BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC
KHOA
Nghiên cứu Thiết bị sấy tháp
Giảng viên hướng dẫn :
Sinh viên thực hiện :
Lớp :
MSSV :
Phần 1: MỞ ĐẦU
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang1
1.1/ Sơ lược về sấy:
Trong công nghiệp hoá chất , quá trình tách nước khỏi vật liệu ( làm khô vật
liệu ) là rất cần thiết . Tuỳ theo tính chất và độ ẩm của vật liệu , tuỳ theo yêu cầu
về mức độ làm khô vật liệu có thể sử dụng nhiều phương pháp tách nước khác
nhau : phương pháp cơ học , phương pháp hoá lý , phương pháp nhiệt…
Trong đó phương pháp nhiệt được sử dụng rộng rãi nhất . Quá trình làm bốc
hơi nước khỏi vật liệu bằng nhiệt gọi là sấy . Quá trình sấy được phân biệt gồm
sấy tự nhiên và sấy nhân tạo.
Sấy tự nhiên là lợi dụng năng lượng mặt trời để làm bay hơi ẩm trong vật
liệu . Biện pháp này khá đơn giản nhưng phụ thuộc vào điều kiện khí hậu do tiến
hành ở ngoài trời . Vì vậy trong quá trình sản xuất phải tiến hành sấy nhân tạo.
Mục đích của quá trình sấy là làm giảm hàm lượng ẩm trong vật liệu , hàm
lượng chất khô trong vật liệu tăng , nhằm làm tăng tính bền vững trong bảo quản (
nông sản và thực phẩm ) , tăng độ bền cơ học ( gốm sứ ) , nâng cao nhiệt lượng
cháy ( củi , than ) .Đồng thời làm giảm giá thành vận chuyển.
Đối tượng của quá trình sấy , phương pháp cung cấp nhiệt cho vật liệu trong
quá trình sấy rất đa dạng . Do đó có thể lựa chọn phương án , thiết bò tối ưu để đạt
hiệu quả sấy cao nhất.
Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng ( nhiệt năng ) để biến
đổi trạng thái của pha lỏng ( nước ) trong vật liệu thành hơi . Đây là quá trình

lượng hạt và chứa sắc tố vàng đục hoặc nâu hồng . Lúa chỉ có 1 lớp tế bào ( riêng
ở lưng hạt có thể có 2 đến 3 lớp ). Lớp tế bào alơrôn chiếm khoảng 2đến 3% . Nội
nhủ chiếm tỉ lệ 65 - 67% .
Tuỳ thuộc vào giống và điều kiện sinh trưởng của cây mà nội nhủ hạt lúa
có cấu tạo trong , đụa hoặc vừa trong vừa đục . Khi cắt ngang hạt lúa đục sẽ thấy
vết đục có màu trắng . Vết đục có thể lớn hoặc nhỏ và nằm ở vò trí bất kỳ trong
nội nhũ . Nếu vết đục nằm ở giữa hạt gọi là hạt bạc lõi , nếu vết đục nằm ở cạnh
hạt thì gọi là hạt bạc bụng . Vết đục ở lõi không bò mất trong quá trìng xay xát .
Hạt bạc lõi với vết đục lớn sẽ bò gãy nát nhiều trong quá trình xay xát .
Giống lúa có độ trong cao thì tỉ lệ thành phẩm thu được trong quá trình
xay xát cũng cao , do đó người ta coi độ trong là 1 chỉ số quan trọng để đánh giá
chất lượng lúa . Trong nhiều tài liệu còn nêu lên một đặc điểm có tính qui luật
của lúa là hàm lượng protein trong lúa phụ thuộc vào độ trong của lúa theo hàm
số bậc nhất .
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang4
Độ trong của lúa còn phụ thuộc nhiều vào điều kiện chín của hạt . Hạt
chín trong điều kiện độ ẩm của không khí cao có độ trong thấp hơn so với hạt chín
trong điều kiện không khí khô ráo.
1.2.3/ Thành phần hóa học của hạt lúa:
Thành phần hoá học của hạt lúa gồm chủ yếu là tinh bột , protein ,
xenlulose . Ngoài ra trong hạt lúa còn chứa một số chất khác với hàm lượng ít hơn
so với 3 chất kể trên như : đường , tro , chất béo , sinh tố . Thành phần hoá học
của hạt lúa phụ thuộc vào giống , đất đai trồng trọt , khí hậu và độ lớn bản thân
hạt lúa . Cùng chung điều kiện trồng trọt và sinh trưởng , nhưng thành phần hoá
học của gạo vỏ ngoài đỏ khác so với gạo trắng , thông thường hàm lượng chất béo
và protein trong gạo vỏ ngoài đỏ hơn cao hơn đôi chút . Cùng một giống thóc
nhưng trồng ở đòa phương khác nhau thì thành phần hoá học cũng khác nhau :
Thành phần hoá học của hạt lúa :
Thành phần

sấy tiếp . Mục đích ủ là làm giảm gradient hàm ẩm giữa trung tâm và lớp ngoài
của hạt , do sự chuyển ẩm dần từ trung tâm ra vòng ngoài . Với phương pháp này
thóc ít bò nứt nhưng thời gian sấy khô kéo dài.
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang6

Phần 2 : THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NHGỆ
Lúa từ vựa tiếp liệu 13 được cho vào phểu . Từ đó được gầu tải 11 đưa lên
phểu nhập liệu, qua đóa phân phối hạt, lúa sẽ được đổ đầy vào nắp tháp . Củi
được đưa vào lò đốt đặt trên ghi lò , được đốt để tạo ra khói lò trong lò đốt 1 .
Khói lò sau khi ra khỏi lò đốt 1 cho qua buồng lắng bụi rồi sau đó cho qua buồng
hoà trộn . Khói lò sau khi ra buồng hoà trộn được quạt thổi vào tháp sấy 6 . Lúa di
chuyển xuống dưới nhờ tác dụng của trọng lực qua các máng dẫn và máng thải
TNS . Khói lò được thổi lên trên thông qua các máng dẫn khí thải tiếp xúc ngược
chiều với lúa . Vật liệu chuyển động len lỏi qua khe hở giữa các máng tác nhân ,
từ từ điền đầy các chỗ trống trong tháp.Sau khi sấy vật liệu được đưa vào buồng
làm nguội . Vật liệu sau khi được làm nguội ra ngoài và được tải ra ngoài nhờ
băng tải.
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang7
Phần 3 : TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT
3.1/ Tính toán về khói lò:
Các thông số tự chọn:
Chọn nhiên liệu đốt là củi với các thành phần ẩm : A = 10% ; Tr = 0.9 %
C = 45.5% ; H = 5.4% ; O = 37.8% [1].
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
trang8
Nhiệt độ của không khí là 30
0
C.

3.1.3/ Xác đònh các thông số trạng thái của không khí:
- Trước khi vào lò đốt:

0
= 70% ; t
0
= 30
0
C.
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
α
α
⇒
ϕ
trang9
P
0
= exp(12 - )
(3.3)
= exp ( 12 - ) =
0.0422 bar.
Lượng chứa ẩm x
0
:
x
0
= 0.612
(3.4)
= 0.621 =
0.019 kg ẩm/ kg kkk

0
+ 1 ) – { Tr + ( 9H +A )} (3.7)
= 7.041kg kkk / kgnl.
Lượng chứa ẩm
x’
1
= G’
a
/ L’
1
= 0.712 / 7.041 = 0.101 kg ẩm/ kgkkk.
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
0
5.235
42.4026
t+
305.235
42.4026
+
00
00
PB
P
ϕ
ϕ
−
042.07.0750/745
042.07.0
∗−
∗

(1 – A )
V
ới
= (3.11)
Trong đó : nhiệt độ khói lò sau khi trộn lấy bằng nhiệt độ sấy = 60
0
C
i
a
, i
a0
: entapi của hơi nước chúa trong khói lò tương ứng với sau
buồng hoà trộn và không khí ngoài trời được tính như sau:
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
1
00
'L
HLtCQ
bđnlnlC
αη
++
)842.1'004.1(
2500''
1
11
x
xH
+
−
α

= (L
0
+ 1 ) – {Tr + ( 9H + A )} = 337.895 kgkkk/ kgnl.
Lượng chứa ẩm x
1
x
1
= G
a
/L
1
= 0.02 kg ẩm / kgkkk
H
1
= 118.46 kJ/ kgkkk
Độ ẩm tương đối của khói lò sau buồng hoà trộn
= (3.12)
Với P
b
=exp
{12 - } (từ CT 3.3)
= 0.2468 bar
= 0.1256 = 12.56%
Bảng tóm tắt các thông số của khói lò :
Thông số Không khí Sau buồng đốt Sau buồng hoà khí
Nhiệt độ (
0
C ) 30 1458 65
Độ chứa ẩm 0.019 0.101 0.02
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI

Buồng đốt
Buồng hoà
khí
Buồng sấy
W
trang13
t
1
,,x
1
1
ϕ
H
1
,L
1
G
1
,u
1
,
1
θ
G
2
,u
2
,
2
θ

Nếu sấy lý thuyết thì H
2
= H
1
= 118.46 kJ/ kgkkk
Chọn nhiệt độ của khói lò ra dựa vào nhiệt độ đọng sương
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
2
A
t
0
t
C
H ( kJ/ kgkk)
2
t
1
M
M
B
I
1
I
K
0
C
x ( kg ẩm/ kgkk)
∗
2
21

t
2

= 2573.68 kJ/ kg
Suy ra x
2
= 0.0305 kg ẩm / kgkkk
Độ ẩm tương đối
= (từ CT
3.12)
Với B : áp suất khí quyển
P
b
= exp (12 - ) (từ
CT 3.3)
= exp ( 12 - )
= 0.07317 bar
Suy ra = = 63.55%
Lượng tác nhân sấy lý
thuyết cần để bốc hơi hết 1 kg ẩm
L = W / (x
2
– x
1
) (3.15)
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
2
22
i
tCH

= 59113.33 kg/ kgẩm

Phần 4: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ &KẾT CẤU THIẾT BỊ
CHÍNH
4.1/ Tính thời gian sấy:
Thời gian sấy được chia làm hai giai đoạn : giai đoạn sấy đẳng tốc và giai
đoạn sấy giảm tốc :
4.1.1/ Thời gian sấy giảm tốc :
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
1
τ
2
τ
2
τ
trang16
Các độ ẩm tính trong các công thức dưới nay đều là độ ẩm tuyệt đối liên hệ
với độ ẩm tương đối theo công thức sau:
w
1
=
Suy ra:
w
1
= 66.7%
w
2
= 14.9%
= - ln {( w
2

1
/ r (4.4)
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
1
1
1 u
u
−
2
τ
N
χ
1
χ
χ
1
8.1
w
7.66
8.1
⇒
ρ
R
J
2
100
ρ
ρ
ρ
trang17

= 33.5
0
C
r : ẩn nhiệt hoá hơi của ẩm.
Theo phụ lục tài liệu [2] ta có:
T
0

20 60
70% 2446.9 2359
Nội suy ta có ẩn nhiệt hoá hơi ở 52.5
0
C r = 2432 kJ / kg độ
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
)(
1 bm
TT −
α
1
α
1
α
1
α
÷
⇒
1
α
ϕ
⇒

Ta tìm được u
th
= 40.37 %
Vậy thời gian sấy đẳng tốc =
=1.3 h
Vậy thời gian sấy tổng cộng nếu bỏ qua giai đoạn đốt nóng là
==5.7+ 1.3 = 7h
4.2/ Tính thể tích và chiều dày thiết bò :
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
2432
)5.335.52(818.7 −
5501072.2
22.0100
3
∗∗
∗
−
2
τ
4.14027.0.0
1
∗
1
τ
1
1
τ
th
uu −
2

cbth
uu
uu
−
−
2
1
τ
7.14
37.407.66 −
τ
21
ττ
+
trang19
4.2.1/ Tính thể tích thiết bò:
Ta nhập liệu với năng suất 2 tấn / h . Thời gian sấy tính đựơc ở trên la12.5 h
. Vậy thể tích trống ở nhăn sấy cần đủ chứa : V
1
= (4.9)
=
= 25.45 m
3
Chọn bề ngang 3 m
Chọn bề rộng 2 m
Chọn cấu tạo máng dẫn và máng thải như sau:

Suy ra số máng theo chiều ngang :
= 14 . Vậy chọn 14 máng .
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI

H = = = 8.15 m Vì trong thực tế diện tích bề mặt còn trống nhỏ hơn
trong tính toán nên ta chọn chiều cao tháp là 8 m .
Vậy số máng theo chiều cao là 8*10
3
/ 370 = 21 máng.
Chọn chiều cao buồng làm mát bằng một phần hai chiều cao buồng sấy. Vậy số
máng theo chiều cao buồng làm mát là 10 máng. Buồng làm mát cao 4 m.
4.2.2/ Tính bề dày thiết bò :
Vì áp suất khói lò trước khi vào tháp sấy rất nhỏ ta có thể coi như tháp
không chòu áp lực mà chỉ chòu 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 :
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
∑
chopmcn
S
∗∗∗
⇒
∑
chopmcn
S
∗∗
S
V
2.3
45.25
trang21
Xét lực tác dụng lên thanh dầm như hình:
Cân bằng lực theo phương thẳng đứng ta có:
F

µµ
∗
τ
∗
trang22
Khối lượng của máng:
Tổng số máng trong tháp: 14*(21+10) = 434 máng
Chọn thép làm máng có bề dày 2 mm
Thể tích toàn bộ máng trong tháp:
V = 2*10
-3
*2*(155*2+2*86)*10
-3
*434 = 0.837m
3

Vậy khối lượng thép sử dụng để làm máng là: m
2
= 7.84*10
3
*0.837 = 6562 kg
Suy ra khối lượng tổng cộng mà tháp phải chòu là m = m
1
+ m
2
= 20562 kg
Q =336188 N
Đây là bài toán cơ học thuần tuý khi thanh dầm chòu tác dụng của tải trọng Q .
Trên thanh dầm đó điểm yếu nhất là ở giữa hai thanh vì 2 đầu đã được giữ cố
đònh . Ta chuyển sang bài toán sức bền vật liệu .

N
=2=3
F = = 37.3510
-4
m
2

S = 18.67510
-4
m = 1.87mm
S 1.87 mm
Theo thuyết bền VonMisses:
F 64.710
-4
m
2

S 3.24 mm
SVTH: NGUYỄN TÔ HOÀI
td
σ
][
σ
≤
td
σ
zyz
22
4
τσ

σ
Q
6
10135
2
336188
3
∗
∗
∗
⇒
≥
b
4
1035.37
−
∗
∗
⇒
≥
zyz
td
22
3
τσσ
+=
][
σ
≤
⇔

=G
VL
C
VL
(t
VL2
-t
0
) (4.9)
Với :
C
VL
= C
K
+ (C
a
–C
K
)u
2
Trong đó: C
K
: nhiệt dung riêng của thóc
C
K
= 1.55 kJ/kg.độ
C
a
:nhiệt dung riêng của nước
C