GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
PHẦN 1: MỞ ĐẦU
Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong thực tế sản xuất và đời
sống. Trong công nghiệp như chế biến nông – hải sản, chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây
dựng…, kỹ thuật sấy đóng một vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất. Trong nông
nghiệp, sấy là một trong những công đoạn quan trọng của công nghệ sau thu hoạch… Sản
phẩm sau quá trình sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế
biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm. Ở Đồ án môn học này, em xin trình bày về quy
trình công nghệ và thiết bị sấy thùng quay để sấy đậu xanh nguyên hạt, năng suất 1 tấn/h theo
sản phẩm.
I. SƠ LƯỢC VỀ NGUYÊN LIỆU
- Đậu xanh, còn gọi là lục đậu, boubour, haricotdore, green bean. Tên khoa học:
Phaseolus aureus Roxb., Vigna aurea Roxb. Thuộc họ đậu Fabaceae (Papilonaceae). Mô tả
cây: cây thảo, mọc đứng, ít phân nhánh, cao 0,6m , lá có 3 lá chét, lá chét hình trái xoan, ba
cạnh, màu lục sẫm, có lông nháp. Hoa màu vàng hoặc lục, rất dày đặc, xếp thành chùm ở nách,
quả nằm ngang hình trụ, có lông rồi nhẵn, có đầu nhọn ngắn. Hạt 10–15, phân cách nhau bởi
các vách, màu lục, bóng.
- Đậu xanh, cùng với đậu nành, đậu đen, đậu trắng, đậu Hà Lan.. đều được xếp vào
hàng họ đậu. Đặc điểm chung của chúng là chứa nhiều protein (25 –50%). Do ở rễ của cây họ
đậu có các nốt sần, ở đó các vi khuẩn cộng sinh phát triển, có khả năng lấy Nitơ từ không khí
nên không những cung cấp đủ Nitơ cho cây mà còn làm cho đất đai thêm màu mỡ bằng nguồn
Nitơ thừa thải ra.
- Về mặt cấu tạo, họ đậu thuộc các hạt họ hòa thảo. Chúng không có nội nhũ, nội nhũ
của chúng bị mất trong quá trình hình thành hạt. Cấu tạo chủ yếu của họ đậu gồm 3 phần: vỏ,
tử diệp (lá mầm) và phôi (mộng).
- Thành phần hóa học của hạt đậu xanh: hạt đậu xanh có trung bình:
13,7% nước 2,4% lipid 4,6% xenluloza
23% protit 52% glucid
- Mỗi 100g đậu xanh cung cấp cho cơ thể:
329 calo 62,7 mgCa 369,5 mgP
4,75% Fe 0,06mg% caroten 0,71mg% vitB

dùng không khí có độ ẩm cao để thông gió sẽ làm tăng độ ẩm hạt. Tiếp theo, khối đậu được
kiểm tra lại cỡ hạt để loại bỏ những hạt lép, hỏng sau khi sấy. Có thể dùng sàng để phân loại
hạt. Cuối cùng, đậu được đóng gói theo yêu cầu thị trường: 50 kg, 25 kg, 10 kg, 5 kg, 1kg. Sản
phẩm đậu xanh nguyên hạt.
III. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN QUÁ TRÌNH SẤY
- Muốn bảo quản lương thực hoặc chế biến sản phẩm có chất lượng cao, các loại hạt
cần được sấy khô xuống độ ẩm bảo quản hoặc chế biến. Để thực hiện quá trình sấy có thể sử
dụng nhiều hệ thống sấy như buồng sấy, hầm sâùy, tháp sấy, thùng sấy… Mỗi hệ thống có
những ưu, khuyết điểm và phạm vi ứng dụng khác nhau. Chế độ sấy có ảnh hưởng rất lớn đến
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan Trang 2
Đậu xanh
Thu hoạch
Phơi (sấy sơ bộ)
Đập, tách hạt
Vỏ
Làm sạch
Tạp chất
Phân loại
Sấy
Làm nguội
Kiểm tra cỡ hạt
Đóng gói
Thành phẩm
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BƠNThiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh ngun hạt
chất lượng sản phẩm vì sấy là một q trình trao đổi nhiệt – chất phức tạp và làm thay đổi
khơng những cấu trúc vật lý mà còn cả thành phần hóa học của ngun liệu.
- Để sấy đậu xanh là nơng sản dạng hạt, người ta thường dùng thiết bị sấy tháp hoặc
sấy thùng quay. Ở Đồ án mơn học này, em chọn thiết bị sấy thùng quay, là thiết bị chun
dùng để sấy vật liệu dạng hạt, cục nhỏ và được dùng rộng rãi trong cơng nghệ sau thu hoạch.
Trong thiết bị sấy thùng quay, vật liệu được sấy ở trạng thái xáo trộn và trao đổi nhiệt đối lưu

sấy nóng 55
o
C, được quạt hút vận chuyển đi với vận tốc 2,6 m/s, thổi qua, trao đổi nhiệt ẩm và
làm khơ hạt. Nhờ độ nghiêng của thùng mà hạt sẽ được vận chuyển dần ra phía tháo liệu. Thời
gian lưu của vật liệu trong thùng sấy là 0,8 giờ. Kết thúc q trình sấy, đậu xanh có độ ẩm
14%, được dẫn ra ngồi bằng băng tải, đưa vào hệ thống đóng bao. Khơng khí nóng được đưa
qua xyclon để lắng bụi rồi thải ra ngồi.
1
Theo Đoàn Dụ, Bùi Duy Hân, Võ Văn Mân, Lò sấy thủ công, NXB KHKT, Hà Nội, 1971.
SVTH: Đặng Thị Hồng Lan Trang 3
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
Hình 1 : Một số hệ thống sấy thùng quay
PHẦN 2: TÍNH TỐN THIẾT BỊ SẤY
Vật liệu sấy là đậu xanh nguyên hạt có các thông số cơ bản như sau:
 Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy (theo nguyên liệu ẩm):

1
= 20% = 0,2
 Độ ẩm cuối của vật liệu sấy (theo nguyên liệu ẩm):

2
= 14% = 0,14
 Độ xốp của khối hạt vật liệu (lấy theo hạt đậu nành): [11]

SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan Trang 4
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
 Khối lượng riêng của hạt vật liệu: [5]
ρ
r
= 1000 4 1400 kg/m

o
K
 Đường kính trung bình của hạt vật liệu: d = 5 mm = 0,005m
 Năng suất (theo sản phẩm): G
2
= 1000 kg/h.
I. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT
1. Tính các thông số của tác nhân sấy:
1.1. Các công thức sử dụng: [1], [10]
Dùng tác nhân sấy là không khí.
- Phân áp suất bão hòa của hơi nước trong không khí ẩm theo nhiệt độ:








+
−=
Ct
p
o
b
5,235
42,4026
12exp
,bar (CT 2.31, [10])
- Độ chứa ẩm:

pa
= 1,842 kJ/kg
o
K
. r : ẩn nhiệt hóa hơi của nước, r =2500 kJ/kg
- Thể tích riêng của không khí ẩm:
bb
pB
T
pBM
RT
v
.
.288
).(
ϕϕ
−
=
−
=
,m
3
/kgkk (CT VII.8, [1])
với: . R : hằng số khí, R =8314 J/kmol.độ
. M : khối lượng không khí, M = 29 kg/kmol
. B, p
b
: áp suất khí trời và phân áp suất bão hòa của hơi nước trong không
khí, N/m
2








−=
B
p
T
T
boo
k
..378,0
1
ϕρ
ρ
,kg/m
3
(CT 1.11, [8])
trong đó: . ρ
o
= 1,293 kg/m
3
: khối lượng riêng không khí khô ở điều kiện chuẩn
. T
o
= 273
o




+
−=








+
−=
o
b
t
p
o
(bar)
0194,0
0355,0.84,0981,0
0355,0.84,0
621,0
.
.
621,0
=
−

−
=
o
bo
o
o
pB
T
v
ϕ
(m
3
/kgkk)
- Không khí được quạt đưa vào caloriphe và được đốt nóng đẳng ẩm (x
1
= x
o
) đến trạng
thái B (x
1
, t
1
). Trạng thái B cũng là trạng thái của tác nhân sấy vào thùng sấy.
Nhiệt độ t
1
tại điểm B là nhiệt độ cao nhất của tác nhân sấy, do tính chất của vật liệu
sấy và chế độ công nghệ quy định. Nhiệt độ của tác nhân sấy ở B được chọn phải thấp hơn
nhiệt độ hồ hóa của tinh bột đậu xanh. Do đậu xanh là loại hạt giàu tinh bột, ban đầu khi độ ẩm
của vật liệu sấy còn cao, nếu vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy nhiệt độ cao thì lớp bề mặt của
hạt tinh bột bị hồ hóa và tạo thành một lớp keo mỏng bịt kín bề mặt thốt ẩm từ trong lòng vật


+
−=








+
−=
t
p
b
(bar)
1
1
1
1
1
.
.
621,0
b
b
pB
p
x

b
pB
T
v
ϕ
(m
3
/kgkk)
- Không khí ở trạng thái B được đẩy vào thiết bị sấy để thực hiện quá trình sấy lý
thuyết (I
1
= I
2
). Trạng thái không khí ở đầu ra của thiết bị sấy là C (t
2
, ω
2
).
Nhiệt độ của tác nhân sấy ra khỏi thiết bị sấy t
2
tùy chọn sao cho tổn thất nhiệt do tác
nhân sấy mang đi là bé nhất, nhưng phải tránh hiện tượng đọng sương, nghĩa là tránh trạng thái
C nằm trên đường bão hòa. Đồng thời, độ chứa ẩm của tác nhân sấy tại C phải nhỏ hơn độ ẩm
cân bằng của vật liệu sấy tại điểm đó để vật liệu sấy không hút ẩm trở lại.
Với I
2
= I
1
= 105,8369 kJ/kgkk
ω = 100%


+
−=
t
p
b
(bar)
).842,12500(.004,1
2222
txtI
++=
0290,0
35.842,12500
35.004,18369,105
.842,12500
.004,1
2
22
2
=
+
−
=
+
−
=⇒
t
tI
x
(kg/kgkk)

+
=
−
=
b
pB
T
v
ϕ
(m
3
/kgkk)
- So sánh x
2
với độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy:
Bảng 1 : Hàm ẩm cân bằng 
cb
của vật liệu sấy (với vật liệu sấy là đậu nành): [5], [9]
(kg ẩm/kg chất khô)
t
o
C
Độ ẩm không khí, %
20 30 40 50 60 70 80 90 100
30 - 0,0563 0,06 0,068 0,0846 0,103 0,142 0,199 0,304
20 0,054 0,065 0,071 0,08 0,095 0,116 0,153 0,209 -
Ta thấy, tại điểm C (t
2
= 35
o

 t
đs
≈ 31
o
C
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
v (m
3
/kgkk) 0,9083 0,9931 0,9465
2. Tính cân bằng vật chất: [8]
- Năng suất thiết bị sấy theo nhập liệu:
1075
2,01
14,01
.1000
1
1
.
1
2
21
=
−
−
=
−
−
=
ω
ω

−
==
xxW
L
l
(kgkk/kg ẩm)
II. TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG [10]
Quá trình sấy không có bổ sung nhiệt lượng, Q
BS
= 0
Thiết bị sấy thùng quay không có thiết bị chuyển tải, Q
CT
= 0
- Nhiệt lượng đưa vào thiết bị sấy gồm:
 Nhiệt lượng do tác nhân sấy nhận được trong caloriphe: L(I
1
– I
o
)
 Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào: [(G
1
- W)C
v1
+ WC
a
].t
v1
- Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bị sấy gồm:
 Nhiệt lượng tổn thất do tác nhân sấy mang đi: L(I
2

o
C) = 35 – 5 = 30
o
C
o C
v1
= C
v2
= C
v
: nhiệt dung riêng của vật liệu sấy vào và ra khỏi thiết bị sấy
là như nhau. Ở đây, C
v
là nhiệt dung riêng của vật liệu sấy với độ ẩm 
2
:
C
v
= C
vk
(1-
2
) + C
a
.
2
,kJ/kg
o
K ä
C

1
- W)C
v1
+ WC
a
].t
v1
= L(I
2
– I
o
) + Q
BC
+ G
2
.C
v2
.t
V2
Đặt: Q
v
= G
2
C
v
(t
v2
– t
v1
) : tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi.

- Nhiệt lượng tiêu hao riêng (cho 1kg ẩm cần bốc hơi):
q = l(I
1
– I
o
) = l(I
2
– I
o
) + q
BC
+ q
v
– C
a
t
v1
trong đó:
W
Q
q
BC
BC
=
;
W
ttCG
W
Q
q

a
t
v1
= 75.4,18.27 = 8464,5 (kJ/h)
C
a
.t
v1
= 4,18.27 = 112,86 (kJ/kg ẩm)
 Tổn thất nhiệt qua cơ cấu bao che:
Q
BC
= (0,03 4 0,05).Q
hi
[14]
Q
hi
: nhiệt hữu ích, là nhiệt cần thiết để làm bay hơi ẩm trong vật liệu:
Q
hi
= W.[r
tv1
+ C
a
(t
2
– t
v1
)] [8]
với:

W
Q
q
BC
BC
(kJ/kg ẩm)
- Đặt: C
a
t
v1
– q
BC
– q
v
: nhiệt lượng riêng cần bổ sung cho quá trình sấy thực, là
đại lượng đặc trưng cho sự sai khác giữa quá trình sấy thực tế và sấy lý thuyết.
 Với quá trình sấy lý thuyết: = 0
Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy lý thuyết:
Q = L(I
2
– I
o
)
= 7837,742.(105,8369 – 76,7213) = 228200,399 (kJ/h)
q = l(I
2
– I
o
)
= 104,503.(105,8369 – 76,7213) = 3042,672 (kJ/kg ẩm)

1
(đường sấy thực tế nằm dưới đường sấy lý thuyết)
Từ đó ta xác định lại các tính chất của tác nhân sấy khi ra khỏi thùng sấy:
l
II
í
∆
+=
2
Tuy nhiên vì l chưa biết nên ta xác định độ chứa ẩm x
2
trước thông qua t
2
đã biết:
0274,0
)]5901,37()35.842,12500[(
)]5901,37()55.842,12500.[(0194,0)3555(004,1
])[(
])[()(
)(
)()(
2
121
2
21
2
=
−−+
−−++−
=







+
−=








+
−=
t
p
b
(bar)
7436,0
)0274,0621,0.(0558,0
981,0.0290,0
)621,0(
.
2
2
2

ϕ
(m
3
/kgkk)
- Tóm lại, trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực tế:
Bảng 3 : Trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực:
Đại lượng Trạng thái không khí
ban đầu (A)
Trạng thái không khí vào
thiết bị sấy (B)
Trạng thái không khí ra
khỏi thiết bị sấy (C’)
t (
o
C) 27 55 35
ω (đơn vị)
0,84 0,1915 0,7436
x (kg/kgkk) 0,0194 0,0194 0,0274
I (kJ/kgkk) 76,7213 105,8369 105,5365
p
b
(bar) 0,0355 0,1556 0,0558
v (m
3
/kgkk) 0,9083 0,9931 0,9442
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan Trang 10
(kg/kgkk)
(kJ/kgkk)
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
Hình 2: Đồ thị I – d không khí ẩm

- Lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình sấy thực:
Q = L(I
2
– I
o
) + Q
BC
+ Q
v
- WC
a
t
v1
= 9383,8531.(105,5365-76,7214) + 5658,156 + 5625,6 – 8464,5
= 273216,3084 (kJ/h)
Lượng nhiệt cung cấp riêng:
8841,3642
==
W
Q
q
(kJ/kg ẩm)
- Hiệu suất sấy:
69,0
3084,273216
2,188605
===
Q
Q
hi

=
ϕϕ
ϕ
k
- Phân áp suất bão hòa của hơi nước trong tác nhân sấy:
0949,0
455,235
42,4026
12exp
5,235
42,4026
12exp
=






+
−=






+
−=
t

−=
B
p
T
T
boo
k
ϕρ
ρ
- Chọn các thông số để tính cường độ sấy:
Bảng 4 : Các thông số chọn để tính cường độ sấy:
STT Đại lượng
Ký
hiệu
Đơn
vị
Khoảng giới hạn
Tài liệu
tham khảo
Chọn
1 Tốc độ trung bình của
tác nhân trong thùng
sấy
v
k
m/s
2 4 3
[1] 2,6
2 Số vòng quay của n v/ph
1 4 8

tích vật liệu
ρ
v
kg/m
3
560 4 784
[5], [12] 650
8 Số cánh trong thùng Z cánh 8
Khi sử dụng dạng cánh nâng thì các thông số đặc trưng của cấu trúc dạng cánh: [8]
576,0
=
T
D
h
;
122,0
2
=
T
c
D
F
với: . h : chiều cao rơi trung bình của hạt vật liệu, m
. D
T
: đường kính trong của thùng sấy, m
. F
c
: bề mặt chứa vật liệu của cánh, m
2

β
ρ
,kg/m
3
h
trong đó:
 B : yếu tố cấu trúc của thùng quay
7407,0576,0.8.122,0..
2
==








=
T
T
c
D
h
Z
D
F
B
 W
hmax

B
−
=
với: . W
cb
: độ ẩm cân bằng của vật liệu, %
. B : hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ.
Vì ω < 1
⇒
ln ω < 0
⇒
để B > 0 thì
max
11
hcb
WW
<
⇒
W
cb
> W
hmax
(1)
Mà quá trình sấy ở đây có độ ẩm cuối (W
2
= 14%) > độ ẩm cân bằng (W
cb
=
12,8%): W
2

==
tg
tg
A
(kg/m
3
h)
1. Tính thời gian sấy:
79,0
)]1420(200.[7123,10
)1420.(18,0.650.2
)](200[
).(.2
21
21
=
+−
−
=
+−
−
=
WWA
WW
v
βρ
τ
(h)
= 47,37 (ph)
IV. TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH [8]

(m)
Chọn L
T
= 6,5m
⇒

42,5
2,1
1905,6
==
T
T
D
L
⇒
thỏa điều kiện
84
÷=
T
T
D
L
Khi đó, thể tích của thùng sấy:
3513,75,6.
4
2,1.
.
4
2
2

2. Kiểm tra tốc độ quay của thùng:
ατ
tgD
Lkm
n
T
T
..
..
1
1
=
′
,vg/ph
trong đó: . k
1
: hệ số lưu ý đến đặc tính chuyển động của vật liệu.
Trường hợp sấy xuôi chiều: k
1
= 0,2 4 0,7  Chọn k
1
= 0,5
. m : hệ số lưu ý đến dạng cánh trong thùng.
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan Trang 14
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
Đối với cánh nâng, m = 0,5
⇒

9504,0
7,1.2,1.01,48

Bảng 5 : Lưu lượng và khối lượng riêng không khí sấy tại các điểm của quá trình sấy
thực:
Đại
lượng
Ký hiệu –
Đơn vị
Trạng thái
không khí ban
đầu – A
(trạng thái 1)
Trạng thái không
khí vào thiết bị
sấy – B
(trạng thái 2)
Trạng thái không khí
ra khỏi thiết bị sấy - C’
(trạng thái 3)
Ghi
chú
Nhiệt độ t (
o
C) 27 55 35
Bảng
3
Độ ẩm
ω (đơn
vị)
0,84 0,1915 0,7436
Bảng
3

= 2,5249 (m
3
/s)
- Tiết diện chảy của tác nhân:
9274,0
4
2,1.
)18,01(
4
)1().1(
2
2
=−=−=−=
π
π
ββ
T
T
D
FF
(m
2
)
- Vận tốc tác nhân sấy:
7226,2
9274,0
5249,2
===
′
F

5.1. Hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy đến thành trong của
thùng 
1
:
Bảng 6 : Các thông số của tác nhân sấy trong thùng sấy:
STT Thông số Kí hiệu Đơn vị
Nguồn
– Công thức
Giá trị
1 Vận tốc v
k
m/s (III.1) 2,6
2 Nhiệt độ trung bình t
k
o
C (III.1) 45
3 Hệ số dẫn nhiệt
λ
k
W/m.
o
K Bảng 30, [3] 0,02755
4 Độ nhớt
µ
k
Ns/m
2
Bảng I.114, [1] 1,9314.10
-5
5 Khối lượng riêng

k
Tk
Dv
ν
Re > 10
4
 dòng tác nhân chảy rối trong thùng sấy. Quá trình truyền nhiệt trong thùng
xem như là quá trình truyền nhiệt trong ống có dòng chảy xốy rối, là quá trình truyền nhiệt do
sự trộn lẫn của các lớp lưu chất trong và ngồi xa trục của dòng chảy. Có thể bỏ qua sự truyền
nhiệt do đối lưu tự nhiên. [2]
Vậy, quá trình truyền nhiệt giữa tác nhân sấy và thành thiết bị là truyền nhiệt do đối lưu
cưỡng bức, dòng chảy trong ống có
50
<
D
L
.
- Chuẩn số Nusselt:
Nu = 0,018.
l
.Re
0,8
(CT 3.32, [3])
trong đó:







D
Nu
λ
α
(W/m
2
.K)
5.2.Hệ số cấp nhiệt từ thành ngồi của thùng sấy đến môi trường xung
quanh 
2
:
Quá trình truyền nhiệt từ thành ngồi của thiết bị sấy đến môi trường xung quanh là quá
trình truyền nhiệt do đối lưu tự nhiên và do bức xạ nhiệt.
 Hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên ’
2
:
- Do thùng sấy đặt nằm ngang với góc nghiêng  = 1,7
o
nên việc xác định hệ số cấp
nhiệt do đối lưu tự nhiên xem như là xác định hệ số cấp nhiệt của ống nằm ngang khi không
khí có thể tích lớn chuyển động tự do. Theo [3], đối với trường hợp này, các hằng số vật lý khi
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan Trang 16
 
l
= 1,135 (Bảng II-2, [2])
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
tính chuẩn số Nu, Gr lấy theo nhiệt độ trung bình của lưu chất ở xa ống, tức là lấy theo nhiệt
độ trung bình của không khí môi trường.
Bảng 7 : Các thông số của không khí bên ngồi thùng sấy:
STT Thông số Kí hiệu Đơn vị

ν
o
m
2
/s
k
k
k
ρ
µ
ν
=
1,5875.10
-5
- Chọn nhiệt độ thành ngồi của thùng (phía tiếp xúc với không khí): t
w4
= 35
o
C  là
nhiệt độ thích hợp để nhiệt từ tác nhân sấy sau khi truyền qua vách thùng và lớp cách nhiệt đến
phía thành ngồi của thùng thì không còn quá nóng, an tồn cho người làm việc.
- Do hệ số dẫn nhiệt của thép lớn nên xem như nhiệt độ không đổi khi truyền qua bề
dày thân thùng và lớp bảo vệ. Sơ đồ truyền nhiệt:
- Chọn các bề dày của thùng:
Bảng 8 : Các bề dày thùng và vật liệu:
STT Đại lượng Ký hiệu Giá trị chọn (m) Vật liệu
Hệ số dẫn nhiệt
λ (W/mK)
1
Bề dày thùng

t
o
t
w4
t
w1
δ
1
δ
2
δ
3
t
k

1
: bề dày thân thùng

2
: bề dày lớp cách nhiệt

3
: bề dày lớp bảo vệ
Hình 3: Sơ đồ truyền nhiệt qua vách thùng
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
- Chuẩn số Grashof: [2]
9
25
3
2

ttDg
T
TDgTDg
Gr
ννν
β
- Chuẩn số Nusselt: [1]
Nu = 0,47. Gr
0,25

= 0,47. (1,8849.10
9
)
0,25
= 97,9312
- Hệ số cấp nhiệt ’
2
:
1103,2
22,1
0263,0.9312,97
.
2
===
′
ng
o
D
Nu
λ










−






=
−
=
′′
−
εα
,W/m
2
K
trong đó: . Q
bx
: nhiệt trao đổi do bức xạ, W
. F : bề mặt bức xạ, m
2

= 0,8.
4456,5
)2735(
100
27327
100
27335
.8,0.7,5
)(
100100
..7,5
)(
44
21
4
2
4
1
21
21
2
=
−










−






=
−
=
′′
−
TT
TT
TTF
Q
bx
εα
 Hệ số cấp nhiệt chung 
2
: [1]
5560,74456,51103,2
222
=+=
′′
+
′
=

3
1
1
=
++++
=
++
=
∑
=
αλ
δ
α
i
i
i
K
5.4.Tính bề mặt truyền nhiệt F: [14]
- Đường kính trung bình của máy sấy:
21,1
2
219,12,1
2
=
+
=
+
=
ngT
tb

, t
1c
: nhiệt độ đầu và cuối của tác nhân sấy khi đi qua thùng sấy
t
đ1
= t
1
= 55
o
C
t
c1
= t
2
= 35
o
C
. t
2đ
, t
2c
: nhiệt độ môi trường xung quanh, t
2đ
= t
2c
= t
o
= 27
o
C

∆
∆−∆
=∆
c
ñ
cñ
tb
t
t
tt
t
(
o
C)
5.6.Tính lượng nhiệt mất mát ra xung quanh: [14]
- Xem nhiệt truyền từ bên trong thùng sấy qua lớp cách nhiệt, đến môi trường bên ngồi
là ổn định. Lượng nhiệt đó chính là lượng nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh khi bốc hơi
1kg ẩm q
xq
. Đối với máy sấy thùng quay thì lượng nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh này
cũng là nhiệt tổn thất qua cơ cấu bao che q
BC
.
- Theo phương trình truyền nhiệt:
8555,71
75.1000
3600.9647,15.0084,27.4720,3
..
==
∆

ε
giả thiết về chiều dày lớp cách nhiệt ban đầu là hợp lý.
5. Kiểm tra bề dày thùng: [15]
- Vật liệu chế tạo thùng chọn là thép CT3, có các tính chất sau:
Bảng 9 : Các tính chất của vật liệu chế tạo thùng: [15]
STT Thông số Kí hiệu Đơn vị
Nguồn
– Công thức
Giá trị
1 Ứng suất tiêu chuẩn
[σ*]
N/mm
2
Hình 1.1 140
2 Giới hạn an tồn  đơn vị trang 26 1
3 Hệ số bền mối hàn 
h
đơn vị Bảng 1.7 0,95
4 Ứng suất cho phép [] N/mm
2
[] = 
h
.[σ*]
(CT 1.9)
140
- Áp suất làm việc của hệ thống: thùng sấy làm việc ở áp suất thường (không có áp
suất), theo [1], chiều dày thành thiết bị tính theo thiết bị làm việc với áp suất trong nhưng lấy p
không bé hơn 0,1.10
6
N/m

T
−
===
′
ϕσ
(CT 5.3, [15])
- Hệ số bổ sung kích thước:
C = C
a
+ C
b
+ C
c
+ C
o
(CT 1.10, [15])
Bảng 10 : Các hệ số bổ sung kích thước cho bề dày thùng:
STT
Hệ số
bổ sung kích
thước
Kí
hiệu
Giá trị
(mm)
Ghi chú
1
Hệ số bổ sung do
ăn mòn hóa học
C

o
5,75 Chọn.
⇒
C = C
a
+ C
b
+ C
c
+ C
o
= 0 + 1 + 0,8 + 5,75 = 7,55 (mm)
- Bề dày thực của thân thùng:
S = S’ + C = (0,45 + 7,55).10
-3
= 8.10
-3
(m)
 giả thiết bề dày thùng 8 mm là chấp nhận được.
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan Trang 20
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
- Kiểm tra:
0067,0
1200
08
=
−
=
−
T

ϕσ
(N/mm
2
)
Vậy thùng sấy có bề dày là 8mm, thỏa điều kiện làm việc p < [p].
6. Tính trở lực qua thùng sấy: [10]
Trong hệ thống sấy thùng quay, tác nhân sấy không những đi qua lớp hạt nằm trên cánh
và trên mặt thùng sấy mà còn đi qua dòng hạt rơi từ đỉnh thùng và các cánh từ trên xuống. Do
đó, trở lực của tác nhân sấy trong thùng sấy có những đặc thù riêng và được tính theo các công
thức kinh nghiệm.
- Chuẩn số Reynolds:
3659,734
10.9314,1
0910,1.005,0.6,2
..
Re
5
===
−
k
kk
dv
µ
ρ
- Khối lượng riêng dẫn xuất của khối hạt chuyển động trong thùng sấy:
)/(4678,8
35,7.2.75,0
18,0).10001075.(25,0
.2.75,0
)..(25,0

3659,734
100
3659,734
490
85,5
Re
100
Re
490
85,5
=++=
++=
a
 C : hệ số đặc trưng cho độ chặt của lớp hạt
2
1
ζ
ζ
−
=
C
(CT 10.21, [10])
với :
9870,0
650
4678,8650
=
−
=
−


)/(8256,599)(1443,61
005,0.81,9.2
0134,0.0910,1.6,2.5,6.2074,10
..2
....
2
2
2
2
mNOmmH
dg
CvLa
P
kk
haùt
==
=
=

V. THIT K B PHN TRUYN NG
1. Tớnh cụng sut quay thựng:
- Cụng sut cn thit quay thựng:
N = 0,0013.D
T
2
.L
T
..n. kW (CT VII.54, [1])
vi: . D

. Hiu sut: = 74%
. H s cụng sut: cos = 0,65
Cụng sut lm viờc ca ng c:
N
lv
= N
c
. = 1,5.074 = 1,11 (kW)
tha iu kin N
lv
> N cn thit quay thựng.
1. Chn t s truyn ng: [4]
- T s truyn chung ca tn b h thng:
698
1
698
===
thuứng
ủc
c
n
n
i
Do t s truyn quỏ ln nờn phi s dng h thng truyn ng gim tc cho thựng. S
dng b phn gim tc 2 cp kiu trc vớt bỏnh rng. H thng truyn ng nh sau: trc
ng c ni thng vi trc vớt, trc vớt ny truyn ng qua bỏnh vớt (gim cp i
01
), t bỏnh vớt
qua bỏnh rng nh ca hp gim tc, ri qua bỏnh rng ln (gim cp i
12

j-1,j
. n
j
(vg/ph)
- Công suất:
N
j
= N
j-1
. 
j-1,j
(kW)
với: . Hiệu suất h của bộ truyền bánh răng trụ hở: h
br
= 0,93 – 0,95
 Chọn h
br
= 0,93. (Bảng 2.3, [4])
. Hiệu suất của bộ truyền bánh răng
trụ được che kín (trong hộp giảm tốc): h
br
’ = 0,96 – 0,98
 Chọn h
br
’ = 0,96. (Bảng 2.3, [4])
. Hiệu suất của bộ truyền trục vít:
829,0
96,0.93,0
74,0
.

= (1,1 – 1,4)HB
br lớn
= 1,1.180 = 198
. Giới hạn bền: 
B
= 600 N/mm
2
. Giới hạn chảy: 
C
= 340 N/mm
2
SVTH: Đặng Thị Hoàng Lan Trang 23
Hình 4: Sơ đồ hệ thống truyền động cho thùng
: Sơ đồ hệ thống truyền động
GVHD: Thầy PHẠM VĂN BÔNThiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy đậu xanh nguyên hạt
- Ứng suất uốn cho phép:
[ ]
σ
σ
σ
Kn
u
o
.
.5,1
1
−
=
với: . Giới hạn mỏi: 
-1

σ
σ
 Tính mođun sơ bộ:
3
3
6
...][
...10.19
nZy
KN
m
mu
ψσ
γ
=
,mm
với:
 N
3
: công suất truyền của bộ truyền.
Đối với bộ truyền bánh răng trụ hở có hệ số truyền 
br
= 0,93 –0,95  chọn

br
= 0,93.

)(6021,0
93,0
56,0

 y : hệ số dạng răng, phụ thuộc Z
o Bánh răng nhỏ: y = 0,411
o Bánh răng lớn: y = 0,488
 K : hệ số tải trọng, chọn sơ bộ K = 1,5 (bánh răng đặt ở đầu trục)
Tính mođun theo bánh răng có tích y.[]
u
nhỏ, còn nếu bánh răng cùng vật liệu thì tích
y.[]
u
lấy của bánh răng nhỏ:
)(224,9
5,1.28.12.33,158.411,0
5,1.5,1.6021,0.10.19
...][
...10.19
3
6
3
3
6
mm
nZy
KN
m
mu
==
=
ψσ
γ
 Chọn mođun theo tiêu chuẩn (theo TCVN 1064-71) : m = 10 mm.

t
= 1.
o K
đ
: hệ số tải trọng động, phụ thuộc vậb tốc tiếp tuyến và cấp chính xác của
bánh răng.
. Gọi A: khoảng cách giữa 2 tâm bánh răng
m = (0,01 – 0,02).A
 chọn m = 0,012A

33,833
012,0
10
012,0
===
m
A
(mm)
 làm tròn A = 835mm
. Số răng bánh nhỏ:
78,27
)16(10
835.2
)1(
2
1
=
+
=
+

=
+
=
π
π
v < 2 m/s  chọn cấp chính xác của bánh răng = 9
 K
đ
= 1,2
 Hệ số tải trọng:
K = K
t
. K
đ
= 1.1,2 =1,2
 Độ bền uốn:
)/(852,24
6.28.120.10.411,0
5,1.2,1.6021,0.10.19
....
...10.19
2
2
6
2
6
mmN
nZbmy
KN
u