Đồ án môn học: kỹ thuật sấy Ts. Trần Văn Vang
LỜI NÓI ĐẦU
Kỹ thuất sấy đóng vai trò vô cùng quan trọng trong công nghiệp và đời sống.
Trong quy trình công nghệ sản xuất của rất nhiều sản phẩm đều có công đoạn sấy khô
đẻ bảo quản dài ngày. Công nghệ này ngày càng phát triển trong công nghiệp như
công nghiệp chế biến hải sản, rau quả công nghiệp chế biến gỗ, công nghiệp sản xuất
vật liệ xây dựng và thực phẩm khác.Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô,
đậu, cà fê sau khi thu hoạch cần sấy khô kịp thời, nếu không sản phẩm sẽ giảm phẩm
chất thậm chí bị hỏng dẫn đến tình trạng mất mùa sau thu hoạch.
Thực tế cho thấy các quá trình nhiệt nói chung và quá trình sấy nói riêng là
những quá trình công nghệ rất phức tạp. Chẳng hạn quá trình sấy là một quá trình tách
ẩm khỏi vật liệu nhờ nhiệt và sau đó sử dụng tác nhân để thải ẩm ra môi trường với
điều kiện năng suất cao, chi phí vận hành , vốn đầu tư bé nhất nhưng sản phẩm phải có
chất lượng tốt, không nứt nẻ cong vênh , đầy đủ hương vị
Để thực hiện quá trình sấy người ta sử dụng một hệ thống gồm nhiều thiết bị
như : thiết bị sấy (buồng sấy, hầm sấy, tháp sấy, thùng sấy v.v ), thiết bị đốt nóng tác
nhân (calorifer) hoặc thiết bị lạnh để làm khô tác nhân, quạ, bơm và một số thiết bị
phụ khác như buồng đốt, xyclon v.v Chúng ta gọi hệ thống các thiết bị thực hiện quá
trình sấy cụ thể nào đó là một hệ thống sấy.
Trong đò án môn học này em được giao thiết kế thiết bị sấy cá xuất khẩu.Với
kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảo chưa đầy đủ nên còn nhiều bỡ ngỡ và chắc
chắn không tránh khỏi những sai sót. Mong được các thầy cô trong khoa chỉ dẫn thêm
để em hoàn thành tốt đồ án sau. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS.TRẦN VĂN
VANG đã hướng dẫn tận tình đẻ em hoàn thành được đồ án này.
Sinh viên thiết kế
Trần Đình Nguyên Lộc
Chương I: TÍNH CHẤT VẬT ẨM VÀ CÔNG NGHỆ SẤY
1.1. Tính chất vật ẩm
Svth: Trần Đình Nguyên Lộc, lớp 06N Trang:
1
Đồ án môn học: kỹ thuật sấy Ts. Trần Văn Vang

* Xử lý cá
- Dùng dao mổ bụng loại bỏ những thành phần như: ruột, gan mật, bong bóng
- Cắt bỏ đầu, bỏ xương bỏ vảy
- Rửa sạch mạch máu và các phần bẩn khác bám trong cá
1.4. Công nghệ sấy cá
- Trong quá trình phải đảm bảo không làm mất chất cá tức là phải đảm bao mùi vị
của cá
- Để đáp ứng tiêu chẩn ta dùng tác nhân sấy là không khí nóng đối lưu cưỡng bức.
Nhiệt độ sấy khoảng 45÷ 70
0
C, trong khoảng 8
h
. Để độ ẩm của cá giảm xuống còn
10÷20%, cá được xếp trên những vỉ sắt không được dày quá, các khay được sắp trên
xe goòng rồi đưa vào hầm sấy.
- Nguồn nhiệt để gia nhiệt cho khí nóng trong hầm là calorife khí-hơi.
- Lượng ẩm sau khi thoát ra được thải ra ngoài môi trường.
1.5. Quy trình chế biến cá khô xuất khẩu
Svth: Trần Đình Nguyên Lộc, lớp 06N Trang:
2
Đồ án môn học: kỹ thuật sấy Ts. Trần Văn Vang
- Chọn cá
- Xử lý cá
- Sấy cá ở nhiệt độ 45÷ 70
0
C trong 8
h
.
- Phân loại (đảm bảo kích thước sản phẩm đồng đều)
- Đóng gói

. 300. 1020
100 100 80
W G
ω ω
ω
− −
= = =
− −
kghơi/h
Svth: Trần Đình Nguyên Lộc, lớp 06N Trang:
3
Đồ án môn học: kỹ thuật sấy Ts. Trần Văn Vang
2.3 Chọn chế độ sấy (tác nhân sấy)
Ta chọn hệ thống sấy hầm không hồi lưu và tác nhân là không khí nóng đi ngược
chiều với vật liệu sấy. Thông số không khí ngoài trời ta lấy t
o
=25
o
C và ϕ
o
=85 %. Ta
chọn nhiệt đô tác nhân sấy vào hầm sấy t
1
=65
o
C, nhiệt tác nhân sấy ra khỏi hầm sấy
chộn sơ bộ t
2
=33
o

không khí ngoài trời. Theo các công thức giải tích ta được.
- Phân áp suất bão hoà ứng với t
o
=25
o
C
4026,42 4026,42
exp{12 } exp{12 } 0,0315
235,5 235,5 25
b
o
p
t
= − = − =
+ +
bar
- Lượng chứa ẩm d
o
d
o
=
0,85.0,0315
0,621
745
0,85.0,0315
750
−
= 0,0172 kg ẩm/kg kk
d
0

). Từ điểm B chúng ta dễ dàng tìm thấy trên đồ thị I- d entanpy I
1
, độ ẩm tương
đố
1
. Ngoài ra cũng có thể tính toán theo công thức giải tích sau.
Svth: Trần Đình Nguyên Lộc, lớp 06N Trang:
4
Đồ án môn học: kỹ thuật sấy Ts. Trần Văn Vang
+ Entanpi I
1
:
I
1
= 1,004.t
1
+ d
0
(2500 + 1,842.t
1
)
I
1
= 1,004.65 + 0,0172 (2500 + 1,842.65) = 110,3194 kJ/kgkk
+ Phân áp suất bão hòa của hơi nước P
b1
ở nhiệt độ t
1
= 65
0

1

( ) ( )
0
1 0
745
.0,0172
.
750
0,1085
0,621 0,2468 0,621 0,0172
b
B d
P d
= = =
+ +
ϕ
1
=10,85 %
- Thông số tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết (điểm C
0
)
Trạng thái tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết được xác định bởi cặp thông số :
I
20
= I
1
, t = t
2


= exp
2
4026,42 4026,42
12 exp 12 0,0528
235,5 235,5 34t
 
 
− = − =
   
+ +
 
 
bar
+ Độ ẩm tương đối
ϕ
20

( )
20
2 20
745
.0,0297
.
750
0,8587
0,621 0,0528(0,621 0,0297)
b
B d
P d
= = =

và ϕ
1
= 11%
Theo phụ lục 5, với thông số này thể tích của không khí ẩm chứa 1kg không khí:
v
B
= 1,0028 m
3
/kgkk
Tương tự tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết (điểm C
0
) có t
2
= 34
0
C,
ϕ
20
= 86%
Ta có: v
C0
= 0,912 m
3
/kgkk
Do đó:
V
B
= L
0
.v

= 21,7 m
3
/s
- Nhiệt lượng tiêu hao q
o
q
o
= l
o
(I
1
- I
0
) = 80 (110,3194 - 68,8921) = 3314,1840 kJ/kg ẩm
Q
o
= q
o
.W = 3314,1840.1020 = 3380467,68 kJ/h
Q
o
= 939,0188W
L
o
là một trong hai thông số cho phép ta chọn quạt và Q
o
là cơ sở ta chọn Calorifer
khi thiết kế sơ bộ hệ thống sấy.
2.5 Xác định kích thước hầm sấy
Hình 2: khay sấy hình 3: xe goong

h
= n.L
X
+ 2.1000 = 17000 mm
* Kích thước phủ bì hầm sấy: hầm được xây bằng gạch có chiều dày δ
1
= 250mm.
Trần hầm sấy được đổ bê tông có chiều dày δ
2
= 80 mm và lớp cách nhiệt bằng bông
thủy tinh có chiều dày δ
3
= 150 mm.
- Chiều rộng phủ bì: B = B
h
+ 2δ
1
= 3100 + 2.250 = 3600 mm.
- Chiều cao phủ bì: H = H
h
+ δ
2
+ δ
3
= 1550 + 80 + 150 = 1780 mm
2.6 Tính toán nhiệt hầm sấy
a. Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi q
v
.
Để tính tổn thất do vật liệu mang đi trước hết ta phải biết nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi

Q
v
= G
2
C
v2
(t
v2
- t
v1
) = 300.3,3976(50 - 20) = 35448 kJ/h
q
v

34,7529
v
Q
W
= =
kJ/kg ẩm
b. Tổn thất do thiết bị chuyển tải mang đi.
- Tổn thất do xe goòng mang đi
Xe goòng làm bằng thép CT
3
có khối lượng một xe G
X
= 60 kg. Nhiệt dung riêng của
thép bằng C
X
=0,5 kJ/kgK. Nhiệt độ xe goòng ra khỏi hầm lấy bằng nhiệt độ tác nhân.

= 4 kg. Nhiệt độ của khay ra
khỏi hầm sấy cũng bằng nhiệt độ tác nhân, nghĩa là t
k2
= t
1
= 65
0
C. Nhiệt dung riêng
của nhôm bằng C
K
= 0,88 kJ/kgK. Do đó tổn thất do khay mang đi bằng.
Q
K
=
2 1
15. . . ( ) 15.15.4.0,88.45
4455
8
K K K K
n G C t t
τ
−
= =
kJ/h
q
K
4,3676
K
Q
W

h
.H
h
- 15.L
k
.H
k
) =(3,1.1,550 -15.3.0,05) = 2,555 m
2
Do đó tốc độ tác nhân sấy tối thiểu:
w
o

21,7
8,49
2,555
o
td
V
F
= = =
m/s
Vì lưu lượng trong quá trình sấy thực phải lớn hơn lưu lượng tác nhân sấy trong
quá trình sấy lý thuyết nên tốc độ tác nhân sấy giả thiết để tính toán các tổn thất cũng
phải lớn hơn w
o
giả sử ta lấy w =9 m/s. Chúng ta sẽ kiểm tra lại giả thiết này sau khi
đã tính được lưu lượng thể tích thực tế.
Các dữ liệu tính mật độ dòng nhiệt truyền qua hai tường bên hàm sấy.
Nhiệt độ dịch thể nóng trong trường hợp này là nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy:

= 1,715 (t
f1
- t
w
)
1,333
+ Giả thiết: t
w1
= 45,15
0
C
q
1
= 1,715 (49,5 - 45,15)
1,333
= 12,1722 W/m
2
-Mật độ dòng nhiệt do dẫn nhiệt q
2:
( )
λ
δ
δ
λ
2
12212
q
ttttq
wwww
−=⇒−=

w1
= 45,15
0
C, t
w2
=29,34
0
C và q = 12,1722 W/m
2
= 43,819 kJ/m
2
h
Theo công thức 7.43 trang 143 sách tính toán và thiết kế hệ thống sấy, ta có:
q = k (t
f1
- t
f2
)
k
1 2
12,1722
0,4968
49,5 25
f f
q
t t
= = =
− −
W/m
2

q
t t
= = =
− −
* Tổn thất nhiệt qua 2 tường bên:
Q
t
= F.q = 2(17.1,780).43,819 = 2651,9259 kJ/h
2,5999
t
t
Q
q
W
= ==
kJ/kg ẩm
* Tổn thất nhiệt qua trần
Theo giáo trình truyền nhiệt, bề mặt nóng quay lên như trần hầm sấy thì hệ số trao đổi
nhiệt đối lưu:
α
2tr
= 1,3α
2
= 1,3.2,7982=3,6377 W/m
2
K
Do đó hệ số truyền nhiệt tính cho trần bằng:
k
tr



1
0,3048
1 0,08 0,15 1
2,7982 1,28 0,058 3,6377
= =
+ + +
W/m
2
K
k
tr
=0,3048 W/m
2
K
Do đó :
Q
tr
= 3,6.k
tr
.F
tr
(t
f1
- t
f2
)
Q
tr
= 3,6.0,3048.17.3,6.(49,5 - 25) = 1645,2616 kJ/h

+ ++ +
W/m
2
K
Cửa phía tác nhân sấy có độ chênh lệch nhiệt độ (t
1
- t
0
) còn đầu kia có độ chênh lệch
nhiệt độ bằng (t
2
- t
0
). Do đó:
Q
c
= 3,6.k
c
.F
c
{(t
1
- t
0
) + (t
2
- t
0
)}
Q

9,018
c
Q
W
= =
kJ/kg ẩm
Như vậy, tổn thất nhiệt truyền qua kết cấu bao che ra môi trường xung quanh bằng:
Q
mt
= Q
t
+ Q
tr
+ Q
c
+ Q
n

Q
mt
= 2651,9259 +1645,2616+1561,1557 + 9198,36 = 16613,5475 kJ/h
q
mt

16,2878
mt
Q
W
= =
kJ/kg ẩm

D
o
D
I
d
ϕ = 100%
ϕ
ο
* Xây dựng quá trình sấy thực trên đồ thị I-d
Từ đầu điểm C
o
ta đặt đoạn C
o
E
o
thỏa mãn đẳng thức (7.39)
C
o
E
o
= ∆ (C
o
D
o
) (M
d
/M
I
)
Trong đó: ∆ = - 21,05 kJ/kg ẩm

0,0172
2500 1,842.34 21,05
dx o
C d t t
i
−
−
= +
− ∆ + +
d
2
= 0,0296 kg ẩm/kgkkk
* Entanpi I
2

I
2
= 1,004.t
2
+ d
2
(2500 + 1,842.t
2
)
I
2
= 1,004.34 + 0,0296 (2500 + 1,842.34) = 109,9898 kJ/kgkkk
* Độ ẩm tương đối ϕ
2
(7.34)

Theo công thức 7.35 sách thiết kế hệ thống sấy: lượng không khí khô cần thiết để bốc
hơi 1 kg ẩm trong quá trình sấy thực tế là:
2
1 1
80,642
0,0296 0,0172
o
l
d d
= = =
− −
kgkkk/kg ẩm
=> lượng không khí khô để làm bay hơi W kg ẩm là:
Svth: Trần Đình Nguyên Lộc, lớp 06N Trang:
10
Đồ án môn học: kỹ thuật sấy Ts. Trần Văn Vang
L = W.l = 1020.80,642 = 82258,0645 kgkk/h
Để thiết lập bảng cân bằng nhiệt ta tính:
- Nhiệt lượng tiêu hao q:
q

= l. (I
1
- I
o
) = 80,642(110,3194 - 68,8921) = 3333,3234 kJ/kg ẩm
- Nhiệt lượng có ích q
1
:
q

q’ = q
1
+ q
2
+ q
v
+ q
ct
+ q
mt

q’ = 2479,028+751,398+34,7529+6,8493+16,2878=3288,3160 kJ/kg ẩm
Có thể thấy rằng nhiệt lượng tiêu hao q và tổng nhiệt lượng có ích và các tổn thất
q’ phải bằng nhau. Tuy nhiên do trong quá trình tính toán chúng ta đã làm tròn hoặc do
sai số trong quá trình tính toán các tổn thất mà ta đã phạm một số sai số nào đó. Chúng
ta kiểm tra sai số này, ở đây sai số tuyệt đối:
∆
q
= q - q’ = 3333,3234 - 3288,3160 = 45 kJ/kg ẩm
Hay sai số ε:
45
.100% .100% 1,35%
3333,3234
q
q
ε
∆
= = =
.
Bảng cân bằng nhiệt

2
= 34
0
C và độ ẩm
ϕ
2
= 86 %
Tra phụ lục 5 ta có:
v
C
= 0,912 m
3
/kgkk
Do đó lưu lượng thể tích tác nhân sấy sau hầm sấy V
c
:
V
C
= L.v
c
= 82258,0645. 0,912 = 75019,3548 m
3
/h
Svth: Trần Đình Nguyên Lộc, lớp 06N Trang:
11
Đồ án môn học: kỹ thuật sấy Ts. Trần Văn Vang
- Thể tích tác nhân sấy trước khi vào hầm sấy khi tính quá trình sấy lý thuyết, ta đã
có: v
B
= 1,0028 m

td
v
w
F
= = =
m/s
Tốc độ TNS chúng ta giả thiết khi tính tổn thất bằng 8,5 m/s. So với tốc độ thực sai số
rất nhỏ. Như vậy là mọi tính toán có thể xem là đúng.
Svth: Trần Đình Nguyên Lộc, lớp 06N Trang:
12
Đồ án môn học: kỹ thuật sấy Ts. Trần Văn Vang
Chương 3: TÍNH CHỌN CALORIFE VÀ QUẠT
3.1 Tính Calorifer
- Nhiệt lượng mà Calorifer cần cung cấp cho tác nhân sấy:
Q = W.q =1020.3333,323 = 3399989,46 kJ/h
Q =944,4415 kW
- Khi đó bề mặt truyền nhiệt của Calorifer bằng:
ctb
tK
Q
F
η
∆
=
Với :
K: hệ số truyền nhiệt của Calorifer
∆t
tb
: độ chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa khí và hơi
η

L
ρ
=
Với: ρ
o
: khối lượng riêng của không khí khô ở điều kiện tiêu chuẩn
Theo /14/ ρ
o
= 1,293 kg/m
3
V
o

82258,0645
63617,9927
1,293
o
L
ρ
= = =
m
3
/h
Cột áp toàn phần mà quạt phải thực hiện:
∆P = ∆P
C
+ ∆p
ô
+ ∆P
s

13
Đồ án môn học: kỹ thuật sấy Ts. Trần Văn Vang
2 2
. .
78753,8709.1,293.120
1,1. 59,68
3600.102. . 3600.102.1,056 .0,55
o
q
V P
N k
ρ
ρ η
∆
= = =
kW
Do đó ta chọn quạt có công suất: N = 60 kW
MỤC LỤC
Lời nói đầu 1
Chương I: Tính chất vật ẩm và công nghệ sấy 2
1.1. Tính chất vật ẩm 2
1.2. Phương pháp sấy và chế độ sấy 2
1.3. Tiêu chuẩn và lựa chọn nguyên liệu đầu vào 2
1.4. Công nghệ sấy cá 3
1.5. Quy trình chế biến cá khô xuất khẩu 3
Chương 2: Tính toán nhiệt thiết bị sấy 4
2.1. Năng suất sấy trong 1 giờ 4
2.2. Lượng ẩm cần bốc hơi trong 1 giờ 4
2.3. Chọn chế độ sấy 4
2.4. Tính toán quá trình sấy lý thuyết 4