MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC BẢNG

cuốn theo tác nhân đi vào hệ thống thải ẩm (đọng lại trong các đoạn ống, dẫn đến
quạt thải…) [5]. Các loại máy sấy tháp phổ biến:
Hình 2 Các dạng tháp sấy thường được sử dụng để sấy lúa
6
ĐAMH Quá trình & Thiết bị: Thiết kế tháp sấy lúa GVHD: TS Lại Quốc Đạt
1.2.2. Tháp sấy liên tục.
Hạt qua tháp sấy một lượt rồi được ủ và “nghỉ” ở đó một thời gian (từ 2 đến 24
giờ tùy chế độ sấy và loại hạt), sau đó hạt lại qua tháp sấy lượt thứ hai và cứ tiếp
tục như thế lượt thứ 3, 4 … Mục đích của bin ủ là cho ẩm độ ở trung tâm hạt có
thời gian ra ngoài bề mặt để dễ bốc hơi. Chênh lệch ẩm độ quá nhiều giữa bề mặt
hạt và tâm hạt sẽ gây ứng suất làm gãy, vỡ hạt. Điều này là tối kị khi sấy lúa, khi
xay ra gạo sẽ bị bể thành tấm. Kết cấu và cách bố trí các kênh dẫn và kênh thải
ẩm có một ý nghĩa đặc biệt đến sự dịch chuyển của lớp hạt và độ sấy đồng đều
của sản phẩm. Nói cách khác nó góp phần tăng năng suất thiết bị và nâng cao chất
lượng sản phẩm. Khoảng cách tối thiểu giữa kênh dẫn và kênh thải phụ thuộc vào
kích thước hạt cần sấy. Khoảng cách này có thể lấy từ 70 ÷ 100 mm. Hạt có kích
thước bé ta lấy giới hạn dưới và ngược lại. Các kích thước khác không đóng vai
trò quan trọng. Theo kinh nghiệm, khoảng cách tối thiểu giữa hai kênh cho vật
liệu sấy chuyển động phụ thuộc vào từng loại vật liệu và có thể từ 70 ÷ 100 mm
hoặc lớn hơn.
Do các hạt ngũ cốc chỉ chịu được một giới hạn nhất định về nhiệt độ và độ ẩm
nên hệ thống sấy tháp thường được tổ chức sấy phân vùng. Sau vùng sấy cuối
cùng vật liệu sấy thường được làm mát đến gần nhiệt độ môi trường để đưa vào
kho bảo quản.
1.2.3. Tháp sấy tuần hoàn – sấy theo mẻ.
Hạt đi qua tháp sấy được gàu tải đưa trở lại tháp. Thời gian ủ thực chất là thời
gian hạt ở trong gàu tải và ở trong thùng chứa trên buồng sấy nên tương đối ngắn,
khoảng 0.5 giờ. Vì thế cùng với một máy sấy tháp, nhiệt độ dùng trong chế độ sấy
tuần hoàn phải thấp hơn so với sấy liên tục.
Thực sự, chọn chế độ nhiệt cho máy sấy là một bài toán cân đối kinh tế. Tăng

mối, mọt phá hoại.
8
ĐAMH Quá trình & Thiết bị: Thiết kế tháp sấy lúa GVHD: TS Lại Quốc Đạt
PHẦN 2. THIẾT KẾ THÁP SẤY
2.1. Yêu cầu
Thiết kế hệ thống sấy tháp để sấy lúa ở tỉnh An Giang với các thông số:
Năng suất L
2
=2500 kg nguyên liệu/h
Nhiệt độ không khí t=30
o
C, độ ẩm 80%
Sử dụng vỏ trấu để cung cấp nhiệt cho quá trình sấy.
2.2. Lựa chọn tác nhân sấy
Trong kĩ thuật sấy các loại vật liệu ẩm bằng phương pháp đối lưu, người ta
thường dùng các môi chất như không khí, khói lò hoặc các loại khí trơ và hơi nước
quá nhiệt để làm tác nhân sấy.
Không khí là loại tác nhân sấy rẻ tiền thường có sẵn trong tự nhiên, không độc
hại, không làm bẩn sản phẩm. Thành phần không khí gồm hỗn hợp nhiều chất khí
khác nhau như: N
2
, O
2
, CO
2
và một số khí khác. Khi nghiên cứu về không khí ẩm,
ta xem nó là một thành phần đồng nhất và khi sấy không khí thường ở áp suất khí
quyển, nhiệt độ trong phạm vi từ vài chục độ đến vài trăm độ C. Khi tính toán, ta
xem không khí là khí lí tưởng.
Khả năng sấy của không khí thể hiện bởi sự chênh lệch giữa nhiệt độ bầu khô và

nhân sấy trực tiếp bằng cách đốt trấu cấp nhiệt.
9
ĐAMH Quá trình & Thiết bị: Thiết kế tháp sấy lúa GVHD: TS Lại Quốc Đạt
Hình 3 Quy trình công nghệ sấy tháp
2.3. Lựa chọn chế độ sấy.
Chọn chế độ sấy giáng ẩm cho hai vùng sấy và một vùng làm mát theo thông số
sau:
10
ĐAMH Quá trình & Thiết bị: Thiết kế tháp sấy lúa GVHD: TS Lại Quốc Đạt
Vùng sấy 1: x
11
=27%, x
21
=21%, x
tb
=24%
Vùng sấy 2: x
12
=21%, x
22
= 14%, x
tb2
=17.5%
Vùng làm mát: x
13
= 14%, x
23
=13%
Nhiệt độ (t) tác nhân sấy (lúa thương phẩm):
Vùng sấy 1: t

= 45
o
C
Vùng sấy 2: t
22
= 55
o
C
Vùng làm lạnh: t
23
=38
o
C
Nhiệt độ vật liệu sấy vào ra các vùng nhỏ hơn nhiệt độ tác nhân sấy 5-10
o
C [5], ta
lấy
Vùng sấy 1: : t
vl11
= 30
o
C; t
vl21
= 40
o
C
Vùng sấy 2: : t
vl12
= 40
o

11
ĐAMH Quá trình & Thiết bị: Thiết kế tháp sấy lúa GVHD: TS Lại Quốc Đạt
sấy 2
Vùng
làm
mát
30 38 53 33 14 13
2.4. Cân bằng vật chất
Lượng ẩm bốc hơi trong 1 giờ:
Toàn bộ quá trình sấy
402.30
13100
)1327(2500
100
)(
1
212
=
−
−
=
−
−
=
x
xxL
W
(kg ẩm/h)
Vùng sấy 1:
189.87

=
−
−−
=
x
xxWL
W
(kg ẩm/h)
Khối lượng lúa sau khi khỏi khu vực 1
L
21
= L
11
-W
1
= 2500- 189.87= 2310.13 kg/h
Khối lượng lúa sau khi khỏi khu vực 2
L
22
= L
11
-W
1
– W
2
= 2310.13- 188.03= 2122.09 kg/h
Lượng sản phẩm tạo thành sau khi ra khỏi khu vực làm lạnh:
L
23
=L

o
C, φ
0
=0.8
d
0
= 0.022 kg ẩm/kkk
Entanpi: I
0
= 85.01 Kj/kg kkk
Năng lượng của 1 kg trấu khi bị đốt cháy
Q
c
= 33858*C +125400*H-10868*(O-S)= 33858*37.13% +125400*4.12%
-10868*(31.60% -0.04%)=14308.01 kJ/kg
Lượng không khí dùng để đốt cháy hoàn toàn 1 kg trấu:
L
o
= 11.6*C +34.8*H+4.3*(O-S)=
=11.6*37.13% +34.8*4.12%+4.3*(31.60% -0.04%)= 6.50 kg kkk/kg trấu
Chọn hệ số không khí thừa của buồng đốt α
bd
=1.2, hiệu suất buồng đốt ℶ=0.9
nhiệt dung riêng của trấu là 2.2 kJ/kg.K.
Lượng ẩm chứa trong khói lò:
(kg ẩm/kg kkk)
Entanpy của khói lò:
Tính toán quá trình hòa trộn
Gọi α
i

1
’= 0.0236 kg ẩm/kkk
d
21
=d
2
’=0.0240 kg ẩm/kkk
Entranpy của khói lò sau khi hòa trộn trong từng giai đoạn sấy:
Thay số vào phương trình 3 ta được
i
1
'
=119.5348 kj/kg hhk
i
2
'
=127.8298 kj/kg hhk
Không khí vào 2 vùng sấy là không khí hòa trộn với khói lò, ta có:
Phân áp bão hòa của hơi nước
Độ ẩm tương đối
Quá trình sấy lý thuyết được đặc trưng bở entapy trước và sau quá trình sấy bằng
nhau. Do đó, để xác định trạng thái tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết ta phải
chọn được nhiệt độ t
2
. Như vậy, trạng thái tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết
được xác định thông qua cặp thông số (I
2
,d
2
) dó đó I

3
(kJ/kg ẩm).
Để tính nhiệt lượng này trước hết cần tính nhiệt dung riêng trung bình của vật liệu
sấy:
C=C
A
*x
23
+(1-x
23
)*C
k
==4.18*0.135+(1-0.135)*1.55=1.905 (kJ/kg.K)
Nhiệt lượng do lúa nhả ra cho vùng làm mát:
Q
3
=G
23
*C
3
*(t
vl13
-t
vl23
)=(2500- 189.87- 188.03)*(1-0.135)*1.932*(53-33)= 51166.8
kJ/h
q
3
=Q
3

Bảng 3 Không khí vào các khu vực
d(kg ẩm/kg kkk) G (kg/h) d (kg/m3) m3/h
Khu vực sấy 1 0.0236 15630.14 1.334595143 11711.52
Khu vực sấy 2 0.0240 15580.88 1.335201008 11669.31
Khu vực làm mát 0.02 2217.44 1.324169454 1674.59
Bảng 4 Thông số quá trình sấy
I
1
d
1
d
2
φ
1
φ
2
Vùng sấy 1 137.44 0.0236
0.0357038
6
9.54%
56.79
%
Vùng sấy 2
149.19
0.0240
0.0361037
6
6.49%
35.02
%

2b
:

Tốc độ sấy N:
Góc nghiêng của đường cong sấy:
Thời gian sấy đẳng tốc:
Thời gian sấy giai đoạn sấy giảm tốc
Hệ số χ:
Thời gian sấy giai đoạn giảm tốc:
Tổng thời gian sấy
τ= τ
1
+ τ
2
= 0.1626+3.2674=3.43 h
Kiểm tra lại điều kiện τ
1
= τ
2
= 2h thay bằng τ
1
= τ
2
= 1.715h
Nhiệt độ cho phép đốt nóng hạt ở 2 vùng sấy là:
Vẫn thỏa mãn điều kiện nhiệt độ đầu ra của lúa ở các khu vực sấy.
17
ĐAMH Quá trình & Thiết bị: Thiết kế tháp sấy lúa GVHD: TS Lại Quốc Đạt
Hình 5 Đường cong sấy của lúa
2.7. Tính toán thiết bị sấy

Thể tích của một máng dẫn
V
md
=0.0095*1.8=0.0171 m
3
Căn cứ vào kích thước trên, chon 1 hàng máng dẫn tác nhân gồm 10 máng.
Số máng tính toán
N
m
=V
tn
/ S
md
Bảng 5 Tính toán máng dẫn, máng thải
V
tn
:thể tích
tác nhân
(m
3
/h)
Lượng
máng dẫn
tác nhân sấy
Lượng
máng chọn
thiết kế
Số hàng
máng dẫn
Số hàng

+V
m
+V
dd
= 20.8234 m
3
Chiều cao các khu vực sấy:
19
ĐAMH Quá trình & Thiết bị: Thiết kế tháp sấy lúa GVHD: TS Lại Quốc Đạt
Chiều cao của khu vực sấy 1: h
1
= 3.00 m
Chiều cao của khu vực sấy 2: h
2
=2.99m~3m
Chiều cao của khu vực làm nguội h
3
= 0.43
Số hàng của máng dẫn tác nhân sấy vào
Khoảng cách giữa các hàng máng dẫn vào:
h
kc
= h
1
/(70/10)=0.44 m
Tốc độ thực của hạt di chuyển trong tháp:
Điều kiện để đảm bảo lúa sẽ đi xuống suốt quá trình
Trong đó v
l
là tốc độ lắng lý thuyết của hạt lúa trong tháp

cb
do đó xảy ra quá trình lắng trong tháp sấy.
2.7.2. Thiết kế phần đáy của tháp sấy .
Chọn thép có bề dày 5mm.
Theo kinh nghiệm, góc nghỉ của hạt lúa =32-40
o

20
ĐAMH Quá trình & Thiết bị: Thiết kế tháp sấy lúa GVHD: TS Lại Quốc Đạt
Do đó chọn độ nghiêng của đáy là 45
o
Chi tiết được trình bày trong bản vẽ đính kèm.
Tương tự cho phần nắp thiết bị, sử dụng góc nghỉ để
đảm bảo các hạt lúa được phân bố đều trong tháp sấy ( chi tiết được trình bày trong
bản vẽ đính kèm)
2.7.3. Tính bền thiết bị
Vì áp suất khói lò trước khi vào tháp sấy rất nhỏ ta có thể coi như tháp không
chịu áp lực mà chỉ chịu lực do khối vật liệu sấy tác động lên.
Coi thành tháp là một thanh dầm. Coi toàn bộ vật liệu có khối lượng m. Ta
xét bài toán cơ :

F
ms
P
Q
N
Hình 8 Biểu đồ lực
Xét lực tác dụng lên thanh dầm như hình:
Cân bằng lực theo phương thẳng đứng ta có:
F

Hình 7 Góc nghỉ của khối lúa
AMH Quỏ trỡnh & Thit b: Thit k thỏp sy lỳa GVHD: TS Li Quc t
Khi lng ton b vt liu cha trong thỏp :
m
1=
L
s
=L
1
* =2500*3.43= 8573 kg
Khi lng ca mỏng:
Tng s mỏng trong thỏp: 267 mỏng
Chn thộp lm mỏng cú b dy 2 mm
Lng vt liu to thnh 1 mỏng
Th tớch ton b mỏng trong thỏp: V=V
m
*252=0.265 m
3

Vy khi lng thộp s dng lm mỏng l: m
2
= 7.84*10
3
*0.265 = 2077.17 kg
Suy ra khi lng tng cng m thỏp phi chu l m = m
1
+ m
2
= 8573 + 2077.2=
10653.2 kg


+
m
z

= 0. Vỡ mt ct l hỡnh ch nht nờn
zy

=
F
Q
y

2
3
22
ĐAMH Quá trình & Thiết bị: Thiết kế tháp sấy lúa GVHD: TS Lại Quốc Đạt
Với F : diện tích mặt cắt hình chữ nhật F = S
∗
b
Với S: bề dày tháp
Như ở trên ta chọn vật liệu làm tháp là CT
3
làm việc ở nhiệt độ 90
0
C. Tra trong
đồ thị 1.1 trang 18 tài liệu [6] ta được :
][
σ
= 135

∗
∗
= 2.513*10
-3
m
2

⇒
S
≥
b
10*2.513
-3
= 1.396*10
-3
m = 1.396 mm
Theo thuyết bền VonMisses:
zyz
td
22
3
τσσ
+=
][
σ
≤
⇔
F
≥
1.722

⇒
S = 3.1 + 0.9 + 1 = 5 mm
Tổng khối lượng tháp
0.005*1.8*2*6.93*7.84*10
3
+0.005*2*2*6.93*7.84*10
3
+2077.2 =4142 kg
1 Cân bằng năng lượng
23
ĐAMH Quá trình & Thiết bị: Thiết kế tháp sấy lúa GVHD: TS Lại Quốc Đạt
Nhiệt lượng mang vào bao gồm
Dòng không khí: GH
o
Do vật liệu sấy: L
2
C
vl
+ WCt
vld
Do thùng sấy: mCv
c
t
cvd
Do khí vào từ calorifer: Q
c
Nhiệt lượng mang ra bao gồm
Do không khí: GH
2
Do vật liệu sấy: L

=C
vlk
(1-x
2
)+W.x
2
= 0,37 (1-0,125)+4,18. 0,125=0,85 (kJ/gk.K)
Nhiệt lượng cần cung cấp
Q
1
=Q
c
=G*(H
2
-H
0
)+L
2
C
vl
(t
vlc
-t
vld
)+m.C
vc
(t
vcc
-t
vcd

C
VL
= C
K
+ (C
a
–C
K
)u
2
Trong đó: C
K
: nhiệt dung riêng của lúa
C
K
= 1.55 kJ/kg.độ
C
a
:nhiệt dung riêng của nước
24
ĐAMH Quá trình & Thiết bị: Thiết kế tháp sấy lúa GVHD: TS Lại Quốc Đạt
C
a
= 4.4868 kJ/kg.độ
⇒
C
VL
= 1.8927 kJ/kg.độ
⇒
Q

1
α
: hệ số cấp nhiệt đối lưu tự nhiên
Hệ số cấp nhiệt đối lưu cưỡng bức :
Chọn vận tốc dòng khí đi trong tháp :v = 0.5 m/ s
Re =
µ
ρ
td
vD
Với :
v: vận tốc dòng khí đi trong tháp
D
td
: đường kính tương đương của tháp sấy:
D
td
=
P
F4
=1.8 m. Với P : chu vi của mặt cắt ngang
F : diện tích mặt cắt ngang
µ
: độ nhớt của khói lò ở nhiệt độ 90
0
C tra ở tài liệu [7] bảng 1.114 trang 118 ta
được
µ
= 0.02
∗