Đề tài

THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY
BĂNG TẢI SV TỐNG THỊ HƯƠNG
GVHD TRỊNH VĂN DỦNG

ĐAMH TK Hệ thống sấy băng tải
GVHD: Trịnh Văn Dũng
SVTH: Tống Thị Hương.

2
MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 2
THUYẾT MINH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ 3
TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 4

ĐAMH TK Hệ thống sấy băng tải
GVHD: Trịnh Văn Dũng
SVTH: Tống Thị Hương.

3

MỞ ĐẦU
Trà là một thức uống có tính giải khát phổ thông trong nhân dân đặc biệt là nhân dân vùng
châu Á. Trà không những có tác dụng giải khát mà còn có tác dụng chữa bệnh vì trong trà có
những dưỡng chất: vit C, B, PP, cafein, muối Trà làm cho tinh thần sảng khối, tỉnh táo, đỡ mệt
mỏi, dễ tiêu hố…
Trà là sản phẩm được chế biến từ là trà non & búp trà (đọt trà) của cây trà. Quá trình chế
biến trà thông qua nhiều công đoạn: làm héo, vò, sàng, lên men, sấy… Trong đó sấy là một công
đoạn hết sức quan trọng. Mục đích của sấy trà: dùng nhiệt độ cao để diệt enzyme, đình chỉ quá
trình lên men nhằm giữ lại tối đa những chất có giá trị trong lá trà giúp hình thành hương vị, màu
sắc của trà. Làm giảm hàm ẩm trong trà bán thành phẩm đến mức tối thiểu, phù hợp yêu cầu bảo
quản chất lượng trà trước khi phân loại.
Trong thời gian sấy khô, lá tràbị biến đổi cả về tính chất vật lí cũng như tính chất hóa học:
 Tổng hàm lượng các chất hồ tan giảm đi so với lá chè xong.
 Hàm lượng cafein giảm đi một ít. Đó là do sự bay hơi một phần và do sự thăng hoa của
các hợp chất này khi sấy khô.

Sự biến đổi của Nitơ hòa tan và Cafein trong khi sấy:

Giai đoạn chế biến Nitơ hòa tan,mg Cafein, mg Nitơ amonic, mg
Lá trà lên men 21,63 2,89 1,19
Bán thành phẩm 20,05 2,60 0,67

Ta chọn hầm sấy với thiết bị vận chuyển là băng tải vì phương án này có những ưu điểm như
sau:
 Khi qua một tầng băng tải vật liệu được đảo trộn & sắp xếp lại nên tăng bề mặt tiếp xúc pha
nên tăng tốc độ sấy.
 Có thể đốt nóng giữa chừng, điều khiển dòng khí.
 Phù hợp với vật liệu sấy dạng sợi như trà.
 Hoạt động liên tục.
 Có thể thực hiện sấy cùng chiều, chéo chiều hay ngược chiều.
Bên cạnh những ưu điểm thì phương án này cũng có nhược điểm: cồng kềnh, vận hành phức
tạp.
= 40
o
C vì nhiệt độ này vừa thích hợp tránh bị tổn
hao nhiệt cũng như đảm bảo trên mặt sản phẩm không bị đọng sương
ĐAMH TK Hệ thống sấy băng tải
GVHD: Trịnh Văn Dũng
SVTH: Tống Thị Hương.

6

PHẦN TÍNH TỐN TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Các thông số sử dụng tính tốn:
 Vật liệu sấy:
Năng suất G
2
= 200 kg/h
Độ ẩm đầu theo vật liệu ướt W
1
=60%
Độ ẩm đầu theo vật liệu khô 
1
=
1
1
100 W
W

=
60

C, 
o
= 85%
Không khí vào hầm sấy t
1
= 100
o
C
Không khí ra khỏi hầm sấy t
2
= 40
o
C.

I CÁC THÔNG SỐ TÍNH TỐN CỦA KHÔNG KHÍ:
t
t
0
A
t
1
C
0
2
B
I
I
1
=
2

,bar (2.31[1])
ĐAMH TK Hệ thống sấy băng tải
GVHD: Trịnh Văn Dũng
SVTH: Tống Thị Hương.

7

)
255,235
42,4026
12exp(


bo
P
= 0,0315 bar
Hàm ẩm:
b
b
PB
P
d



 621,0 (2.18[1])
Trong đó B là áp suất khí trời nơi các định độ ẩm, lấy B= 1 atm lấy B=1,013bar.

0315,085.0013,1
0315,085.0

= d
o
= 0,0167 kg ẩm/ kg kk khô.
Aùp suất hơi bão hồ:
)
5,235
42,4026
12exp(
t
P
b

)
1005,235
42,4026
12exp(
1


b
P
= 0,9987 bar.

Độ ẩm của không khí:

)621,0( dP
Bd


1
= 2,66%. 3. Không khí ra khỏi hầm sấy (điểm C
o
):
Nhiệt độ không khí ra khỏi hầm sấy: t
2
= 40
o
C.
Enthalpy I
2
= I
1
= 146,300 kJ/kg kk khô.
Aùp suất hơi bão hòa:

)
5,235
42,4026
12exp(
t
P
b


,bar (2.31[1])



 40842,12500
40004,1226,145
20



d
= 0,0408 kg ẩm/kg kk khô.
Độ ẩm không khí:
(2.19[1])

)0408,0621,0(0732,0
0408,01
20




= 85,32%
vậy:d
2
= 0,0408 kg ẩm/kg kk khô.
I
2
= I

) = G
2
(1 – W
2
)
Khối lượng vật liệu sấy vào thiết bị: G
1
= G
2
1
2
1
1
W
W


= 200
60,01
05,01


= 475 (kg/h)
Lượng ẩm bốc hơi: W= G
2
– G
1
= 475 – 200 = 275 kg/h
Cân bằng ẩm: W = L(d
2

SVTH: Tống Thị Hương.

9
Độ ẩm đầu, % Độ ẩm cuối, % Thời gian sấy, h
U’(vl ướt) U (vl khô) U’ U
63,5 173,97 20,1 25,16 0,32
14,3 16,69 5,72 6,07 0,25
63,5 173,97 5,72 6,07 0,52

Gọi U
th
: độ ẩm tới hạn, U
*
: độ ẩm cân bằng.
Thay vào phương trình thời gian sấy:
 =
*
2
**
ln
UU
UU
N
UU
N
UU
thththo




UU
N
U
ththth





0,52 =
*
**
07,6
ln
97,173
U
UU
N
UU
N
U
ththth





Giải hệ 3 phương trình trên ta được:
U
th

38,026,5
38,057,79
ln
52,582
38,057,79
52,582
57,79150






= 0,4997 h = 29,98 ph  30 ph = 0,5h
vậy thời gian sấy là 30 phút.
ĐAMH TK Hệ thống sấy băng tải
GVHD: Trịnh Văn Dũng
SVTH: Tống Thị Hương.

10
TÍNH KÍCH THƯớC THIếT Bị SấY

I BĂNG TẢI:
1. Số lượng băng tải:
 Khối lượng riêng của chè có W
1
= 60%:

on
WW

3

 Thể tích vật liệu chứa trong thiết bị:
V= V
1
 =
1
1

G
 (6.28[2])
V
1
, G
1
, 
1
: thể tích, khối lượng và khối lượng riêng của vật liệu vào thiết bị:
 : thời gian sấy.
 V
1
=
1
1

G
=
91,57
475
= 8,202 m


,
,,
= 68,35  69 m
 Ta chia băng tải thành nhiều băng tải ngắn
Số tầng băng tải chọn là i = 3.
Chiều dài của mỗi băng tải là: l
b
=
3
69
= 23 m.
2. Tính con lăn đỡ băng:
 Khoảng cách giữa 2 con lăn ở nhánh có tải:
l
t
= A – 0,625B (5.8[2])
A: hằng số phụ thuộc khối lượng riêng của vật liệu
 = 57,91< 1000 kg/m
3
 A= 1750mm
Vậy: l
t
= 1,75 – 0,625 x 2 = 0,45 m
 Khoảng cách giữa hai con lăn ở nhánh không tải:
l
o
= 2l
t
= 2 x 0,45 = 0,9 m

 tổng số con lăn cần dùng là:
n = (n
1
+ n
2
) x i
= (26 + 52) x 3 = 234 con.
 Kích thước con lăn:
Đường kính 120mm
Chiều dài 2000mm
Làm bằng thép CT
3

 Kích thước bánh lăn:
Đường kính 300mm = 
2

Chiều dài 2000mm
Làm bằng thép CT
3

II KÍCH THƯớC THÂN THIếT Bị
Chiều dài: L
h
= l
b
+ 2 L
bs
= 23 + 2.0,5 = 24 m
Chiều cao: chọn khoảng cách giữa 2 băng là 0,9 m


td
k
F
V
0



với 
k
: vận tốc TNS trong hầm sấy.
V
o
: lưu lượng thể tích TNS
F
td
: tiết diện tự do giữa hai tầng băng tải:
F
td
= B
h
d = 2,6x0,9 = 2,34 m
2

Lưu lượng thể tích tại điểm B và C
o

V
B


12

360034,2
15,11858


k

= 1,41 m/s
Tác nhân sấy trong quá trình sấy thực sẽ có tốc độ lớn hơn ta giả sử 
k
= 1,5 m/s

III ĐỘNG CƠ BĂNG TẢI

Vì băng tải di chuyển với vận tốc thấp (số vòng quay của tang nhỏ).
 Vận tốc băng tải:
0380
360050
69
3600
,
,
L
v
b





 N: công suất trên băng tải
1000
Pv
N 
P: lực kéo băng tải.
P = (m
băng
+ m
vl
)g
Tính m
băng
ta chọn băng là thép không rỉ có  = 7900 kg/m
3
, bề dày  = 1 mm.
m
băng
= L
b
B
= 69 x 0,001 x 2 x 7900 = 1090,2 kg.
m
vl
= G
1
 = 475 x 0,5 = 237,5 kg.
 P = (1090,2 + 237,5)x 9,81 = 13024,737 N
 4950
1000

2
vào hiệu
suất chung (hiệu suất của bộ truyền đai) (vì cơ cấu truyền động giữa các băng tải).
6040
9409270
4950
2
,
,,
,
N
ct



kW
 ta chọn động cơ loại A02-41-8, bảng 28[9] T323 ta có các thông số sau:
công suất động cơ: N
đc
= 2,2 kW.
Số vòng quay động cơ: n
đc
= 720 v/ph.
b) Phân phối tỉ số truyền:
Tỉ số truyền động chung 52297
422
720
,
,n
n

i
i
i
bn
bt

Bảng hệ thống:

Trục

Thông số
Trục động cơ I II
i i
bn
= 16,65 i
bt
= 17,87
n (v/ph) 720 42,24 2,42
N (kW) 0,604 0,583 0,560

1. Cơ cấu truyền động bằng đai giữa 2 tầng băng tải: tính theo tài liệu [9]
 Chọn loại đai vải cao su.
 Đường kính bánh đai dẫn.
3
1
1
1
13001100
n
N


 (5-7[9])
Nằm trong phạm vi cho phép <30 m/s
ĐAMH TK Hệ thống sấy băng tải
GVHD: Trịnh Văn Dũng
SVTH: Tống Thị Hương.

14
 Đường kính bánh đai bị dẫn.
D
2
= iD
1
= D
1
vì tỉ số truyền bằng 1
n
1
= n
2
= 2,42 vòng/ph.
 Chiều dài đai
Khoảng cách trục A = 1,26 m
Chiều dài đai:
A
)DD(
)DD(AL
4
2
2


D
bảng 5-2[9] đối với đai vải cao su
Vậy mm,
D
522
40
900
40
1

Theo bảng 5-3[9], ta chọn đai có chiều dày 13,5mm.
Lấy ứng suất căng ban đầu 81,
o
 N/mm
2

Theo trị số 766
513
900
1
,
,
D


. Tra bảng 5-5[9] tìm được [
p
]
o

b
bvtop
mm
tra bảng 5-4[9] ta chọn b = 175mm
 Định chiều rộng bánh đai (bảng 5-10[9]) B= 200 mm
 Lực căng ban đầu:
5425217551381 ,,,bS
oo
 N = 4,252 KN (5-16[9])
 Lực tác dụng lên trục:
75712
2
180
252543
2
3
1
,sin,sinSR
o
o


 KN (5-17[9])
2. Tính tốn trục băng tải:
Ta có công thức:
3
n
N
Cd  , mm (7-2[9])
C= 130-110 đối với thép CT5, ta chọn C=110


ĐAMH TK Hệ thống sấy băng tải
GVHD: Trịnh Văn Dũng
SVTH: Tống Thị Hương.

16

CÂN BẰNG NHIỆT

I SấY LÍ THUYếT:
Năng lượng tiêu hao cho quá trình sấy lí thuyết:
Q
o
= L
o
(I
1
– I
o
) = 11409,75( 145,226 – 67,613) (7.15[1])
= 885630,3011 kJ/h
= 246,008 W
Năng lượng tiêu hao tính cho 1 kg ẩm bay hơi: W
Q
q
o
o

o
= 25
o
C
t
vlc
= t
2
= 40
o
C ( sấy cùng chiều, vật liệu dễ hấp thụ nhiệt)
 Nhiệt dung riêng của khoai mì ra khỏi hầm sấy:
C
vl
= C
vlk
( 1-W
2
) + C
a
W
2

Với
C
vlk
: nhiệt dung riêng của vật liệu khô tuyệt đối.
C
vlk
= 1,5 kgJ/kgđộ


3. Nhiệt tổn thất ra môi trường:
Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh bao gồm:
 Nhiệt tổn thất qua tường: q
t

 Nhiệt tổn thất qua trần: q
tr

ĐAMH TK Hệ thống sấy băng tải
GVHD: Trịnh Văn Dũng
SVTH: Tống Thị Hương.

17
 Nhiệt tổn thất qua nền: q
n

 Nhiệt tổn thất qua cửa: q
c

 Nhiệt tổn thất do mở cửa: q
mc

 Nhiệt tổn thất động học: q
đh

 q
xq
= q
t

tT2
Hệ số truyền nhiệt tính theo công thức:

22
2
1
1
1
τ
α
1
λ
δ
λ
δ
α
1
1
Κ



với:

1
: hệ số cấp nhiệt từ TNS vào tường, W/m
2

1
:

1
= A(
’
1
+


”
1
) W/m
2
độ (VI-38[3])
với A = 1,2 –1,3 : hệ số tùy thuộc chế độ chuyển động của khí. Ơû chế độ chảy xốy và tường
nhám A= 1,2

’
1
: hệ số cấp nhiệt của không khí chuyển động cưỡng bức, W/m
2
độ.
ĐAMH TK Hệ thống sấy băng tải
GVHD: Trịnh Văn Dũng
SVTH: Tống Thị Hương.

18

”


= 70
o
C

t
= 0,0297 , W/m
2
độ

Nu
1
’= c Re
n
(VI- 41[3])
c, n: hệ số phụ thuộc vào chế độ chuyển động của khí.
Chuẩn số Re được tính theo công thức:
Re=
t
tttñ
d
μ
ω 
(VI-42[3])
Với: 
t
= 1,5 m/s : vận tốc dòng khí trong hầm

t
= 1,029 kg/m

 Re=
6-
20,6.10
0291512 ,,


= 149854
Re > 4.10
4
thì c= 0,032 và n = 0,8

 Nu
1
’= 0,032 x (149854)
0,8
= 442,27
 
’
1
=
24
0297027442 ,,

= 0,547 W/m
2
độ.
 Tính hệ số cấp nhiệt của không khí nóng chuyển động tự nhiên:


’’

h
Tμ
ΔTρgH
(VI-46[3])
T
tb
= 70+ 273 = 343K, nhiệt độ trung bình của TNS, K
g = 9,81 m
2
/s : gia tốc trọng trường.
T= t
tb
– t
T1
, K
t
tb
: nhiệt độ trung bình của TNS
t
T1
: nhiệt độ tường tiếp xúc với TNS.
Các thông số sử dụng trong công thức tính Gr lấy theo nhiệt độ của màng t
m

t
m
=
2
1Ttb
tt 

02915054819
36
23



),(
,,,,
= 1,73622.10
14

Công thức tính chuẩn số Pr:
Pr =
T
TT
λ
μC
(VI-47[3])
C
T
: nhiệt dung riêng đẳng áp, J/kgđộ
C
T
= 1010 J/kgđộ
Pr =
02970
106201010
6
,
.,

=1,2(0,547 +44,145) = 53,630 W/m
2
độ
Nhiệt tải riêng truyền từ tác nhân sấy vào tường sấy:
q
1
= 
1
T= 53,630x 0,55 = 29,497 W/m
2

b) Tính hệ số cấp nhiệt

2
:

2
= 
2
’ + 
2
”

2
’: hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên

2
”: hệ số cấp nhiệt do bức xạ nhiệt từ tường ngồi của hầm sấy ra môi trường.
 Tính 
2

= 25
o
C
t
2
= 29 – 25 = 4
o
C
 
2
’= 1,98
4
4
= 2,8 W/m
2
độ
 Tính 
2
”

22
44
2
21
100100
TT
])
T
()
T

1-2
= 4,15 W/m
2
K
4298
302
100
298
100
302
154
44



])()[(,
''
2
= 4,482

2
= 2,8 + 4,482 = 7,282
Nhiệt tải riêng truyền từ mặt ngồi tường hầm sấy ra môi trường xung quanh:
q
2
= 
2

và q
2
:
100
49729
1282949729
100
1
21




,
,,
q
qq
= 1,24%< 5% ( chấp nhận)
Tính nhiệt độ mặt tường hầm sấy rồi so sánh với nhiệt độ t
T1
= 69,45
o
C và t
T2
= 29
o
C đã giả
thiết ban đầu.
t
T1

)(,

= 29,602
o
C
với t
k
: nhiệt độ không khí trong phân xưởng.
Kiểm tra sai số:
ĐAMH TK Hệ thống sấy băng tải
GVHD: Trịnh Văn Dũng
SVTH: Tống Thị Hương.

21
%,%
,
,,
1080100
4569
375694569


<5%: chấp nhận.
%,%
,
0762100
29
6022929



t
ln
tt
t



 : hiệu số nhiệt độ trung bình,
o
C. (VI-64[4])
t
đ
= t
1
– t
k
= 100 – 25 = 75
o
C
t
c
= t
2
– t
k
= 40 – 25 = 15
o
C
15
75

1
τ
α
1
λ
δ
λ
δ
α
1
1
Κ


r

Trần gồm 2 lớp:
Lớp cách nhiệt dày 
2
= 50mm, 
1
= 0,058W/m
2

độ theo T416 TL[5]
Lớp bêtông dày 
2
= 100mm, 
2
= 1,28 W/m

= 0,547 W/m
2
độ (đã tính ở phần trên.)
 Hệ số cấp nhiệt của không khí nóng chuyển động tự nhiên:giảm 30% so với công thức (VI-
44)

ĐAMH TK Hệ thống sấy băng tải
GVHD: Trịnh Văn Dũng
SVTH: Tống Thị Hương.

22

”
1
=
h
1
λNu
B
t
"
0,7 W/m
2
độ (VI-65[3])
b) Tính hệ số cấp nhiệt

2
:
 Hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên cũng tính như trên nhưng phải tăng thêm 30%



q
2
(q
1
-
q
2
)/q
1
*100%

69.500

0.500

62.83

31.415

28.8

3.800

8.072

30.672

2.367



t
T2

K Ktra t
T1

Sai số t
T1

Ktra t
T2

Sai số t
T2

69.500 28.800 0.926 69.337 0.235% 30.106 4.73%

Ta thấy các giả thiết về nhiệt độ đều chấp nhận được vì sai số <5%.
F
tr
= L
h
B
h
= 24x2,6 = 62,4 m
2

1000
3600

n
 kJ/kgẩm (VI-70[3])
Diện tích nền F
n

F
n
= L
h
B
h
= 24x2,6 = 43,2 m
2

q
n
o
:tổn thất riêng của 1m
2
nền, phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình và vị trí hầm sấy trong phân
xưởng.
Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy trong hầm là 70
o
C, giả sử tường hầm sấy cách tường bao
che của phân xưởng 2m.
Theo bảng 7.1 T142 [1], ta có q
n
0
= 44,2 W/m
2

1
= 
2
= 2mm.
Tra bảng T147[5] ta có 
1
= 203,5 W/m
2
độ.
 Lớp giữa cách nhiệt bề dầy 
2
= 28mm, 
2
= 0,058 W/m
2
độ.
Tính K
c
tương tự như tính K
t
ta thu được bảng kết quả sau đây sau khi đã tính lặp nhiều lần.

t
T1

t
T1


1

84.036

35.000

10.000

8.14

81.401

3.136 Vậy hệ số truyền nhiệt K
c
bằng:

148
1
0580
0280
5203
0020
85848
1
1
,,
,
,
,

 F
c
= 2B
h
H
h
= 2x,6x4,5 = 23,4 m
2


1000
275
360028374235971





,,,
q
c
= 18,238 kJ/kgẩm.

3.5 Nhiệt tổn thất do mở cửa:
Theo kinh nghiệm q
mc
bằng 10%(q
t
và q
n

1
, T
2
: nhiệt độ tác nhân trước và sau hầm sấy, K
q
đh
= 0,0055(0,0408-0,0167)(40+273+100+273)
= 0,0909 J/kg ẩm = 0,0909x10
-3
nhỏ  bỏ qua.
 Tổng nhiệt lượng tổn thất qua môi trường xung quanh:
q
xq
= 78,543+28,199+36,106+18,238+11,465
= 172,511 kJ/kg ẩm.

III TÍNH TỐN QUÁ TRÌNH SẤY THỰC:
Lượng nhiệt cần bổ sung  được tính như sau:
ĐAMH TK Hệ thống sấy băng tải
GVHD: Trịnh Văn Dũng
SVTH: Tống Thị Hương.

24
 = C
a
.t
vlđ
– q
xq
- q

sẽ di chuyển đến điểm C’ và đường BC’

sẽ nằm dưới đường BC
o

A
t
0
t
I ( kJ/ kgkk)
t
1
B
0
C
d ( kg aåm/ kgkk)
2
I
1
= d
1 2
d
0
d
C'
2
I
2
d'


(7.10[1])
= 1,004+ 1,842x0,0167=1,0348 kJ/kg
i
2
: entalpy mol của 1 kg hơi nước
i
2
= 2500 + 1,842t
2

= 2500 + 1,842x40 = 2573,68 kJ/kg.
ĐAMH TK Hệ thống sấy băng tải
GVHD: Trịnh Văn Dũng
SVTH: Tống Thị Hương.

25
 03950
285150682573
4010003481
01670
2
,
,,
)(,
,d
'



 kgẩm/kgkkkhô.

2
2
6210 
22 b
'
b
PP  (vì nhiệt độ t
2
không đổi)

%,,
),,(,
,,
'
768282760
03950621007320
039500131
2




 Lượng không khí khô cần dùng:
L’=Wl’=W 40412061

o
-  = 3320,474 + 150,285 = 3470,759 kJ/kgẩm.
 Lượng nhiệt cần đưa vào hệ thống:
Q= qW = 3470,759 x275 = 954458,725 kJ/h = 265,127 kW

LẬP BẢNG CÂN BẰNG NHIỆT
 Nhiệt lượng tiêu hao riêng:
q= q
o
-  = 3320,474 + 150,285 = 3470,759 kJ/kgẩm.
 Nhiệt lượng có ích để bốc hơi ẩm:
q
1
= i
2
– C
a.
t
vl
= (2500 + 1,842 x 40) – 4,18 x 25 = 2469,18 kJ/kgẩm.
 Tổn thất nhiệt do TNS mang đi q
2
:
q
2
= q
TNS
= l’C
dx
(d

591
7593470
75934707543404





 chấp nhận kết quả tính tốn ở trên.