BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ

NGUYỄN VĂN THẠO
HỒ ĐẮC LỢI

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY SẤY
THÁP TUẦN HOÀN NĂNG SUẤT 150kg/mẻ
PHỤC VỤ GIẢNG DẠY.

Tp.Hồ Chí Minh
Tháng 07 năm 2008


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY SẤY
THÁP TUẦN HOÀN NĂNG SUẤT 150kg/mẻ
PHỤC VỤ GIẢNG DẠY.
Chuyên ngành: Công nghệ nhiệt lạnh

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Th.s Nguyễn Văn Công Chính

Nguyễn Văn Thạo

Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Nông Lâm.
Ban Chủ Nhiệm và các Thầy Cô Khoa Cơ Khí.
Qúi Thầy Cô và cán bộ công nhân viên của nhà trường.
Chân thành cảm ơn:
Thầy K.S Nguyễn Đức Khuyến.
Thầy Th.s Nguyễn Văn Công Chính.
Các Thầy Cô ở Trung Tâm Thiết Bị và Công Nghệ Nhiệt – Lạnh.
Đã tận tình giúp đỡ chúng tôi trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp.


TÓM TẮT
Để đáp ứng nhu cầu thực tập, khảo nghiệm của sinh viên, theo đơn đặt hàng từ khoa
Công Nghệ Nhiệt Lạnh trường đại học Công Nghiệp, nhằm phục vụ cho việc thực tập của
sinh viên trong lĩnh vực sấy. Do đó, mô hình máy sấy tháp năng suất 150kg/mẻ đã được
thiết kế, chế tạo. Với:
 Mục đích:
- Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo một mô hình máy sấy tháp tuần hoàn năng suất
150kg/mẻ hoạt động được, phục vụ cho dạy thực tập.
 Nội dung nghiên cứu:
- Tính toán buồng sấy và nhiệt cung cấp.
- Tính toán, thiết kế gầu tải, băng tải, chọn quạt cho hệ thống sấy.
- Tính toán, thiết kế van tháo liệu.
 Kết quả:
- Năng suất của máy đạt 150 kg lúa trên mẻ.
- Thời gian sấy 3 – 4 giờ / mẻ.
- Điều khiển quá trình sấy bằng chương trình điều khiển được cập nhập tự động
trên máy vi tính nên thuận lợi cho thực tập, khảo nghiệm.
- Đạt được yêu cầu kỹ thuật đặt ra như:
+ Lúa sau khi sấy khô, đạt được ẩm độ cần bảo quản (14%), ít gãy vỡ.
+ Máy vận hành đơn giản, dễ sử dụng.


Supervisor:

Nguyen Van Thao

MA.Nguyen Van Cong Chinh

Ho Dac Loi

iv


MỤC LỤC
Trang tựa............................................................................................................................... i
LỜI CẢM TẠ ........................................................................................................................i
TÓM TẮT.............................................................................................................................ii
MỤC LỤC ............................................................................................................................v
DANH SÁCH CÁC HÌNH............................................................................................... viii
2.1 Giới thiệu về hạt lúa: ......................................................................................................3
2.1.1 Cấu tạo:........................................................................................................................3
2.1.2 Đặc tính kỹ thuật của hạt lúa khi sấy: .........................................................................3
2.2 Các dạng máy sấy tháp: ( phụ lục 1) .............................................................................4
2.3. Lý thuyết tính toán nhiệt: ..............................................................................................4
2.3.1 Quá trình sấy lí thuyết: ................................................................................................4
2.3.2 Xây dựng quá trình sấy thực tế trên đồ thị I – d:........................................................8
2.3.3 Quá trình sấy có hồi lưu: ..........................................................................................10
2.4 Vấn đề về quạt cho hệ thống sấy:.................................................................................12
2.4.1. Nhiệm vụ của quạt:...................................................................................................12
2.4.2 Phân loại quạt: ...........................................................................................................12
2.4.3 Chọn quạt cho hệ thống sấy: .....................................................................................13

4.5 Tính băng tải:................................................................................................................38
4.6 Tính toán gầu tải nạp liệu .............................................................................................40
4.7 Tính toán van tháo liệu. ................................................................................................43
4.7.1 Tính toán năng suất van tháo liệu:............................................................................43
4.7.2 Tính toán công suất mô tơ điện kéo van: .................................................................44
4.8.Tính toán thiết kế bộ truyền xích..................................................................................47
4.8.1 Chọn loại xích: ..........................................................................................................47
4.8.2 Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích: ...................................................47
4.9 Tính toán bền trục van:.................................................................................................50
4.9.1 Chọn vật liệu chế tạo trục:.........................................................................................50
4.9.2 Tính sức bền của trục: ...............................................................................................50
4.9.2.1 Tính đường kính sơ bộ của trục:.............................................................................50
vi


4.10 Kết quả khảo nghiệm và đưa ra một số nhận xét: ......................................................53
5.1 Kết luận: .......................................................................................................................54
5.2 Đề nghị: ........................................................................................................................54
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................................

vii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1: Cấu tạo hạt lúa.........................................................................................................3
Hình 2: Biểu diễn quá trình sấy lý thuyết trên đò thị I –d....................................................5
Hình 3: Biểu diễn quá trình sấy thực trên đò thị I –d:..........................................................9
Hình 4: sơ đồ nguyên lý và đồ thị I-d của TBS hồi lưu. ....................................................10
Hình5: Sơ đồ tính toán gầu tải............................................................................................15
Hình 6: Các cách và thái nhân sấy......................................................................................18

Nông Lâm TP. HCM, Trung Tâm Công Nghệ và Thiết Bị Nhiệt Lạnh và dưới sự hướng
dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Công Chính giúp chúng tôi thực hiện đề tài: “NGHIÊN
CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY SẤY THÁP PHỤC VỤ GIẢNG DẠY”
Do đây là đề tài mới, phương pháp nghiên cứu còn hạn chế chắc chắn không tránh
khỏi những thiếu sót. Kính mong quí thầy cô và các bạn sinh viên nhiệt tình đóng góp ý
kiến cho đề tài này. Chúng tôi trân trọng tiếp thu và vô cùng biết ơn những ý kiến đóng
góp nhằm hoàn thiện đề tài này.

1


Mục đích luận văn:
1. Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình máy sấy tháp phục vụ cho giảng dạy, với
các mục tiêu cụ thể:
-

Máy hoạt động ổn định để phục vụ giảng dạy.

-

Các thông số nhiệt độ, độ ẩm của tác nhân sấy được đo đạc và điều khiển bằng
chương trình điều khiển thể hiện trên máy vi tính.

-

Kết cấu máy dễ dàng để đo đạc, kiểm tra khi máy hoạt động, tạo thuận lợi cho
công tác khảo nghiệm.

2


Thực ra, không phải nhiệt độ không khí sấy trực tiếp ảnh hưởng đến chất lượng
hạt, mà là nhiệt độ của hạt sau một thời gian tiếp xúc với không khí sấy. Tương tự như ta
3


nhúng ngón tay vào nước sôi trong ½ giây thì chả sao, nhưng kéo dài vài giây tất nhiên sẽ
bị bỏng. Người ta xác định rõ: Nếu nhiệt độ hạt đạt lớn hơn 450C trong thời gian một giờ,
thì độ gãy vỡ gạo tăng lên đáng kể.
Với máy sấy loại liên tục, có thể dùng nhiệt độ không khí sấy đến 650C, vì hạt lúa
chỉ tiếp xúc trong khoảng 15 phút, nên hạt chưa kịp nóng lắm thì đã đi vào thùng ủ và
nguội lại. Với máy sấy tầng sôi có thể dùng nhiệt độ 1200C mà hạt không quá nóng. Trái
lại, với máy sấy tĩnh, thời gian sấy hơn 4 giờ, nên chắc chắn là nhiệt độ hạt ở lớp dưới sẽ
đạt bằng nhiệt độ không khí sấy. Vì vậy, để gạo xay ít bị gãy, điều cần ghi nhớ là không
bao giờ để không khí sấy vượt quá 450C với máy sấy tĩnh.
Tuân thủ điều cơ bản trên, có thể nói chắc chắn rằng sấy tốt hơn phơi nắng trên sân
xi – măng khi so sánh tỷ lệ gạo nguyên nhận được. Nhiệt độ của sân phơi lúc nắng gắt dễ
dàng đạt 55-600C.Điều này đã được kiểm chứng thực tế ở Long An, Sóc Trăng trong các
năm qua. Nếu sấy làm gãy gạo hơn phơi nắng, hãy rà soát lại cách thiết kế, chế tạo hoặc
sử dụng máy sấy! .
Lưu ý thêm là ở vài vùng Đồng bằng song Cửu Long, lúa đông – xuân vụ khô lại
bị gãy vỡ nhiều hơn vụ hè – thu. Nghịch lý này là do tập quán “ phơi mớ ”: nghĩa là gặt
xong, phơi hạt còn trên thân 2 -3 ngày. Qua đêm, hạt lúa hút ẩm trở lại gây gãy vỡ. Điều
này được nhiều chủ nhà máy xay và thương lái mua bán lúa xác nhận, và chứng minh qua
các thí nghiệm và của Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long và Dự án Sau thu hoạch Cần
Thơ.
2.2 Các dạng máy sấy tháp: ( phụ lục 1)
2.3. Lý thuyết tính toán nhiệt:
2.3.1 Quá trình sấy lí thuyết:
Quá trình sấy lí thuyết biểu diễn trên đồ thị I-d. trong đó đoạn 0-1 biểu diễn quá
trình gia nhiệt không khí (được tiến hành trong điều kiện d=const). Đoạn 1-2 biểu diễn


(kg/mẻ)

Trong đó:
ω1- ẩm độ vật liệu sấy trước khi đi vào buồng sấy. (%);
ω2 -ẩm độ vật liệu sấy khi đóng ra khỏi buồn sấy, (%)
G1- khối lượng vật liệu ẩm trước khi sấy, (kg);
W - lượng nước cần phải bốc hơi trong quá trình sấy, (kg/mẻ);
5


* Hay

W=G1- G2 ( kg/mẻ)

(4.9)

Trong đó: G2 Khối lượng vật liệu ẩm sau khi sấy, (kg).
- Lượng nước tách ra trong quá trình sấy. [8]
W = m1 – m2, (kg)
Trong đó:
m1 và m2 là khối lượng vật liệu trước và sau khi sấy.
1. Lượng không khí khô cần thiết để mang 1 kg hơi nước:[18]

L

1000
, (kg).
dc  da


G2  2  1 C 2
W

Ở đây:

C2 =

( kJ/ kg)
100  W
W
.C 
.C n
100
100

( kJ/kg0K)

C – nhiệt dung riêng của nhiên liệu khô, (kJ/kg0K).

Trong đó:

Cn – nhiệt dung riêng của ẩm, (kJ/kg0K).
1 – nhiệt độ của vật liệu vào, (0C).
2 – nhiệt độ của vật liệu ra,

(0C).

b. Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh:
q mtr 


0

Để tính 1 và 2 ta xác định tốc độ tác nhân đi trong thiết bị sấy và tốc độ dòng
không khí ngoài thiết bị sấy.
Ta có:
 = 5 + 3,4. v, (kcal/m2.h.0 )
Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình:

7


 t tb 

t1  t 0   t 2  t 0 
t t
ln  1 0
 t2  t0





(0C).

,

c. Tổn thất nhiệt do quạt thải ra ngoài:
QN = I * V (kJ / h)
Trong đó:
QN – Tổn thất nhiệt do quạt thải ra ngoài, (kJ / h).


Trong đó:
 - tổng đại số tổn thất và gia nhiệt bổ xung. Ta có công thức:
 = Cn . 1 – (qv + q5),

( kJ / kgẩm.)

Trong đó:
qv – tổn thất do vật liệu sấy mang đi,

(kJ / kg).

q5 – tổn thất ra môi trường xung quanh, (kJ / kg).
1 – nhiệt độ vật liệu sấy vào, (0C).
Cn – nhiệt dung riêng của ẩm, (kJ / kg).
8


Nếu:
 > 0 tổn thất nhiệt nhỏ hơn gia nhiệt bổ sung.
 < 0 tổn thất nhiệt lớn hơn gia nhiệt bổ sung.

Hình 3: Biểu diễn quá trình sấy thực trên đò thị I –d:
a. Khi  > 0 ;

b. Khi  < 0

Tiêu hao nhiệt là:
Q = L (I1 – I0)
Hay

3. buồng sấy.

Hồi lưu là sử dụng một phần khí thoát quay trở lại hòa trộn với không khí
vào buồng sấy. Hồi lưu có tác dụng hạ thấp nhiệt độ môi chất vào buồng sấy
đồng thời tăng lượng không khí cần thiết cho quá trình sấy.
Tiêu hao nhiệt ở calorife sẽ giảm đi do sử dụng một phần nhiệt của khí thoát có
nhiệt độ cao hơn nhiệt độ môi trường. Đồng thời hồi lưu làm tăng lượng không
khí qua quạt gió do đó làm tăng điện năng chạy qua quạt gió. Vì vậy khi sử dụng
hồi lưu cần xác định chế độ tối ưu. Mặt khác hồi lưu có tác dụng làm chế độ sấy
dịu đi ( nhiệt độ môi chất sấy sẽ giảm, độ ẩm tương đối tăng lên). Do vậy hồi lưu
thường được sử dụng để sấy các vật liệu dễ bị biến dạng khi tốc độ sấy lớn như
sấy gỗ, đồ sứ, sắt tráng men, vật liệu xây dựng, v.v…sử dụng hồi lưu còn có lợi
là làm cho việc điều chỉnh chế độ sấy thuận lợi hơn.
Trên hình 7 -4 các quá trình sấy thực tế có hồi lưu là M12 Tróng đó một phần khí
thoát ra có trạng thái điểm 2 được hòa với không khí bên ngoài có trạng thái
điểm 0 để đạt được hỗn hợp có thông số điểm M.
10


 Xác định lượng không khí vào:
Với các ký hiệu trên đây dễ dàng thấy rằng lượng không khí lưu chuyển
trong thiết bị sấy bằng:
L = L0 + LH
Hay l = l0 + lH
 Lượng không khí mới:
Chú ý rằng lượng không khí khô mới hay lượng không khí khô đi vào
calorife L0 cũng chính là lượng không khí thải ra môi trường.
Ta có: L0 = w .
Hay l0 =


IM 

d 0  nd 2
1 n

I 0  nI 2
1 n
11


Tiêu hao nhiệt ở calorife là:
Q = L (I1 – IM ) (Kw)
q = l (I1 – IM )

( Kj/kg ẩm )

Lưu lượng không khí thổi vào buồng sấy là:
L = l.W =

1000
.w
d2  dM

( kg/s)

Tiêu hao riêng không khí trong quá trình sấy có hồi lưu là:
l =

1000
d2  dM

2.4.3 Chọn quạt cho hệ thống sấy:
Tổn thất trong hệ thống sấy chính là cột áp H do quạt tạo ra để thắng sức cản của
hệ thống, kết hợp với lưu lượng Q0 cần vận chuyển cho hệ thống. Cần có đủ hai thông số
trên để chọn quạt cho hệ thống sấy.
1. Lưu lượng tác nhân sấy trong buồng sấy là:
Q=F.v

(m3 / s).

Trong đó:
F – Diện tích buồng sấy, (m2)
v – vận tốc tác nhân trong kênh dẫn, (m/s).
2. Tổn thất áp suất:
a. Trở lực qua khối hạt (cơ sở kỹ thuật thực phẩm – trường dại học nông lâm
tphcm – khoa cơ khí)
p
a.V 2

L
ln 1  b.V 

Trong đó:
p – áp suất tĩnh, (pa).
L – bề dày lớp hạt, (m).
a, b – là các thông số phụ thuộc vào bản chất vật liệu sấy. Tra bảng / 3/, phụ
lục 4.
V – Vận tốc không khí thổi qua lớp vật liệu.
b. Tổn thất do ma sát với kênh dẫn tác nhân:

p m

K1

 
 7 
Re
 
d


2

Trong đó:
K1 – mức độ nhám của đường ống dẫn tác nhân sấy. Chọn theo bảng / 4 /.
d – chiều rộng ống dẫn tác nhân sấy, ( m ).
Re – hệ số tiêu chuẩn Reynols.
 Xác định hệ số tiêu chuẩn Reynols:

Re 

F .Q 0 .d



Trong đó:
Q0 – lưu lượng tác nhân sấy, ( m3/s).
F – tiết diện ống dẫn tác nhân sấy, ( m2 ).
 - hệ số nhớt động học của không khí, ( m2/s ).

c. Tổn thất do trở lực cục bộ trên đường ống gây ra:
Hệ số trở lực cục bộ :

K – hệ số trở lực cục bộ.
2.4.4 Sơ bộ chọn công suất quạt và công suất động cơ vận hành:
Gọi Nc: công suất động cơ, kW.
Nc = Nq * K / ηd
Trong đó:
Nq : công suất quạt, kW.
Nq = Q * ΔP / 102 * ηc
Với:
Q – lưu lượng gió, ( m3/s).
K – hệ số dự trử của quạt.
ηd – hiệu suất bộ truyền.
ηc – hiệu suất chung của quạt.
ΔP – tổng tổn áp, mmH2O.
2.5 Lý thuyết tính toán gầu tải nạp liệu
2.5.1 Cấu tạo và phân loại
Gầu tải dùng để vận chyển vật liệu rời
theo phương thẳng đứng, có thể vận chuyển
theo phương nghiêng ở phạm vi lớn hơn 500.

Hình5: Sơ đồ tính toán gầu tải

15