TRƯỜNG CƠ KHÍ – ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ NHIỆT – LẠNH
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY PHUN
CÀ PHÊ HÒA TAN
Sinh viên thực hiện: Trần Đăng Khải
Giảng viên hướng dẫn: Ts. Trần Thị Thu Hằng
Hà Nội, tháng 1/2024
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY
Họ và tên sinh viên: Trần Đăng Khải Mã số SV: 20204351
Lớp-Khóa: Nhiệt 03-K65
Nội dung đồ án môn học: Thiết kế hệ thống sấy phun cà phê hòa tan
Năng suất sấy : 100 kg/h
Nhiệt độ TNS vào : 300
Nhiệt độ TNS ra : 100
Độ ẩm VLS vào : 60%
Độ ẩm VLS ra : 4%
Nguồn cấp nhiệt (TNS) : không khí
Độ ẩm ngoài trời : 81%
Nhiệt độ ngoài trời : 25
Các yêu cầu thực hiện:
- Tìm hiểu về cà phê hòa tan và công nghệ sấy
- Tính toán cân bằng nhiệt và cân bằng năng lượng trong quá trình sấy
- Tính toán truyền nhiệt và kích thước của thiết bị sấy
- Tính toán cơ khí và bảo ôn thiết bị sấy
- Tính chọn các thiết bị phụ
Cán bộ hướng dẫn: TS. Trần Thị Thu Hằng
Hà Nội, tháng 1 năm 2024
Phê duyệt của bộ môn Cán bộ hướng dẫn
(ký tên)
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm qua, ngành kỹ thuật Nhiệt đã phát triển rất mạnh mẽ, được
ứng dụng và đóng góp nhiều lợi ích trong hầu hết các ngành công nghiệp, các mặt
trong đời sống (nhiệt điện, luyện kim, công nghiệp chế biến, sản xuất và bảo quản,
hóa dầu…). Một trong những lĩnh vực đang được quan tâm chính là công nghệ hóa
học, công nghệ sinh học và thực phẩm sử dụng các thiết bị nhiệt như chưng cất, cô
đặc, … và đặc biệt là công nghệ sấy. Từ xa xưa, ông cha ta đã vẫn dụng các hình
thức sấy như: phơi nắng, gác bếp… Về nguyên lý, quá trình sấy rất đơn giản là
tách ẩm ra khỏi vật liệu sấy. Tuy nhiên, với những yêu cầu khác nhau về sản phẩm
sấy, dạng vật liệu sấy mà công nghệ sấy đang ngày càng phát triển, đa dạng về
hình thức để đáp ứng những yêu cầu khắt khe đó.
Chính vì vậy mà sinh viên ngành “Kỹ thuật Nhiệt” Khoa Năng Lượng Nhiệt,
Trường Cơ Khí, Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã được các thầy, cô trang bị kiến
thức cơ bản về kỹ thuật nhiệt. Đồ án môn học là một trong những cách trang bị
kiến thức tốt nhất cho sinh viên và trong kì học này chúng em đã được làm đồ án
về hệ thống và thiết bị nhiệt này.
Đề tài của em trong đồ án môn học này là “Thiết kế hệ thống thiết bị sấy
phun” với vật liệu là cà phê hòa tan.
Do kiến thức còn rất hạn chế nên đồ án này sẽ không thể tránh khỏi những sai
sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy, cô giáo và các bạn để đồ án
thêm hoàn thiện hơn.
Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. Trần Thị Thu Hằng
cùng toàn thể các thầy cô giáo trong bộ môn Kỹ Thuật Nhiệt đã giúp đỡ em hoàn
thành bản đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................................................3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU SẤY.........................................................................6
1.1. Giới thiệu về nguyên liệu sấy.........................................................................................................6
1.2. Nguồn gốc và phân loại.................................................................................................................. 7
1.3. Cấu tạo, thành phần hóa học của hạt cà phê................................................................................9
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SẤY............................................................................11
2.1. Khái niệm về sấy........................................................................................................................... 11
2.2. Các phương pháp sấy................................................................................................................... 12
2.3. Thiết bị sấy phun..........................................................................................................................13
2.4. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình sấy phun................................................................18
2.5. Xác định chế độ sấy và các thông số tính toán............................................................................18
2.5.1. Tác nhân sấy...........................................................................................................................18
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT..........................................................19
3.1. Tính toán các thông số của vật liệu..............................................................................................19
3.2. Tính toán quá trình sấy lý thuyết................................................................................................19
3.2.1. Xác định các thông số điểm nút............................................................................................19
3.2.2. Tiêu hao không khí lý thuyết................................................................................................22
3.2.3. Tiêu hao nhiệt lý thuyết.........................................................................................................23
3.3. Thiết kế sơ bộ hệ thống sấy..........................................................................................................23
3.3.1. Tính toán vòi phun cơ khí.....................................................................................................23
3.3.2. Tính thể tích buồng sấy.........................................................................................................24
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY THỰC.....................................................................28
4.1. Tính cân bằng nhiệt......................................................................................................................28
4.1.1. Tổn thất nhiệt do VLS mang đi............................................................................................28
4.1.2. Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che.......................................................................................29
4.2. Tính toán quá trình sấy thực....................................................................................................... 31
4.3. Hiệu suất thiết bị sấy....................................................................................................................32
CHƯƠNG V: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ PHỤ........................................................................................33
5.1. Tính chọn thiết bị gia nhiệt cho không khí – calorifer...............................................................33
5.1.1. Tính hệ số truyền nhiệt K......................................................................................................34
5.1.2. Tính độ chênh nhiệt độ trung bình.......................................................................................35
5.1.3. Tính toán kích thước calorifer..............................................................................................36
5.1.4. Tính trở lực của calorifer......................................................................................................38
5.2. Tính chọn Cyclon.......................................................................................................................... 39
5.3. Tính trở lực................................................................................................................................... 42
5.3.1. Trở lực ma sát........................................................................................................................42
5.3.2. Trở lực cục bộ........................................................................................................................43
5.4. Tính chọn quạt..............................................................................................................................44
5.5. Tính chọn van hồi lưu................................................................................................................... 46
5.6. Tính chọn bơm cấp liệu................................................................................................................48
5.7. Tính chọn lò đốt than................................................................................................................... 50
KẾT LUẬN.............................................................................................................................................. 51