Trường ĐHCN Hà Nội Khoa công nghệ hoá
MỤC LỤC
GVHD: Nguyễn Văn Mạnh SVTH: Lê AnhTuấn
1
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa công nghệ hoá
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, trong các ngành công nghiệp hoá chất thực phẩm, vật liệu xây
dựng, đồ gốm Thì sấy là một quá trình quan trọng trong ngành công nghiệp
thực phẩm còn đối với các ngành công nghiệp, hoá chất, sản xuất vật liệu xây
dựng thì mỗi quy trình kỹ thuật đều phải yêu cầu phối liệu, nguyên liệu có
độ ảm nhất định vì vậy mà người ta sấy để điều chỉnh độ ẩm phù hợp với điều
kiện công nghệ mặt khác sấy còn có nhiều lợi ích thiết thực trong cuộc sống
cũng như trong sinh hoạt ví dụ như giảm bớt các chi phi vận chuyển, bảo vệ
sản phẩm
Sấy có tác dụng tách nước ra khỏi nguyên vật liệu và sản phẩm. Do đó
để thực hiện quá trình sấy người ta sử dụng các thiết bị sấy như: Buồng sấy,
hầm sấy, thùng sấy
Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống chuyên dùng để sấy vật liệu dạng
cục nhớ, hoặc dạng hạt có độ ẩm ban đầu lớn và có thể làm việc liên tục, cho
năng suất cao.
Em được thầy giáo "Nguyễn Văn Mạnh" giao nhiệm vụ "Tính toán và
thiết kế hệ thống sấy thùng quay hạt cà phê với phương thức sấy xuôi
chiều" với:
- Năng suất 10 tấn/giờ
- Độ ẩm đầu của vật liệu là 11%
- Độ ẩm đầu ra của vật liệu là 1,0%
- Nhiệt độ khói lò vào là 150
0
C
- Nhiệt độ khí thải là 40
0

1. Mở đầu
Kỹ thuật sấy là một ngành khoa học đóng vai trò vô cùng quan trọng
trong đời sống hàng ngày cũng như trong sản xuất, đặc biệt trong các ngành
công nghiệp như: Công nghiệp sản xuất gạch ngói, phân lân. Công nghiệp
thực phẩm.
Từ những năm 70 trở lại đây, con người đã phát triển công nghệ sấy
ngày một hiện đại hơn nhằm sấy các nông sản thành những sản phẩm khô,
không những kéo dài thêm thời gian bảo quản mà còn làm phong phú thêm
các mặt hàng như các loại trái cây khô, cà phê bột, muối, cá khô, thịt khô, lúa,
ngô, khoai, sắn
Nước ta là nước có khí hậu nhiệt đới không khí tương đối ẩm ướt chính
vì vậy công nghệ sấy ngày càng được chú trọng hơn. Đặc biệt kết hợp phơi
sất để tiết kiểm năng lượng. Nghiên cứu thiết bị sất và công nghệ sấy phù hợp
với từng loại nguyên vật liệu để đạt được chất lượng cao nhất.
Trong các nguyên liệu sấy thì cà phê đòi hỏi kỹ thuật sấy phải cao bởi cà
phê sau khi sấy phải gói giữ được mùi thơm và màu sắc đặc trưng nên ta phải
lựa chọn phương thức sấy và thiết bị sấy sao cho phù hợp, đạt hiệu quả cao
nhất.
Dựa vào đặc tính của cà phê ta có thể lựa chọn các thiết bị sấy, sấy tháp,
sấy thùng quay, sấy hầm.
2. Giới thiệu chung về cà phê
a. Cấu tạo quả cà phê
Quả cà phê gồm có: lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớp vỏ chấu, lớp vỏ lụa và lớp
nhân.
GVHD: Nguyễn Văn Mạnh SVTH: Lê AnhTuấn
4
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa công nghệ hoá
Hình vẽ
+ Lớp vỏ quả: là lớp vỏ ngoài mềm, ngoài bì có màu đỏ vỏ quả cà phê
chè mềm hơn cà phê vối và cà phê mít.

Protein 9 ÷ 16 (g/100g)
Caphein 1 (Asubinca)
Cloroenic axit 2 (g/100g)
Trionelline 1(g/100g)
Tomin 2(g/100g)
Caphetomic axit 8 ÷ 9 (g/100g)
Caphe axit 1(g/100g)
GVHD: Nguyễn Văn Mạnh SVTH: Lê AnhTuấn
6
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa công nghệ hoá
II. DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT CAFE
`
GVHD: Nguyễn Văn Mạnh SVTH: Lê AnhTuấn
7
Thu nhận và bảo quản cà phê
Sàng phân loại và làm sạch
Xát tươi
Rửa
Làm ráo
Thu được cà phê nhân
Sấy
Đóng bao đưa vào bảo quản
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa công nghệ hoá
* Thuyết minh dây chuyền
Cà phê sau khi thu hoạch được đưa vào kho bảo quản từ đó đưa đo sàng
để phân loại hạt và làm sạch chúng trước khi tiếp tục chế biến quả cà phê sau
khi phân loại vỏ làm sạch được đưa vào thiết bị trà xát tươi để loại bỏ các lớp
vỏ, thịch. Các chất nhờn ra bên ngoài sau đó toàn bộ hạt cà phê đã được sát
tươi cho vào hệ thống rửa sạch hạt, ráo hết nước thu được cà phê nhân. Đưa
toàn bộ cà phê nhân vào thiết bị sấy và tiến hành sấy làm khô, kết thúc quá

xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào
kích thước của vật liệu sấy. Vận tốc của khói lò hay không khí nóng đi trong
máy sấy thường là 2 ÷ 3 (m/s)
- Vật liệu thô được tháo ra theo cơ cấu tháo sản phẩm nhờ may vận
chuyển như băng tải, vít tải rồi đưa vào hệ thống tách bụi như xylon, lọc
bụi, để tránh những hạt bụi bị cuốn theo khí thải các hạt bụi được tách ra khỏi
khí được dẫn về máy vận chuyển, còn khí sạch được thải ra ngoài.
- Các loại đệm ngăn được dùng phổ biến trong máy sấy thùng quay gồm
6 giai đoạn.
- Đệm ngăn loại mái chèo nâng và loại phối hợp được dùng khí sấy
những vật liệu cục to, ấm và có xu hướng đông vón cục.
- Đệm ngăn hình quạt có những khoảng không thông với nhau.
- Đệm ngăn phân phối hình chữ thập và kiểu vạt áo trên toàn bộ tiết diện
của thùng được dùng để sấy các loại vật liệu cục, nhỏ, xốp.
- Máy sấy thùng quay được quy chuẩn hoá theo đường kính thùng là
1200; 1400; 1600; 1800; 2800 (mm) tỉ lệ chiều dài và đường kính thùng 4,0
÷ 3,5 ÷ 7.
* Ưu điểm của máy sấy thùng quay:
- Quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt giữa vật liệu và tác
nhân sấy.
- Cường độ sấy lớn, thiết bị sấy được thu gọn có thể cơ khí hoà và tự
động hoà toàn bộ khâu sấy.
- Cho năng suất lớn
GVHD: Nguyễn Văn Mạnh SVTH: Lê AnhTuấn
9
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa công nghệ hoá
* Nhược điểm
- Vật liệu bị đảo trộn nhiều lần nên dễ sinh lại do vỡ vụn trong nhiều
trường hợp sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm sấy.
b. Thuyết minh dây chuyền sản xuất

t
0
: nhiệt độ của than đá chọn t
0
= 25
0
C
Thay số: C
t
= 837 + 3,7.25 + 625.0,0278 = 946,875 (s/Kg độ)
=
946,875
100
= 0,947 (Ks/ kg độ)
2. Nhiệt trị than:
Nhiệt trị than chia làm hai loại nhiệt trị đó là:
+ Nhiệt trị cao (Q
c
)
+ Nhiệt trị thấp (Q
th
)
* Nhiệt trị cao (Q
c
)
Q
c
= [399.C + 1256.H - 109(0-S)] . 10
3
(s/kg)

để đốt cháy 1Kg than áp dụng công thức:
L
0
= 0,115.C + 0,346.H + 0,043 (S-O) (Kg/Kg)
[ Sổ tay tập 2 - 111]
Trong đó: C; H; O là các thành phần nguyên tố trong than thay số vào:
L
o
= 0,115.76,05 + 0,346.4,06 + 0,043 (3,79 - 3,63)
= 10,157 (Kg/Kg than)
4. Etan phi của nước trong hỗn hợp khí là:
Áp dụng công thức:
I
n
= (2493 + 1,97.t).10
3
(s/Kg)
[Các quá trình và thiết bị hoá chất và thực phẩm T
4
= 273]
Trong đó: t: nhiệt dộ hỗn hợp khói vào lò: t = 150
0
C
Thay số vào ta có:
I
n
= (2493 + 1,97.150).10
3
= 27885 (ks/kg)
5. Cân bằng lò đốt than

: nhiệt dung riêng của than C
t
= 0,947 (kg/kg)
t: Nhiệt dung riêng của than t = 25
0
C
H; W; A phần trăm khối lượng của H
α
, độ ẩm than và độ ẩm tro:
H= 0,0406; W= 0,03; A

= 0,0787
C
kp
: Nhiệt dung riêng của khói khô C
kp
= 1,004 (ks/kg độ)
GVHD: Nguyễn Văn Mạnh SVTH: Lê AnhTuấn
12
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa công nghệ hoá
t
1
: nhiệt độ vào của khói lò t
1
= 150
0
C
t
0
: Nhiệt độ vào của không khí t

2
= 2493 + 1,97 .25 = 2542,25 (ks/kg)
Thay số liệu vào ta được:
{ }
{ }
30897,75.0,9 0,947.25 (9.0,0406 0,03).2788,5 1 (9.0,0406 0,03 0,0787) .1,004.150
10,1574 0,016(2788,5 2542,25) 1,004(150 25)
α
+ + + − − + +
=
− + −

= 26,3
5.2. Hệ số không khí dư ở buồng đốt và buồng trộn tình theo cân bằng
nhiệt trong lò đốt than
a. Nhiệt lượng vào khi đốt 1kg than
Áp dụng công thức Q
vào
= Q
1
+ Q
2
+ Q
3
(ks)
Trong đó :
Q
1
: nhiệt lượng than mang vào (tính theo 1kg than)
Q

0
= 25
0
C

GVHD: Nguyễn Văn Mạnh SVTH: Lê AnhTuấn
13
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa công nghệ hoá
Thay số vào:
Q
1
= 0,947.1.25 = 23,675 (ks)
* Áp dụng công thức tính Q
2
Q
2
= L
0
.α .I
0
Trong đó:
α: hệ số dự phòng khí
L
0
: lượng khí lý thuyết mang vào để đốt hết 1kg than
I
0
: Hàm nhiệt không khí trước khi vào máy sấy
Thay số vào:
Q

Q
ra
= Q
4
+ Q
5
+ Q
m
(ks)
Trong đó:
Q
4
: Nhiệt do xỉ mang vào (ks)
Q
5
: Nhiệt do xỉ mang ra khỏi buồng đốt (ks)
Q
m
: Nhiệt mất do môi trường (ks)
* Áp dụng công thức tính Q
4
Q
4
= G
xỉ
. T
xỉ
. C
xỉ
Trong đó:

5
Q
5
= G
x
. C
x
. t
1
Với G
x
: Khối lượng của chất khí trong lò
C
x
: nhiệt dung riêng của khói lò
t
1
: nhiệt độ khói lò ra khỏi buồng trộn
Để tính C
x
áp dụng công thức
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
. . . . .
SO SO CO CO N N O O H O H O
x
k
G C G C G C G C G C
C
G
+ + + +

100
SO
s
G = =
S = 0,0367.76,04 = 2,79 (kg/kg than)
2
0,0367. 0,0367.76,04 2,79
CO
G C
= = =
(kg/kg than)
2
0
0,769. . 0,01
N
G L N
α
= +
= 0,769.α.10,157 + 0,01.16
= 7,81.α + 0,016 (kg/kg than)
2
O
G
=
0,2311(α -1) .L
0
= 0,231(α-1) .10,157
= 2,346.α - 2,346 (kg/kg than)
[Theo I - 60]
* Nhiệt dung riêng khí ở nhiệt độ t

1
= 0,246+1,89.10
-7
.150
= 0,24883 (Kcal/kg độ) = 0,91477 (ks/kg)
2
O
C
=
0,216 + 166.10
-7
.t
1
= 0,216+166.10
-7
.150
= 0,21849 (kcal/kg độ) = 0,91477 (ks/kg)
2
H O
C
= 0,436 + 199.10
-3
.t
1
= 0,436 + 119.10
-6
.150
= 0,45385 (Kcal/kg độ) = 1,90018 (ks/kg)
2 2
0 0 0 0

Thay số vào
Q
m
= 0,07 (27831,65 + 680,4.α)
= 1948,2155 + 47,628.α
Vậy nhiệt lượng ra: Q
ra
= Q
5
+ Q
4
+ Q
m
=> Q
ra
= 8,90097 + 201,66789 + 158,71658.α + 1948,2155 + 47,628.α
= 2158,78436 + 1636,34458.α
GVHD: Nguyễn Văn Mạnh SVTH: Lê AnhTuấn
16
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa công nghệ hoá
=> Phương trình cân bằng nhiệt
Q
vào
= Q
ra
27831,65 + 680,4.α = 2158,78436 + 1636,34458.α
955,94458.α = 257672,86564
=> α
TT
= 26,9

1
= 11%
W
2
: Độ ẩm của vật liệu trước khi sấy W
2
= 4,0%
[Theo công thức 10,2-254 Quá trình và thiết bị trong CNHH và TP tập 2]
Thay số vào ta có:
W= 1000.
11 1,0
100 1,0
−
−
= 1010,10 (kg/h)
2. Lượng vật liệu khô tuyệt đối
Áp dụng công thức:
1
1
100 W
.
100
k
G G
−
=
(kg)
[Quá trình và thiết bị tập 2 - 165]
Thay số vào ta được:
G

thùng
=
W
A
(m
3
)
Trong đó: A: Cường độ bay hơi ẩm chọn A= 40 (kg/m
3
.h)
W: lượng ẩm bay hơi
Thay số vào ta có
V
thùng
=
1010,10
40
= 25,25 (m
3
)
Chọn V
thùng
= 25 (m
3
)
5. Chiều dài của thùng, đường kính của thùng xét tỷ lệ
a) Áp dụng tỷ lệ
t
t
L

π
= = =
(m)
b. Chiều dài thùng sấy là:
Áp dụng công thức:
L
t
= 5.D
t
Thay số vào ta có:
L
t
= 5.1,8 = 9(m)
Chọn L
t
= 10 (m)
c, Tính lại thể tích thùng sẫy và cường độ bay hơi ẩm
Áp dụng công thức:
2
. .
4
t t
tt
D L
V
D
π
=
↓
GVHD: Nguyễn Văn Mạnh SVTH: Lê AnhTuấn

200 (w w
x
f
A
β
−
=
− +
(phút)
(Số tay tập 2 - 123)
Trong đó: f
x
: Khối lượng riêng xốp thay bình của vật liệu trong thùng
quay với f
x
= 1100 kg/m
3
f
x
2350 (kg/m
3
.
W
1
; W
2
Độ ẩm đầu và độ ẩm cuối của vật l iệu tính bằng phần trăm khối
lượng W
1
=11%; W

(phút)
7. Số vòng của thùng sấy là:
Số vòng quay được xác định theo công thức
. .
. .
t
t
m k L
n
T D tg
α
=
(vòng/phút)
Trong đó: L
t
; D
t
chiều dài và đường kính thùng sẫy
α: góc nghiêng thùng quay từ 1: 6 chọn α = 30
m,k hệ số phụ thuộc vào cầu tạo cành và chiều chuyển động của khí.
Chọn m = 0,75; k = 0,7 (theo sơ đồ d STT 2 -122)
GVHD: Nguyễn Văn Mạnh SVTH: Lê AnhTuấn
20
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa công nghệ hoá
T: Thời gian lưu lại của vật liệu trong thùng say số vào:
0,75.0,7.10
2,2
25.1,8. 3
n
th

(1,8)
3
.100,026.2,2 .1100 = 4,8 Kw
VNĐ = 1,25.4,8 = 6 (Kw)
9. Nhiệt tổn thất ra môi trường qua lớp cách nhiệt
Áp dụng công thức:
3,6. . .
W
tb
mt
K F t
q
∆
=
(k5/kgấm)
Trong đó:
F: Diện tích bao quanh thùng sấy (m
3
)
W: Lượng ấm bốc hơi (kg/h)
K: Hệ số truyền nhiệt W/m
2

0
C
tb
t
∆
: Hệ số nhiệt độ trung bình
* Xác định hệ số truyền nhiệt K

λ: hệ số dẫn nhiệt của thành thiết bị.
a, Xác định α
1
:
α
1
=
2 0
1 1
( ) (w / )K m C
α α
− =
+
Trong đó:
K: hệ số độ nhầm K = (1,2 -1,3) chọn K = 1,3
1
α
−
: hệ số cấp nhiệt từ không khí đến thành thiết bị do đối lưu cường bức
1
α
=
: hệ số cấp nhiệt từ không khí đến thành thiết bị do đối lưu tự nhiên.
* Xác định
1
α
−
:
Chế độ chuyển động được đặc trưng bởi chuẩn số Repol.
áp dụng công thức:

α
−
−
⇒ = =
(w/m
3
độ)
* Xác định
2
α
=
theo công thức
4 4
1 2
2
1 2
.
100 100
n o
T T
C
T T
ε
α
=
 
   
−
 
 ÷  ÷

ε
n
= 0,95 mức độ đen của vật
Thay số vào ta có:
4 4
2
308 298
0,95.5,76
100 100
6,09
308 298
α
=
 
   
−
 
 ÷  ÷
   
 
 
= =
−
(w/m
3
độ)
2 2 2
2,09 6,09 8,18
α α α
− =

+
+ + +
(w/m độ)
* Xác định bề mặt trao đổi nhiệt
. . 2
ng t
F D L
π π
= +

2
4
ng
D
= π .D
ng
.L
t
+ 2.0,785
2
ng
D
=> F = 3,14 .1,926.10 + 2.0,785 (1,926)
2
= 66,30 (m
2
)
* Xác định hệ số nhiệt độ trung bình ∆t
tb
tb

2
: Nhiệt độ ra của khí sấy t
2
= 40
0
C
t
0
: Nhiệt độ môi trường t
0
= 25
0
C
Thay số vào:
0
125 15
5,19
125
2,3lg
15
tb
t C
−
∆ = =
GVHD: Nguyễn Văn Mạnh SVTH: Lê AnhTuấn
23
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa công nghệ hoá
Vậy nhiệt độ lớn nhất ra ngoài môi trường là:
3,6 .
3,6.2,74.66,30.51,9

1
Trong đó: G
1
: Nguyên liệu của màng sấy G
1
= 10000kg/h = 2,78 (kg/s)
C
1
: Nhiệt dung riêng của vật liệu sấy khi vào máy chọn C
1
= 1,5
(45/kg
0
C).
t
0
: Nhiệt độ của vật liệu sấy vào máy sấy t
0
= 25
0
C
thay số:
Q
1
= 2,78 .1,5.25= 104,25 (45/s)
* Với Q
2
: Nhiệt lượng do khói lò mang vào khi sấy khi d dất n kg than
nhiệt độ khói lò mang vào máy sấy khi đốt 1 kg than chính là nhiệt lượng Q
5

* Với
1 2 1 1
Q Q C t
− −
= + +
trong đó:
1 1 2
(1 - WG) . W
n
C C C
−
= +
(45/kg
0
C)
Cn nhiệt dung riêng của H
2
O ở 25
0
C
C
n
= 0,99875 (KCal/kg) = 4,182 (45/Kg
0
C)
0
1
1,5(1 0,01) 4,182.0,01 1,52682(45 / )C kg C
−
= − + =

; Cn
2
nhiệt dung riêng của nước ở t
0
; t
2

t
0
= 25
0
C → cn
1
= 0,99975 (Kcal/Kg
0
C) = 4,182 (45/Kg
0
C)
t
2
= 40
0
C → cn
2
= 0,99869 (Kcal/Kg
0
C) = 4,181 (45/Kg
0
C)
Nội suy theo bảng I . 149 - STT1 - 168 ta được như trên

 
= + + + +
 
Trong đó:
t
hh
: nhiệt độ hỗn hợp khí t
hh
= 40
0
C
GVHD: Nguyễn Văn Mạnh SVTH: Lê AnhTuấn
25