Mục Lục

Lời mở đầu
Từ năm 1960,kỹ thuật sấy đã được nghiên cứu ở nhiều trường đại học trên khắp
thế giới để phục vụ cho quá trình sản xuất.Cho đến nay,kỹ thuất sấy ngày càng
phát triển và đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp,đặc biệt là
ngành công nghiệp thực phẩm.
Nước ta là một nước có nền nông nghiệp lâu đời.Hiện nay,nông nghiệp vẫn
chiếm tỉ trọng cao trong cơ cấu ngành kinh tế nước ta.Sản phẩm nông nghiệp
của nước ta rất phong phú,đa dạng với sản lượng rất lớn.Nhưng hiệu quả kinh tế
mà nông nghiệp đem lại là chưa xứng với tiềm năng của nó.Một trong những
nguyên nhân là do quá trình chế biến sau thu hoach,bảo quản chưa được khoa
học.Điều đó làm giảm giá trị của sản phẩm trên thị trường tiêu thụ.
Để giải quyết vấn đề này ,việc nghiên cứu phát triển công nghệ sấy nông sản
thực phẩm có thể coi là nhiệm vụ chiến lược trong sự nghiệp phát triển kinh tế
đất nước.Công nghệ sấy phát triển cho ta tạo ra những sản phẩm có giá trị,chất
lượng cao,có thể bảo quản lâu dài và giảm được chi phí vận chuyển.
Nhằm trang bị cho kỹ sư ngành Công nghệ thực phẩm trước khi ra trường những
kiến thức cơ bản nhất về kỹ thuật sấy, các thầy cô đã giao nhiệm vụ cho tôi làm
đồ án môn học Quá trình và thiết bị về kỹ thuật sấy. Để có một cái nhìn trực
quan và thực tế hơn, trong quá trình làm đồ án, em đã được giao đề tài cụ thể là
“ Thiết kế hệ thống sấy hầm dùng để sấy hành lá với năng suất 20kg/h”. Bản đồ
án gồm các phần chính như sau:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Tính toán công nghệ
Chương 3:Tính toán thiết bị phụ
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo đã giúp em hoàn thành đồ án này. Tuy
nhiên, do hạn chế về mặt kiến thức lý thuyết và thực tế nên bản đồ án này sẽ
không tránh khỏi những sai sót, em rất mong nhận được sự chỉ dẫn và góp ý của
các thầy cô cũng như các bạn
Em xin chân thành cảm ơn!

Ngoài nhiều chất xơ, hành lá còn chứa rất ít calo. Nghiên cứu cho thấy hành lá
giúp giảm cholesterol, chống vi khuẩn, virus và nấm trong cơ thể. Tương tự như
vậy, Hành sấy khô cũng có ít cholesterol. Tiêu thụ hai loại thực phẩm này còn
làm giảm nguy cơ đột quỵ tim, nguy cơ bị bệnh tiểu đường. Hành khô cũng rất
giàu phenoplasts giữ cho gan khỏe mạnh.
Hành thuộc họ cây thân mềm.Thân,lá, củ đều có thể sử dụng để chế biến các
món ăn hàng ngày.Tuy nhiên,hánh sấy chủ yếu để phục vụ cho công nghiệp chế
biến thực phẩm.Hấu hết các mặt hàng đồ ăn đều chứa hành sấy khô dể tăng thêm
hương vị của đồ ăn.Vì vậy nhu cầu hành sấy khô cho ngành công nghiệp thực
phẩm hiện nay là rất lớn.Do đó,việc nghiên cứu phát triển các loại công nghệ
sản xuất chế biến hành khô chất lượng cao là rất cần thiết.Một trong những công
nghệ quan trọng chính là sấy.
1.2.Giới thiệu về phương pháp sấy
1.2.1.Định nghĩa
Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu dưới tác dụng của nhiệt bằng phương
pháp bay hơi.
1.2.2.Mục đích
Chế biến:Sấy để sản xuất các mặt hàng ăn liền.
Vận chuyển:Dễ dàng hơn và giảm chi phí.
Bảo quản: lâu dài hơn do lượng ẩm đạt được sau sấy đảm bảo điều kiện bảo
quản của vật liệu.
1.2.3.Những biến đổi cơ bản của quá trình sấy
Quá trình trao đổi nhiệt:Vật liếu sấy nhận nhiệt để tăng nhiệt độ và làm bay hơi
ẩm ra ngoài.
Quá trình trao đổi ẩm:Quá trình này diễn ra do sự chênh lệch giữa độ ẩm tương
đối của vật ẩm và độ ẩm tương đối của môi trường không khí xung quanh.Động
lực của quá trình là độ chênh lệch áp suất hơi trên bề mạt vật liệu và áp suất
riêng phần của hơi nước trong không khí.Quá trình thoát ẩm diễn ra dến khi vật
liệu đạt tới độ ẩm cân bằng .
1.2.4.Các phương pháp sấy

nhất.
1.2.8.Chọn chế độ sấy
Hành lá có các thành phần rất nhạy cảm với nhiệt độ nên yêu cầu nhiệt độ sấy
không được cao.Trong môi trường ẩm nếu nhiệt độ lớn hơn 60
o
C,protein bị biến
tính;lớn hơn 90
o
C,fructoza bị caramen hóa,các phản ứng tạo melanoidin,polyme
hóa các hợp chất cao phân tử xảy ra mạnh.Nếu nhiệt độ cao hơn nữa rau có thể
bị cháy.Vì vậy,ta phải chọn chế độ sấy ôn hòa. Độ ẩm không khí vào không
được quá thấp để giảm thiểu biến đổi cơ học như hiện tượng nứt sản phẩm và
làm khô bề mặt sản phẩm.
1.3.Giới thiệu về hệ thống sấy hầm
class="bi x0 y0 w1 h1"
Chương 2:Tính toán công nghệ
Nguyên liệu sấy:Hành lá
Năng suất G
2
=20kg/h
Độ ẩm đầu :W
1
=90%
Độ ẩm cuối:W
2
=14%
Khối lượng riêng:
Tác nhân sấy : không khí nóng
Nhiệt độ đầu: t
1

c
– độ ẩm ban đầu và cuối của vật liệu,%
G
1
=G
2
+ W=20+152=172 kg/h
2.2.Tính toán quá trình sấy lý thuyết
2.2.1.Tính các thông số của tác nhân sấy
2.2.1.1.Trạng thái không khí ngoài trời
Thông số không khí ngoài trời tại Hà Nội: t
0
= 20
0
C và ϕ
0
= 85%
Chọn nhiệt độ tác nhân sấy vào hầm sấy: t1 = 800C, nhiệt độ tác nhân sấy ra
khỏi hầm sấy chọn sơ bộ t2=33
0
C với độ ẩm tương đối φ
2
=(90 ± 5%).
Nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi hầm sấy phải đảm bảo làm sao vừa tiết kiệm được
nhiệt lượng do tác nhân sấy mang đi, lại vừa đảm bảo không xảy ra hiện tượng
đọng sương.
Thời gian sấy: τ = 5 giờ
Nguồn năng lượng để cung cấp nhiệt cho tác nhân sấy là không khí nóng.
Ta có sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy như hình vẽ:
Trong đó: 1 Quạt, 2: Calorifer, 3: Hầm sấy

) theo công thức 2.25 Trang 29
I
0
= 1,004.20 +0,0126(2500 +1,842.20) =52,044 (kJ/kgkk)
+ Nhiệt dung riêng dẫn xuất :
C
dx
(d
0
) = C
pk
+ C
pa
.d
0
theo công thức
C
dx
(d
0
) =1,004 + 1,842.0,0126= 1,027 (kJ/kg)
2.2.1.2.Thông số của tác nhân sấy tại điểm sau khi ra khỏi calorifer:
Thông số: t
1
= 80
0
C, với d
1
= d
0

C
dx
(d
1
) =1,004 + 1,842.0,0126= 1,027 (kJ/kg)
+ Phân áp suất bão hoà hơi nước ở nhiệt độ t
1
= 80
0
C là:
theo công thức 2.31 Trang 31
+ Độ ẩm tương đối:
theo công thức 3.39 Trang 68

2.2.1.3.Thông số của tác nhân sấy ra khỏi hầm sau quá trình sấy lý thuyết.
Thông số:t
2
=33
0
C; I
20
=I
1
=113,676 (kJ/kgkkk)
+ Hàm ẩm của không khí nóng sau khi ra khỏi hầm sấy:

+ Phân áp suất bão hòa hơi nước Pb2 ở nhiệt độ t2 = 330C là :
=0,05(bar)
+ Độ ẩm tương đối ϕ20 là:
Với độ ẩm tương đối φ

C,
φ
20
=94,46% ta có v
2
=0,931 m3/kgkk.
Lưu lượng tác nhân sấy trước quá trình sấy:
V
1
=L
0
.v
1
=8261,2.1,041=8600 (m
3
/h)
Lưu lượng tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết:
V
2
=L
0
.v
2
=8261,2.0,931=7691,2 (m
3
/h)
Lưu lượng thể tích trung bình V0:
V
0
=0,5.(V

Mỗi xe có 15 tầng khay, mỗi tầng chứa 4 khay, khay xếp dọc xe.
Số xe goong:

Chiều cao xe goong.
Gồm 4 bánh xe
Đường kính bánh mỗi xe: 150 mm, 1/3 bánh.
Mỗi tầng khay cách nhau 70mm, tầng dưới cùng cách đáy 40 mm, tầng trên
cùng cách đỉnh 60 mm.
Vậy H
x
=15.70+2/3.150+40+70= 1260 mm
Chiều dài xe
Khay cách điểm ngoài cùng của thành 10 mm.
Vậy L
x
=2.700+2.10=1420 mm
Chiều rộng xe.
Khay cách cột xe 5mm. Có 9 thanh thép ống dài 1260mm, tạo thành khung của
xe goong.
Cột xe là thép ống, kích thước 30x30x2 mm
Vậy B
x
=2.500+5.4+30.3=1110 mm
Xác định khối lượng xe goong
100 thanh thép chữ L hàn vào các cột xe để đỡ giá. Mỗi thanh khoảng 0,9kg
Tổng khối lượng thanh: 0,9.100=90 kg
9 thanh thép ống CT3, kích thước 30x30x2mm dài 1260mm
Tổng khối lượng: 9ρV=9.[( ).1,26- .1,26].7850=10,3 kg

2 thanh thép ống CT3 30x30x2 dài 1110mm

Chiều dài hầm: H=10100 mm
Xác định tiết diện tự do hầm sấy.
Tiết diện cản:

F
c
=F
k
+F
c
=15.2.(0,05.0,5)+3.(0,03.1,26)+0,03.1,11=0,9 m2
Tiết diện hầm:
F=B
h
.H
h
=1,21.1,31=1,6 m2
Tiết diện tự do:
F
td
=F-F
c
=1,6-0,9=0,7 m2
Chu vi thấm ướt:
r=r
khay
+r
cột
+r
hầm

=20
o
C
Nhiệt dung riêng của vật liệu ra khỏi thiết bị:
1,387+0,028.W
2
= 1,387+0,028.14=1,779 kJ/kg.K
kJ/kg
2.4.1.2 Tổn thất do thiết bị chuyền tải mang ra khỏi hầm
Tổn thất do xe goòng mang đi.

Xe goòng làm bằng thép CT3 có khối lượng một xe G
x
= 20 kg. Theo phụ lục 4,
nhiệt dung riêng của thép là: C
x
= 0,5 kJ/kgK. Vì là thép nên nhiệt độ xe goòng
lúc ra khỏi hầm sấy lấy bằng nhiệt độ tác nhân sấy: t
x2
= t
1
= 80
0
C do đó:
(kJ/h)
Tổn thất do khay sấy mang đi
Khay đựng vật liệu sấy được làm bằng nhôm, mỗi khay có trọng lượng là
G
k
=3,5kg. Nhiệt độ của khay ra khỏi hầm sấy cũng là nhiệt độ của tác nhân sấy,


k: hệ số truyền nhiệt:
δ
i
, λ
i
: chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu
α
1
: Hệ số tỏa nhiệt đối lưu cưỡng bức của tác nhân sấy với bề mặt tường, W/mK
Tốc độ tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết:
(m/s)
Chọn v = 3,39 m/s
Theo bảng 3 tài liệu [2] ta có hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức khi khí
chuyển động dọc theo bề mặt vách, đối với bề mặt nhám, v < 5 m/s
α
1
= 6,15 + 4,18.v = 6,15 + 4,18.3,7= 20,32 (W/m
2
K)
α
2
: Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên từ tường tới không khí bên ngoài,
α
2
= α
0
.ϕ
t


∆t
tb
: Độ chênh nhiệt độ trung bình, ∆t
tb
= t
tb
– t
0
t
tb
= 0,5.(t
1
+ t
2
) = 0,5.(80+33) = 56,5
0
C
 ∆t
tb
= 56,5 – 20 = 36,5
0
C
Mật độ dòng nhiệt qua tường là: q
t
= k.∆t
tb
= 1,672.36,5=61,03 (W/m
2
)
Kiểm tra lại độ chênh nhiệt độ giữa bề mặt ngoài tường và không khí là:

1
=70 mm; λ
1
=1,55 W/m.K
Lớp cách nhiệt dày δ
2
=200 mm, λ
2
=0,122 W/m.K
Lớp vữa trát dày δ
3
=52 mm, λ
3
=0,8W/m.K
Đã tính được: nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy: t
tb
=56,5
0
C.
Q
tr
= 3,6.k
tr
.F
tr
.∆t
tb
Theo trên ∆t
tb
= 36,5

2
)
Tổn thất nhiệt qua trần:
Q
tr
= 3,6F
tr
.k
tr
.∆t
tb
= 3,6.16,87.0,502.36,5=1231,53 (kJ/h)
c.Tổn thất nhiệt qua nền
Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy là: t
tb
= 56,5
0
C
Và khoảng cách từ hầm đến phân xưởng là 2m
Tra bảng 7.1 tài liệu [3] ta có tổn thất nhiệt riêng qua 1 m
2
nền là:
q
n
= 35,41 W/m
2
Diện tích nền hầm sấy: F
n
= F
tr

c
= 7243,54+1231,53+2150,52+2136,34 = 12761,93(kJ/h)
Tổn thất nhệt riêng:
kJ/kga
2.4.1.4.Tổn thất nhiệt trong quá trình sấy thực
∆ = C
n
.t
v1
– ( q
vl
+ q
CT
+ q
mt
)
∆ = 4,18.20 – ( 93,66+11,7 +83,96) = -105,7 (kJ/kg ẩm)
2.4.2. Tính quá trình sấy thực
Lượng chứa ẩm d
2
kg ẩm/kgkk
Entanpi I
2
I
2
=1,004.t
2
+d
2
.(2500+1,842.t

=l.C
dx
(d
0
).(t
2
-t
0
)=54,35.1,027.(33-20)=725,63 kJ/kg ẩm
Tổng nhiệt lượng có ích và các tổn thất q’:
q’=q
1
+q
2
+q
vc
+q
mt
+q
vl
=2477,186+725,63+189,32=3392,136 kJ/kg ẩm
Δq=q’-q=3392,136-3349,7=42,436 kJ/kg ẩm
Hay sai số: (chấp nhận được)
Kiểm tra lại giả thiết tốc độ tác nhân sấy.
Thể tích tác nhân sấy sau khi ra khỏi hầm sấy: với thông số t
2
=33
0
C và
φ

/h
Lưu lượng thể tích trung bình tác nhân sấy đi trong hầm sấy V bằng:
V=0,5.(V
B
+V
C
)=0,5.( 8600+7774,2)=8187,1 m
3
/h
Hay V =2,274 m
3
/s
Kiểm tra tốc độ tác nhân sấy đã giả thiết
Tốc độ trung bình của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực w bằng:

m/s
Tốc độ tác nhân sấy chúng ta giả thiết khi tính tổn thất nhiệt là:3,39m/s. So với
tốc độ thực sai số tương đối chỉ bằng 4%. Như vậy mọi tính toán có thể xem là
đúng.
Hiệu suất sấy:
Chương 3: Tính các thiết bị phụ
3.1. Tính chọn calorifer
Công suất nhiệt của calorifer:
Với ηs = 0,95 là hiệu suất nhiệt của calorifer
Tiêu hao hơi của calorifer
, kJ/kg
Trong đó: i
h
, entanpi của hơi nước vào calorifer, I
h

Trong đó:
λ là hệ số trở lực ma sát, λ = 0,05 W/mK
L là chiều dài phần sấy, L = 7,1 m
d
td
là đường kính tương đương của khe thông gió giữa các khay chứa vật liệu
sấy :
Các trở lực cục bộ được tính theo công thức:
, N/m
2
Ở đây các hệ số trở lực cục bộ ξ được lấy theo tài liệu [2].