BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ MÁY SẤY
COPPER – ZINC NĂNG SUẤT
500 KG/ MẼ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Nguyễn Bồng

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Hồ Trung Hiếu (MSSV: 1065732)
Trần Thị Cẩm Tú ( MSSV: 1065800)
Ngành: Cơ khí chế biến – Khóa 32

Tháng 12/2010


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc


CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN ĐĂNG KÝ
Hồ Trung Hiếu
Trần Thị Cẩm Tú

KHOA DUYỆT

BỘ MÔN DUYỆT


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
……..  ……..

BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Cần Thơ, ngày….tháng….năm 2010…

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Họ và tên cán bộ hướng dẫn: ThS. Nguyễn Bồng
Tên đề tài:
TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ MÁY SẤY COPPER – ZINC,
NĂNG SUẤT 500 KG/MẼ

Họ và tên sinh viên thực hiện :


Cán bộ hướng dẫn


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
……  ……..

BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Cần Thơ, ngày….tháng….năm 2010

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN
Họ và tên cán bộ chấm phản biện: ………………………………………………
Tên đề tài:
TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ MÁY SẤY COPPER – ZINC,
NĂNG SUẤT 500 KG/MẼ

Họ và tên sinh viên thực hiện :

Hồ Trung Hiếu

MSSV:1065732

Trần Thị Cẩm Tú



Sau bốn tháng thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp “Tính toán – thiết kế máy sấy
Copper – zinc, năng suất 500 kg/mẽ” chúng em gặp không ít khó khăn về tài liệu,
kinh nghiệm cũng như kiến thức thực tế còn nhiều hạn chế. Đến nay đề tài đã được
hoàn thành đúng thời hạn, không biết nói gì hơn ngoài lòng biết ơn sâu sắc của
chúng em đối với quý Thầy Cô, bạn bè và người thân.
Trước hết, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Bồng đã tận tình giúp đỡ,
hướng dẫn chúng em trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Chúng em xin chân thành cảm ơn quí Thầy Cô Bộ Môn Kỹ Thuật Cơ Khí, quí Thầy
Cô trong khoa Công Nghệ cùng các cán bộ, giảng viên của Trường Đại Học Cần
Thơ đã truyền đạt cho chúng em những kiến thức quí báu trong suốt khóa học.
Chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình cùng các bạn sinh viên đã
tận tình giúp đỡ và động viên trong suốt khóa học cũng như trong quá trình thực
hiện đề tài.

Cần Thơ, 2010
Nhóm sinh viên thực hiện
Hồ Trung Hiếu
Trần Thị Cẩm Tú

Nhóm SVTH : Hồ Trung Hiếu – Trần Thị Cẩm Tú

i


Mục lục

MỤC LỤC

CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU CHUNG ........................................................................ 1


ii


Mục lục

3.5 Tính toán điện trở ............................................................................................ 36
3.6 Bố trí thí nghiệm.............................................................................................. 38
3.7 Tính toán truyền nhiệt...................................................................................... 40
CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ PHẦN MỀM AUTODESK
INVENTOR .......................................................................................................... 42
4.1. Tổng quan về Autodesk inventor .................................................................... 42
4.2. Sơ lược các thao tác với Autodesk Inventor .................................................... 42
4.2.1. Mô hình hóa chi tiết ..................................................................................... 43
4.2.2. Tạo khối 3D solid ........................................................................................ 43
4.2.3. Tính toán, thiết kế chi tiết ............................................................................ 44
4.2.4. Lắp ráp các chi tiết....................................................................................... 44
4.2.5. Mô phỏng trình tự lắp ráp ............................................................................ 45
4.2.6. Tạo bản vẽ 2D ............................................................................................. 46
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ............................................................. 47
5.1. Kết luận .......................................................................................................... 47
5.2. Kiến nghị ....................................................................................................... 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 48

Nhóm SVTH : Hồ Trung Hiếu - Trần Thị Cẩm Tú

iii


Mục lục

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý quá trình sấy ................................................... Trang 28
Hình 3.2 Sơ đồ tính toán quạt ..................................................................Trang 34

Nhóm SVTH : Hồ Trung Hiếu - Trần Thị Cẩm Tú

iv


Mục lục

Hình 3.3 Bố trí thí nghiệm sau 20 phút .................................................... Trang 38
Hình 3.4 Thí nghiệm sau 6 giờ 30 phút .................................................... Trang 38
Hình 3.5 Sơ đồ vách máy sấy ..................................................................Trang 40

Nhóm SVTH : Hồ Trung Hiếu - Trần Thị Cẩm Tú

ii


Luận văn cơ khí chế biến K32

CHƯƠNG 1

Tính toán- thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Đặt vấn đề
Như chúng ta đã biết, nước ta là một nước nông nghiệp có khí hậu nhiệt đới gió
mùa ẩm. Vì thế việc chế tạo ra các loại máy sấy để phục vụ cho nông nghiệp là hết


Tính toán- thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

- Thực hiện thí nghiệm về sấy tiếp xúc.
- Đưa ra các giải pháp về sấy tiếp xúc.
2.1 Phương pháp và phương tiện
2.1.1 Phương tiện
Sử dụng mô hình sấy tiếp xúc thí nghiệm để làm thí nghiệm với đồng sulate.
Sử dụng phần mềm Autodesk Inventor để mô phỏng máy sấy.
2.1.2 Phương pháp
Thực hiện thí nghiệm để tìm quá trình biến đổi nhiệt, độ ẩm và thời gian sấy
Tiến hành thí nghiệm để xác định khối lượng thể tích và độ ẩm của hóa chất
COPPER-ZINC.
Xác định trạng thái không khí
Khí hậu ở Cần Thơ là khí hậu nhiệt đới với 2 mùa rõ ràng: mùa mưa (tháng 5 đến
tháng 11) và mùa khô (tháng 12 đến tháng 4). Độ ẩm trung bình là 85%, lượng mưa
trung bình 1.635 mm, nhiệt độ trung bình 28°C.
( http://vi.wikipedia.org/wiki/C%E1%BA%A7n_Th%C6%A1)

Xác định khối lượng thể tích
Dụng cụ thí nghiệm:
-Hóa chất COPPER-ZINC (sulfate đồng)
-Cân
-Ly thủy tinh chứa đầy nước có chia vạch nhỏ
Cơ sở để tiến hành thí nghiệm:
Khối lượng riêng của COPPER-ZINC được xác định theo công thức:  

m
v


2%. Khối lượng hóa chất còn lại khi độ ẩm đạt 2% là 13,14g.

Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú

Trang 3


Luận văn cơ khí chế biến K32

CHƯƠNG 2

Tính toán – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy
2.1.1 Khái niệm chung về sấy
Sấy là quá trình tách nước khỏi vật liệu ẩm bằng cách cấp nhiệt cho vật liệu để
ẩm bay hơi.
2.1.2. Tĩnh học và động học của quá trính sấy
a. Tĩnh học của quá trình sấy
Quá trình trao đổi ẩm giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy phụ thuộc vào tính chất cơ lý
của vật liệu và môi trường (tác nhân sấy). Vật liệu sấy thường có tính háo nước tức
là tính chất hút hoặc nhả ẩm với môi trường bên ngoài cho đến khi đạt trạng thái
cân bằng.
Quá trình thoát ẩm khỏi vật liệu xảy ra khi áp suất riêng phần của hơi nước trên bề
mặt vật liệu lớn hơn áp suất hơi nước trong tác nhân sấy (môi trường) và ngược lại
vật liệu sấy sẽ hút ẫm từ môi trường vào làm tăng độ ẩm của nó. Tóm lại, quá trình
sấy chỉ có thể xảy ra khi môi trường xung quanh vật liệu phải khô ráo đến một mức
(RH%) nhất định và ở một nhiệt độ nào đó.

Trong khoảng thời gian từ t1 đến t2 là giai
đoạn hai của quá trình sấy, ẩm bề mặt tiếp
C

tục bốc hơi nhanh hơn giống như nước bốc

D

hơi từ mặt thoáng, do đó tất cả nhiệt cung

t

cấp dùng để bốc hơi nước nên nhiệt độ vật

t1

t2

t3

liệu không tăng, độ ẩm vật liệu giảm (đoạn
BC). Tốc độ sấy

dM
không đổi nên gọi là
dt

dM
dt


nguồn nhiệt cấp cho bề mặt nóng (vật nóng) rồi truyền cho vật sấy. Nhiệt lượng mà
vật sấy nhận được bằng nhiệt lượng cần để đun nóng vật sấy đến nhiệt độ bay hơi
của ẩm và cấp cho quá trình bay hơi ẩm.Quá trình trên phụ thuộc vào các thông số
như: nhiệt độ, vật liệu và cấu tạo của bề mặt nóng; diện tích tiếp xúc giữa vật sấy
với bề mặt nóng; độ chứa ẩm của vật sấy; nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không
khí (tác nhân sấy) thổi trên bề mặt lớp vật sấy.
Trong sấy tiếp xúc vật liệu có thể ở trạng thái tĩnh (trong khay) hoặc động (trong
thùng quay). Để tăng vận tốc bốc ẩm ta nên dùng quạt hút hơi ẩm để giảm áp suất
trên bề mặt vật liệu làm cho ẩm bốc ra nhanh hơn.
Để đốt nóng bề mặt ta có thể đốt trực tiếp bởi ngọn lửa hay khói của lò đốt, bằng
điện trở, hơi nước nóng hay nước nóng. Vật liệu làm bề mặt sấy cần phải có tính
bền cơ nhiệt cao nhất là không bị ăn mòn bởi hóa chất, hơi nóng và ẩm và có hệ số
truyền nhiệt cao, tốt nhất là sử dụng thép không gỉ. Nhiệt độ bề mặt nóng tiếp xúc
với vật liệu sấy tùy thuộc vào vật liệu và yêu cầu sấy cho phép
Sấy rang cũng có thể kết hợp với sấy đối lưu để làm tăng vận tốc bốc ẩm.
Khi sấy với lớp vật liệu dày nằm yên trên bề mặt nóng, thì quá trình truyền nhiệt và
ẩm phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ tm của bề mặt được đốt nóng:
Khi tm  65  850 C thì nhiệt lượng từ vật nóng truyền cho vật sấy chủ yếu bằng dẫn
nhiệt.
Khi tm lớn hơn nhiệt độ bay hơi của ẩm thì: lớp vật sấy tiếp xúc trực tiếp với lớp vật
nóng sẽ nhanh chóng đạt nhiệt độ bay hơi của ẩm. Hơi ẩm đi xuyên vào lớp vật sấy
phía trên có nhiệt độ còn thấp, chúng sẽ ngưng lại và truyền nhiệt cho lớp vật sấy
đó. Khi nhiệt độ của toàn lớp vật sấy tăng lên bằng nhiệt độ bay hơi ẫm thì sự
ngưng đọng chấm dứt. Đây là thời điểm bắt đầu giai đoạn thứ nhất (vận tốc sấy
không đổi). Hơi ẩm bay lên sẽ được tác nhân cuốn đi. Do truyền nhiệt từ vật nóng
sang vật sấy không đủ mà cường độ bay hơi ẩm lớn, làm cho nhiệt độ t của vật sấy
ở cuối giai đoạn sấy thứ nhất giảm xuống một ít.

Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú


Là thể tích của 1 kg không khí khô, thể tích riêng tính bằng m 3/kg kkk.

Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú

Trang 7


Luận văn cơ khí chế biến K32

Tính toán – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

e. Nhiệt độ của không khí
Hỗn hợp hơi nước - không khí có thể được diễn tả bằng nhiệt độ bầu khô hoặc bằng
nhiệt độ bầu ướt hoặc bằng nhiệt độ điểm sương.
- Nhiệt độ bầu khô (dry bulb temperature) là nhiệt độ được đo bằng một nhiệt kế
hay một cặp nhiệt độ thông thường.
- Nhiệt độ bầu ướt (wet bulb temperature) là nhiệt độ mà tại đó nước, do bốc hơi
thành không khí ẩm, có thể đưa không khí đến bảo hòa trong điều kiện trạng thái ổn
định.
Để đo nhiệt độ bầu ướt bằng phương pháp đơn giản, lấy một miếng vải bấc có tẩm
nước quấn quanh bầu một nhiệt kế thủy tinh, sau thời gian 5-10 phút ta quay nhiệt
kế trong không khí vài ba vòng rồi đọc trị số chỉ bởi nhiệt kế, đó là nhiệt độ bầu
ướt, nó nhỏ hơn nhiệt độ bầu khô vài ba độ.
- Nhiệt độ điểm sương (dew point temperature) là nhiệt độ mà tại đó hơi ẩm trong
không khí bắt đầu ngưng tụ thành sương hay còn gọi là đọng sương.
f. Enthalpy (h)
Là lượng nhiệt năng chứa trong hổn hợp hơi nước - không khí. Năng lượng này là
một kết hợp bởi hai loại nhiệt: Nhiệt cảm và nhiệt ẩn. Enthalpy được đo bằng kJ/ kg
kkk.
- Nhiệt cảm (sensible heat) là nhiệt được thêm vào không khí mà không làm thay

Các tính chất của không khí ẩm được cho trên đồ thị gồm: - Nhiệt độ bầu khô Tdb,
0

C, - Nhiệt độ bầu ướt Twb , 0C, - Nhiệt độ điểm sương Tdp , 0C , - Enthalpy h , kJ/kg

không khí khô - Độ ẩm tương đối RH%
- Độ ẩm tuyệt đối hay độ ẩm riêng hay tỷ số ẩm, kg hơi nước/kg không khí khô
- Thể tích riêng , m3 không khí khô/kg không khí khô
- Thể tích ẩm, m3 hỗn hợp/kg không khí khô
Ý nghĩa các đường trong đồ thị:

Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú

Trang 9


Luận văn cơ khí chế biến K32

Tính toán – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

2.2

Các đường thẳng đứng song song đặc trưng cho đường nhiệt độ bầu khô (1)
Các đường nằm nghiêng về bên trái vẽ đến thang chia bên trái là đường bầu ướt (2);
Các đường nghiêng dốc đứng chỉ thể tích riêng;
Các đường nằm ngang chỉ nhiệt độ điểm sương và độ ẩm tuyệt đối (5, Hình 2.1);
Các đường cong chỉ độ ẩm tương đối RH (4, Hình 2.1). Đường cong sát biên bên
trái chỉ bảo hòa ẩm tức RH=100%
Chỉ cần xác định giao điểm của hai trong các đường trên là ta biết được trạng thái
của không khí tại điểm đó. Ví dụ điểm A (6, Hình 2.1)

làm nóng và làm ẩm
không khí

Hình 2.7: Làm
mát và khử ẩm

Biểu đồ I- d có trục tung là Entanpi và trục hoành là độ chứa ẩm d. Hai trục hợp
nhau một góc 1350.
Các đường đặc tính của đồ thị I- d:
-

Đường đẳng nhiệt (t= Const) là những đường thảng xiên lên.

-

Các đường   const là những đường cong đi lên ứng với t < 1000C là những
đường thẳng gần như song song với trục tung. Từ dưới lên trên các đường
  const có giá trị giảm dần.

-

Đường Pn= f(d) là đường áp suất hơi bão hòa

-

Các đường I= const là những đường thẳng xiên xuống. Giá trị của I tăng dần từ
dưới lên.

Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú


Liên kết hóa học gồm liên kết ion và liên kết phân tử. Trong quá trình sấy rất khó và
cũng không cần tách nước liên kết hóa học ra khỏi vật liệu sấy.
Nước liên kết cơ lý là nước nằm trong các khoảng rỗng của vật liệu và thường bám
dính vào các phần tử của vật liệu ở dạng thể keo. Khi sấy sau khi nước bề mặt bay
đi, nước liên kết cơ lý từ bên trong hạt chuyển dần đến bề mặt rồi tiếp tục chuyển
vào môi trường có tác nhân sấy. Đối với các hạt ngũ cốc, do có các hạt tinh bột và
nước nên quá trình, nên nếu quá trình sấy làm cho hạt quá nóng trong một thời gian
lâu sẽ làm cho lớp tinh bột bên ngoài dễ bị hóa keo (hồ hóa) do vậy sẽ làm cho nước

Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú

Trang 13


Luận văn cơ khí chế biến K32

Tính toán – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

bên trong khó thoát ra ngoài. Khi sấy hạt ta không thể lấy hết nước bên trong mà chỉ
sấy đến độ ẩm theo yêu cầu của chế biến hoặc tồn trữ.
a. Độ ẩm của vật liệu
- Theo cơ sở ướt (wet basis)
Độ ẩm Mwb % của vật liệu tính theo cơ sở ướt là phần trăm của trọng lượng ẩm
(nước) chứa trong toàn bộ khối vật liệu ẩm. Độ ẩm của vật liệu tính theo cơ sở ướt
thường được sử dụng phổ biến trong sấy, chế biến và mua bán nông sản gạo. Do đó
khi nói độ ẩm của nông sản ta hiểu đó là độ ẩm tính theo cơ sở ướt. Xác định độ ẩm
bằng máy đo độ ẩm hoặc dùng tủ sấy.
Wb % 

W

dụng trong mua bán nông sản, lúa gạo và sấy nông sản cho biết độ ẩm theo cơ sở
ướt.

Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú

Trang 14