Đồ án Điều khiển nhiệt độ thiết bị sấy nông sản

Lời nói đầu Trong công nghiệp và đời sống, kỹ thuật sấy đóng vai trò vô cùng quan trọng. Trong quá trình công nghệ của rất nhiều sản phẩm đều có giai đoạn sấy khô để bảo quản sản phẩm dài ngày.Đó là các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô, đậu, …. Đặc biệt là các sản phẩm trong ngành dược liệu như thuốc viên thì yêu cầu sấy có điều khiển nhiệt độ vô cùng chính xác. Nếu không thì sản phẩm sẽ bị biến tính hóa học không kiểm soát được gây nguy hại cho sức khỏe và tính mạng cho con người, thiệt hại về kinh tế cho người lao động. Từ đó nhu cầu sấy ngày càng đa dạng, xuất hiện nhiều phương pháp và thiết bị sấy. Đề tài này tìm hiểu về thiết bị sấy bằng phương pháp điện trở với vật liệu sấy dạng hạt phổ biến, tác nhân sấy là không khí nóng. Mạch điện cung cấp, mạch điều khiển chính xác nhiệt độ sấy. CHƯƠNG I VẬT LIỆU ẨM I - Khái niệm và đặc trưng của vật ẩm 1 - Khái niệm Những vật đem sấy đều là những vật ẩm có chứa một khối lượng chất lỏng đáng kể chủ yếu là nước. Trong quá trình sấy chất lỏng trong vật bay hơi, độ ẩm của nó giảm. Trạng thái của vật ẩm được xác định bởi độ ẩm và nhiệt độ của nó. Độ ẩm của vật có thể biểu thị qua : độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm toàn phần và độ chứa ẩm, nồng độ ẩm. Ví dụ vật ẩm : các sản phẩm nông, lâm, hải sản như ngô, sắn, cà rốt, cà phê, giấy, gỗ, thuốc, cá hộp,và trong sản xuất dược phẩm như là sấy thuốc viên v.v… 2 - Các thông số đặc trưng của vật ẩm a.Độ ẩm tuyệt đối Độ ẩm tuyệt đối là tỷ số giữa khối lượng ẩm chứa trong vật với khối lượng vật khô tuyệt đối. độ ẩm tuyệt đối ký hiệu . Ta có : . Trong đó : - Gn : khối lượng ẩm chứa trong vật liệu (kg). - GK : khối lượng vật khô tuyệt đối (kg). b.Độ ẩm toàn phần Độ ẩm toàn phần là tỷ số giữa khối lượng ẩm chứa trong vật với khối lượng của vật ẩm ký hiệu của độ ẩm toàn phần là . Ta có : . Trong đó : G : khối lượng vật ẩm : G = Gn + GK (kg). Độ ẩm toàn phần có giá trị từ 0 đến 100 % . Vật có độ ẩm 0 % là vật khô tuyệt đối và 100% là vật toàn nước. Như vậy là độ ẩm toàn phần luôn nhỏ hơn 100% . c.Độ chứa ẩm Độ chứa ẩm là tỷ số giữa lượng chứa ẩm trong vật với khối lượng vật khô tuyệt đối. Độ chứa ẩm ký hiệu là u. Ta có : [kg ẩm/kg vật khô] . d.Nồng độ ẩm Nồng độ ẩm là khối lượng ẩm chứa trong 1m3 vật thể. Nồng độ ẩm ký hiệu là N. Ta có : [kg/m3] . Trong đó : V – Thể tích vật e.Độ ẩm cân bằng Độ ẩm cân bằng là độ ẩm của vật khi ở trạng thái cân bằng với môi trường xung quanh vật đó. Độ ẩm cân bằng ký hiệu là , ,… Trong kỹ thuật sấy độ ẩm cân bằng có ý nghĩa lớn, nó xác định độ ẩm bảo quản của mỗi loại vật liệu trong từng môi trường khác nhau. Nếu độ ẩm của vật lớn hơn độ ẩm cân bằng tương ứng với trạng thái không khí (t1, ) thì vật ẩm sẽ thoát ẩm đến khi đạt tới trị số cân bằng . Ngược lại nếu như <thì vật sẽ hấp thu ẩm để cho độ ẩm của nó đạt được tới trị số cân bằng. Vì vậy khi cần bảo quản một sản phẩm có độ ẩm nhỏ hơn độ ẩm cân bằng ứng với môi trường không khí trong phòng ta không thể để sản phẩm trong điều kiện trong phòng mà cần cho trong bao gói hoặc nhà kho mà độ ẩm tương đối không khí nhỏ hơn độ ẩm không khí ngoài. II – Phân loại vật ẩm 1 – Vật xốp mao dẫn Là những vật mà trong đó ẩm liên kết với vật liệu bằng mối liên kết mao dẫn. Chúng có khả năng hút mọi chất lỏng dính ướt không phụ thuộc vào thành phần chất lỏng. Ví dụ : Các vật liệu xây dựng, than củi, gỗ ,cát, thạch anh v.v… 2 – Vật keo Là vật có tính dẻo do có cấu trúc hạt, trong đó ẩm liên kết ở dạng hấp thụ và thẩm thấu. Ví dụ : keo động vật, vật liệu xenlulo, tinh bột, đất sét v.v… 3 – Vật keo xốp mao dẫn Là những vật thể mà trong đó tồn tại ẩm liên kết có trong cả vật keo và vật xốp mao dẫn . Ví dụ : gỗ, than bùn các loại hạt, rau… Và vật liệu chúng ta thiết kế hệ thống sấy sẽ là vật liệu dạng hạt loại này. III – Nguyên nhân vật ẩm - Là do hấp thụ hơi nước trong môi trường . - Vật bị ướt do yêu cầu công nghệ như thuốc viên trước là dạng bột sau đó trộn với nước để làm thành dạng viên sau đó cho bay hơi nước (đông dược). IV – Các đặc trưng của không khí ẩm 1-Nhiệt dung riêng của vật ẩm Nhiệt dung riêng của vật ẩm được xác định từ nhiệt dung riêng của vật khô tuyệt đối và của ẩm chứa trong vật. Tức là : . Trong đó : - CK, Cn :Nhiệt dung riêng của vật khô và nước. - GK, Gn :Khối lượng vật khô và khối lượng nước. 2 – Hệ số dẫn nhiệt của vật ẩm Quá trình truyền nhiệt trong vật ẩm khác với vật khô ở chỗ là trong vật ẩm có ẩm. Sự có mặt của ẩm làm cho thay đổi hệ số dẫn nhiệt của hang xốp, mặt khác quá trình truyền ẩm trong vật cuãng ảnh hưởng tới quá trình truyền nhiệt. [W / m.K] . Trong đó : - Hệ số dẫn nhiệt của vật khô tuyệt đối. - Hệ số dẫn nhiệt tương đương do truyền nhiệt đối lưu của ẩm và không khí. - Hệ số dẫn nhiệt tương đương xét đến ảnh hưởng của trao đổi nhiệt bức xạ giữa bề mặt hang xốp. - Hệ số dẫn nhiệt tương đương xét đến quá trình truyền ẩm trong vật. CHƯƠNG II TÁC NHÂN SẤY I - Khái niệm Tác nhân sấy là các chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách ra từ vật liệu sấy. II – Mục tiêu của tác nhân sấy Trong quá trình sấy thì buồng sấy luôn luôn được bổ xung lượng ẩm thoát ra từ vật liệu sấy. Nếu như lượng ẩm này không được mang đi thì đến một lúc nào đó sẽ đạt đến sự cân bằng ẩm giữa môi trường trong buồng sấy và vật ẩm, lúc này quá trình sấy sẽ bị ngưng lại. Do đó cần có tác nhân sấy làm nhiệm vụ chuyên chở lượng hơi ẩm trong buồng bằng cách lúc nó thoát ra khỏi buồng sấy thì nó mang theo cả lượng ẩm trong buồng sấy. III – Phân loại tác nhân sấy Ta phân loại tác nhân sấy theo trạng thái vật lý Dạng khí : Không khí, khói, hơi quá nhiệt… Dạng lỏng : dầu, muối nóng chảy… Trong phạm vi đồ án này chúng ta chỉ xét tới tác nhân sấy không khí ẩm IV- Sơ lược tác nhân sấy không khí ẩm 1 – Khái niệm : Không khí là loại tác nhân có sẵn trong tự nhiên, không làm bẩn, gây độc hại cho sản phẩm sấy. Thành phần chủ yếu là Nito(N2), Oxy(O2), hơi nước(H2O),… Ngoài ra còn có một số chất khí khác chiếm một lượng nhỏ như cacbonic(CO2), Hydro(H2), Ozon(O3)… Không khí có chứa hơi nước được gọi là không khí ẩm. Không khí ẩm bao gồm hai thành phần đó là không khí khô à hơi nước. Trong đó : - Khối lượng không khí ẩm bằng tổng khối lượng không khí khô và hơi nước [kg]. - Không khí khô và hơi nước cũng phân bố đều trong toàn bộ thể tích tức là: [m3]. - Nhiệt độ của không khí khô bằng nhiệt độ của hơi nước và bằng nhiệt độ của không khí ẩm . - Áp suất của không khí ẩm bằng tổng phân áp suất của không khí khô và phân áp suất của hơi nước. . 2 – Các thông số đặc trưng của không khí ẩm. a.Độ ẩm tuyệt đối Độ ẩm tuyệt đối của không khí ẩm là lượng hơi nước (tính bằng g) chứa trong 1m3 không khí ẩm. Tức là : [g/m3]. b.Độ ẩm tương đối Độ ẩm tương đối của không khí ẩm là tỷ số giữa lượng hơi nước chứa trong không khí ẩm với lượng hơi nước lớn nhất có thể chứa trong không khí ẩm đó ở cùng một nhiệt độ độ ẩm tương đối đo bằng % và ký hiệu là . Ta có : [%]. c.Độ chứa ẩm Độ chứa ẩm của không khí là khối lượng hơi nước chứa trong 1 kg không khí khô. Tức là : [g/kg KKKhô]. d.Nhiệt dung riêng của không khí ẩm Ta coi không khí ẩm là hỗn hợp của khí lý tưởng cho nên ta có thể xác định nhiệt dung riêng của không khí ẩm theo công thức nhiệt dung riêng của hỗn hợp khí lý tưởng. Tức là : [kJ/kgK]. Trong đó ta có CK nhiệt dung riêng của không khí khô Ch Nhiệt dung riêng của hơi nước e.Thể tích riêng và khối lượng riêng của không khí ẩm Thể tích riêng của không khí ẩm là v : Trong đó : vk là thể tích riêng của không khí khô .[m3/kg]. .[m3/kg]. Khối lượng riêng của không khí ẩm là .[kg/m3] f.Entanpi của không khí ẩm Khái niệm về entanpi Entanpi của không khí ẩm được ký hiệu là I(J). Trong nhiệt động Entanpi được định nghĩa bằng biểu thức sau: I = U + P.V. Trong đó : - U nội năng của môi chất . - P áp suất của môi chất. - V thể tích của môi chất. Entanpi là trạng thái vi phân của nó . di = di + d(pv) là vi phân toàn phần . Entanpi có cả trong hệ hở và hệ kín. Entanpi của khí thực cũng giống như nội năng là hàm phụ thuộc vào hai trong số ba trạng thái cơ bản P, V, T. Entanpi của không khí ẩm Entanpi của không khí ẩm bằng tổng entanpi của không khí khô và của hơi nước, tức là: I = ik + 0,001.d.ih [KJ/kg kk khô] Trong đó ik : Entanpi của không khí khô ik = Ck.t. [KJ/kgK] ih : Entanpi của hơi nước xác định bởi công thức sau: ih = r + Ch.t .[KJ/kgK] Ck : Nhiệt dung riêng đẳng áp của không khí CK1 [kJ/kgK]. Ch : Nhiệt dung riêng đẳng áp của hơi nước Ch1,97 [kJ/kgK]. Nhiệt ẩm hóa hơi của nước lấy trị số trung bình r = 2493 [kJ/kg]. Như vậy ta sẽ có : I = t + 0,001.(2493 + 1.97t) [kJ/kg KK khô] g.Nhiệt độ đọng sương Nếu không khí ẩm bị làm lạnh (d = const) độ ẩm tương đối của có sẽ tăng lên. Nếu như chúng ta làm lạnh tiếp thì đến lúc nào đó trong không khí ẩm sẽ xuất hiện những giọt nước nhỏ ngưng tụ dạng sương hiện tượng này là hiện tượng đọng sương. Và nhiệt độ ở trạng thái này gọi là nhiệt độ đọng sương. 3 – Đồ thị I – d của không khí ẩm. Giới thiệu đồ thị I – d Đồ thị I-d trong kỹ thuật sấy rất quan trọng, nó được dùng để tính toán quá trình sấy : xác định các tiêu hao không khí và tiêu hao nhiệt trong quá trình sấy, ngoài ra nó còn cho phép xác định các thông số của không khí nhằm tìm ra được các trạng thái làm việc của thiết bị. Đồ thị I - d được thành lập với hai trục tọa độ I và d hợp với nhau một góc 135o . Mục đích xây dựng các trục nghiêng một góc 135o là nhằm làm giãn khoảng cách giữa các đường cong tham số để thuận lợi cho việc tra cứu. Tuy vậy trục d người ta vẽ vuông góc với trục I. Như vậy khi xác định Entanpi của không khí ẩm chúng ta phải kẻ qua điểm cần xác định I=const là đường thẳng hợp với trục tung góc 135o. Đồ thị I - d thành lập với áp suất khí quyển 745mmHg. Trong trường hợp không khí ẩm có áp suất khác với áp suất khí quyển chúng ta phải thiết lập riêng đồ thị cho áp suất cần dụng. Ứng dụng cho thiết kế máy sấy thăng hoa v.v… Cách xây dựng đồ thị I - d Trên đồ thị I – d Entanpi được tính bằng [Kcalo/kg KKhô] Trên đồ thị I-d Entanpi được tính bằng (Kcalo/kg KKhô) hay là (KJ/kg KKhô), còn độ chứa ẩm d được tính bằng mmHg. Xây dựng đường cong Ph=f(d) Đường cong Ph=f(d) được xây dựng trên phương trình Trên đồ thị trục Ph được đặt bên phải đối diện trục I Xây dựng họ đường t=const Từ phương trình : I=t+0,001.d.(2493+1.97) ta có Khi t= const thì vế phải cũng là hằng số . Vậy đường biểu diễn quan hệ I=d(f)t=const là các đường thẳng có độ dốc dương. Khi t càng lớn thì độ dốc càng lớn. Vì vậy chùm đường thẳng I=d(f)t=const là phân kỳ. Trong vòng bão hòa : I=t+0,001.dmax.(2493+1,97)+0,00418.t. Trong vòng bão hòa thì đường đẳng nhiệt vẫn là đường thẳng nhưng mà độ dốc nhỏ hơn, vì vậy nó sẽ gãy khúc vì giảm độ dốc. Xây dựng đường = const Các đường cong = const được xây dựng từng điểm một nhờ đường cong Ph=f(d) và đường thẳng t=const. Đường = 100% chia đồ thị thành hai phần, phần trên là không khí ẩm chưa bão hòa, phần dưới là không khí ẩm quá bão hòa. Trạng thái của không khí ẩm được xác định khi biết được hai trong các thông số I,d, ,t . Khi đã xác định được trạng thái của không khí ẩm trên đồ thị I-d ta có thể xác định được các thông số còn lại. Giả sử không khí ẩm có nhiệt độ là tA và độ ẩm là thì trạng thái của không khí ẩm được xác định bằng điểm A(tA ,) là giao điểm của hai đường gióng tA , , và từ điểm A chúng ta tìm được IA và dA từ đường dA=const cắt Ph tại điểm B. Tại đây chúng ta tìm được PhA. Từ đường tA= const cắt đường = 100% tại điểm D ta tìm được dAmax và đường dAmax cắt đường Ph tại điểm E, từ điểm E ta tìm được Pmax. Chú ý là thiếu hình vẽ 4- Đánh giá về tác nhân sấy không khí ẩm Ưu điểm : Tác nhân sấy không khí ẩm có sẵn trong tự nhiên, không gây độc hại, làm bẩn sản phẩm sấy, có khả năng đáp ứng thay đổi tốc độ nhiệt độ, độ ẩm nhanh do là dạng khí , có thể điều chỉnh chính xác nhiệt độ và độ ẩm nếu như dung phương pháp nung bằng điện. Nhược điểm : - Tác nhân sấy không khí ẩm tại một thời điểm bất kỳ trong năm trong quá trình sản xuất thì ta có cặp nhiệt độ độ ẩm vào (t1, ) tại thời điểm khác thì lại có (t2, ) Chú ý là thiếu hình vẽ - Vốn đầu tư ban đầu tương đối lớn do bộ phận gia nhiệt cho không khí là dùng điện. - Ứng dụng Dùng để sấy thuốc, hải sản, các thiết bị sấy nông sản. CHƯƠNG III QUÁ TRÌNH SẤY TRÊN ĐỒ THỊ I – d Quá trình sấy là quá trình làm khô các vật thể, vật liệu, sản phẩm bằng phương pháp bay hơi. Quá trình sấy bao gồm các biện pháp kỹ thuật sau: - Gia nhiệt cho vật để đưa nhiệt độ của vật đến nhiệt độ bão hòa ứng với phân áp suất của hơi nước trên bề mặt vật. - Cấp nhiệt để làm bay hơi nước ra khỏi vật . - Vận chuyển hơi ẩm thoát ra ngoài vật thể bằng tác nhân sấy. I-Quá trình sấy biểu diễn trên đồ thị I-d: - Quá trình gia nhiệt độ không khí trong Calorife là đường 0-1, trong điều kiện d=const. - Quá trình trong buồng sấy là đường 1-2’ thực hiện trong điều kiện I=const. Tiêu hao nhiệt trong quá trình gia nhiệt không khí đoạn 0-1 là Q. Nhiệt lượng này dùng dể bay hơi ẩm trng quá trình 1-2’. Q = L.(I1-I0) =L.(I2’-I0).[KW] (Theo công thức 7.1/trang 95 tài liệu [2]) Trong đó L: Tiêu hao không khí cần thiết cho quá trình sấy [kg/s] I0: Entanpi của không khí bên ngoài [KJ/Kg]. I1:Entanpi của không khí sau Calorife [KJ/Kg]. I2:Entanpi của không khí ra Calorife [KJ/Kg]. II-Động học quá trình sấy: 1-Các giai đoạn sấy Tương ứng với quá trình sấy trên chúng ta có các giai đoạn sấy như sau: - Giai đoạn làm nóng vật. - Giai đoạn tốc độ sấy không đổi. - Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần. Thiếu hình vẽ 2-Các qui luật của quá trình sấy Các qui luật thay đổi các đặc tính cơ bản của quá trình sấy là những qui luật nhận được qua nghiên cứu thực nghiệm. Trong đó quan trọng nhất là các qui luật thay đổi độ ẩm theo thời gian sấy, qui luật thay đổi nhiệt độ theo thời gian sấy và qui luật thay đổi tốc độ sấy. Các qui luật này biểu thị dưới dạng các đồ thị tương ứng là các đường cong sấy, đường cong tốc độ sấy và đường cong nhiệt độ sấy. 3-Các phương pháp xác định thời gian sấy Thời gian sấy là một thông số đặc biệt quan trọng được sử dụng tính toán thiết kế và vận hành thiết bị sấy. Thời gian sấy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại vật liệu sấy, hình dáng vật liệu sấy, kích thước hình học của vật liệu sấy, độ ẩm đầu, độ ẩm cuối, loại thiết bị sấy phương pháp cung cấp nhiệt, … và một số yếu tố khác. Do việc xác định thời gian sấy bằng phương pháp giải tích gặp nhiều khó khăn. Do đó trong việc tính toán thực tế các thiết bị sấy người ta phải dựa vào nhiều phương pháp khá phổ biến và cho kết quả tương đối phù hợp với thực tế . Đó là các phương pháp sau: Phương pháp AVLUIKOV Phương pháp G.K. Phylonhewko Phương pháp N.F. Docichaep CHƯƠNG IV TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ SẤY I – Khái quát về thiết bị sấy Thiết bị sấy là các thiết bị nhằm thực hiện quá trình làm khô vật liệu sấy, làm cho vật liệu sấy đạt đến độ ẩm thích hợp theo yêu cầu công nghệ. Trong kỹ thuật sấy cũng thường gặp các quá trình tách chất lỏng hữu cơ khác từ chi tiết sản phẩm. Do yêu cầu công nghệ mà vật liệu sấy có thể ở các dạng sau: dạng cục, dạng hạt, dạng tấm phẳng, dạng thể tích… Dạng vật liệu là một trong các yếu tố hàng đầu quyết định phương pháp sấy là đối lưu hay là bức xạ. Dạng vật liệu sấy dạng tấm phẳng như là vải, giấy … thì thường sử dụng thiết bị sấy tiếp xúc. Nếu vật liệu sấy dạng dung dịch thì chúng ta sử dụng thiết bị sấy phun. Ngoài dang vật liệu sấy, năng suất sấy (lớn hoặc bé ), nguồn năng lượng, vị trí của thiết bị sấy cũng là các yếu tố xác định khả năng chế tạo, điều khiển vận hành , vốn đầu tư…. Tóm lại, dạng thiết bị sấy được quyết định chủ yếu bởi một loạt các nhân tố kinh tế kỹ thuật nhằm đạt năng suất cao, chất lượng đảm bảo trên cơ sở tiết kiệm năng lượng với vốn đầu tư cho phép và có thể thực hiện được trong điều kiện của xí nghiệp. Căn cứ vào phương thức cấp nhiệt cho thiết bị sấy chúng ta phân loại thiết bị sấy thành các nhóm sau: + Sấy đối lưu : cấp nhiệt cho quá trình sấy là trao đổi nhiệt đối lưu từ môi chất sấy + Sấy bức xạ : cấp nhiệt bằng cách truyền nhiệt bức xạ từ nguồn nhiệt tới vật sấy. + Sấy tiếp xúc : cấp nhiệt bằng cách tiếp xúc trực tiếp giữa vật sấy và bề mặt vật gia nhiệt . + Sấy bằng điện trường dòng điện cao tần : sử dụng + Sấy thăng hoa : thực hiện bằng cách làm lạnh sản phẩm nhiệt độ thấp hơn điểm b0 sau đó ẩm thăng hoa khi nhận nhiệt. II-Giới thiệu thiết bị sấy đối lưu Trong các thiết bị sấy đối lưu, tác nhân sấy đồng thời là chất mang năng lượng, nhiệt độ để cung cấp cho vật liệu sấy và mang ẩm thoát ra từ vật liệu sấy vào môi trường. Tác nhân sấy trong thiết bị sấy đối lưu thường là không khí nóng hoặc là khói lò. 1-Thiết bị sấy buồng Thiết bị sấy buồng thường dùng sấy các dạng vật liệu dạng cục, hạt với năng suất không lớn lắm. Thiết bị sấy buồng là thiết bị sấy làm việc theo chu kỳ. Buồng sấy có thể làm bằng thép tấm hai lớp ở giữa có cách nhiệt hoặc là đơn giản xây bằng gạch đỏ cách nhiệt hoặc không khí . Dung lượng buồng sấy có thể là thừa vài dm3, m3. Tác nhân sấy thường là không khí nóng hoặc là khói lò, không khí được đốt nóng nhờ Calorife điện hoặc là Calorife khí khác. Calorife được đặt phía trước các thiết bị đỡ vật liệu hoặc hai bên sườn buồng sấy. Có hai cách tổ chức cho tác nhân sấy đó là tác nhân sấy lưu động tự nhiên(không có quạt) và tác nhân sấy lưu động cưỡng bức nhờ một hệ thống quạt. + Ưu điểm : kết cấu đơn giản, dễ vận hành không yêu cầu mặt bằng lớn. + Nhược điểm : năng suất không lớn khó cơ giới hóa, do vốn đầu tư không đáng kể cho nên thiết bị sấy lao động thủ công là chính chưa có điều kiện kinh phí để xây dựng các thiết bị sấy khác có năng suất cao và có khả năng cơ giới hóa. 2-Thiết bị sấy hầm Đây là một trong các thiết bị sấy đối lưu được dùng khá rộng rãi trong công nghiệp. Nó được dùng để sấy những vật liệu dạng cục, hạt với năng suất cao và khả năng cơ giới hóa cao . Khác với thiết bị sấy buồng từng mẻ theo chu kỳ thì thiết bị sấy hầm vật liệu sấy được đưa vào liên tục. Hầm sấy thường dài từ 10-15m hoặc là lớn hơn, chiều cao và chiều ngang hầm sấy phụ thuộc vào xe goong và khay tải vật liệu sấy. Hầm sấy thường xây bằng gạch đỏ có cách nhiệt hoặc là không có cách nhiệt. Trần hầm sấy bằng bê tông cách nhiệt . Trong thiết bị sấy hầm tác nhân sấy chủ yếu là không khí nóng. Calorife để gia nhiệt cho không khí thường là Calorife khí hơi hoặc là Calorife khí khói. Calorife được bố trí bên trên nóc hầm do đó có hai cách đưa tác nhân sấy vào hầm: từ trên xuống hoặc là từ hai bên hầm để tiết kiệm năng lượng sấy người ta còn sử dụng tái tuần hoàn vật liệu sấy. 3-Thiết bị sấy tháp Thiết bị sấy tháp là thiết bị chuyên dụng để sấy các hạt cứng như : thóc, ngô, đậu… có thể tự dịch chuyển dễ dàng từ đỉnh tháp xuống dưới nhờ trọng lượng của vật liệu sấy. Đôi khi trong thiết bị sấy tháp người ta còn đặt các kết cấu cơ khí để làm chậm hoặc là làm tăng cường tốc độ của khối vật liệu sấy. Sản phẩm trong thiết bị sấy tháp có thể lấy ra liên tục hoặc là định kỳ. Đặc điểm của thiết bị sấy tháp khác với thiết bị sấy buồng là các kênh gió nóng và các kênh thải ẩm được bố trí xen kẽ ngang với vật liệu sấy. Tác nhân sấy từ kênh gió nóng luồn lách qua lớp vật liệu thực hiện quá trình sấy rồi nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải ra ngoài. Do đó trong thiết bị sấy tháp nhiệt lượng vật liệu sấy nhận được gồm hai thành phần : thành phần đối lưu tác nhân sấy và vật liệu sấy, thành phần dẫn nhiệt giữa bề mặt các kênh gió nóng, kênh thải ẩm với chính lớp vật liệu nằm trên đó. Kết cấu và cách bố trí các kênh dẫn và kênh thải có ý nghĩa đặc biệt đến sự dịch chuyển của lớp hạt và độ sấy đồng đều của sản phẩm, theo kinh nghiệm khoảng cách tối thiểu giữa hai kênh để cho vật liệu sấy chuyển động phụ thuộc và từng loại vật liệu và có thể từ 70-100 mm hoặc là lớn hơn. 4-Thiết bị sấy thùng quay Hệ thống sấy thùng quay cũng là thiết bị sấy chuyên dùng để sấy các loại vật liệu sấy dạng hạt, cục, hoặc là bột nhão và khó tự dịch chuyển nếu như dùng thiết bị sấy tháp. Phần chính của thiết bị sấy thùng quay là một trụ tròn đặt nằm nghiêng một góc nào đó cố định hoặc là biến đổi góc đó vào khoảng 1-50o. Trong thùng quay tùy theo tính chất vật liệu sấy người ta có thể đặt vách ngăn để tăng cường quá trình sấy. Tác nhân sấy trong thiết bị sấy thùng quay là không khí nóng. Nó có thể chuyển động cùng chiều hoặc là ngược chiều chuyển động vật liệu. Tốc độ tác nhân sấy phụ thuộc vào dạng vật liệu sấy và khối lượng riêng của nó. Để tránh tác nhân sấy cuốn vật liệu ra ngoài thì tốc độ của tác nhân ở đầu ra của thùng quay là 2-3m/s. Đường kính của thùng quay vào khoảng 1200,1400, 1600, 2000, 2200, 2400, 2800 mm. Tỷ lệ giữa chiều dài và đường kính thùng quay L/D tối đa nên lấy là 7 và tối thiểu là 3,5. Số vòng quay của thùng sấy có thể từ 1,5-8 vòng /phút. 5-Thiết bị sấy khí động Thiết bị sấy khí động thường dùng sấy các loại vật liệu dạng hạt bé, nhẹ xốp như than cám, có hoặc rau băm nhỏ, các tinh thể. - Phần chính của thiết bị sấy khí động là một ống thẳng đứng , trong đó vật liệu sấy được không khí nóng hoặc khói lò cuốn đi từ dưới lên trên và dọc theo ống. - Tốc độ tác nhân sấy đủ lớn để thấy được sự rơi tự do của vật liệu sấy và đồng thời cuốn vật liệu đi lên theo. - Thiết bị sấy khí động chỉ kinh tế khi mà kích thước hạt bé, chứa ẩm ở bề mặt, và nếu kích thước hạt lớn thì năng lượng dùng cho quạt đẩy và quạt hút quá lớn, hệ số truyền nhiệt giảm. - Nhiệt độ tác nhân không nên bé hơn 550-600oC và nhiệt độ ra của tác nhân khoảng 100-150oC. Mật độ vật liệu từ [0,5-1,5Kg/Kg tác nhân]. - Nhược điểm lớn nhất của thiết bị sấy khí động là tiêu tốn năng lượng lớn nhất là tiêu tốn năng lượng cho quạt, điều kiện thực hiện vệ sinh công nghiệp khó có thể thực hiện tốt và nguy hiểm nếu như vật liệu sấy có khả năng cháy nổ. 6- Thiết bị sấy tầng sôi Thiết bị sấy tầng sôi thường được dùng sấy vật liệu dạng cục, hạt. Cũng như thiết bị sấy khí động, thiết bị sấy tầng sôi có ưu điểm là cường độ sấy lớn, có thể đạt hàng trăm Kg/m3. Trong thiết bị sấy tầng sôi có thể dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ sấy và vật liệu sấy khô khá đồng đều. - Nhược điểm của thiết bị sấy tầng sôi là tiêu tốn điện năng rất lớn vì trở lực thủy lực lớn 300-500mmH2O. - Yêu cầu hạt nhỏ và tương đối đồng đều. Qua quá trình phân tích một số ưu điểm và nhược điểm của một số thiết bị sấy ở phần trên và theo yêu cầu của độ ẩm nhiệt độ năng suất của vật liệu sấy. Chúng ta có thể chọn thiết bị sấy dạng tháp là thích hợp và phù hợp hơn cả III-Các thiết bị trong hệ thống sấy 1-Calorife Có nhiệm vụ đốt nóng không khí đến một nhiệt độ theo yêu cầu, để cung cấp nhiệt cho vật liệu, đồng thời giảm độ ẩm tương đối để tăng khả năng nhận ẩm của nó. Tùy nguồn cung cấp mà ta có các loại Calorife sau: - Calorife điện. - Calorife hơi nước. - Calorife khí – khói. 2-Thiết bị sấy Có thể là buồng sấy, hầm sấy, thùng sấy… Là thiết bị trong đó chứa vật liệu sấy để thực hiện quá trình sấy. Ở đây ta chỉ xét đến hệ thống sấy đối lưu cưỡng bức. 3-Quạt Là thiết bị dùng để vận chuyển (hút hoặc đẩy) đưa không khí qua Calorife vào thiết bị sấy để thực hiện quá trình sấy mang ẩm thải ra môi trường. 4-Xyclon Là thiết bị dùng để thu hồi các sản phẩm sấy bay theo tác nhân. Xyclon thường dùng trong các hệ thống sấy phun, để sấy các dung dịch huyền phù mà sản phẩm sau khi sấy ở dạng bột như: sữa bột, bột đậu nành…đương nhiên là các hệ thống sấy đối lưu bình thường như: hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm… không có Xyclon. 5-Buồng đốt Nếu tác nhân sấy là khói lò hoặc dùng khói lò làm nguồn năng lượng để đốt nóng không khí thì trong hệ thống sấy có thêm buồng đốt. Ở đây chúng ta sử dụng hệ thống sấy là sấy tháp đối lưu cưỡng bức. CHƯƠNG V THIẾT KẾ CALORIFE Cấu tạo Calorife gia nhiệt không khí nóng Số thứ tự Tên chi tiết 1 Khung calorife (Chân đế). 2 Lớp đệm. 3 Calorife. 4 Lớp đệm mềm. 5 Quạt gió. 6 Động cơ kéo quạt. I-Số liệu ban đầu Bảng số liệu ban đầu Năng suất sấy 175 kg. Độ ẩm ban đầu w1 = 40%. Độ ẩm cuối w2 = 13%. Nguồn áp ba pha 380/220V. Nhiệt độ môi trường 25OC. II-Tính toán 1-Năng suất sấy G2 Năng suất sấy tính theo vật liệu khô : G2 = 175 Kg/h. 2- Xác định lượng ẩm bốc hơi W Lượng ẩm cần bốc hơi trong 1 giờ là : .(Theo công thức 2.1/trang 43 tài liệu[3]) 3- Khối lượng hạt ướt đưa vào hệ thống sấy G1 G1 = G2 + W = 175 + 78,75 = 253,75(Kg). 4-Chọn chế độ sấy Ta chọn chế độ sấy là đối lưu cưỡng bức tác nhân sấy là không khí nóng. Thông số không khí ngoài trời, ta có nhiệt độ to = 20OC độ ẩm là = 85%. Theo kinh nghiệm với vật liệu sấy dạng hạt thì có thể chịu được nhiệt độ sấy trên dưới 90OC do đó ta chọn nhiệt độ tác nhân vào buồng sấy là t1 = 90OC và nhiệt độ của tác nhân sấy ra khỏi buồng sấy là 40OC. Với độ ẩm tương đối của vật liệu sấy ta chọn là = (90±5)% , đây là lựa chọn sơ bộ. Việc lựa chọn này sẽ được kiểm ra lại. 5-Tính toán quá trình sấy lý thuyết Quá trình sấy không hồi lưu a.Xác định thông số không khí ngoài trời theo trên t