Đồ án Thiết kế hệ thống sấy phun để sấy sữa

LÔØI NOÙI ÑAÀU Trong taát caùc saûn phaåm thöïc phaåm söõa laø moät saûn phaåm chöùa ñaày ñuû dinh döôõng vôùi haøm löôïng caân ñoái nhaát . Söõa ñoùng moät vai troø heát söùc quan troïng trong ñôøi soáng vaø söùc khoûe cuûa con ngöôøi. Coâng ngheä cheá bieán söõa ñaõ ra ñôøi raát laâu ôû caùc nöôùc phaùt trieån caùc saûn phaåm söõa ngaøy nay raát ña daïng veà chuûng loaïi. Ôû nöôùc ta coâng ngheä cheá bieán söõa chæ baét ñaàu phaùt trieån maïnh vaøo nhöõng naêm cuoái thaäp kyû 80 cuûa theá kyû 20 khi ñaát nöôùc böôùc vaøo thôøi kyø ñoåi môùi , cho ñeán ngaøy nay ñaõ coù raát nhieàu caùc nhaø maùy söõa lôùn nhoû treân khaép ñaát nöôùc. Trong caùc saûn phaåm töø söõa thì söõa boät giöõ moät vai troø raát quan troïng vaø chieám moät soá löôïng lôùn .Vieäc cheá bieán vaø saûn xuaát söõa boät coù nhieàu yù nghóa quan troïng, trong ñoù öu ñieåm lôùn nhaát laø taêng ñöôïc thôøi gian baûo quaûn söõa vaø giaûm chi phí vaän chuyeån do vaäy noù coù yù nghóa quan troïng ñoái vôùi neàn kinh teá. Coù nhieàu phöông phaùp ñeå saûn xuaát söõa boät moãi phöông phaùp saûn xuaát seõ cho ra moät loaïi saûn phaåm coù chaát löôïng khaùc nhau ,phoå bieán nhaát hieän nay laø phöông phaùp saáy phun vaø phöông phaùp saáy maøng moûng. Cuoäc soáng ngaøy caøng phaùt trieån, nhu caàu söû duïng söõa cuõng ngaøy moät taêng leân, trong ñoù coù söõa boät, do vaäy maø coâng ngheä cheá bieán vaø saûn xuaát vaø söõa ¨ boät cuõng ngaøy moät taêng leân .Trong ñoà aùn moân hoïc naøy em xin trình baøy phöông phaùp saûn xuaát söõa boät baèng phöông phaùp saáy phun nhaèm phaàn naøo laøm saùng toû hôn coâng ngheä saûn xuaát söõa boät Em xin chaân thaønh caûm ôn söï höôùng daãn taän tình cuûa thaày Leâ Xuaân Haûi ,söï giuùp ñôõ cuûa caùc thaày coâ ôû boä moân coâng ngheä thöïc phaåm cuøng caùc baïn sinh vieân ñaõ giuùp em hoaøn thaønh ñoà aùn moân hoïc naøy. Trong khoaûng thôøi gian ngaén vaø ñaây laø laàn ñaàu tieân böôùc vaøo tính toaùn heä thoáng thieát bò chaéc chaén khoâng theå traùnh khoûi nhöõng sai soùt , em raát mong ñöôïc söï chæ baûo theâm cuûa thaày coâ giaùo cuõng nhö yù kieán ñoùng goùp cuûa caùc baïn Chöông I – TOÅNG QUAN : I.1 – Toång quan veà nguyeân lieäu : Nguyeân lieäu chính cho quaù trình saûn xuaát söõa boät laø söõa ñaëc ñöôïc coâ ñaëc töø söõa töôi . Söõa töôi môùi vaét coù nhieàu thaønh phaàn dinh döôõng coù giaù trò cao vaø caân ñoái nhö ñaïm, chaát beùo gluxít , caùc chaát khoaùng vaø caùc nguyeân toá vi löôïng ñaùp öùng ñöôïc nhu caàu dinh döôõng cuûa con ngöôøi .Ngoaøi nguyeân lieäu chính laø söõa töôi coøn coù caùc nguyeân lieäu phuï khaùc nhö : ñöôøng , vitamin , caùc chaát oån ñònh … I.1.1 – Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa söõa : Söõa laø moät chaát loûng ñöôïc tieát ra töø tuyeán söõa cuûa ñoäng vaät höõu nhuõ.Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa caùc loaïi söõa khoâng gioáng nhau chuùng luoân thay ñoåi vaø phuï thoäuc vaøo caùc yeáu toá nhö thôøi kyø tieát söõa , thaønh phaàn thöùc aên cho gia suùc , phöông phaùp vaét söõa vaø ñoä tuoåi cuûa con vaät . Thaønh phaàn cuûa caùc chaát coù trong söõa ngöôøi ta ño ñöôïc nhö sau : Thaønh phaàn % theo khoái löôïng Nöôùc 80 – 90 % Chaát beùo 3,5 – 3,7 % Protein 3,0 – 3,3 % Ñöôøng Lactose 3,5 – 5,5% Khoaùng chaát 0,5 – 0,7 % Nöôùc : Nöôùc trong söõa toàn taïi chuû yeáu ôû daïng töï do vaø laø thaønh phaàn chieám tyû leä cao nhaát trong söõa , laø moâi tröôøng ñeå hoøa tan caùc thaønh phaàn khoâ coù trong söõa. Nöôùc coøn laø moâi tröôøng cho caùc phaûn öùng sinh hoùa, trong ñoù coù phaûn öùng leân men söõa. Nöôùc trong söõa moät phaàn toàn taïi ôû daïng hydrat hoùa vôùi ñöôøng lactose vaø khoaùng coøn moät phaàn khaùc lieân keát vôùi prtein. Protein: Protein trong söõa laø protein hoaøn haûo ,trong thaønh phaàn cuûa caùc loaïi protein naøy coù chöùa 19 loaïi acid amin khaùc nhau, trong ñoù coù ñaày ñuû caùc acid amin khoâng thay theá. Trong söõa coù hai nhoùm protein chính laø casein vaø protein nöôùc söõa( whey protein). Casein : Casein laø thaønh phaàn quan troïng nhaát cuûa protein trong söõa chieám 75 – 80 % löôïng protein, bao goàm nhieàu loaïi protein khaùc nhau nhö : a - casein , b - casein, k - casein, g - casein . Caùc casein naøy toàn taïi ôû daïng keo bôûi söï töông taùc giöõa chuùng vaø caùc thaønh phaàn khaùc Protein nöôùc söõa ( whey protein) : Protein nöôùc söõa chieám khoaûng 20 % toång löôïng nitô coù trong söõa vaø chuû yeáu ôû 2 daïng ñoù laø: lactalbumin vaø lactoglobumin .Caû 2 phaàn naøy cuûa protein nöôùc söõa laø khoâng ñoàng nhaát. Lactalbumin laø protein ñoùng vai troø quan troïng trong quaù trình toång hôïp ñöôøng lactose. Chaát beùo : Chaát beùo trong söõa chieám khoaûng 3,5 – 3,7 % ( theo toång khoái löôïng ) . Chaát beùo cuûa söõa laø hoãn hôïp cuûa 98 – 99 % trygliceride va 1 – 2 % coøn laïi laø caùc thaønh phaàn khaùc. Chaát beùo cuûa söõa khoâng taïo vò nhöng coù muøi eâm dòu taïo söï ngon mieäng cho caùc saûn phaåm cuûa söõa. ÔÛ trong söõa , chaát beùo toàn taïi ôû daïng nhuõ töông laø daïng phaân taùn cuûa caùc gioït beùo trong nöôùc .Haàu heát chaát beùo trong söõa naèm chuû yeáu ôû daïng caùc hôïp chaát ester , Caùc loaïi acid beùo coù trong söõa ñöôïc ghi nhaän trong baûng sau : Acid beùo % theo khoái löôïng Traïng thaùi toàn taïi Coâng thöùc hoùa hoïc Butyric Caporic Caprylic 3,0 - 4,6 1,3 – 2,2 0,8 – 2,5 Loûng ôû nhieät ñoä phoøng C4H8O2 C6H12O2 C8H16O2 Capric Lauric Myrintic Palmtic Stearic 1,8 – 3,8 2.0 – 3.0 7.0 – 11,0 25,0 – 29,0 7,0 – 13,0 Raén ôû nhieät ñoä phoøng C10H20O2 C12H24O2 C14H28O2 C16H32O2 C18H36O2 Oleic Linoleic Aradidonic 30,0 – 40,0 > 1,0 > 1,0 Loûng ôû nhieät ñoä phoøng C18H34O2 C18H30O2 C18H32O2 Ñöôøng lactose: Ñöôøng lactose laø thaønh phaàn ñöôøng chuû yeáu coù trong söõa, coù haøm löôïng khoaûng 3,6 – 5,5 % tuøy theo loaïi söõa.Ñöôøng lactose laø moät ñöôøng ñoâi ñöôïc hôïp thaønh töø hai loaïi ñöôøng ñôn laø glucose vaø galactose . Ñöôøng lactose toàn taïi ôû traïng thaùi töï do döôùi 4 daïng chính a vaø b hydrat , a vaø b hydrit. Daïng a vaø b luoân caân baèng neáu coù söï taùc ñoäng naøo phaù vôõ caân baèng naøy thì seõ coù söï dòch chuyeån giöõa chuùng .Trong söõa ñöôøng lactose toàn taïi ôû daïng hoøa tan . Ngoaøi ñöôøng lactose trong söõa coøn coù moät soá loaïi ñöôøng khaùc vôùi haøm löôïng nhoû. Caùc thaønh phaàn khaùc: Khoaùng vaø muoái Khoaùng trong söõa toàn taïi döôùi daïng hoøa tan hoaëc taïo muoái vôùi casein .Muoái khoaùng quan troïng nhaát laø muoái khoaùng cuûa caùc kim loaïi nhö : Ca , Mg , Na , vaø K. Chuùng hieän dieän döôùi daïng cuûa muoái PO4-3 , Cl- ,CN- vaø caseinate. Trong söõa hai muoái cuûa Ca vaø K laø phong phuù nhaát - Vitamin : Vitamin hieän dieän trong söõa raát ña daïng neân raát caàn cho söï phaùt trieån , toàn taïi cuõng nhö söï phaùt trieån cuûa caùc cô quan trong cô theå con ngöôøi Caùc enzime : Trong söõa coù chöùa nhieàu loaïi enzime coù trong töï nhieân , nhöõng enzime naøy aûnh höôûng tôùi chaát löôïng söõa vaø caùc saûn phaåm cheá bieán cuûa söõa. Caùc enzime trong söõa ñöôïc chia laøm hai nhoùm : Caùc enzime thuûy phaân :lipase , phosphotase kieàm , galactase , vaø amylase Caùc enzime oxy hoùa sinh hoïc : Peroxidase , Oxydase … II.1.2 - Tính chaát vaät lyù cuûa söõa : ÔÛ ñieàu kieän thöôøng söõa laø moät chaát loûng maøu traéng ñuïc laø hoãn hôïp cuûa nhieàu chaát khaùc nhau vaø ñöôïc phaân boá ôû nhöõng traïng thaùi khaùc nhau nhö hoøa tan hoaøn toaøn ,daïng huyeàn phuø , daïng nhuõ töông … caùc thoâng soá vaät lyù cuûa söõa nhö sau : Khoái löôïng rieâng : Laø thoâng soá quyeát ñònh traïng thaùi cuûa caùc thaønh phaàn coù trong söõa , khoái löôïng rieâng cuûa söõa töôi coù giaù trò töø 1028 – 1035 kg / m3 . Giaù trò naøy thay ñoåi vaø phuï thuoäc vaøo loaøi gioáng gia suùc, chu kyø tieát söõa vaø nhieät ñoä cuûa moâi tröôøng . Ñoä chua cuûa söõa : Ñoä chua ccuûa söõa laø do coù söï hieän dieän cuûa ion H+ . ÔÛ 20 o C ñoä pH cuûa söõa coù giaù trò khoaûng 6,5 – 6,7 vaø cuõng phuï thuoäc vaøo loaøi vaø chu kyø tieát söõa. Ñoä nhôùt cuûa söõa : Phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä vaø traïng thaùi phaân taùn cuûa caùc chaát coù tong söõa. Thoâng thöôøng ñoä nhôùt cuûa söõa coù giaù trò khoaûng 20 cp ôû 20o C - Aùp suaát thaåm thaáu cuûa söõa : Aùp suaát thaåm thaáu cuûa söõa (Ptt) ñöôïc taïo bôûi nhöõng chaát coù khaû naêng phaân taùn cao nhö ñöôøng lactose, muoái . Thoâng thöôøng aùp suaát thaåm thaáu cuûa söõa coù giaù trò vaøo khoaûng 6,6 atm ôû 0 o C Nhieät ñoä ñoâng ñaëc : Söõa coù nhieät ñoä ñoâng ñaëc töø -0,53 tôùi – 0,57 oC tuøy theo loaïi söõa.Nhieät ñoä ñoâng ñaëc trung bình la - 0,54 oC , thaáp hôn nhieät ñoä ñoâng ñaëc cuûa nöôùc laø do trong söõa coù moät soá chaát hoøa tan nhö ñöôøng lactose , caùc khoaùng … Ngoaøi nguyeân lieäu chính laø söõa töôi coøn coù moät soá nguyeân lieäu phuï trong quaù trình saûn xuaát söõa boät nhö : ñöôøng , vitamin , chaát oån ñònh …nhaèm muïc ñích taïo ñoä ñaëc cho saûn phaåm söõa , taïo ñoä ngoït , vaø maøu vaøng ñaëc tröng cho söõa . Ñöôøng maltosedextril coøn coù taùc duïng laøm cho saûn phaåm söõa boät beàn nhieät , khoâng bò bieán tính khi saáy vaø saûn phaåm söõa boät khoâng bò voùn cuïc. II.1.3 - Nhöõng bieán ñoåi cuûa söõa trong quaù trình baûo quaûn: Söõa laø chaát loûng coù giaù trò dinh döôõng cao, thaønh phaàn dinh döôõng trong söõa töôi raát caân ñoái , deã haáp thuï neân söõa töôi laø moâi tröôøng raát thích hôïp cho söï phaùt trieån cuûa vi sinh vaät . Maët khaùc trong söõa laïi coù chöùa nhieàu enzime do vaäy maø sau khi vaét ôû söõa xaåy ra nhieàu quaù trình bieán ñoåi laøm giaûm chaát löôïng cuûa söõa maø ta caàn chuù yù ñeå haïn cheá.bao goàm caùc quaù trình chuû yeáu sau ñaây: Phaûn öùng leân men ñöôøng : Thoâng thöôûng caùc vi sinh vaät phaân huûy ñöôøng taïo thaønh caùc röôïu vaø caùc aldehyd laøm giaûm chaát löôïng cuûa söõa. Phaûn öùng phaân huûy chaát beùo : Chaát beùo trong söõa bò phaân huûy coù theå laø do enxime lipase cuûa vi sinh vaät hoaëc coù theå laø do quaù trình oxy hoùa . Caùc saûn phaåm cuûa quaù trình oxy hoùa chaát beùo laø CO2 , H2O , aldehyd , cetone , peroxide vaø caùc hydroproxide laøm söõa ccoù muøi khoù chòu . Phaûn öùng phaân huûy protein : Hieän töôïng söõa töôi bò thoái röõa laø donhieàu loaïi vi sinh vaät coù trong söõa phaùt trieån vaø phaân huûy protein cuûa söõa .Nhöõng vi khuaån gaây thoái röõa ñaõ tieát caùc enzime protease ,enzime naøy taùc ñoäng laøm phaân huûy protein. Saûn phaåm cuoái ccuøng cuûa quaù trình phaân huûy naøy laø cac acid beùo ngaén maïch , NH3 , CO2 , H2S … laøm söõa coù muøi oâi thoái khoù chòu vaø ñoäc ñoái vôùi cô theå . I.2 – Caùc phöông phaùp saáy ñöôïc öùng duïng ñeå saûn xuaát söõa boät : Saáy ôû ñaây laø quaù trình laøm maát nöôùc cuûa söõa.Söõa töôi ban ñaàu ñöôïc loïc gaïn vaø tieâu chuaån hoùa baèng caùch ñun noùng ôû 93 – 100 oC trong thôøi gian khoaûng 25 phuùt neáu nhieät ñoä laø 115 -128oC thì chæ ñun töø 1 – 6 phuùt sau ñoù ñöôïc coâ ñaëc ñaït ñoä aåm laø 45 - 55 % . Söõa thöôøng ñöôïc coâ ñaëc ôû nhieät ñoä thaáp baèng quaù trình boác hôi chaân khoâng ñeå traùnh bieán tính cuûa söõa do nhieät ñoä cao. Ñeå quaù trình saáy xaûy ra toát, caùc haït söõa khoâng bò keo laïi ngöôøi ta theâm vaøo moät loaïi phuï gia laø ñöôøng Mantodextrin. Loaïi ñöôøng naøy ngoaøi vieäc giuùp cho quaù trình taïo boät khi phun ñöôïc toát hôn noù coøn giuùp söõa chòu ñöôïc nhieät doä cao hôn traùnh ñöôïc söï bieán tính cuûa söõa khi nhieät ñoä cao. Söõa ñöôïc saáy cho ñeán khi ñaït ñoä aåm laø 2,5 – 5 % . Trong ñieàu kieän ñoä aåm naøy thì caùc loaøi vi sinh vaät khoâng theå toàn taïi vaø phaùt trieån ñöôïc , tröø moät soá baøo töû . Do vaäy trong coâng ngheä saûn xuaát söõa boät saáy vöøa ñoùng vai troø cheá bieán vöøa ñoùng vai troø baûo quaûn,tuøy theo yeâu caàu saûn phaåm vaø cheá ñoä coâng ngheä maø ngöôøi ta coù theå söû duïng caùc loaïi phöông phaùp vaø thieát bò saáy sau. I.2.1 –Saáy chaân khoâng(Freeze- Drying): Duøng trong saûn xuaát söõa boät chaát löôïng cao , trong phöông phaùp naøy nöôùc trong söõa ñöôïc boác hôi ôû ñieàu kieän chaân khoâng nhieät ñoä saáy thaáp ,vì vaäy maø öu ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø caùc protein trong söõa khoâng bò bieán tính cuõng nhö khoâng keùo theo caùc phaûn öùng baát lôïi khaùc. Beân caïnh ñoù thì phöông phaùp naøy cuõng coù nhöôïc ñieåm laø keát caáu thieát bò phöùc taïp, hao toán nhieàu naêng löôïng do vaäy maø thieát bò naøy khoâng ñöôïc söû duïng roäng raõi trong thöïc teá I.2.2 –Saáy truïc (Roller or drum Drying): Trong phöông phaùp naøy söõa ñöôïc saáy baèng caùch tieáp xuùc tröïc tieáp beà maët truyeàn nhieät ( hai truïc ñöôïc gia nhieät baèng hôi nöôùc) .Thieát bò söû duïng trong phöông phaùp naøy töông ñoái ñôn giaûn nhöng gaëp khoù khaên trong khi vaän haønh. Neáu quaù trình xöû lí nhieät khoâng toát khoâng thích hôïp seõ keùo theo ssöï thay ñoåi ñaùng keå tính chaát hoùa lí cuûa söõa, taïo maøu do phaûn öùng caramel , protein bò bieán tính, ñoä hoøa tan cuûa söõa giaûm . Vì vaäy maø thieát bò naøy cuõng khoâng ñöôïc söû duïng roäng raõi trong coâng ngheä saûn suaát söõa tröø moät soá loaïi söõa duøng trong coâng nghieäp khoâng yeâu caàu ñoä hoøa tan cao. I.2.3 – Saáy phun ( Spray – Drying): Trong phöông phaùp naøy nguyeân lieäu ñöôïc phaân taùn vaøo trong thieát bò saáy döôùi daïng caùc haït söông vaø ñöôïc laøm khoâ baèng doøng khí coù nhieät ñoä cao.Quaù trình saáy dieãn raát maõnh lieät trong loøng theå tích caùc gioït loûng . Saûn phaåm cuûa saáy phun döôùi daïng boät mòn. Öu ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø thôøi gian saáy ngaén, saûn phaåm thu ñöôïc ôû daïng mong muoán do vaäy khoâng caàn phaûi xöû lí theâm ,beân caïnh ñoù noù cuõng coù moät soá nhöôïc ñieåm nhö laø kích thöôùc thieát bò khaù lôùn,tieâu toán nhieàu naêng löôïng.Tuy nhieân,phöông phaùp saáy phun laø phöông phaùp ñöôïc söû duïng phoå bieán nhaát trong coâng ngheä saûn xuaát söõa boät hieän nay, chi tieát cuûa coâng ngheä naøy seõ ñöôïc trình baøy cuï theå trong phaàn sau. I.3 – Nhöõng bieán ñoåi cuûa söõa trong quaù trình saáy phun: Khi ñöôïc phaân taùn vaøo trong thieát bò saáy döôùi dang gioït, döôùi taùc duïng cuûa doøng khí coù nhieät ñoä cao caùc gioït söõa se giaûm ñöôøng kính, khoái löôïng vaø theå tích. Trong ñieàu kieän saáy lí töôûng khoái löôïng seõ bò giaûm khoaûng 50% , theå tích giaûm 40% , coøn ñöôøng kính giaûm khoaûng 70% so vôùi gioït loûng ban ñaàu töø voøi phun .Ngoaøi nhöõng bieán ñoåi treân thì trong quaù trìng saáy söõa coøn coù moät soá bieán ñoåi baát lôïi khaùc nhö sau: Protein bò bieán tính gaây ra muøi khoù chòu, giaûm ñoä hoøa tan cuûa söõa laøm giaûm giaù trò caûm quan vaø giaù trò dinh döôõng cuûa saûn phaåm Trong ñieàu kieän saáy ôû nhieät ñoä cao , coù theå xaåy ra phaûn öùng caramel hoùa ñöôøng lactose coù trong thaønh phaàn cuûa söõa, phaûn öùng Maillardd… taïo muøi vaø maøu khoâng toát , baát lôïi cho saûn phaåm Söï oxy hoùa cuûa caùc lipite coù trong söõa( do söï coù maët cuûa emzim lizase coù trong söõa trong tröôøng hôïp xöû lí khoâng trieät ñeå).Vì vaäy ñoái vôùi nguyeân lieäu söõa töôi dung deã saûn xuaát söõa boät nguyeân kem thì thöôøng phaûi chuù yù naâng cao nhieät ñoä khi thanh truøng so vôùi nguyeân lieäu deå laøm söõa boät khoâng beùo ñeå ñaûm baûo voâ hoaït hoaøn toaøn enzim lizase I.4 – Quaù trình saáy phun : Söõa ñöôïc phun thaønh nhöõng haïy buïi nhoû vaø ñöôïc laøm khoâ trong phoøng saáy. Söõa töôi ban ñaàu ñöôïc coâ ñaëc ñaït ñoä khoâ töø 45 – 55 % trong ñieàu kieän chaân khoâng sau ñoù ñöôïc ñöa vaøo thieát bò saáy phun . Khi thieát bò laøm vieäc khoâng khí qua boä phaän loïc (9) ñöôïc thoåi vaøo boä phaän ñoát noùng (4), taïi ñaây khoâng khí ñöôïc ñoát noùng tôùi180 o C vaø thoåi vaøo buoàng saáy (6) .Söõa ñaëc ñöôïc bôm cao aùp bôm töø boàn chöùa tôùi voøi phun vaø ñöôïc phun vaøo trong thaùp döôùi daïng nhöõng haït buïi nhoû. Trong phoøng saáy caùc haït buïi söõa ñöôïc saáy khoâ ngay laäp töùc thaønh boät söõa rôi xuoáng döôùi. Khoâng khí trong thaùp saáy ñöôïc quaït huùt ra ngoaøi qua xyclon (8) ñeå thu laïi nhöõng haït saûn phaåm nhoû bò loâi cuoán theo doøng khí , noù ñöôïc troän vôùi saûn phaåm töø trong thaùp saáy nhôø oáng vaän chuyeån khí ñoäng (5) qua xyclon (8) vaø ñöôïc laáy ra ngoaøi lieân tuïc. ÔÛ phöông phaùp naøy maëc duø nhieät ñoä cuûa khoâng khí khaù cao (180o C ) nhieät ñoä cuûa nhöõng haït söõa chæ môùi 70 – 80 o C , vaø khoâ ngay thaønh boät trong moät khoaûng thôøi gian raát ngaén do vaäy maø thaønh phaàn vaø tính chaát cuûa söõa haàu nhö khoâng ñoåi , ñoä hoøa tan cuûa söõa boät raát cao. Söõa boät ñöôïc saûn xuaát thao phöông phaùp naøy goïi laø söõa boät hoøa tan. Chöông II - TÍNH CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT VAØ NAÊNG LÖÔÏNG: II.1 - Caùc thoâng soá ban ñaàu : Naêng suaát theo saûn phaåm saáy : G2 = 100 kg/h Ñoä aåm ban ñaàu cuûa vaät lieäu saáy: W1 = 50 % Ñoä aåm cuûa vaät lieäu sau khi saáy : W2= 3% G1 : Naêng suaát nhaäp lieäu, kg/h Ga : Naêng suaát boác hôi aåm, kg aåm/h Gk : Löôïng khoâng khí tieâu hao, kg kk/h II.2 - Caân baèng vaät chaát : Trong quaù trình saáy haøm löôïng chaát khoâ trong nguyeân lieäu khoâng thay ñoåi do vaäy ta coù: Þ = =194 (kg/h) Löôïng aåm boác hôi trong quaù trình saáy Ga = G1 –G2 = 194 – 100 = 94 (kg aåm/h) Löôïng khoâng khí caàn cho quaù trình saáy - Choïn khoâng khí vaøo calorifer coùnhieät ñoä to = 30 oC, jo = 0.77 . Khoâng khí vaøo thieát bò saáy coù nhieät ñoä laø t1 = 180o C,ra khoûi thieát bò saáy coù nhieät ñoä laø t2= 90 oC ( kg aåm/kg kk khoâ) Ho = to + (2500+ 2*to)*do =30 + ( 2500 + 2*30 )* 0,02 = 81,2 (kj/kg kk khoâ) Khoâng khí vaøo calorifer ñöôïc ñoát noùng ñeán t1 = 180 o C, d1 = do = 0,02 ( kg aåm/kg kk khoâ) H1 = t1 + ( 2500 + 2*t1)* d1= 180 +(2500 +2*180)*0,02 =237,2 (kj/kg kk khoâ) Quaù trình saáy theo lí thuyeát do vaäy Enthanpi cuûa khoâng khí ra khoûi thieát bò saáy H2 = H1 do vaäy : Ñoä chöùa hôi : (kg aåm/kg kk khoâ) 0,064 0,02 90 t oC 30 180 d Löôïng khoâng khí tieâu hao rieâng : (kg kk khoâ/kg aåm) Löôïng khoâng khí tieâu hao trong quaù trình saáy Gk= l*Ga =22,73* 94=2136,6 ( kgkk khoâ/h) Theå tích khoâng khí vaøo vaø ra khoûi thieát bò saáy ; Trong ñoù r1, r2 laø khoái löôïng rieâng cuûa khoâng khí ôû nhieät ñoä t1 , t2 r1 = 0,78 (kg/m3) ; , r2 = 1,029 ( kg/ m3) Thay vaøo ta coù V1 = 2739( m3/h) ; V2= 2075,8 ( m3/h) Löu löôïng khoâng khí khoâ chuyeån ñoäng trong thaùp saáy phun Löu löôïng khoâng khí thöïc chuyeån ñoäng trong thaùp saáy bao goàm löôïng khoâng khí khoâ vaø löôïng hôi aåm boác hôi töø vaät lieäu saáy : Vt = V + Ga/rh = 2407,4 + 94 / 1,296 = 2480 ( m3/h) II.3 - TÍNH THIEÁT BÒ CHÍNH : II.3.1 - Caùc thoââng soâ ban ñaàu - Choïn voøi phun taïo söông loïai cô khí coù ñöôøng kính loã phun laø dc = 10-3m , goùc phaân taùn tia µ = 50o - Giaû thieát vaän toác chuyeån ñoäng cuûa khoâng khí trong thaùp laø w = 0,32 (m/s) rl laø khoái löôïng rieâng cua dòch söõa ñöa vaøo saáy, rl = 1232 ( kg/m3) II.3.2 - Kích thöôùc thieát bò chính: - Ñöôøng kính trung bình cuûa gioït vaät lieäu ñöôïc tính theo coâng thöùc trong ñoù Laø heä soá phuï thuoäc caáu taïo cuûa voøi phun ;chuaån soá Reynolds. Vôùi: - ml ñoä nhôùt cuûa dòch söõa ñöa vaøo saáy; ml = 30*10-3 (Pa.s) Þ ù thay vaøo ta coù Xaùc ñònh ñöôøng kính thieát bò: Baùn kính taùn phun ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc trong ñoù Rp ; baùn kính taùn phun, m w ; vaän toác doøng khí chuyeån ñoäng trong thieât bò, m/s r ; aån nhieät hoùa hôi cuûa aåm, kj/kg ; r = 2150 kj/kg C1, C2 ; nhieät dung rieâng cuûa vaät lieäu saáy ôû nhieät ñoä T1 T2, kj/kg ñoä C1= 1500 (kj/kg ñoä) , C2 = 31 (kj/kg ñoä) Ctb ; nhieät dung rieâng trung bình, Ctb= 1013 (kj/kg ñoä) n ; ñoä nhôùt cuûa khoâng khí, m2/s n = 26,86 *10-6 (m2/s) dtb ; kích thöôùc trung bình cuûa saûn phaåm dtb = 25*10-5 (m) thay vaøo ta coù Rp = dtb*2056,62 = 25*10-5*2056,62 = 0,514 (m) ñöôøng kính thaùp phun ; DT = 3* Rp = 1,55 (m) Choïn ñöôøng kính thaùp phun laø DT = 1,6 (m) Xaùc ñònh chieàu cao cuûa thaùp saáy: Chieàu cao höõu hieäu cuûa thaùp saáy ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc Tö ; nhieät ñoä baàu öôùt , Tö = 54 o C (tra töø giaûn ñoà khoâng khí aåm ) n ; ñoä nhôùt cuûa khoâng khí, n = 34,85*10-6 (m2/s) l ; heä soá daãn nhieät cuûa khoâng khí, l = 3,4*10-2 ( w/m2 .ñoä) dmax ; kích thöôùc lôùn nhaát cuûa haït saûn phaåm , dmax = 2. dtb = 50.10-5 (m) Þ HT =dmax * 7240 = 50*10-5* 7240 = 3.62 (m) Choïn chieàu cao cuûa thaùp laø HT = 4 (m) ,goàm 2 phaàn ; phaàn thaân hình truï cao 2,6(m) phaàn ñaùy coân coù chieàu cao laø 1,4 (m) Kieåm tra laïi vaän toác cuûa khoâng khí ñi trong thaùp so vôùi löïa choïn ban ñaàu: Tieát dieän cuûa thaùp saáy: Vaän toác khí ñöôïc xac ñònh theo coâng thöùc cheânh leäch so vôùi löïa choïn ban ñaàu < 5% ; vaäy löïa choïn ban ñaàu laø hôïp lyù Xaùc ñònh thôøi gian saáy: ; wh ;toác ñoä cuûa haït saûn phaåm rôi trong thieát bò , xem wh = w = 0,34 ( m/s). Vaäy thôøi gian saáy vaät lieäu laø: II.3 - TÍNH CAÂN BAÈNG NAÊNG LÖÔÏNG : II.3.1 - Toån thaát nhieät ôû thaùp saáy : - Cheá chuyeån ñoäng cuûa khoâng khí trong thieát bò - Heä soá caáp nhieät töø trong loøng deán thaønh thaùp do ñoái löu cöôõng böùc } Þ e1 =1,4 - Heä soá caáp nhieät do ñoái löu töï do Þ Nu = 146,3 - Heä soá caáp nhieät toång quaùt töø trong ñeán thaønh thieát bò µ1 = k*( µ1’+ µ1”) k laø heä soá tính ñeán ñoä nhaùm, choïn k = 1,25 Þ µ1 = 5,76 ( W/m2..ñoä) - Heä soá caáp nhieät töø ngoaøi thaønh thieát bò ñeán moâi tröôøng xung quanh.Giaû söû nhieät ñoä cuûa khoâng khí trong phaân xöôûng laø tk = 28o C. Nhieät ñoä cuûa lôùp theùp baûo veä ngoaøi thaùnh thieát bò laø tn = 60 oC ôû nhieät ñoä naøy ta coù: l =2,67*10-2 (W/m.ñoä) n =16,69*10-6( m2/s) Þ (W/m2 .ñoä) Heä soá caáp nhieät do böùc xaï : Trong ñoù : : laø möùc ñoä ñen cuûa vaät, vôùi heä thoáng baèng theùp choïn = 0,85 Co : laø heä soá caáp nhieät cuûa vaät ñen tuyeät ñoái , choïn Co = 5,7 T1 = tw + 273 = 60 + 273 = 333 o C T2 = tf2 + 273 = 30 + 273 = 303 oC Thay vaøo ta coù : (W/m2.ñoä ) Heä soá caáp nhieät töø beà ngoaøi thieát bò vaøo khoâng khí (W/m2 ñoä ) - Choïn vaät lieäu caùch nhieät cho thaùp laø boâng thuûy tinh, heä soá daãn nhieät laø l = 0,037(W/m ñoä). - Beà daøy thieát bò laø b1=5 (mm), beà daøy lôùp voû baûo veä laø b3 =1(mm), laøm baèng vaät lieäu la theùp khoâng ræ coù l1=l3 = 21,2(W/m .ñoä). - Beà daøy cuûa lôùp caùch nhieät laø :b2 Löôïng nhieät truyeàn töø trong thaùp do caáp nhieät laø q =p* DT* a1(ttb –t2) = 3,14*1,6* 5,5(135-90) = 1235 (W/m) Maët khaùc : trong ñoù : tw1 , tw2 ; nhieät ñoä beân trong vaø beân ngoaøi thaønh thieát bò xem tw1 ~ tw2 = 90 o C tw3 , tw4 ; nhieät ñoä ôû beà trong vaø beà ngoaøi cuûa lôùp voû baûo veä xem tw3 ~ tw4 = 60 oC b1 b2 b3 tw1 tw2 tw3 tw4 D tb ; ñöôøng kính trung bình cuûa thieát bò khi keå caû lôùp caùch nhieät Dtb = Dt + 2*b1 +b2 = 1,6 + 2* 0,005 +b2 (m) Thay vaøo ta tính ñöôïc beà daøy cua lôùp caùch nhieät laø b2 = 1 (cm) - Heä soá truyeàn nhieät toång quaùt töø trong loøng thieát bò ra moâi tröôøng xung quanh laø (W/m2 ñoä) t oC - Cheânh leäch nhieät ñoä trung bình giöõa moâi tröôøng trong thieát bò vaø moâi tröôøng xung quanh Dt1 = t1 – tn = 180 – 28 = 152 oC Dt2 = ttb - tn = 125 – 28 = 107 oC 180 135 28 - Dieän tích beà maët trao ñoåi nhieät vôùi moâi tröôøng xung quanh trong ñoù : Dng = DT + 2*( b1 +b2+b3) = 1,6 + 2*( 0,005 + 0,01 + 0,001) =1,632 (m) Þ - Nhieät löôïng toån thaát ra moâi tröôøng xung quanh tính theo moät kg aåm qm = K* F *Dtln =2,08*128*22,6 = 230 (kj/kg) II.3.2 - Caân baèng nhieät löôïng trong quaù trình saáyö1 Theo khoâng khí vaøo :Gk* Ho = 2030 Theo aåm cuûavaät lieäu : Cn*tvaøo= 251,4 Töø calorifer : l*(H2 –Ho) = 3900 Theo vaät lieäu aåm - Toång nhieät löôïng vaøo laø :Sqvaøo = 6571,4 Nhieät ra ( kj/kg aåm ) Theo khoâng khí Gk * H2 = 5930 Theo saûn phaåm ñi ra Toån thaát ra moâi tröôøng xung quanh : q = 230 - Toång nhieät löôïng ra laø : Sqra = 6252 Toån thaát nhieät : Cheânh leäch giöõa nhieät vaøo vaø nhieät ra trong quaù trình saáy : Löôïng nhieät toån thaát ra moâi tröôøng: trong ñoù : - Cp laø nhieät dung rieâng cuûa vaät lieäu ñöôïc tính theo coânh thöùc sau : Ta tính ñöôïc : Cp1 = 3,15 (kj/kg.ñoä)ä Cp2 = 1,23 (kj /kg.ñoä) - Cn laø nhieät dung rieâng cuûa nöôùc; Cn = 4,19 ( kj/kg.ñoä) - tvaøo nhieät ñoä vaøo cuûa nguyeân lieäu ; tvaøo = 60 o C - t2 nhieät ñoä ra cuûa saûn phaåm ; t2 = 90 oC Cheânh leäch giöõa saáy thöïc teá vaø saáy lyù thuyeát: D = Cn* t1 – (q2 + qm) trong ñoù : laø nhieät ñun noùng . D = 4,19* 60 – (88,4 + 230) = - 67 Nhö vaäy ta thaáy raèng D < 0 nhö vaäy quaù trình saáy caàn buø theâm nhieät ñun noùng vaø nhieät maát do saûn phaåm mang ra . Do vaäy maø quaù trình saáy thöïc teá seõ khaùc vôùi quaù trình saáy lí thuyeát maø cuï theå laø löôïng nhieät caàn cung caáp cho quaù trình saáy thöïc seõ lôùn hôn quaù trình saáy lí thuyeát . II.3.3 - Quaù trình saáy thöïc: t Caùc thoâng soá cuûa quaù trình saáy thöïc ñöôïc tính nhö sau: - Ñoä chöùa hôi: (kg aåm/kg kk khoâ) - Ñoä aåm cuûa khoâng khí ra khoûi thieát bò saáy: 90 0,02 0,064 0,067 180 30 - Enthanpi cuûa khoâng khí ra khoûi thieát bò saáy: (kj/kg kk khoâ) - Löôïng khoâng khí tieâu hao rieâng: (kg kk khoâ/kg aåm) Löôïng khoâng khí tieâu hao cho quaù trình saáy: G’k = Ga * l = 94* 21,1 = 1983,4 (kg kk khoâ/ h) II.4 – Tính beàn cho thieát bò chính: III.4.1 - Thaân thieát bò : Chieàu cao phaàn truï cuûa thaân : H = 2,6 m. Ñöôøng kính thieát bò : D = 1,6 m Vaät lieäu cheá taïo : Theùp khoâng ræ X18 H10T Chieàu daøy thaân chon sô boä laø : S = 5 mm . Tính kieåm tra ñoä oån ñònh cuûa thaân : Thaân chòu löïc neùn chieàu truïc vaø seõ oån ñònh neáu thoûa maõn ñieàu kieän sau ñaây: hoaëc trong ñoù ; S ; beà daøy thaân thieát bò ; m r ; khoái löôïng rieâng cuûa theùp ; kg/ m3 P ; löïc neùn chieàu truïc ; N P = 3,14*1,6*2,6* 5*10-3*7.9*103 *9,81= 5062 N - Kc Phuï thuoäc vaøo tyû soá : ta coù : ta thaáy : töông öùng thì Kc £ 0.155 . Ta choïn Kc = 0,155. Et ; laø moâ ñun ñaøn hoài cuûa theùp , tra ñöôïc :Et = 2,1*105 (N/mm2) . Thay vaøo coâng thöùc treân ta coù : Ta thaáy : S – Ca = 5 (mm) > 1,82 . Vaäy thaân thieát bò thoûa ñieàu kieän beàn III.4.2 Ñaùy naép thieát bò : Choïn naép phaúng , ñaùy daïng noùn goùc ôû ñaùy laø 60o . Chieàu daøy cuûa ñaùy vaø naép choïn baèng chieàu daøy thaân , S = 3 mm . Kieåm tra laïi theo tieâu chuaån beàn ta thaáy thoûa maõn . Chöông III – TÍNH TOAÙN THIEÁT BÒ PHUÏ: III .1 - Tính thieát bò truyeàn nhieät: Caùc thoâng soá ban ñaàu: - Caùc thoâng soá cuûa khoâng khí : Löôïng khoâng khí ñi trong thieát bò G2’= 0,653 (kg/s) Nhieät ñoä khoâng khí ban baàu laø 30o C vaøo calorifer ñöôïc gia nhieät ñeán 200o C(xem toån thaát nhieät töø calorifer ñeán thaùp laø 20o C) Choïn loaïi oáng theùp duøng laøm oáng truyeàn nhieät coù heä soá daãn nhieät l = 46,5 W/m .oC ñöôøng kính oáng d1/d2 =38/34 mm .OÁng ñöôïc ñaët so le ;böôùc oáng :s1 = s2 = 1,5 d2 . Khoùi loø cho ñi trong oáng theùp vôùi vaän toác laø w1 = 6 m / s ; khoâng khí ñi ngoaøi oáng theùp vôùi vaän toác laø : w2 = 3 m/s Khoâng khí vaøo thieát bò saáy ñöôïc gia nhieät baèng khoùi loø, caùc thoâng soá cuûa khoùi loø nhö sau: Löu löôïng : G’1= 0.6 ( kg/s) ; Nhieät ñoä : tf 1‘ = 290o C . Nhieät ñoä trung bình cuûa khoâng khí : tf2 = 0,5 * ( t”f 2 + t’f 2) = 0,5*( 200 + 30) =115oC. Töø nhieät ñoä tf 2 tra baûng caùc thoâng soá vaät lí cuûa khoâng khí ta coù: Khoái löôïng rieâng :rf 2 = 0,888 ( kg/m3) ; Ñoä nhôùt ñoäng :uf 2 = 24,2* 10-6 (m2/s) ; Heä soá daãn nhieät : lf = 3,29*10-2 (W/m .o C); Nhieät dung rieâng : Cp 2 = 1,01 (kj/kg); Nhieät löôïng maø khoâng khí nhaän ñöôïc: Q2 = Gk’* Cp * (t”f 2 – t’f 2) = 0,653*1,01* ( 200 – 30 ) = 112,12 (kj). Ñeå xaùc ñònh gaàn ñuùng nhieät ñoä trung bình cuûa khoùi loø sau khi trao ñoåi nhieät vôùi khoâng khí giaû söû nhieät ñoä cuûa noù laøø tf 1 = 230 oC sau ñoù tính laëp kieåm tra laïi. Ôû nhieät ñoä tf 1 = 230 oC ta coù : Cp 1 = 1,11 (kj/kg.oC ) Töø phöông trình truyeàn nhieät ta coù nhieät löôïng maø khoùi loø truyeàn cho khoâng khí laø: boû qua toån thaát nhieät thì löôïng nhieät naøy ñuùng baèng nhieät löôïng maø khoâng khí nhaän ñöôïc Q2 ; do vaäy ta coù: Nhieät ñoä trung bình cuûa khoùi loø ñöôïc tính laïi nhö sau : Vaäy ta duøng tf 1 = 206 oC ñeå choïn caùc thoâng soá vaät lyù cuûa khoùi loø tra baûng ta coù Khoái löôïng rieâng cuûa khoùi loø : r1 = 0,784 ( kg/m3) Nhieät dung rieâng cuûa khoùi loø : Cp 1 = 1,097 (kj/kg.oC) Heä soá daãn nhieät cuûa khoùi loø : lf 1 = 4,01* 10-2 (W/m.oC) Ñoä nhôùt ñoäng hoïc cuûa khoùi loø : uf 1 = 32,8*10-6 (m2/s) Chuaån soá Prandl cuûa khoùi loø : Pr = 0,67 Chuaån soá Reynolds cuûa khoùi loø ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: Vôùi giaù trò cuûa chuaån soá Re treân tra baûng ta coù : (Tra theo giaûn ñoà hình 3.1 trang 112 taäp 10 ) Nu = 20* 0,670,43 = 16,84 Töø ñaây ta tính ñöôïc heä soá caáp nhieät veà phía khoùi loø : - Veà phía khoâng khí( beân ngoaøi oáng) > 103 Khoâng khí ñi trong calorifer theo phöông vuoâng goùc voùi chuøm oáng rong tröôøng hôïp naøy thì chuaån soá Nu ñöôïc tính theo coâng thöùc sau Töø ñaây ta tính ñöôïc heä soá caáp nhieät phía khoâng khí ñi ngoaøi oáng : - Heä soá truyeàn nhieät toång quaùt cho calorifer : - Ñoä cheânh leäch nhieät ñoä trung bình logarit: Trong calorifer doøng khoâng khí va doøng khoùi loø trao ñoåi nhieät vôùi nhau moät caùch hoãn ñoän do trong calorifer coù nhieàu taám ngaên laøm ñoåi höôùng cuûa doøng khoâng khí phía ngoaøi oáng . Luùc naøy cheânh leäch nhieät ñoä trung bình seõ lôùn hôn tröôøng hôïp xuoâi chieàu nhöng nhoû hôn tröôøng hôïp ngöôïc chieàu vaø ñöôïc tính theo coâng thöùc sau Dt = Dtng* e trong ñoù : Dtng = tf1 – tf2 = 206 – 115 = 91 oC heä soá hieäu chænh . Ñeå tính ñöôïc e ta caàn tính : töø hai thoâng soá treân döïa vaøo ñoà thò thöïc nghieäm ta tra ñöôïc : e = 0,89 thay vaøo ta coù : Dt = 91* 0,89 = 81 oC Toång dieän tích beà maët trao ñoåi nhieät Dieän tích maët ngoaøi cuûa moät oáng laø . F1 oáng = 2*p* dtb* L = 2* 3,14* (0,038 + 0,034 )* 2 /2 = 0,45 (m2). Trong ñoù L laø chieàu daøi cuûa thieát bò , choïn sô boä L = 2 m Toång soá oáng caàn cho thieát bò truyeàn nhieät laø . ( oáng) Ñöôøng kính cuûa thieát bò döôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc sau D = s* (m – 1) + 4 * d1 ; trong ñoù s = 1,5* d1 = 0,054 (m) Vaäy : D = 0,054*(17 – 1) + 4*0,038 = 1(m) L/D = 2 Î (2 – 2,5 ) vaäy löïa choïn sô boä ban ñaàu laø hôïp lí Löôïng nhieân lieäu tieâu toán Khoâng khí ôû ñieàu kieän thöôøng t = 30oC ñöôïc ñoát chaùy vôùi daàu FO vaøñoát noùng leân ñeán nhieät ñoä raát cao sau ñoù troän vôùi khoâng khí ban ñaàu trôû thaønh khoùi loø trao ñoåi nhieät vôùi taùc nhaân saáy coù : Löu löôïng : G2’= 0,6 (kg/s ) hay G2’ = 2160 (kg/h) Nhieät ñoä : tk = 290 oC Nhieân lieäu duøng ñeå ñoát laø daàu FO coù thaønh phaàn chuû yeáu laø caùc paraffin töø C14 – C17 vaø khoaûng 10% caùc caáu töû trô (Tr). Löôïng khoâng khí khoâ caàn thieát ñeå ñoát chaùy 1 kg nhieân lieäu laø : Lo = 11.6* %C + 34,8*%H Ñoái vôùi daàu FO coù 70% C ; 15% H ; coøn laïi laø caùc caáu töû trô Lo = 11,6*0,7 + 34,8*0,15 = 15,43 (kg kk khoâ/kg nhieân lieäu). Sau khi chaùy vôùi daàu trôû thaønh khoùi loø noù ñöôïc daãn vaøo buoàng hoaø troän vôùi khoâng khí ban ñaàu ñeå coù nhieät ñoä mong muoán . Quaù trình naøy ñöôïc ñaëc tröng bôûi heä soá dö cuûa khoâng khí α Trong ñoù : hbd : Hieäu suaát cuûa buoàng ñoát (hbd = 0,8 ) Qc : Nhieät trò cao cuûa nhieân lieäu (Qc = 43157 kj/kg) Cnl,tnl : Nhieät dung rieâng vaø nhieät ñoä cuûa nhieân lieäu Cpk,tk :Nhieät dung rieâng vaø nhieät ñoäcuûa khoùi loø (Cpk = 1,027 kj/kg.ñoä) - ha, ha o : Enthanpi cuûa hôi nöôùc chöùa trong khoùi loø sau buoàng hoaø troän vaø khoâng khí ngoaøi trôøi(ha = 2960kj/kg , hao = 2554 (kj/kg)) xo,to : Haøm aåm vaø nhieät ñoä ban ñaàu cuûa khoâng khí (xo = 0.02 kg/kg kk khoâ) A : Löôïng hôi nöôùc coù trong nhieân lieäu (A~0) Tr : Haøm löôïng chaát trô coù trong nhieân lieäu ( Tr = 10% ) Thay vaøo ta tính ñöôïc Löôïng khoâng khí khoâ sau buoàng hoaø troän caàn thieát laø. Lk = (α .Lo + 1) - (Tr + 9.H + A) = (16,2*15 +1 ) – (9*0,15 +0,1) = 249,5 ( kg kk khoâ /kg nl) Löôïng nhieân lieäu tieâu toán : B = G2’/ Lk = 0,6*3600 /249,5 = 8,7 (kg / h ) Theå tích nhieân lieäu tieâu toán cho quaù trình saáy laø: Vd = B/rd = 8,7 /0,86 = 10,1 ( l/h ) III.2 - Tính vaø choïn xyclon laéng Ñöôøng kính cuûa xyclon ñöôïc tính theo coâng thöùc sau trong ñoù: V ; löu löôïng cuûa khoâng khí , m3/s V = 0,653 m3/s wq , toác ñoä quy öôùc ; wq = ( 2,2 – 2,5 ) m/s Choïn toác ñoä quy öôùc laø wq = 2,5 m/s - Vaäy choïn xyclon coù ñöôøng laø D = 600 mm; caùc thoâng soù kyõ thuaät cuûa xyclon nhö sau: Ñöôøng kính cöûa vaøo : 0,105 m Chieàu cao cöûa vaøo : 0,33 m Ñöôøng kính oáng taâm : 0,29 m Chieàu cao oáng taâm : 0,45 m Chieàu cao phaàn truï : 0,8 m Toång chieàu cao : 1,85 m Trôû löïc qua xyclon: Heä soá trôû löïc qua xyclon ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: x , laø heä soá trôû löïc phuï thuoäc vaøo kieåu xyclon; tra baûng ta coù x = 60. r , laø khoái löôïng rieâng cuûa khoâng khí ,kg/m3 r = 0,97 kg/m3 III.3 –Tính choïn quaït ñaåy vaø quaït huùt: Choïn oáng daãn khoâng khí coù ñöôøng kính laø F = 300 mm. Trôû löïc töø quaït ñeán calorifer, (xem khoaûng caùch töø quaït ñeán calorifer laø 1 m): -Vaän toác doøng khí thoåi trong oáng: Ta coù : Regh = 6 * (F/e)8/7 Ren = 220 * (F/e)9/8 -Choïn oáng baèng toân coù sôn choáng ró seùt, e = 0,5 mm töø ñaây ta coù Regh = 0,86* 104 Ren = 27,34 * 104 Ta thaáy : Regh < Re < Ren , -Heä soá ma saùt ñöôïc tính theo coâng thöùc sau : -Trôû löïc töø quaït ñeán calorifer laø : Trôû löïc trong calorifer: -Nhieät ñoä trung bình cuûa doøng khí trong calorifer trong ñoù : Heä soá oáng chieáu daøi 2 m chon A = 3. Toån thaát aùp ñeå khoâng khí vaøo vaø ra thieát bò cung vôùi choå ñoåi doøng 180o ñöôïc xem baèng toån thaát aùp suaát trong caùc oáng cuûa thieát bò. Vì thieát bò chöùa khoâng khí neân caàn cung caáp moät löôïng khoâng khí taêng leân.Do vaäy trôû löïc qua thieát bò taêng khoaûng 25% toång toån thaát qua thieát bò: Vaäy toång trôû löïc toång coäng trong thaùp saáy laø : Dp2 = 2614*1,25 = 3267,4 (N/m2). Trôû löïc töø calorifer ñeán phoøng saáy: -Vaän toác khoâng khí trong oáng daãn: Töông töï ta coù: trôû löïc : Trôû löïc trong thieát bi saáy: Trôû löïc ñoät thu ñoät môû vaøo vaø ra thieát bò saáy: Tieát dieän cuûa oáng : Tieát dieän cuûa thaùp saáy: Ta coù tyû leä : ;töø ñaây tra baûng ta coù e = 0,75 Xem trôû löïc ñoät thu baèng trôû löïc ñoät môû vaäy toång trôû löïc do ñoät thu vaø ñoät môû ñöôïc tính theo bieåu thöùc sau. Boû qua trôû löïc do ñoåi höôùng vaø caùc trôû löïc khaùc. Vaäy toång trôû löïc laø : SDp = Dpxyclon + Dp1+ Dp2 + Dp3 + Dp4 + Dp5 = 3442,3 N/m2 = Ht Hñ = 0,2*Ht – 544,02 = 144,44 (N/m2) Coät aùp toaøn phaàn cuûa quaït laø : Htp = Hñ + Ht = 144,44 + 3442,3 = 3586,74 (N/m2 ) ~ 358,7 mmH20 Choïn quat ly taâm : Aùp suaát quaït ôû ñieàu kieän thöïc teá. - Coâng suaát cuûa quaït ñöôïc tính theo bieåu thöùc sau : Trong ñoù G1’ = 0,653 kg/s . h , Hieäu suaát chung ; h = 0,7 HP , Coät aùp toaøn phaàn cuûa quaït . Trong heä thoáng duøng hai quaït maéc noái tieáp nhö vaäy coâng suaát .cuûa moãi quaït laø N’ = 2 (kw) Moät quaït ñaët tröôùc calorifer ñaåy khoâng khí vaøo calorifer coøn moät quaït ñaët sau cyclone huùt khoâng khí ra khoûi thieát bò saáy Coâng suaát cuûa ñoäng cô : Nñc = b * N ; vôùi N = (2 – 5) ta choïn b = 1,15 Vaäy coâng suaát cuûa ñoäng cô laø Nñc = 1,15 * 2 = 2,3 (kw) IV.4 - Tính choïn bôm cao aùp : Duøng bôm cao aùp , aùp suaát cuûa bôm taïo ñöôïc :p2 = 60 at. Löu löôïng dòch söõa theo lyù thuyeát : Coät aùp toaøn phaàn bôm taïo ñöôïc khi chaïy laø : Trong ñoù : p1 vaø p2 –Aùp suaát treân beà maët chaát chaát loûng khoaûng huùt vaø khoaûng ñaåy. p1 = 1 at ; p2 = 60 at - Khoái löôïng rieâng cuûa chaát loûng : r = 1232 kg/m3 g – Gia toác troïng tröôøng Ho – Chieàu cao hình hoïc ñöa chaáy loûng leân ; Ho = 6 m DH –Aùp suaát maát do khaéc phuïc trôû löïc treân ñöôøng oáng ; DH = 3% H Töø ñaây tính ñöôïc: H = 510 (m) Coâng suaát cuûa bôm laø : Ñeå bôm laøm vieäc an toaøn ta chon heä soá an toaøn b = 2 N’ = b*N = 0,8 (kw) Vaäy ta choïn loaïi bôm : OÕ B IV.5 – Tính chaân ñoõ cho thieát bò chính : Choïn loai chaân ñôõ nhö hình veõ . Toång khoái löôïng cuûa thieát bò laø : M = 600 + 200 = 800 (kg) Taûi troïng leân moät chaân ñôõ laø Vôùi taûi troïng naøy döïa vaøo soå tay quaù trình vaø thieát bò hoaù hoïc ta choïn ñöôïc chaân ñôõ vôùi caùc thoâng soá kích thöôùc nhö sau : Chieàu cao cuûa chaân : H = 2000 mm Goùc môû laø 20o Chieàu daøy cuûa chaân ñôû : s = 10 mm IV .6 – Cöõa quan saùt : Thieát keá cöõa quan saùt ôû treân cöûa ngöôøi ( cöõa ñeå söõa chöõa hay veä sinh thieát bò ) Cöõa ngöôøi coù kích thöôùc : 0,4 x 0,5 (m) . Cöõa quan saùt laø hình troøn coù : d = 0,2 (m) Chöông IV – TÍNH VAØ ÑAÙNH GIAÙ HIEÄU QUAÛ KINH TEÁ : IV . 1 – Chi phí ñeå thieát keá thieát bò : Giaù thaønh buoàng saáy : - Toång khoái löôïng cuûa thaùp laøm baèng theùp khoâng ræ X18H10T laø 500 (kg ) giaù thaønh : 500* 50000 = 25000000 ñ Toång khoái löôïng cuûa bích laøm baèng theùp CT3 laø : 50*2 = 100 ( kg ) Giaù thaønh : 100* 10000 = 1000000 ñ Toång khoái löôïng cuûa chaân ñôõ vaø cöõa quan saùt voøng taêng cöùng laøm baèng theùp CT3 laø : 100 (kg ) Giaù thaønh : 100*10000 = 1000000 ñ Bu loâng gaén choùp 12 caùi ,bu loâng baét bích 48 caùi laøm baèng theùp CT3 Giaù thaønh : 5000* ( 12 + 48 ) = 300000 ñ - Boâng thuûy tinh giaù thaønh : 100000 ñ . - Toång soá tieàn vaät tö : 27400000 ñ Tieàn gia coâng baèng 100% tieàn vaät tö vaäy giaù thaønh cuûa thaùp laø : 54800000 ñ Giaù thaønh caùc thieát bò phuï : Voøi phun giaù : 150000 ñ Ñaàu doát daàu giaù : 500000 ñ Quaït li taâm giaù : 1800000*3 = 5400000 ñ Xyclon giaù : 200000*2 = 400000 ñ Oáng theùp khoâng ræ chieáu daøi laø 10 m giaù : 10*100000 = 1000000 ñ Bôm cao aùp giaù : 800000* 2 = 1600000 ñ Van inox giaù :50000ñ*5 = 250000 ñ Toång giaù thaønh caùc thieát bò phuï laø : 9300000 ñ Choïn heä soá phaùt sinh trong quaù trình thieát keá laø k = 1,3 Vaäy toång giaù thaønh cuûa thieát bò laø : 1,3*( 54800000 + 930000 ) = 83330000 ñ TOÅNG KEÁT Sau moät thôøi gian tìm toøi nghieân cöùu veà ñeà taøi saáy vaät lieäu ñaëc bieät laø saáy saûn xuaát söaõ boät hoaø tan baèng coâng ngheä saáy phun em coù moät vaøi nhaän xeùt veà öu nhöôïc ñieåm cuûa coâng ngheä naøy nhö sau. Veà maët öu ñieåm - Coâng ngheä naøy coù theå saáy ñöôïc caùc loaïi vaät lieäu daïng dung dòch , daïng huyeàn phuø , daïng pase vôùi thôøi gian saáy khaù nhanh - Saûn phaåm thu ñöôïc ôû daïng boät mòn, khoâng caàn nghieàn, söõa boät hoaø tan toát vaø chaát löôïng haàu nhö khoâng ñoåi sau vôùi ban ñaàu - Thieát bò naøy coù theå deã daøng töï ñoäng hoaù ,ñieàu khieån baèng maùy tính … Tuy nhieân bean caïnh nhöõng öu ñieåm ñoù thì noù cuõng coù moät soá ñaëc ñieåm nhö sau. - Chi phí naêng löôïng cho quaù trình saáy lôùn, toån thaát nhieät nhieàu, hieäu suaát söû duïng nhieät khoâng cao chæ khoaûng 50-60%. - Thieát bò khoù gia coâng, khoù cheá taïo ñaëc bieät laø cô caáu phaân taùn taïo söông.Quaù trình saáy dieãn ra trong thaùp vôùi cheá ñoä thuyû ñoäng löïc heat söùc phöùc taïp. Thieát bò saáy phun coù nhöõng nhöôïc ñieåm nhaát ñònh nhöng noù vaãn ñöôïc söû duïng raát roäng raõi trong thöïc teá nhö saáy saûn xuaát boät cam, saûn xuaát caø pheâ hoaø tan…vaø ñaëc bieät laø trong coâng ngheä saûn xuaát söõa boät hoaø tan vì noù cho chaát löôïng saûn phaåm cao vaø thôøi gian saáy ngaén maø caùc thieát bò khaùc khoâng ñaùp öùng ñöôïc. Moät laàn nöõa em xin chaân thaønh caùm ôn söï höôùng daãn nhieät tình cuûa thaày Leâ Xuaân Haûi , söï giuùp ñôõ cuûa caùc thaày coâ giaùo trong boä moân Maùy& Thieát Bò , boä moân Coâng Ngheä Thöïc Phaåm ñaõ giuùp em hoaøn thaønh ñoà aùn moân hoïc naøy TAØI LIEÄU THAM KHAÛO : [1] – Nhoùm taùc giaû _ SOÅ TAY QUAÙ TRÌNH VAØ THIEÁT BÒ COÂNG NGHEÄ HOAÙ CHAÁT .Taäp I & II Nhaø xuaát baûn Khoa Hoïc Vaø Kyõ Thuaät Haø Noäi - 1999. [2] - Nguyeãn Vaên Luïa _ KYÕ THUAÄT SAÁY VAÄT LIEÄU . Nhaø xuaát baûn Ñaïi Hoïc Quoác Gia Thaønh Phoá Hoà Chí Minh - 2000 [3] – Traàn Vaên Phuù _ TÍNH TOAÙN VAØ THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG SAÁY. Nhaø xuaát baûn Khoa Hoïc Vaø Kyõ Thuaät Haø Noäi - 1999. [4] – Phaïm Vaên Boân_ Nguyeãn Ñình Thoï _ QUAÙ TRÌNH VAØ THIEÁT BÒ TRUYEÀN NHIEÄT. Nhaø xuaát baûn Kyõ Thuaät Thaønh Phoá Hoà Chí Minh - 1999. [5] – Phaïm Vaên Boân -Vuõ Baù Minh - Hoaøng Minh Nam _ QUAÙ TRÌNH VAØ THIEÁT BÒ COÂNG NGHEÄ HOAÙ HOÏC _ Taäp 10 Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Thaønh Phoá Hoà Chí Minh - 2000 [6] - DAIRY PROCESSING HANDBOOK MUC LUÏC Lôøi noùi ñaàu : …………………………………………………………………………………………………………….……………1 Chöông 1 : Toång quan Toång quan veà nguyeân lieäu ………………………………………………………………………2 Caùc phöông phaùp saáy trong saûn xuaát söõa boät………………………………..7 Nhöõng bieán ñoåi cuûa söõa trong quaù trình saáy……………………………………8 Quy trình coâng nhgeä vaø thieát bò saáy phun trong saûn xuaát söõa boät……………………………………………………………………………………………………………………..9 Chöông 2 : Tính caân baèng vaät chaát vaø naêng löôïng: Caùc thoâng soá ban ñaàu…………………………………………………………………………….11 Tính caân baèng vaät chaát……………………………………………………………………………11 Tính toaùn thieáy bò chính ………………………………………………………………………….13 Tính caân baèng naêmg löôïng…………………………………………………………………..16 Tính beàn cho thieát bò…………………………………………………………………………………22 Chöông 3 : Tính toaùn thieát bò phuï : Tính toaùn thieát bò truyeàn nhieät…………………………………………23 Tính va øchoïn cyclon laéng………………………………………………29 Tính choïn quaït ñaåy vaø huùt…………………………………………………………………….30 Tính choïn bôm cao aùp…………………………………………………………………………….33 Tính chaân ñôõ , cöõa quan saùt…………………………………………………………………34. Chöông 4 : Tính kinh teá :………………………………………………………………………………………………35 Toång keát : ……………………………………………………………………………………………………………………… .36 Taøi lieäu tham khaûo :……………………………………………………………………………………………………..37