do an say ca com hoÀn chỈnh
DESCRIPTION
Do an Say CA Com HOÀN CHỈNHTRANSCRIPT
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
LỜI MỞ ĐẦU
Sấy là một quá trình trao đổi nhiệt và ẩm, dẫn đến việc loại bỏ một phần nước và độ ẩm ra khỏi vật liệu sấy bằng phương pháp sấy nóng hoặc sấy lạnh.
Kỹ thuật sấy được sử dụng rộng rãi để làm khô hầu hết các loại dược phẩm, ngũ cốc, các loại hạt, nhiều thực phẩm khác và các sản phẩm thủy hải sản, làm tăng hiệu quả kinh tế trong sản xuất. Quá trình sấy không chỉ đơn thuần là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu mà là một quá trình công nghệ. Nó đòi hỏi sau khi sấy vật liệu sấy phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp.
Hiện nay có rất nhiều phương pháp sấy khác nhau, đối với cá người ta có thể dùng các phương pháp sấy như: phơi nắng tự nhiên, sấy hầm, sấy buồng, sấy tủ, sấy tĩnh vỉ ngang… Với đề tài đồ án: ”Tính toán, thiết kế máy sấy cá cơm công suất 300kg/ mẻ”, em chọn thiết bị sấy buồng thích hợp với quy mô sản xuất nhỏ, năng suất không lớn.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do kiến thức và tài liệu tham khảo còn nhiều hạn chế nên đồ án chắc chắn không tránh khỏi còn nhiều thiếu sót. Em mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy, cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Đinh Hữu Đông, thầy Nguyễn Công Bỉnh cùng các thầy giáo đã hướng dẫn tận tình để em hoàn thành được đồ án này.
SVTH: Nguyễn Thị Bình 1
Hình 1: Cá cơm săn
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
CHƯƠNG I: TỔNG QUANI.1. Tổng quan về nguyên liệu cá cơm
I.1.1. Giới thiệu chungCá cơm (Stolephorus) thuộc họ cá Trổng (engraulidae) chủ yếu sống trong nước
mặn (có một số loài sống trong nước ngọt hay nước lợ), có kích thước nhỏ, là họ cá đứng đầu về sản lượng trong ngành khai thác hiện nay trên thế giới và là đối tượng đánh bắt quan trọng trong nghề cá nổi ven biển phân bố rộng từ Bắc đến Nam ở nước ta. Theo ước tính của Viện nghiên cứu biển Nha Trang trữ lượng cá cơm của nước ta vào khoảng 50÷60 vạn tấn. Với nguồn nguyên liệu dồi dào, giá thành rẻ và thời gian thủy phân nhanh hơn so với một số loại cá khác nên cá cơm trở thành nguyên liệu sản xuất nước mắm chính của các hãng nước mắm nổi tiếng như Phú Quốc, Nha Trang, Phan Thiết…
Cá cơm thường sống thành từng đàn chủ yếu tập trung ở các vùng ven biển (độ sâu dưới 100m) của biển nhiệt đới và cận nhiệt đới, có một số loài phân bố rộng vào các cửa sông. Các nơi có sản lượng cá cơm cao là: Quảng Ninh, Cửa Lò, Bình Định, Quảng Nam, Đà Nẵng, Nha Trang, Phan Rang, Phan Thiết. Các loài chiếm ưu thế trong khai thác là: cá cơm than-stolephorus heterolobus Ruppel ở Phú Quốc, cá cơm trổng ( hay cá cơm Ấn Độ)-stolephorus indicusBleeker ở Bình Định, cá cơm đỏ-Stolephorus zollingeri Bleeker và cá cơm săng-Stlephorus tri bleeker ở Nha Trang. Ở Việt Nam giống cá cơm có khoảng 140 loài.
I.1.2. Một số loài cá cơm phổ biến
I.1.2.1. Cá cơm sănTên khoa học: Stolephorus
tri (Bleeker, 1852) Tên tiếng Anh: Spined anchovyĐặc điểm hình thái: Thân dài,
dẹp bên. Đầu tương đối to. Mõm ngắn. Chiều dài thân gấp 4,8 lần chiều cao thân và 4,6 lần chiều dài đầu. Mắt tương đối to, không có màng mỡ mắt, khoảng cách hai mắt rộng. Trên hàm, xương lá mía, xương khẩu cái đều có răng nhỏ. Khe mang rộng, lược mang dài và nhỏ. Vẩy tròn, nhỏ, dễ rụng. Có một vây lưng, khởi điểm nằm ở sau khởi điểm của vây bụng, trước khởi điểm của vây hậu môn. Thân màu trắng, bên thân có một sọc dọc màu trắng bạc. các vây màu trắng, riêng vây đuôi màu xanh lục.
SVTH: Nguyễn Thị Bình 2
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
Phân bố: Ấn Độ, Malaixia, Inđônêxia, Trung Quốc, Nhật Bản, Philippin, Việt Nam.
Mùa vụ khai thác: Quanh năm.Ngư cụ khai thác: Lưới vây, mành, lưới kéo đáy.Kích thước khai thác: 40 - 55 mm. Dạng sản phẩm: Ăn tươi, phơi khô, làm nước mắm.
I.1.2.2. Cá cơm thường Tên khoa
học: Stolephorus commersonii (Lacepede, 1803)
Tên tiếng Anh: Commerson's anchovy
Đặc điểm hình thái: Thân dài, dẹp bên. Đầu tương đối to. Mõm hơi nhọn. Chiều dài thân gấp 4,4 - 5,2 lần chiều cao thân và 4,2 - 5,0 lần chiều dài đầu. Mắt to, không có màng mỡ mắt, khoảng cách hai mắt rộng. Trên hàm, xương lá mía, xương khẩu cái đều có răng nhỏ. Khe mang rộng, lược mang dẹp, mỏng và cứng. Vảy tròn, to vừa, rất dễ rụng. Khởi điểm của vây lưng nằm ở sau khởi điểm của vây bụng, gần ngang bằng với khởi điểm của vây hậu môn. Vây hậu môn to, dài. Thân màu trắng, trên đầu có hai chấm màu xanh lục, bên thân có một sọc dọc màu trắng bạc.
Phân bố: Đông Phi, Ấn Độ, Thái lan, Trung Quốc, Nhật Bản, Philippin, Việt Nam.Mùa vụ khai thác: Quanh năm, tập trung vào tháng 9 - 3.Ngư cụ khai thác: Lưới vây, mành, lưới kéo đáyKích thước khai thác: 50 - 70 mm.Dạng sản phẩm: Ăn tươi, phơi khô, làm nước mắm.
I.1.2.3.Cá cơm sôngTên khoa học: Corica sorbonna (Whitehead, 1895)Tên tiếng Anh: Ganger River Sprat
SVTH: Nguyễn Thị Bình 3
Hình 2: cá cơm thường
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
Đặc điểm hình thái: Thân thon dài, khe miệng sâu, góc miệng dài chưa đến bờ trước của ổ mắt. Phần giữa hàm trên dẹp đứng. Hàm dưới nhô ra. Mắt to. Viền bụng cong và lườn bụng không sắc cạnh. Vảy tròn trên thân dễ rụng. Vây
lưng hơi trước vây bụng. Vây hậu môn thấp và có 2 vây lẻ phía sau. Cá có màu trắng bạc. Vây lưng, vây hậu môn và vây đuôi rải rác có các chấm sắc đen li ti.
Phân bố: Thái Lan, Philipin, Malaixia, Inđônêxia, Lào, Campuchia. Ở Việt Nam gặp nhiều ở đồng bằng Nam Bộ.
Mùa vụ khai thác: Quanh năm.Kích thước khai thác: Nhỏ, tối đa 5cm.Ngư cụ khai thác: Lưới, câu, vó, mành, đăng...Dạng sản phẩm: Ăn tươi, phơi khô.
I.1.2.4. Cá cơm sọc tiêuTên khoa học: Stolephorus
tri (Bleeker, 1852)Tên tiếng Anh: Spined
anchovyĐặc điểm hình thái: Thân hình
thon dài, hơi dẹp ngang. Mõm nhô ra và hơi nhọn. Điểm cuối cùng của xương hàm trên nhọn và dài đến khe
mang, eo mang kéo đến viền sau của màng mang. Lườn bụng có từ 5 - 7 vảy gai giữa vây ngực và vây bụng, trong đó có một gai nằm giữa hai vây bụng. Thân phủ vảy tròn, dễ rụng, không có đường bên. Thân có màu kem nhạt (khi mất vảy), một sọc ánh bạc dọc hông.
Phân bố: Thái Lan, Malaixia, Philipin, Lào, Campuchia, Inđônêxia, đồng bằng sông Cửu Long Việt Nam
Mùa vụ khai thác: Quanh năm.Kích thước khai thác: 9 - 10cm, tối đa 12cm. Ngư cụ khai thác: Lưới, vó, rùng...Dạng sản phẩm: Ăn tươi, phơi khô.
I.1.3. Thành phần hóa học cơ bản của cá cơm
SVTH: Nguyễn Thị Bình 4
Hình 3: Cá cơm sông
Hình 4: Cá cơm sọc tiêu
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
Bảng 1: Thành phần hóa học của cá cơm thường
STT Thành phần (%) Cá tươi
1 Độ ẩm 74,22
2 Protein 19,5
3 Lipit 1,7
4 Khoáng 1,2
5 NH3 (mg %) 4,65
6 NTQ 3,7
7 Histamin (ppm) 3
Bảng 2: Thành phần hóc học của cá cơm săn
STT Thành phần (%) Cá tươi
1 Lipit 2,5
2 Carbohydrate 0
3 Tro 2,4
4 Ca (mg %) 279
5 P 246
6 Fe 1,2
7 Na (mg %) 147
8 K 447
9 Vitamin B (mg %) 0,01
10 Vitamin B2 (mg %) 0,8
11 Niacin 3,5
12 Protein 20,7
I.2. Tổng quan về kỹ thuật sấyNguyên liệu thủy sản nói chung và nguyên liệu cá cơm nói riêng là loại nguyên liệu
chứa nhiều nước và giàu chất dinh dưỡng do vậy rất dể bị hư hỏng trong quá trình chế biến và bảo quản. Để kéo dài thời gian bảo quản người dân đã nghĩ ra phương pháp đơn giản là làm khô nguyên liệu nhờ vào ánh sáng mặt trời hoặc sấy nóng bằng không khí nóng từ củi, lò hơi.
I.2.1. Khái niệm về sấySấy là một phương pháp bảo quản thực phẩm đơn giản, an toàn và dễ dàng. Sấy làm
giảm độ ẩm của thực phẩm đến mức cần thiết do đó vi khuẩn, nấm mốc và nấm men bị ức chế hoặc không phát triển và hoạt động được, giảm hoạt động các enzyme, giảm kích thước và trọng lượng của sản phẩm.
SVTH: Nguyễn Thị Bình 5
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
Quá trình sấy là quá trình làm khô các vật thể, các vật liệu, các sản phẩm bằng phương pháp bay hơi nước. Như vậy, quá trình sấy khô một vật thể diễn biến như sau: Vật thể được gia nhiệt để đưa nhiệt độ lên đến nhiệt độ bão hòa ứng với phân áp suất của hơi nước trên bề mặt vật thể. Vật thể được cấp nhiệt để làm bay hơi ẩm. Vận chuyển hơi ẩm đã thoát ra khỏi vật thể vào môi trường.
Tóm lại, trong quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất cụ thể là quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy, quá trình truyền ẩm từ trong vật sấy ra ngoài bề mặt sấy, quá trình truyền ẩm từ bề mặt vật sấy ra ngoài môi trường. Các quá trình truyền nhiệt truyền chất trên xảy ra đồng thời trên vật sấy, chúng có qua lại lẫn nhau.
I.2.2. Đặc điểm quá trình sấy Đặc điểm của quá trình sấy đối với vật thể có độ ẩm tương đối cao, nhiệt độ sấy và
tốc độ chuyển động của không khí không quá lớn xảy ra theo ba giai đoạn đó là giai đoạn làm nóng vật, giai đoạn sấy tốc độ không đổi, giai đoạn tốc độ sấy giảm dần. Đối với các trường hợp sấy với điều kiện khác thì quá trình sấy cũng xảy ra ba giai đoạn nhưng các giai đoan có thể đan xen khó phân biệt hơn.
Giai đoạn làm nóng vật: Giai đoạn này bắt đầu từ khi đưa vật vào buồng sấy tiếp xúc với không khí nóng cho tới khi nhiệt độ vật đạt được bằng nhiệt độ kế ướt. Trong quá trình sấy này toàn bộ vật được gia nhiệt. Ẩm lỏng trong vật được gia nhiệt cho đến khi đạt được nhiệt độ sôi ứng với phân áp suất hơi nước trong môi trường không khí trong buồng sấy. Do được làm nóng nên độ ẩm của vật có giảm chút ít do bay hơi ẩm còn nhiệt độ của vật thì tăng dần cho đến khi bằng nhiệt độ kế ướt. Tuy vậy, sự tăng nhiệt độ trong quá trình xảy ra không đều ở phần ngoài và phần trong vật. Vùng trong vật đạt đến nhiệt độ kế ướt chậm hơn. Đối với vật dễ sấy thì giai đoạn làm nóng vật xảy ra nhanh.
Giai đoạn sấy tốc độ không đổi: Kết thúc giai đoạn gia nhiệt, nhiệt độ vật bằng nhiệt độ kế ướt. Tiếp tục cung cấp nhiệt, ẩm trong vật sẽ hóa hơi còn nhiệt độ của vật giữ không đổi nên nhiệt cung cấp chỉ để làm hóa hơi nước. Ẩm sẽ hóa hơi ở lớp vật liệu sát bề mặt vật, ẩm lỏng ở bên trong vật sẽ truyền ra ngoài bề mặt vật để hóa hơi. Do nhiệt độ không khí nóng không đổi, nhiệt độ vật cũng không đổi nên chênh lệch nhiệt độ giữa vật và môi trường cũng không đổi. Điều này làm cho tốc độ giảm của độ chứa ẩm vật theo thời gian cũng không đổi, có nghĩa là tốc độ sấy không đổi.
Giai đoạn sấy tốc độ giảm dần: Kết thúc giai đoạn sấy tốc độ không đổi ẩm tự do đã bay hơi hết, còn lại trong vật là ẩm liên kết. Năng lượng để bay hơi ẩm liên kết lớn hơn ẩm tự do và càng tăng lên khi độ ẩm của vật càng nhỏ. Do vậy tốc độ bay hơi ẩm trong giai đoạn này nhỏ hơn giai đoạn sấy tốc độ không đổi, nghĩa là tốc độ sấy trong giai đoạn này nhỏ hơn và càng giảm đi theo thời gian sấy. Quá trình sấy càng tiếp diễn, độ ẩm của vật
SVTH: Nguyễn Thị Bình 6
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
càng giảm, tốc độ sấy cũng giảm cho đến khi độ ẩm của vật giảm đến bằng độ ẩm cân bằng với điều kiện môi trường.
I.3. Lựa chọn thiết bị sấy
I.3.1. Sơ đồ cấu tạo hệ thống buồng sấy
1
2
3
4
5
10
1213 11
B-B
6
7
9
8
SVTH: Nguyễn Thị Bình 7
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
A-A
kk
14
15
Trong đó:
1 - Ống gió thải. 2 - Trần buồng sấy.
3 - Quạt gió. 4 - Calorifer.
5 - Kênh dẫn TNS vào buồng sấy. 6 - Cửa buồng sấy.
7 - Chốt gài then chèn cửa. 8 - Tường bên.
9 - Đường ray. 10 - Tường sau.
11 - Xe goòng. 12 - Nền buồng sấy.
13 - Khay sấy. 14 - Động cơ quạt.15 - Ống gió cấp.
I.3.2. Sơ đồ nguyên lý
SVTH: Nguyễn Thị Bình 8
1
2
3
45
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
1
2
3 45
6
7
Trong đó:
1 - ống thải tác nhân sấy và hơi ẩm.
2 - khay đựng cá sấy.
3 - quạt cấp không khí vào calorifer.
4 - calorifer để gia nhiệt cho TNS không khí.
5 - kênh dẫn tác nhân sấy là khí nóng.
6 - miệng phân phối TNS.
7 - xe goòng vận chuyển cá.
I.3.3. Nguyên lý hoạt động
Cá được rải đều trên các khay sấy 2 đặt trên xe goòng 7 rồi cho vào buồng sấy. Không khí đươc quạt 3 hút thổi vào calorifer tại đây được hơi nước nóng gia nhiệt làm cho không khí nóng lên đến 500C thì được thổi qua kênh dẫn 5 đưa vào buồng sấy qua miệng phân phối 6, không khí nóng đến gia nhiệt cho cá và nhận ẩm rồi vận chuyển đến ống gió thải 1 thoát hoàn toàn ra ngoài môi trường.
SVTH: Nguyễn Thị Bình 9
1
23 4 5
6
7
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG BUỒNG SẤY
II.1. Số liệu đầu vào.Tính toán, thiết kế hệ thống thiết bị sấy cá cơm gồm: Thiết bị: buồng sấy.
Phương thức: đối lưu cưỡng bức không hồi lưu.
Tác nhân sấy: không khí nóng.
Vật liệu sấy: cá cơm.
Năng suất: 300kg/mẻ.
Độ ẩm ban đầu: 80%.
Độ ẩm cuối: 20%.
Thời gian sấy: 8h.
II.2. Tính cân bằng vật chấtTa ký hiệu các đại lượng như sau:
G1, G2 - khối lượng vật liệu vào, ra thiết bị sấy, kg.ω1, ω2 - độ ẩm tương đối vật liệu vào, ra thiết bị sấy, %.W - lượng ẩm bay hơi, kg.Gk - khối lượng vật liệu khô tuyệt đối, kg.Lượng vật liệu đưa vào:
G1=G2
100−ω2
100−ω1
=300.100−20100−80
=1200 (kg)
Lượng ẩm cần bốc hơi:
W =G2
ω1−ω2
100−ω1
=300.80−20
100−80=900(kg)
Lượng vật liệu khô tuyệt đối:
Gk=G 2
100−ω2
100=300.
100−20100
=240(kg)
II.3. Cân bằng năng lượngII.3.1. Tính toán quá trình sấy lý thuyết
SVTH: Nguyễn Thị Bình 10
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
Hình 5: Đồ thị
biểu diễn quá trình sấy lý
thuyết
Các công
thức tính toán và
bảng tra xác định các
thông số của TNS
SVTH: Nguyễn Thị Bình 11
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
Phân áp suất bão hòa hơi nước Pbh (bar): Tra bảng tính chất bão hòa hơi nước (theo nhiệt độ).
Độ chứa ẩm của không khí d (kg ẩm/kg kkk): d = 0,621 φ . pbh
P−φ . pbh
Trong tính toán kỹ thuật, đại lượng áp suất của hỗn hợp không khí ẩm xem như không đổi và p = 1bar.
Entanpi I (kJ/kg kkk): I = Ik + Ih = Cpk.t + (ro + Cph.t).d
Trong đó:
Cpk = 1,005 kJ/kg.độ: nhiệt dung riêng của không khí khô
Cph = 1,842 kJ/kg.độ: nhiệt dung riêng của hơi nước
r0 = 2493 kJ/kg: ẩn nhiệt hóa hơi của nước
Thông số của không khí ngoài trời (A)
Ta có to = 25oC, φo = 85%. Từ đó ta xác định được:
Phân áp suất bão hòa hơi nước Pbh0:
Pbh0 = 0,0323 (bar)
Lượng chứa ẩm do:
d0 = 0,621. 0,85.0,0323
1−0,85.0,0323 = 0,0175 (kg ẩm/kg kkk)
Entanpy Io:
Io = 1,005.25 + ( 2493 + 1,842.25).0,0175 = 69,558 (kJ/kg kkk)
Thông số của không khí sau calorifer (B)
Ta có t1 = 50oC, d1 = d0 = 0,0175 (kg ẩm/kg kkk). Từ đó ta xác định được:
Phân áp suất bão hòa hơi nước Pbh1:
Pbh1 = 0,1258 (bar)
SVTH: Nguyễn Thị Bình 12
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
Độ ẩm tương đối φ1:
φ1 = d1 . p¿¿
= 0,0175.1
(0,621+0,0175 ) .0,1258 .100 = 21,79%
Entanpy I1:
I1 = 1,005.50 + ( 2493 + 1,842.50).0,0175 = 95,489 (kJ/kg kkk)
Thông số của không khí sau thiết bị sấy (C)
Quá trình sấy lý thuyết xảy ra bên trong thiết bị sấy là quá trình đẳng entanpi nên ta có: I2 = I1 = 95,489( kJ/kg kkk)
Nhiệt độ TNS sau quá trình sấy được chọn sao cho độ ẩm tương đối không quá bé để giảm tổn thất nhiệt do TNS mang đi và không quá gần trạng thái bão hòa tránh hiện tượng đọng sương trên bề mặt vật liệu sấy.
Vậy t2 phải thỏa mãn 2 điều kiện:
t2 = tu + t ( t = 5-10oC )
t2 > ts
Trong đó:
tu : nhiệt độ bầu ướt ứng với trạng thái không khí vào buồng sấy
ts : nhiệt độ điểm sương ứng với trạng thái không khí vào buồng sấy
Tra đồ thị I-d của không khí ẩm tại t1 = 50oC, φ1 = 21,79% ta được: tu = 27oC, ts = 20oC.
Chọn t = 5oC nên ta có : t2 = tu + t = 27 + 5 = 32 oC.
Phân áp suất bão hòa hơi nước Pbh2:
Pbh2 = 0,048 bar
Lượng chứa ẩm d2:
d2 = I 2−¿C pk.t 2
r0+¿ Cph .t 2¿¿ =
95,489−1,005. 322493+1,842 . 32
= 0,0248 (kg ẩm/kg kkk)
Độ ẩm tương đối φ2:
SVTH: Nguyễn Thị Bình 13
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
φ2 = 0,0248 .1
(0,621+0,0248 ) .0,048.100 = 80%
Với φ2 = 80% thỏa mãn điều kiện mà chúng ta đặt ra ban đầu vừa tiết kiệm nhiệt lượng do tác nhân sấy mang đi vừa đảm bảo không xảy ra hiện tượng đọng sương.
Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi 1kg ẩm l0:
l0 = 1
d2−¿d1¿ =
10,0248−0,0175
= 136,986 (kg kkk/kg ẩm)
Vậy: L0 = W.l0 = 900. 136,986 = 123287,4 (kg kkk)Tác nhân sấy trước khi vào hầm sấy có t1 = 500C, 1 = 21,79%
Theo phụ lục 5 ( Tính toán và thiết kế hệ thống sấy – Trần Văn Phú) với thông số này thể tích của không khí ẩm chứa 1kg không khí khô: vB = 0,969 (m3/kg kkk)
Tương tự tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết (điểm C) có t2 = 320C, 2 = 80% ta có: vC = 0,918 (m3/kg kkk)
Do đó: VB = L0.vB = 123287,4.0,96 = 118355,904 (m3)VC = Lo.vco = 123287,4.0,918 = 113177,8332( m3)
Lưu lượng thể tích trung bình Vo:
Vo = 12
.(VB + VCo) = 12
.( 118355,904+113177,8332) = 115766,8686 (m3)
Với thời gian sấy t = 8h nên ta có: Vo = 4,02 (m3/s)Trong quá trình sấy lý thuyết thì hệ thống sấy được coi là lý tưởng, tức là trong quá
trình sấy không có nhiệt tổn thất và không có nhiệt bổ sung. Như vậy lượng nhiệt do tác nhân sấy cung cấp cho vật sấy làm ẩm bay hơi thì chính là lượng ẩm này mang một phần lượng nhiệt trở lại tác nhân sấy.
Nhiệt lượng tiêu hao qo:
qo = lo (I1 - I0) = 136,986 (95,986 – 69,558) = 3552,184 (kJ/kg ẩm)Qo = qo.W = 3552,184.900 =
3196965,569 (kJ/mẻ) = 399620,6961 kJ/hVậy Qo = 111kWLo là một trong hai thông số cho phép ta
chọn quạt và Qo là cơ sở ta chọn Calorifer khi thiết kế sơ bộ hệ thống sấy.
II.3.2. Xác định kích thước thiết bị sấy
SVTH: Nguyễn Thị Bình 14
1
2
Hình 6: Khay sấy
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
Kích thước xe goòng
* Chọn thiết bị chuyển tải là xe goòng có kích thước:- Chiều rộng: BX = 1500 mm- Chiều dài: LX = 2000 mm- Chiều cao : HX = Hm + Hx + x =1300 + 150 + 50 = 1500 mm
Trong đó:Hm: chiều cao chất vật liệu sấyHx: chiều cao bánh xe
x: khoảng cách từ bánh xe đến khung xe
Mỗi xe đặt 20 khay, mỗi khay chứa 30 kg nguyên liệu. Như vậy khối lượng vật liệu sấy mỗi xe bằng: GX = 20.30 = 600 (kg)
* Số xe goòng cần thiết: n = G1
Gx =
1200600
= 2 xe
Kích thước buồng sấy:
- Chiều rộng: Bb = BX + 2B = 1500 + 2.50 = 1600 mm
B: khoảng cách từ xe goong đến mép bên của tường.
- Chiều dài: Lb = n.LX + L + r = 2.2000 + 2.500 + 100 = 5100 mm
SVTH: Nguyễn Thị Bình 15
Hình 8: Cách bố trí khay sấy trên xe goòng
1. Xe goòng
2. Khay chứa vật liệu sấyHình 7: Xe goòng
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
L: khoảng cách xe goong cách 2 đầu buồng sấy.
r: là khoảng cách giữa 2 xe goong.
- Chiều cao: Hb = HX + H = 1500 + 50 = 1550 mm.
H: khoảng cách từ đỉnh xe goong đến trần buồng sấy.
Kích thước phủ bì buồng sấy:
Ta có kết cấu tường bao, trần và và cửa buồng sấy như sau:
+ Lớp vật liệu tôn tráng kẽm mặt trong và mặt ngoài có cùng độ dày là: δ 1=δ 3 =
0,5mm.
+ Lớp bông thủy tinh cách nhiệt ở giữa: δ 2= 50mm.
- Chiều rộng phủ bì:B = Bb + 2.(1 +2 + 3) = 1600 + 2.(0,5 + 0,5 + 50) = 1702 mm.
- Chiều dài phủ bì:L = Lb + 2.(1 +2 + 3) = 5100 + 2.(0,5 + 0,5 + 50) = 5202 mm.
- Chiều cao phủ bì:H = Hb + 1 + 2 + 3 = 1550 + 0,5 + 0,5 + 50 = 1601 mm.
Diện tích xung quanh của buồng sấy:Fxq = 2.(B + L).H = 2.(1,702 + 5,202).1,601 = 22,11 (m2)
Diện tích trần và nền buồng sấy:Ftr = Fn = L.B = 1,702.5,202 = 8,85 (m2)
Xác định khối lượng thiết bị sấy
Khung xe goòng
Khung của xe goòng được làm từ 40 thanh chiều rộng dài 1,5 m và 30 thanh chiều dài dài 2 m; 4 thanh chiều cao dài 1,5m, tất cả đều được làm từ thép CT3 kích thước 30x30x1,5mm. Cụ thể:
Tiết diện khung:SKhung= 0,032−(0,03−0,0015 )2=8,775. 10−5(m2)
Thể tích thép làm khung:V Khung= 8,775. 10−5 . (40.1,5+40.2+4.1,3 )=0,01274(m3)
Vậy khối lượng của khung xe là:
mkhung=V .❑thép=6,9147. 10−3 .7,85. 103=100 ( kg )
SVTH: Nguyễn Thị Bình 16
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
Bánh xe
Bánh xe goong được làm từ thép CT3 có đường kính lớn 0,15 m; đường kính nhỏ là 0,13 m. Giả sử khối lượng tổng của 1 bánh xe là 2 kg; bánh xe có 2 ổ bi, mỗi ổ nặng 0,5 kg; khối lượng trục bánh xe là 0,5 kg.
Vậy khối lượng tổng phần bánh xe là:
mbx=2+2.0,5+2.0,5=4 (kg)
m xe¿mkhung+¿ mbx¿ = 100 + 4 =104 (kg)
Khay:
Khay được làm bằng nhôm có kích thước:- Chiều dài 2m- Chiều rộng 1,5m - Bề dày 1mm- Gờ mép ngoài cao 30mm.
V Khay=1,5.2.0,03−(1,5−0,001)(2−0,001)(0,03−0,001)=3,101. 10−3(m¿¿3)¿
Khối lượng 1 khung khay:
mKhay=V .❑nhôm=3,101. 10−3 .2,7 .103=8,373(kg)
Khối lượng một xe goòng khi chưa chứa vật liệu sấy
m xe=mkhay . n+mkhung+mbánh .4=8,373.20+100+4.4=271,46(kg )
Khối lượng xe luôn vật liệu M xe=mxe+Gx=271,46+600=871,46 (kg )
II.3.3. Tính toán tổn thất nhiệt trong hệ thống sấy
II.3.3.1. Tổn thất nhiệt do VLS mang đi
Tính theo công thức: QV =G2 . CV 2 .( tv 2−t v 1)
Với:
G2 là khối lượng vật liệu sấy ra, kg.
C v 2 là nhiệt dung riêng của vật liệu sấy, kJ/kg.K.
Cvk = 3,62 kJ/kg.K là nhiệt dung riêng của cá khô
SVTH: Nguyễn Thị Bình 17
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
Ca = 4,18 kJ/kg.K là nhiệt dung riêng của nước
Ta có:
C v 2=C vk . (1−ω2)+Ca . ω2=3,62. (1−0.2 )+4,18.0,2=3,732¿kJ/kg.K)
t v 1 là nhiệt độ vào của vật liệu sấy, thường lấy bằng nhiệt độ môi trường t v 1=250C.
t v 2 là nhiệt độ ra của vật kiệu sấy, nhiệt độ ra khỏi buồng sấy của vật liệu sấy theo kinh
nghiệm lấy nhỏ hơn nhiệt độ ra của tác nhân sấy đi vào từ 5÷ 100C.
Vậy: t v 2 = t 2 - (5÷ 10) = 50 – 10 = 400C.
Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi:Qv=G2. C v2 . (t v 2−t v1 )=300.3,732. ( 40−25 )=16794 (kJ)
Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi tính cho 1 kg ẩm:
qv=Qv
W=16794
900=18,66¿kJ/kg ẩm)
II.3.3.2. Tổn thất nhiệt do thiết bị vận chuyển
Qct = Qkh + Qx
Qkh: tổn thất nhiệt do khay sấy mang đi.
Qx: tổn thất nhiệt do xe goòng mang đi.
Nhiệt độ của khay sấy và xe goòng khi đi vào buồng sấy lấy bằng nhiệt độ môi
trường: t x 1=t kh1=t 0=250C .
Nhiệt độ của khay sấy và xe goòng khi đi ra buồng sấy lấy bằng nhiệt độ của tác
nhân sấy: t x 2=t kh2=t 1=500 C .
Khối lượng của khay sấy và xe goòng lần lượt là: mxe = 100 kg, mkhay =8,373 kg.
Nhiệt dung riêng của vật liệu chế tạo xe (thép CT3) và khay (nhôm) lần lượt là:
Cx = 0,5 kJ/kg.K
Ckh = 0,86 kJ/kg.K
Tổn thất nhiệt do xe goòng mang đi
SVTH: Nguyễn Thị Bình 18
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
Với nx = 2 xe ta có:
Qx = nx.Gx.Cx.( t x 2−t x 1) = 2.100.0,5.(50-25) = 2500 (kJ)
Tổn thất nhiệt do khay sấy mang đi
Với nkh = 20.2=40 khay ta có:
Qkh = nkh.Gkh.Ckh.( t kh2−t kh1) = 40.8,373.0,86.(50-25) = 7200,78 (kJ)
Vậy Q ct=Q x+Q k=2500+7200,78=9700,78 (kJ)
qct=Q ct
W=9700,78
900=¿ 10,78 (kJ/kg ẩm)
II.3.3.3. Tổn thất nhiệt ra môi trường
Giả thuyết về tốc độ TNS
Để tính được tổn thất nhiệt ra môi trường ta phải giả thuyết tốc độ TNS trong buồng. Khi kết cấu buồng được xác định và chiều dài xe bằng chiều dài khay và chiều cao khay lấy bằng 30mm thì ta có thể tính được tiết diện tự do của buồng sấy bằng:
F td=( Bb . H b−20. Lk . H k )=1,6.1,55−20.1,5 .0,03=1,58(m2)
Do đó tốc độ sấy tối thiểu sẽ bằng lưu lượng thể tích trong quá trình sấy lý thuyết V0 chia cho tiết diện tự do F td:
wo=V o
F td
= 4,021,58
≈ 2,544¿m/s)
Vì lưu lượng trong quá trình sấy thực phải lớn hơn trong quá trình sấy lý thuyết nên tốc độ TNS giả thiết để tính toán cũng phải lớn hơn wo. Ta chọn w = 2,7 (m/s), chúng ta sẽ kiểm tra lại giả thuyết này sau khi tính được lưu lượng thể tích thực tế.
Các dữ liệu dòng nhiệt truyền qua hai bên tường buồng sấy:+ Nhiệt độ thể nóng t f 1 trong trường hợp này là nhiệt độ trung bình của TNS:
t f 1=0,5. (t 1+t2 )=0,5 (50+32 )=41o C
+ Nhiệt độ thể lạnh là nhiệt độ môi trường t f 2=t o=25o C.
SVTH: Nguyễn Thị Bình 19
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
Mật độ dòng nhiệt q (W/m2) truyền qua một đơn vị diện tích bề mặt truyền nhiệt có thể tính bằng một trong các công thức sâu đây:
q = k.∆ t = k.(t f 1−t f 2¿ = α 1. (t f 1−tw 1 ) ¿α 2. (tw 2−t f 2 )=
(tw1−tw2)δ 1
❑1+
δ 2
❑2+
δ3
❑3
, [W/m2]
Chúng ta xem TNS chuyển động cưỡng bức với tốc độ 2,7 m/s và không khí ngoài đối lưu tự nhiên chảy rối.
Ta tính 1 theo công thức:
❑1=6,15+4,17 w=6,15+4,17.2,7=17,409 W/m2.K.
Ta có các phương trình nhiệt sau:
Mật độ dòng nhiệt trao đổi nhiệt đối lưu giữa TNS và mặt trong của tường q1
bằng:q1=α 1 .(t f 1−tw1)
Mật độ dòng nhiệt do dẫn nhiệt q2:
q2=∑ ❑❑ (tw 1−tw 2)
Mật độ dòng nhiệt do đối lưu tự nhiên từ mặt ngoài của tường với không khí xung quanh bằng:
α 2=1,715. ∆ t 0,333=1,715.¿0,333
q3=1,715(tw 2−t f 2)1,333=1,715(tw 2−25)1,333
Từ giả thuyết truyền nhiệt là ổn định ta có q1 = q2, vậy tw2 sẽ được tính:
tw 2=tw1−q1 ∑ ❑❑
Kết cấu tường bao, trần và cửa buồng sấy như sau:
+ Lớp vật liệu tôn tráng kẽm mặt trong và mặt ngoài có cùng độ dày là: δ 1=δ 3 = 0,0005m, ❑1=❑3 = 45,5 W/m.K;
+ Lớp bông thủy tinh cách nhiệt ở giữa: δ 2= 0,05 m, ❑2= 0,05 W/m.K.
∑ ❑❑=
δ 1
❑1+
δ 2
❑2+
δ 3
❑3 = 2.
0,000545,5
+ 0,050,05
=1
SVTH: Nguyễn Thị Bình 20
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
Vậy: tw 2=tw1−q1 ∑ ❑❑ = tw 1−q1.1
Bằng phép tính lặp, ta có thể giả thiết trước nhiệt độ tường phía nóng tw 1và tính
được mật độ dòng nhiệt truyền từ TNS vào vách q1. Từ dòng nhiệt này và từ tw 1ta có thể
tính được nhiệt độ mặt ngoài của váchtw 2. Từ nhiệt độ tw 2và nhiệt độ môi trường tf2 ta tính
được nhiệt lượng q3 do truyền nhiệt đối lưu tự nhiên giữa vách ngoài của buồng sấy và môi trường. Sau đó so sánh kết quả q1 với q3, sai lệch không quá 5% thì xem kết quả tính toán là chấp nhận được với điều kiện tw1>tw2.
Bảng 3: Tính toán tìm mật độ dòng nhiệt cho từng giá trị tương ứng của tw1
Theo bảng trên ta có thể chọn nhiệt độ 2 vách của hệ thống sấy: tw1 = 40,35oC và tw2
= 29,034oC. Hệ số trao đổi nhiệt 1 = 17,409 W/m2.K , 2 = 1,591 W/m2.K.
Kiểm tra kết quả tính toán bằng cách tính sai số như sau:
ε=|q1−q3|
q1
=|11,316−11,008|
11,316 = 0,0272= 2,72 % < 5%
SVTH: Nguyễn Thị Bình 21
tw1(0C) q1(W/m2)
tw2(0C) q3(w/m2)
40,15 14,798 25,352 0,426
40,20 13,927 26,273 2,366
40,25 13,057 27,193 4,885
40,30 12,186 28,114 7,796
40,35 11,316 29,034 11,008
40,40 10,445 29,955 14,48
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
Với sai số này thỏa mãn điều kiện nên kết quả tính toán trên hoàn toàn có thể chấp nhận được.
Tổn thất nhiệt qua tường và cửa
Ta có: k xq=
1
1❑1
+(❑1
❑1+❑2
❑2+
❑3
❑3)+ 1
❑2
= 11
17,409+1+
11,591
=0,593 (W/m2.K)
Q xq=3,6. k xq . F xq (t f 1−t f 2 )=3,6.0,593 .22,11 (41−25 )=755,207 kJ /h = 6041,655 kJ/mẻ
qxq=Qxq
W=6041,655
900=6,713¿kJ/kg ẩm)
Tổn thất nhiệt qua trần
Theo giáo trình truyền nhiệt thì bề mặt nóng quay lên như trần buồng sấy thì hệ số trao đổi nhiệt đối lưu 2tr = 1,32 = 1,3.1,591= 2,0683 W/m2.K.
Như vậy hệ số truyền nhiệt tính cho trần bằng:
k tr=1
1❑1
+(❑1
❑1+❑2
❑2+
❑3
❑3)+ 1
❑2 tr
= 11
17,409+1+
12,0683
=0,649 W/m2.K
Do đó:
Qtr=3,6. k tr . Ftr (t f 1−t f 2 )=3,6.0,649 .8,85 . (41−25 )=330,834 (kJ /h) = 2646,672 kJ/mẻ
q tr=Qtr
W=2646,672
900=2,941¿kJ/kg ẩm)
Tổn thất nhiệt qua nền
Với nhiệt độ trung bình của TNS là 410C, giả sử tường buồng sấy cách tường bao che phân xưởng là 1m theo sách Thiết kế hệ thống sấy (Trần Văn Phú) ta có: q = 35,65 W/m2.
Do đó tổn thất qua nền:
Qn=3,6. Fn . q=3,6.8,85 .35,65=1135,809 kJ /h = 9086,472 kJ/mẻ
qn=Qn
W=9086,472
900=10,096 kJ/kg ẩm
SVTH: Nguyễn Thị Bình 22
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
Như vậy tổng tổn thất qua kết cấu bao che ra môi trường là:
qmt=qxq+q tr+qn=6,713+2,914+10,096=19,723kJ/kg ẩm.
Tổng tổn thất :
¿Ca. t v 1−qv−qct−qmt=4,18.25−18,66−10,78−19,723 ≈55,337(kJ/kg ẩm)
II.3.5. Tính toán quá trình sấy thực
Hình 9: Các quá trình sấy thực trên đồ thị I-d
Lượng chứa ẩm: d2=do+Cdx
(d¿¿o) (t1−t2 )i2−¿¿
¿
Trong đó:
Cdx(do)=Cpk+C ph . do=1,005+1,842.0,0175=1,0372kJ /kgK
SVTH: Nguyễn Thị Bình 23
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
i2=r0+C ph . t 2=2493+1,842.32=2551,944 kJ /kgkkk
d2=0,0175+1,0372. (50−32 )
2551,944−55,337=0,025 kgẩm /kgkkk
Entanpi sau quá trình sấy thực: I 2=1,005 t2+d2 (2493+1,842 t2 )
I 2=1,005.32+0,025. (2493+1,842.32 )=95,9586 kJ /kgkkk
Độ ẩm tương đối thực tế:
φ2 = d2 . p¿¿
Tiêu hao không khí thực tế:
l= 1d2−do
= 10,025−0,0175
≈133,333¿kg kkk/kg ẩm)
Lượng không khí cần để bốc hơi W = 900 kg ẩm:
L = l.W = 133,333.900 = 120000 (kg)
Tiêu hao nhiệt thực tế:
q = l.(I1 – I0) = 133,333.(95,489 – 69,558) = 3457,458 (kJ/kg ẩm)
Nhiệt lượng có ích q1:
q1=i2−Ca . t v 1=2551,944−4,18.25=2447,444 kJ /kgẩm
Tổn thất nhiệt do TNS mang đi q2:
q2=l .Cdx (d o ) ( t2−t o )=133,333.1,0372 (32−25 )=968,051kJ /kgẩm
Tổng lượng nhiệt có ích và các tổn thất:
q '=q1+q2+qv+qct +qmt=2447,444+968,051+18,66+10,78+19,723=3464,658 kJ /kgẩm
Sai số tuyệt đối:
q=|q−q'|=|3457,458−3464,658|=7,2 kJ /kgẩm
Sai số tương đối: ¿qq= 7,2
3457,458≈ 0,21 %<5 %
SVTH: Nguyễn Thị Bình 24
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
Bảng 4: Cân bằng nhiệt
STT Đại lượng Ký hiệu kJ/kg ẩm %
1 Nhiệt lượng có ích q1 2447,444 70,79
2 Tổn thất nhiệt do TNS q2 968,051 27,999
3 Tổn thất nhiệt do VLS qv 18,66 0,539
4 Tổn thất nhiệt do TBCT qct 10,78 0,311
5 Tổn thất ra môi trường qmt 19,723 0,570
6 Tổng lượng nhiệt tính toán q' 3464,658 100
7 Tổng lượng nhiệt tiêu hao Q 3457,458 100
8 Sai số tương đối ɛ 0,21
Từ bảng cân bằng nhiệt ta có mấy nhận xét:
- Hiệu suất nhiệt của TBS: ❑T=70,79 %
- Trong tất cả các tổn thất thì tổn thất do TNS mang đi là lớn nhất, tiếp theo đó là tổn thất ra môi trường. Tổn thất do VLS và TBCT là rất bé và coi như không đáng kể.
Bây giờ ta sẽ kiểm tra giả thuyết về tốc độ TNS trong buồng sấy:
Thể tích TNS sau khi ra khỏi buồng sấy: với thông số t 2=32o C và ❑2=80 %, tra phụ
lục 5 sách “Tính toán và thiết kế hệ thống sấy” thầy Trần Văn Phú, thì giá trị
vC=0,918 m3/kgkkk.
Do đó lưu lượng thể tích TNS sau hầm sấy VC bằng:
V C=L . vc=120000.0,918=110160m3
Thể tích TNS trước khi vào hầm sấy. Ta có vB=¿ vB = 0,969 (m3/kg kkk)
V B=L . vB=120000.0,969=116280 m3
SVTH: Nguyễn Thị Bình 25
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
Lưu lượng thể tích trung bình TNS đi trong hầm sấy V bằng:
V=0,5 (V B+V C )=0,5. (110160+116280 )=113220 m3 =14152,5 m3/h
Hay V=3,9313 m3/ s
Kiểm tra giả thuyết về tốc độ sấy:
Tốc độ trung bình TNS trong quá trình sấy thực bằng: w= VFtd
=3,931,58
=2,5 m /s
Tốc độ sấy khi chúng ta giả thuyết khi tính thời gian sấy và tổn thất là 2,7 m/s. So với tốc độ thực sai số là 8% < 10 %. Sai số này chấp nhận được. Như vậy mội tính toán có thể xem là đúng.
SVTH: Nguyễn Thị Bình 26
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
Chương III: TÍNH CHỌN CALORIFER, LÒ HƠI VÀ QUẠT
III.1. Tính chọn Calorifer
Ta chon calorifer khí - hơi là loại thiết bị trao đổi nhiệt có vách ngăn. Trong ống là hơi bão hòa ngưng tụ và ngoài ống là không khí chuyển động. Do hệ số tỏa nhiệt khi ngưng tụ αN của hơi lớn hơn hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giữa mặt ngoài của ống với không khí αk, theo lý thuyết truyền nhiệt phía không khí thường được làm cánh (hình chữ nhật) để tăng cường hiệu quả trao đổi nhiệt. Như vậy, calorifer khí – hơi trong kỹ thuật sấy thường là loại vách ngăn có cánh.
Tính toán calorifer khí hơi là tính toán bề mặt truyền nhiệt F cần thiết khi biết lưu lượng và nhiệt độ vào, ra của không khí. Nhiệt độ không khí vào calorifer thường lấy bằng nhiệt độ môi trường t0 = 250C. Nhiệt độ của không khí ra calorifer cũng là nhiệt độ TNS vào TBS xác định theo yêu cầu công nghệ sấy t1= 500C.
Nhiệt lượng mà Calorifer cần cung cấp cho tác nhân sấy:
Q=L .(I 1−I 0) = 120000.(95,489 – 69,558) = 3111720 kJ/mẻ = 388965 kJ/h
L (kg/h): khối lượng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy thực tế.
I1, I0: entanpy của TNS trước và sau khi ra khỏi Calorifer.
Vậy: Q = 108,0458 kW
Chọn nhiệt độ của hơi nước bão hòa tN =1000C ta có: r =2257kJ/kg, pN = 1,0132bar
Giả sử hiệu suất calorifer ❑c=75 %, lưu lượng hơi cần cung cấp là:
D= Q❑c . r =
3889650,75.2257 = 229,783 kg/h
Chon lò hơi có các thông số làm việc: Áp suất làm việc 1,0132 bar, năng suất làm việc 229,783 kg/h.
Tiêu hao hơi cho một calorifer:
D1 = (1−¿c) .D=(1−0,75 ) .229,783=57,446 kg /h¿
Khi đó bề mặt truyền nhiệt của Calorifer bằng:
SVTH: Nguyễn Thị Bình 27
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
F= QK . ∆ t tb .❑c
Với: k là hệ số truyền nhiệt của Calorifer.
∆ t tb là độ chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa khí và hơi.
❑c là hiệu suất nhiệt của Calorifer.
Trong calorifer khí – hơi, dịch thể nóng là hơi nước ngưng tụ có nhiệt độ không đổi tN = const.
Tính hiệu số nhiệt độ trung bình
Hiệu số nhiệt độ của 2 dòng lưu chất ở đầu vào và ra của calorifer:
tmax = tN – t0 = 100 – 25 = 75oC
tmin = tN – t1 = 100 – 50 = 50oC
t tb=tmax−tmin
lntmax
tmin
=75−50
ln7550
=61,660C
Hệ số truyền nhiệt kF được tính theo công thức gần đúng đối với calorifer hơi nước sau (Sách tính toán thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt) :
kF = a.(ωρ0)b
Với : a = 10,5 ÷ 14 chọn a = 12
b = 0,5 ÷ 0,7 chọn b = 0,6
ω tốc độ không khí tại khe hẹp, chọn ω= 4m/s
ρ0 khối lượng riêng của không khí ρ0 =1,293 kg/m3
Vậy kF = 12.(4.1,293)0,6 = 32,16 W/m2.K
Suy ra: F=3388965.1000
32,16.61,66 .0,75 .3600 = 72,65 m2
Tùy thuộc vào diện tích trao đổi nhiệt mỗi calorifer và dựa vào F ta chọn số calorifer cho hệ thống sấy. Ở đây ta chọn 5 calorifer, diện tích trao đổi nhiệt mỗi chiếc là: 14,5 m2.
SVTH: Nguyễn Thị Bình 28
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
Hình 10: Cấu tạo calorifer khí – hơi
III.2. Tính chọn quạt.
Để vận chuyển TNS trong hệ thống sấy người ta thường dùng hai loại quạt: quạt ly tâm và quạt hướng trục. Ở đây ta chọn quạt hướng trục.
Lưu lượng quạt: V=113220 m3=14152,5 m3/h=3,9313 m3/s
Thể tích không khí ẩm ở điều kiện tiêu chuẩn ( t 0=25℃ , P0=760 mmHg ¿: V 0=Lρ0
Với ρ0 là khối lượng riêng của không khí khô ở điều kiện tiêu chuẩn, ρ0=1,293 kg/¿
m3
Suy ra: V 0=Lρ0
= 1200001,293
= 92807,425 m3/h = 25,78 m3/s
Tổng công suất của quạt: N=k .V . ρ0 . ∆ P
3600.102 . ρ.❑q
Trong đó:
ρ – là số kg không khí khô/m3 không khí ẩm.
ρ= LV =
120000113220 = 1,06 kg kkk/m3kk ẩm
ρ0−¿ là khối lượng riêng của không khí khô ở điều kiện tiêu chuẩn. ρ0=1,293kg/¿m3
p−¿ cột áp toàn phần của quạt, chọn p=120 mm H 20
SVTH: Nguyễn Thị Bình 29
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
k – là hệ số dự phòng lấy k = (1,1 ÷ 1,2)
❑q−¿là hiệu suất của quạt. ❑q=(0,4 ÷ 0,6)
Suy ra: N = 1,1.14152,5.1,293 .1203600.102 .1,06 .0,5
= 10,55 kW
Do đó ta chọn quạt có công suất cần đáp ứng là: N = 11 kW
.
Hình 11 : hình dáng của quạt hướng trục
SVTH: Nguyễn Thị Bình 30
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
Hệ thống sấy cá cơm bằng buồng sấy vận hành đơn giản, không yêu cầu bề mặt rộng, phù hợp với sấy năng suất nhỏ và thủ công. Sản phẩm sấy có chất lượng cao hơn phương pháp truyền thống. Tuy nhiên sản phẩm sấy có thể không đồng đều do nguyên liệu được đặt tĩnh trên các khay.
Thực tế, đây không phải là hệ thống chuyên dụng dành cho cá, với nền công nghiệp ngày càng phát triển, xuất khẩu thủy sản ngày càng tăng cao và chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế nước nhà thì việc đầu tư nghiên cứu chế tạo hệ thống sấy phù hợp với cá cơm đảm bảo về chất lượng sản phẩm cũng như giảm được chi phí sản xuất là một vấn đề đáng được quan tâm.
SVTH: Nguyễn Thị Bình 31
Đồ án môn học máy và thiết bị thủy sản GVHD: Th.S Đinh Hữu Đông
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bảng tra cứu quá trình cơ học – truyền nhiệt truyền khối (Tái bản lần thứ nhất), Nhà xuất bản đại học quốc gia Tp.HCM, 2006.
2. PGS.TS Hoàng Văn Chước, Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2006.
3. PGS.TS Bùi Hải – PGS.TS Trần Thế Sơn, Kỹ thuật nhiệt (Tái bản lần thứ chín), Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật,Hà Nội, 2010.
4. Nguyễn Văn May, Kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật (Tái bản lần thứ hai), Hà Nội 2004.
5. GS.TSKH Trần Văn Phú, Kỹ thuật sấy, Nhà xuất bản giáo dục, Hà Nội 2008.6. GS.TSKH Trần Văn Phú, Tính toán và thiết kế hệ thống sấy (Tái bản lần thứ nhất),
Nhà xuất bản giáo dục, Hà Nội 2008.7. Giáo trình Kỹ thuật thực phẩm 2, Trường đại học công nghiệp thực phẩm Tp.HCM.
SVTH: Nguyễn Thị Bình 32