đạt 146.708 tấn với giá trị 224.589.666 USD, tăng 9,6% về lượng và 10,1% về giá trị so với năm trước, mở rộng thị trường xuất khẩu tới gần 100 quốc gia.

Pakistan là thị trường lớn nhất của Việt Nam về xuất khẩu chè, với 24.045 tấn chè, đạt giá trị 45.304.840 USD, tăng 38% về lượng và 39% về giá trị so với năm 2012, chiếm 20,1% tổng trị giá xuất khẩu chè của Việt Nam Đài Loan đứng thứ hai với lượng chè xuất khẩu đạt 22.453 tấn.

29.589.578 USD, tăng 10,4% về lượng và tăng 13% về trị giá; đứng thứ ba là Nga rồi Trung Quốc, Inđônêxia, Mỹ…

I.1.3 Quy trình sản xuất chè

 Bước 1 Chuẩn bị nguyên liệu

Nguyên liệu hái về phải được chế biến ngay: búp chè non, (búp 1 tôm 2 - 3 lá), không bị ôi ngốt.

 Bước 2 Làm héo sơ bộ

Để làm héo chè sơ bộ, hãy thực hiện trong nhà có mái che trong khoảng 4 giờ Trong suốt thời gian này, cứ mỗi giờ bạn nên đảo rũ chè một lần để đảm bảo chè được tơi xốp và thoát nước đồng đều.

Tổng quan về phương pháp sấy

I.2.1.1.Bản chất của quá trình sấy

Quá trình sấy là phương pháp làm khô các vật thể, nguyên liệu và sản phẩm thông qua việc bay hơi chất lỏng Đối tượng của quá trình này chủ yếu là những vật chứa ẩm, trong đó nước là chất lỏng chính, bên cạnh một số dung môi hữu cơ khác.

Mục đích chính của chúng tôi là nâng cao năng suất, giảm thiểu chi phí vận chuyển và tối ưu hóa vốn đầu tư, đồng thời duy trì các đặc tính tốt nhất của sản phẩm như độ dẻo, giòn, dai, màu sắc, hương vị, độ bóng sáng, không bị sứt mẻ hay cong vênh, và tăng cường khả năng bảo quản.

I.2.1.2.Phân loại quá trình sấy

Sấy tự nhiên là phương pháp sử dụng nắng và gió làm tác nhân chính, tuy nhiên thời gian sấy kéo dài và yêu cầu diện tích sân phơi lớn Phương pháp này khó điều chỉnh và độ ẩm cuối cùng của vật liệu vẫn còn cao, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết.

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 Quy trình này cho phép kiểm soát nhanh chóng và triệt để hơn so với sấy tự nhiên, đồng thời giúp rút ngắn thời gian sấy và nâng cao hiệu quả.

Phân loại phương pháp sấy nhân tạo :

 Phân loại theo phương thức truyền nhiệt:

Phương pháp sấy đối lưu là một kỹ thuật phổ biến trong quá trình sấy, trong đó nguồn nhiệt được truyền từ môi chất sấy đến vật liệu thông qua quá trình truyền nhiệt đối lưu Phương pháp này thường được áp dụng rộng rãi cho việc sấy hoa quả và sấy hạt, giúp đảm bảo chất lượng sản phẩm sau khi sấy.

Phương pháp sấy bức xạ sử dụng nguồn nhiệt từ một bề mặt để cung cấp năng lượng cho quá trình sấy Quá trình này có thể áp dụng bức xạ thường hoặc bức xạ hồng ngoại để làm khô vật liệu hiệu quả.

 Phương 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.

Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tần sử dụng nguồn nhiệt từ dòng điện cao tần để tạo ra điện trường cao tần trong vật liệu, giúp làm nóng và sấy khô hiệu quả.

Phương pháp sấy thăng hoa là kỹ thuật sấy hiện đại, trong đó vật sấy được làm lạnh và hút chân không, giúp nước trong vật sấy chuyển sang trạng thái thăng hoa Quá trình này cho phép nước thoát ra khỏi vật sấy một cách hiệu quả, giữ nguyên chất lượng và hình dạng của sản phẩm.

Phương pháp sấy tầng sôi sử dụng nguồn nhiệt từ không khí nóng được thổi vào buồng sấy với công suất mạnh mẽ Quá trình này làm sôi lớp hạt, giúp hạt khô một cách hiệu quả sau một khoảng thời gian nhất định, và cuối cùng, hạt khô sẽ được tháo ra ngoài.

 Phương pháp sấy phun: được 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 được tháo ra.

 Sấy liên tục: vật liệu được cung cấp lien tục và sự chuyển động của vật liệu ẩm qua buồng sây cũng xảy ra liên tục

 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 liệụ

Là những chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách ra từ vật sấy

- Gia nhiệt cho vật sấy

- Tải ẩm: mang ẩm từ bề mặt vào môi trường

- Bảo vệ vật sấy khỏi bị hoảng do quá nhiệt

I.2.2.2 Các loại tác nhân sấy

Không khí nóng là loại tác nhân sấy thông dụng nhất. Ưu điểm:

- Rẻ, có sẵn trong tự nhiên, có thể dùng hầu hết cho các loại sản phẩm.

- Không làm ô nhiễm sản phẩm.

- Cần trang bị thêm bộ phận gia nhiệt không khí (calorife khí – hơi hoặc khí- khói).

Nhiệt độ không khí sấy không nên vượt quá 50°C, vì nhiệt độ cao có thể gây hại cho thiết bị Để khắc phục tình trạng này, cần sử dụng các vật liệu chịu nhiệt như thép hợp kim hoặc gốm sứ, mặc dù chi phí của chúng thường cao.

- Phạm vi nhiệt độ rộng từ hàng chục đến hàng nghìn độ C.

- Có thể làm ô nhiễm sản phẩm sấy Do đó chỉ dùng cho các vật liệu không sợ bị ô nhiễm như gỗ, đồ gốm, 1 số loại hạt có vỏ.

• Hỗn hợp không khí hơi và hơi nước

Dùng khi cần có độ ẩm tương đối φ cao

Hơi quá nhiệt dùng làm môi chất sấy trong trường hợp nhiệt độ cao và sản phẩm sấy là chất dễ cháy nổ.

Mục đích: cấp nhiệt cho môi chất sấy

- Dễ điều chỉnh nhiệt độ.

- Hơi nước ngưng tụ tỏa nhiệt lớn nên hệ số tỏa nhiệt khi hơi ngưng tụ lớn nên bề mặt trao đối nhiệt nhỏ.

Nhược điểm: phải trang bị lò hơi.

- Áp suất sử dụng thấp hơn khi dùng hơi.

- Lò nước nóng có cấu tạo đơn giản hơn, giá thành rẻ hơn.

- Nhiệt dung riêng của nước nhỏ hơn nên thiết bị gọn nhẹ hơn.

- Nhiệt độ bị hạn chế (thường < 100C ) nếu dùng ở nhiệt độ cao hơn thì phải dùng nước ở áp suất cao.

- Phải xử lý nước để chống đóng cặn.

• Chất lỏng hữu cơ Ưu điểm:

- Nhiệt độ có thể tăng lên vài trăm độ ở áp suất khí quyển.

- Không có hiện tượng đón cặn trên bề mặt trao đổi nhiệt.

- Lò gia nhiệt chất lỏng hữu cơ có cấu tạo đơn giản hơn lò hơi.

- Nhiệt dung riêng bé hơn nước nên lưu lượng lớn hơn so với nước khi cùng công suất.

- Giá thành đắt hơn nước.

• Khói lò: Ưu điểm: không phải trang bị lò hơi nên vốn đầu tư ít hơn.

- Calorife khí- khói làm việc ở nhiệt độ cao cần dùng vật liệu chịu nhiệt.

- Khói lò có hệ số truyền nhiệt thấp nên diện tích bề mặt truyền nhiệt lớn hơn so với dùng hơi nước hay chất lỏng.

- Thiết bị đơn giản, hiệu suất sử dụng cao.

- Dễ điều chỉnh nhiệt độ.

- Không gây ô nhiếm môi trường.

Nhược điểm: giá thành nhiên liệu cao.

Mục đích: để gia nhiệt cho không khí

• Điện (calorife điện): Ưu điểm: - Thiết bị gọn nhẹ, sạch sẽ.

- Dễ điều chỉnh nhiệt độ của tác nhân.

Nhược điểm: chi phí lớn.

• Nhiên liệu (than, củi ) (calorife khí- khói) Ưu điểm: rẻ, thiết bị đơn giản.

- Khó điều chỉnh nhiệt độ tác nhân.

• Hơi nước: dùng calorife khí- hơi

• Thiết bị sấy đối lưu :

- Sử dụng phương pháp truyền nhiệt đối lưu.

Tác nhân sấy không chỉ là chất mang nhiệt cung cấp năng lượng cho quá trình sấy mà còn giúp loại bỏ độ ẩm từ vật liệu Thông thường, không khí nóng hoặc khói lò được sử dụng làm tác nhân sấy, đảm bảo hiệu quả trong việc làm khô vật liệu.

- Thường dùng sấy các vật liệu dạng cục, hạt với năng suất không lớn lắm.

- Làm việc theo chu kỳ.

- Buồng sấy có thể làm bằng thép tấm 2 lớp, giữa có cách nhiệt hoặc đơn giản xây bằng gạch đỏ có cách nhiệt hoặc không.

- Dung lượng: nhỏ (dm 3 –m 3 )

Tác nhân sấy thường sử dụng không khí nóng hoặc khói lò, trong đó không khí nóng được làm nóng bằng calorife điện hoặc calorife khí- khói Calorife được lắp đặt dưới các thiết bị đỡ vật liệu hoặc hai bên buồng sấy để tối ưu hóa quá trình sấy.

Thiết bị buồng sấy có cấu tạo đơn giản và dễ vận hành, không yêu cầu mặt bằng lớn, nhưng năng suất không cao và khó cơ giới hóa Với vốn đầu tư không đáng kể, thiết bị này phù hợp cho các xí nghiệp nhỏ, nơi lao động thủ công là chủ yếu và chưa có đủ kinh phí để đầu tư vào các thiết bị sấy có năng suất cao hơn và dễ cơ giới hóa.

- Sấy vật liệu dạng cục, hạt với năng suất cao, dễ cơ giới hóa.

- Vật liệu sấy được đưa vào và lấy ra liên tục.

- Hầm sấy thường dài 10-15m hoặc lớn hơn, xây bằng gạch đốc cách nhiệt hoặc không.

- Thiết bị truyền tải thường là xe goong hoặc băng tải.

- Tác nhân sấy: chủ yếu là không khí nóng.

Calorife được sử dụng để gia nhiệt cho không khí thường là calorife khí-hơi hoặc khí-khói Tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu, như hơi nước hoặc khói lò, hệ thống này thường được lắp đặt trên nóc hầm sấy để tối ưu hóa hiệu suất sấy.

- Cũng giống như hệ thống sấy thùng quay, hệ thống sấy tháp chuyên dùng để sấy các sản phẩm dạng hạt như: ngô, thóc, lúa mì

Hệ thống máy sấy bao gồm calorife, thiết bị học cấp nhiệt trực tiếp từ buồng đốt, kết hợp với không khí tươi, cùng với quạt và các thiết bị hỗ trợ khác.

Chọn lựa thiết bị và phương pháp sấy

Khi lựa chọn hệ thống sấy cho chè, cần căn cứ vào dạng vật sấy và đặc điểm cấu tạo của vật liệu Chè yêu cầu độ đồng đều cao, vì vậy thiết bị sấy phải có khả năng đảo trộn để nâng cao hiệu suất sấy và giảm thiểu tình trạng khô không đều Trong số các thiết bị sấy phù hợp cho chè, máy sấy thùng quay và máy sấy băng tải là những lựa chọn hiệu quả.

Tuy nhiên, do yêu cầu năng suất đầu ra không quá lớn 300kg/h và yêu cầu tiết kiệm vốn đầu tư, chọn máy sấy thùng quay.

Máy sấy thùng quay sử dụng hệ thống sấy đối lưu, chuyên dụng cho việc sấy các vật liệu ẩm dạng hạt nhỏ như đậu đỗ, cà phê, ngô hạt, đường kính, muối ăn, củ cắt nhỏ, gỗ mảnh và cát Thiết bị này nổi bật với những ưu điểm như hoạt động ổn định, năng suất cao và tính kinh tế vượt trội.

*Cấu tạo và nguyên lí làm việc của máy sấy thùng quay

Thùng hình trụ làm buồng sấy được đặt nghiêng và quay liên tục trong quá trình sấy, với các thông số như đường kính D, chiều dài L và góc nghiêng được điều chỉnh tùy thuộc vào tính chất và năng suất của vật sấy Vòng quay của thùng dao động từ 0.5 đến 8 vòng/phút, bên trong có cánh đảo trộn để đảm bảo vật sấy được tiếp xúc đều Vật ẩm được nạp vào đầu cao và sản phẩm khô được lấy ra ở đầu thấp Thời gian lưu của vật sấy trong thùng phụ thuộc vào các yếu tố như đường kính, chiều dài, góc nghiêng, vòng quay và thiết kế cánh đảo Tác nhân sấy có thể là không khí nóng từ calorife hoặc khói lò, với chiều chuyển động của tác nhân có thể cùng chiều, ngược chiều hoặc cắt ngang dòng vật sấy.

Cánh đảo trong thùng sấy được lắp đặt tùy thuộc vào kích thước và tính chất của vật sấy Đối với vật sấy lớn và dễ bám dính, cánh nâng sẽ giúp nâng vật lên cao và tạo mưa hạt Trong khi đó, vật sấy nhỏ và dễ chảy sẽ sử dụng cánh phân phối Nếu vật sấy có kích thước lớn và trọng lượng riêng lớn, cánh hình quạt là lựa chọn phù hợp Cuối cùng, cánh đảo trộn được sử dụng cho vật sấy nhỏ như bột.

Bộ phận bịt kín ở đầu và cuối thùng quay có chức năng ngăn chặn sự xâm nhập của không khí và giữ cho các tác nhân sấy không thoát ra ngoài Khi áp suất trong thùng nhỏ hơn áp suất khí quyển (sử dụng quạt hút), bộ phận này đảm bảo không khí không vào trong Ngược lại, khi áp suất trong thùng lớn hơn áp suất khí quyển (sử dụng quạt đẩy), nó ngăn không cho tác nhân sấy bị xì ra ngoài.

Trong máy sấy thùng quay, có hai loại hộp đệm kín phổ biến Thứ nhất là hộp đệm kín dùng vành đai, với ưu điểm là khả năng bịt kín tốt, tuy nhiên cần chọn vật liệu chịu nhiệt để tránh tổn thất ma sát khi nhiệt độ tăng Thứ hai là hộp đệm kín dạng hộp cài răng lược, loại này tạo ra sự kín bằng trở lực cục bộ, mặc dù không triệt để nhưng lại không gây tổn thất do ma sát.

- Hệ thống quạt vận chuyển tác nhân:

Hệ thống quạt có nhiệm vụ tạo ra dòng chảy của tác nhân sấy qua thùng sấy với lưu lượng phù hợp Dòng chảy của tác nhân sấy có thể cùng chiều, ngược chiều hoặc cắt ngang với dòng vật sấy Thông thường, dòng chảy ngược chiều với vật sấy được ưa chuộng để hạn chế việc cuốn theo các hạt nhỏ và bụi Tuy nhiên, khi tác nhân thổi cắt ngang lớp vật sấy, cường độ sấy có thể tăng nhưng đồng thời cũng làm tăng trở lực cho hệ thống quạt, khiến cho việc cấp tác nhân sấy cho thùng quay trở nên phức tạp hơn.

Hệ thống quạt trong máy sấy thùng quay hoạt động theo hai chế độ: hút và vừa hút vừa đẩy Ở chế độ hút, trở lực phía hút của quạt bao gồm các yếu tố như buồng đốt, buồng hòa trộn (nếu sử dụng khói lò), calorife (khi tác nhân sấy là không khí nóng khô), thùng sấy, ống dẫn và các điểm mở, thu hẹp Trở lực phía đẩy do cyclon, lọc túi, đường ống và các trở lực cục bộ gây ra Trong chế độ hút, thùng quay duy trì áp suất chân không phụ thuộc vào tổn thất trở lực phía trước Khi hoạt động ở chế độ vừa đẩy vừa hút, hệ thống quạt có thể điều chỉnh áp suất trong thùng sấy ở mức chân không từ -5 đến -25 N/m² Để tính tổng tổn thất trở lực của hệ thống quạt, cần dựa vào cấu trúc cụ thể và lưu lượng tác nhân sấy yêu cầu Thông thường, trở lực của cyclon và lọc túi chiếm từ 50% đến 90% tổng trở lực của hệ thống.

Hệ thống dẫn động quay cho thùng sấy cần tính toán trọng lượng thùng (bao gồm vỏ và các cánh đảo) cùng với trọng lượng vật sấy bên trong Momen cản quay phát sinh từ trọng lượng vật sấy bị nâng lên, lực ma sát ở các con lăn đỡ, và ma sát giữa bánh răng dẫn bên ngoài thùng và bánh răng dẫn nhận động từ hộp giảm tốc Để đảm bảo hoạt động hiệu quả, công suất động cơ phải đủ lớn để vượt qua các mômen cản quay của thùng sấy, cũng như momen cản do ma sát của gối đỡ bánh răng dẫn và các tổn thất phát sinh từ hộp giảm tốc và hệ truyền động.

- Có 2 loại máy sấy thùng quay: thiết bị làm việc liên tục hay theo chu kì từng mẻ một.

Chọn thiết bị sấy liên tục để tăng năng suất và giảm số lượng công nhân.

I.3.1 Chọn phương pháp sấy Để sấy chè người ta dùng phương pháp sấy nóng nên trong quá trình sấy bảo đảm không bị nhiễm bụi bẩn, nhiễm độc và yêu cầu nhiệt độ sấy không quá cao nên ta chọn tác nhân sấy là không khí nóng và tác nhân tải nhiệt là hơi nước để tiện cho việc điều chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy khi cần thiết.

Chiều chuyển động của tác nhân sấy có thể là cùng chiều, ngược chiều hoặc chéo dòng Đối với sấy chè, phương thức sấy cùng chiều được ưu tiên vì nó mang lại tốc độ sấy ban đầu cao, giảm thiểu co ngót và biến tính của sản phẩm, đồng thời giảm nguy cơ hư hỏng do vi sinh vật Phương pháp này cũng giúp tránh tình trạng sấy quá khô và ngăn chặn tác nhân sấy mang theo vật liệu sấy như trong sấy ngược chiều Hơn nữa, với nhiệt độ tác nhân sấy không quá cao, sấy cùng chiều cho phép vật liệu và tác nhân sấy tiếp xúc tốt hơn, từ đó nâng cao hiệu quả của quá trình sấy.

* Chế độ sấy đối lưu:

Trong phương pháp này, việc cung cấp nhiệt cho vật liệu ẩm được thực hiện thông qua quá trình trao đổi nhiệt đối lưu, có thể là tự nhiên hoặc cưỡng bức Trong trường hợp này, môi chất sấy đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nhiệt.

Sấy đối lưu là phương pháp sử dụng không khí nóng hoặc khói lò làm tác nhân sấy, giúp loại bỏ độ ẩm trong vật sấy Quá trình này diễn ra khi không khí hoặc khói có nhiệt độ và độ ẩm phù hợp chảy qua vật sấy, khiến ẩm bay hơi Sau khi hoàn thành quá trình sấy, sản phẩm thu được sẽ đạt độ ẩm theo yêu cầu.

TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ SẤY CHÈ

Tính toán thiết bị phụ

II.2.1 Tính toán calorife cấp nhiệt

Trong kỹ thuật sấy thường sử dụng hai loại calorife để đốt nóng không khí calorife khí - hơi và calorife khí – khói.

Calorife khí – hơi được lựa chọn để gia nhiệt cho tác nhân sấy, sử dụng thiết bị truyền nhiệt kiểu ống chùm Trong quá trình này, hơi nước bão hòa sẽ ngưng tụ trong ống, trong khi không khí sẽ di chuyển bên ngoài ống.

Do hệ số truyền nhiệt của nước ngưng cao hơn nhiều so với hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giữa bề mặt ngoài của ống và không khí, nên cánh tản nhiệt được lắp thêm bên ngoài ống để cải thiện hiệu quả truyền nhiệt.

Vậy calorife sử dụng là loại ống chùm với ống có cánh đặt đứng.

 Nhiệt lượng mà calorife cần cung cấp cho tác nhân sấy là:

L – là lượng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy (kg/h)

I1, I0 – là entanpy của tác nhân sấy trước và sau khi ra khỏi calorife

 Công suất nhiệt của calorife là:

Để đảm bảo hiệu quả sấy, chúng ta chọn lò hơi có áp suất bão hòa 2 bar, do nhiệt độ của tác nhân sấy không quá cao Việc tra cứu bảng nước và hơi nước bão hòa theo áp suất cùng với ẩn nhiệt hóa hơi r là cần thiết để xác định các thông số phù hợp.

= 2207 kJ/kg.độ Nhiệt độ hơi nước bão hòa là 120 o C.

 Lưu lượng hơi cần cung cấp là:

 Tiêu hao hơi cho một calorife là:

D = −η = −  Bề mặt truyền nhiệt calorife F được tính theo công thức:

 Hiệu nhiệt độ ở vị trí đầu calorife:

 Hiệu nhiệt độ ở vị trí cuối calorife:

∆ t t t t tb t oC k : Hệ số truyền nhiệt của caloriphe (W/m 2 ) Ta chọn k= 30,857 W/m 2 K (bảng 17.5, TT và TK HTS) với lưu tốc không khí là 10 kg/m 2 s (tra bảng 4 - Phụ lục 1- [7])

Từ F= 64,550 m 2 ta tra bảng 4 - Phụ lục 1 – [7], ta chọn caloriphe KΦ11 có:

Diện tích bề mặt truyền nhiệt

Diện tích tiết diện khí qua (m2)

Diện tích tiết diện môi chất đi qua (m2)

Kích thước (mm) Đường kính ống môi chất vào (m)

II.2.2 Tính toán chọn quạt

Trong hệ thống sấy, quạt đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển không khí và tạo áp suất cho dòng khí đi qua các thiết bị như caloriphe, thùng sấy, đường ống và xyclon Nhiệm vụ chính của hệ thống quạt là đảm bảo dòng chảy của tác nhân sấy qua thùng sấy với lưu lượng phù hợp, đáp ứng yêu cầu của quá trình sấy.

Năng suất của quạt được xác định bởi thể tích không khí vào hoặc ra khỏi thiết bị sấy Trong các thiết bị sấy thông thường, việc vận chuyển tác nhân sấy thường sử dụng hai loại quạt: quạt ly tâm và quạt hướng trục Dựa vào áp suất mà chúng tạo ra, quạt có thể được phân chia thành ba loại khác nhau.

- Quạt áp suất thấp, tổng cột áp tạo ra đến 100 mmH2O.

- Quạt trung áp, tổng cột áp tạo ra 100 - 300 mmH2O.

Quạt áp cao có khả năng tạo ra tổng cột áp từ 300 đến 1500 mmH2O Việc lựa chọn loại quạt phù hợp phụ thuộc vào các thông số đặc trưng của hệ thống sấy và trở lực mà quạt cần khắc phục.

Tiêu chuẩn Re được tính dựa trên đường kính trung bình của lá chè, với giá trị d = 0,002m Ở nhiệt độ trung bình của TNS teC, vận tốc v có thể được gần đúng là v = 0,495 theo phụ lục 6.

• Khối lượng riêng dẫn xuất của khối hạt chuyển động trong thùng sấy:

• Hệ số ζ Khối lượng riêng của chè là 0 kg/

• Hệ số Theo hê số ζ bằng:

• Trở lực qua lớp hạt

• Trở lực xyclon và buồng đốt Theo kinh nghiệm trở lực của Xyclon

• Tổng trở lực quạt phải khắc phục

• Giáng áp động Giả sử tốc độ của TNS ra khỏi quạt có tốc độ w m/s khi đó giáng áp động bằng:

 Chọn quạt cho hệ thống sấy thùng quay

Dựa vào năng suất Vtb= 5244,008 m 3 /h và cột áp

299 mmH 2 O p ∆ theo phụ lục 3, trang 194-[7], dựa vào đồ thị đặc tuyến của quạt ly tâm ta chọn quạt

Thông qua đồ án thiết kế hệ thống sấy thùng quay, em đã ôn lại kiến thức lý thuyết trong học phần Quá trình và thiết bị chuyển khối cũng như các môn học khác, học cách tính toán và thiết kế một hệ thống sấy thực tế Đồ án giúp em làm quen với việc tìm tài liệu, tra cứu và nắm mối quan hệ giữa lý thuyết và thực tế Việc thiết kế hệ thống này dựa nhiều vào các công thức thực nghiệm từ nhiều tài liệu, tuy nhiên do nguyên liệu sấy là đường, tài liệu tham khảo hạn chế, em đã phải sử dụng số liệu thay thế, dẫn đến sai số trong thiết kế Để thiết kế chính xác, cần lập hệ thống hoạt động thử để kiểm tra và chọn chế độ làm việc tối ưu Em rất mong nhận được sự hướng dẫn và góp ý từ các thầy cô để hoàn thiện hệ thống hơn.

Em xin chân thành cảm ơn !

[1] Trần Văn Phú, Kỹ thuật sấy, NXB Giáo dục, 2008.

[2] Trần Văn Phú, Tính toán và thiết kế hệ thống sấy, NXB Giáo dục, 2002.

[3] Trần Xoa và các tác giả, Sổ tay quá trình- thiết bị trong công nghệ hóa chất, tập

1, NXB Khoa Học Kĩ Thuật, 1999.

[4] Nguyễn Văn Lụa, Kĩ thuật sấy vật liệu, NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM, 2001.

[5] Trần Xoa và các tác giả, Sổ tay quá trình- thiết bị trong công nghệ hóa chất, tập

2, NXB Khoa Học Kĩ Thuật, 1999.