Bài giảng Kỹ thuật sấy - Thiết bị sấy thùng quay, tầng sôi, dòng cao tầng, bức xạ

 GVHD: Thầy Nguyễn Lê Hồng Sơn Nhóm báo cáo: NHÓM 4 Khoa : Cơ Khí Động Lực Ngành: Công nghệ Kỹ thuật NhiệtKỸ THUẬT SẤYTHIẾT BỊ SẤY THÙNG QUAY, TẦNG SÔI, DÒNG CAO TẦNG, BỨC XẠNỘI DUNG TRÌNH BÀYTổng quan1234Thiết bị sấy thùng quayThiết bị sấy tầng sôiThiết bị sấy dòng cao tầnThiết bị sấy bức xạ56Thiết bị phụ trong hệ thống Sấy là quá trình tách lỏng ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt. Ngày xưa người ta đã biết sử dụng phương pháp sấy tự nhiên rất đơn giản là phơi nắng. Tuy nhiên, phơi nắng bị hạn chế lớn là cần diện tích sân phơi rộng và phụ thuộc vào thời tiết, đặc biệt là bất lợi trong mùa mưa. Vì vậy, trong nhiều lĩnh vực sản xuất người ta phải sấy nhân tạo.Kết quả của quá trình sấy là hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng lên. Điều đó có ý nghĩa quan trọng trên nhiều phương diện khác nhau.- Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi trạng thái pha lỏng trong vật liệu thành hơi. Hầu hết các vật liệu trong sản xuất đề chứa pha lỏng là nước và người ta gọi là ẩm.- Việc cung cấp năng lượng cho vật liệu trong quá trình sấy được tiến hành theo các phương pháp truyền nhiệt đã biết.Vai trò của sấy trong sản xuất và đời sốngTỔNG QUAN	Phân loại kỹ thuật sấy: 1. Dựa vào tác nhân sấy: sấy không khí hay khói lò, sấy thăng hoa, sấy bằng dòng điện cao tần.Dựa vào áp suất làm việc: sấy chân không, sấy ở áp suất thườngDựa vào phương pháp làm việc: máy sấy liên tục, máy sấy gián đoạn.Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: sấy tiếp xúc hay sấy đối lưu, sấy bức xạ, sấy bằng dòng điện cao tầng.Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy tầng sôi, sấy phun,..Dựa vào chuyển động tương đối của tác nhân sấy và vật liệu sấy: sấy xuôi chiều, ngược chiều, chéo dòng,	Các thiết bị sấy cơ bản:	- Thiết bị sấy đối lưu.	- Thiết bị sấy bức xạ.	- Thiết bị sấy tiếp xúc.	- Thiết bị sấy dùng điện trường cao tần.	- Thiết bị sấy thăng hoa.	- Thiết bị sấy chân không thông thường	Các thiết bị phụ:	- Quạt gió.	- Calorifer.	- Thiết bị lọc bụi.	- Thiết bị truyền tải2. SẤY THÙNG QUAYHệ thống sấy thùng quay là một thùng sấy hình trụ với một góc nghiêng xác định. Trong thùng có các cánh xáo trộn, khi thùng quay thì vật liệu sấy chuyển động từ đầu này sang đầu kia và tác nhân sấy cũng vào đầu này, ra đầu kia. Hệ thống sấy thùng quay chuyên dùng sấy vật liệu dạng hạt hoặc dạng cục nhỏ, độ ẩm thường lấy đi là độ ẩm bề mặt.Cánh khuấy Nhiệm vụ của các cánh khuấy là để đảo trộn cho các VLS cho đều và để làm cho các VLS tăng khả năng trao đổi nhiệt và làm cho vật liệu sấy thoát hơi ẩm nhanh hơn và làm giảm bớt thời gian sấy. Và ta có rất nhiều cánh khác nhau, cánh khuấy kép, cánh khuấy đơn và cũng được làm từ những vật kiệu cứng và chịu được va đập như thép.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 1.Thùng quay	2.Vành đi đỡ	3.Con Lăn đỡ 4.Bánh răng	5.Phễu hứng sản phẩm	6.Quạt hút 7.Thiết bị lọc bụi	8.Lò đốt	9.Con lăn chặn 10.Mô tơ quạt chuyển động 	11.Bê tông	 12.Băng tải13.Phểu tiếp liệu	14.Van điều chỉnh	15.Quạt thổi2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Máy sấy thùng quay gồm 1 thùng hình trụ (1) đặt nghiêng với mặt phẳng nằm ngang 1- 6o. Toàn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên 2 bánh đai đỡ (2). Bánh đai được đặt trên bốn con lăn đỡ (3), khoảng cách giữa 2 con lăn cùng 1 bệ đỡ (11) có thể thay đổi để điều chỉnh các góc nghiêng của thùng, nghĩa là điều chỉnh thời gian lưu vật liệu trong thùng.Thùng quay được là nhờ có bánh răng (4 ). Bánh răng (4) ăn khớp với với bánh răng dẫn động (12) nhận truyền động của động cơ (10) qua bộ giảm tốc. Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu chứa(14)và được chuyển động dọc theo thùng nhờ các đệm ngăn. Các đệm ngăn vừa có tác dụng phân bố đều vật liệu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy. Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước của vật liệu sấy tính chất và độ ẩm của nó. Vận tốc của khói lò hay không khí nóng đi trong máy sấy khoảng 2- 3 m/s,thùng quay 5-8 vòng/phút. Vật liệu khô ở cuối máy sấy đươc tháo qua cơ cấu tháo sản phẩm (5) rồi nhờ băng tải xích (12) vận chuyển vào kho.Khói lò hay không khí thải được quạt (7) hút vào hệ thống tách bụi, để tách những hạt bụi bị cuốn theo khí thải. Các hạt bụi thô được tách ra, hồi lưu trở lại băng tải xích (12). Khí sạch thải ra ngoài. Có nhiều loại thiết bị lọc bụi hình bên là thiết bị lọc bụi kiểu Xyclon2.2 Ưu nhược điểm của hệ thống sấy thùng quay Ưu điểm :- Quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt giữa vật liệu sấy và tác nhấn sấy.- Cường độ sấy lớn, có thể đạt 100kg ẩm bay hơi/m3h.thiết bị nhỏ gọn, có thể cơ khí và tự động hóa hoàn toàn. - Máy sấy quay được đặc trưng bởi công suất lớn với mức tiêu thụ năng lượng thấp. - Nó được thiết kế với cơ cấu hợp lý, hoạt động thân thiện với môi trường, ít tạo ô nhiễm Nhược điểm :Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi do vỡ vụn. Do đó trong nhiều trường hợp sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm sấy. Máy sấy thùng quay được sử dụng để sấy các loại vật liệu dạng bột hoặc hạt nhỏ ẩm ướt. Đặc biệt thích hợp cho các loại nguyên liệu có khuynh hướng bị rối hoặc dính vào nhau trong băng chuyền hoặc khay sấy. Tuy nhiên do va đập, cọ xát trong máy, chúng chỉ hạn chế sử dụng cho tương đối ít loại sản phẩm (ví dụ: hạt đậu, hạt cacao, café,). Máy có cấu tạo chuyên biệt cho việc làm khô nhanh chóng các vật liệu. Nó vận hành đơn giản, tiêu thụ điện năng thấp và được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp.2.3 Ứng dụng:Hệ thống sấy cátSấy Cafe Thùng Quay	Sấy bức xạ là phương pháp sấy dùng dòng nhiệt bức xạ để gia nhiệt và sấy khô vật lệu. Nguồn nhiệt bức xạ thường dùng là đèn hồng ngoại,điện trở (dây,tấm hay thanh điện trở), dùng nhiên liệu lỏng hay khí, tấm kim loại được đốt nóng tới nhiệt độ nhất định để vật nóng phát ra bức xạ hồng ngoại. 	Ngoài ra sấy bằng bức xạ cũng được dựa trên sự hấp thụ năng lượng bức xạ mặt trời và chuyển đổi thành năng lượng nhiệt của nhiên liệu sấy (phương pháp tự nhiên).	Bản chất của quá trình sấy bức xạ:Là sự bốc hơi nước của sản phẩm ở nhiệt độ bất kì. Là quá trình khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu.5. HỆ THỐNG SẤY BỨC XẠCÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY BẰNG BỨC XẠPhương pháp tự nhiên: phơi nắngPhương pháp nhân tạo: - Thiết bị sấy bức xạ dùng hồng ngoại- Thiết bị sấy bức xạ dùng bề mặt bức xạ bằng điện trở- Thiết bị sấy bức xạ gia nhiệt bằng hơi đốtPhương pháp tự nhiênPhơi nắng Đây là phương pháp lợi dụng năng lượng mặt trời để làm khô nguyên liệu và cũng là phương pháp sấy truyền thống phổ biến nhất. Nhiệt từ ánh sáng mặt trời sẽ đốt nóng nguyên liệu và làm cho nước trong nguyên liệu bốc hơi và đạt đến độ ẩm cần thiết. Hiệu quả của quá trình phơi nắng phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí, tốc độ gió,loại và điều kiện của nguyên liệuƯu điểm:+ Không cần dùng đến nhiên liệu hay năng lượng cho các máy sấy.+ Thực hiện đơn giản, rẻ tiền.+ Sự hoạt động của vi sinh vật, sâu mọt giảm đáng kể do tác dụng của bức xạ măt trời.+ Không gây ô nhiễm môi trường.Nhược điểm:+ Không chủ động,hoàn toàn phụ thuộc vào thời tiết.+ Không thực hiện được liên tục hoặc trong suốt cả năm.+ Tổn thất do gãy vỡ, chim chóc, chuột, bị lẫn đất cát và dễ bị ẩm khi trời mưa, vì vậy phải có những dụng cụ hay xây dựng sân phơi đặc biệt.+ Không phù hợp cho một lượng lớn nhiên liệu được thu hoạch trong một thời gian ngắn.+ Tốn nhiều công lao động và không cơ giới hóa được. Thiết bị loại này có kết cấu gọn nhẹ và dễ điều khiển chế độ sấy. Thường dùng đèn hồng ngoại hay dây điện trở lồng trong ống gốm hoặc tấm điện trở làm nguồn bức xạ nhiệt.Trong hệ thống sấy bức xạ, năng lượng để nung nóng vật sấy đến nhiệt độ bay hơi của ẩm và cấp cho quá trình bay hơi ẩm chính là năng lượng bức xạ phát ra từ các nguồn bức xạ (đèn hồng ngoại, dây điện trở)Phương pháp nhân tạo: Thiết bị sấy bức xạ dùng hồng ngoại1.Quạt, 2.Tang quay, 3.Phễu cấp vật liệu sấy, 4.Ống thải tác nhân sấy, 5.Buồng sấy, 6.Đèn phát tia hồng ngoại, 7.Băng tải, 8.Cửa ra sản phẩm Dùng đèn hồng ngoại có ưu điểm là quán tính nhiệt không đáng kể, điều khiển dễ dàng. Nhược điểm là do toàn bộ sóng hồng ngoại phát ra có bước sóng khá rộng từ 0.76 ÷ 400μm, khi dùng sấy nông sản để tách nước lại cần bước sóng thấp từ 0.4 ÷ 40μm, do đó tiêu hao năng lượng cao, hiệu suất thiết bị thấp. Để quá trình bay hơi ẩm tốt và tránh cho vật liệu sấy bị đốt nóng quá mức người ta dùng quạt đối lưu cưỡng bức tác nhân sấy (không khí). Vì vậy mà hệ thống sấy bức xạ còn gọi là hệ thống sấy bức xạ - đối lưu.1.Cửa vào vật liệu sấy, 2.Thân tháp, 3.Đèn phát tia hồng ngoại, 4.Cửa ra Ở hệ thống sấy tháp bức xạ - đối lưu thì thời gian sấy phụ thuộc vào tốc độ tự chảy của hạt và tổng chiều dài máng nghiêng. Năng suất sấy phụ thuộc vào chiều rộng, chiều dày,tốc độ chảy của lớp hạt. Chiều cao của tháp phụ thuộc vào kích thước, góc nghiêng và số lượng máng nghiêng. Nếu ma sát giữa hạt và máng lớn, góc nghiêng nhỏ thì có thể tạo rung cho các máng một cách hợp lý.Thiết bị sấy tháp bức xạ - đối lưuThiết bị sấy bức xạ dùng bề mặt bức xạ bằng điện trở1.Thanh điện trở 2.Giá treo vật liêu3.Lớp cách nhiệt 4.Khung máy Thiết bị nguồn nhiệt là dây điện trở đặttrong ống kim loại, thanh điện trở hay điện trở tấm. Công suất riêng trên đơn vị diện tích bề mặt khá lớn. Thiết bị sấy bức xạ thường bố trí các thanh điện trở đặt ở xung quanh vách buồng sấy. Vật liệu sấy được treo trên giá trong buồng sấy. Phương pháp này rẻ tiền hơn sử dụng điện nhưng có nhược điểm là vận hành phức tạp,sản phẩm cháy thoát ra gây ô nhiễm môi trường. Trong thiết bị sấy bức xạ dùng hơi đốt, bề mặt bức xạ là các tấm gạch chịu lửa được gia nhiệt bẳng khí ga. Thiết bị này dùng để sấy giấy (người ta có thể dùng máy sấy lô).Thiết bị sấy bức xạ gia nhiệt bằng hơi đốtƯu điểm:+ Cường độ bay hơi ẩm lớn hơn vài lần so với phương pháp sấy đối lưu và tiếp xúc do dòng nhiệt bức xạ trên đơn vị diện tích lớn hơn đáng kể.+ Thiết bị gọn nhẹ, chiếm ít diện tích.+ Thời gian sấy cho phép rút ngắn, do đó tăng năng suất và giảm giá thành sản phẩm.Nhược điểm:+ Sản phẩm sấy dễ nứt và cong vênh. Vì vậy các vật liệu như gỗ, men sứ không thích hợp với kiểu sấy này.+ Phương pháp sấy bức xạ thích hợp với các vật liệu mỏng như vải, giấy, các chi tiết kim loại sơn hay các sản phẩm xi mạ.CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRONG HỆ THỐNG SẤY6.1 CaloriferCó nhiệm vụ đốt nóng không khí đến một nhiệt độ theo yêu cầu để cung ấp nhiệt cho VLS đồng thời giảm độ ẩm tương đối để tăng khả năng nhận ẩm. Tùy theo nguồn cung cấp nhiệt lượng mà ta có:Calorifer điệnCalorifer hơi nước Calorifer khói thải.QUẠT6.2 Quạt Quạt là thiết bị dùng để vận chuyển ( hút và đẩy) đưa không khí qua Calorifer vào thiết bị sấy để thực hiện quá trình sấy và mang ẩm thải ra môi trường. Cấu tạo và cách chọn quạt theo lưu lượng ta đã được học trong giáo trình “ Bơm quạt và Máy nén6.3 Buồng đốtBuồng đốt trong thiết bị sấy khác với buồng đốt trong lò hơi.Buồng đốt trong thiết bị sấy có thể sử dụng nhiên liệu sấy vì nhiệt độ của môi chất yêu cầu thấp( thường không vượt quá 900-1000C)6.4 Thiết bị truyền tảiThiết bị truyền tải trong HTS được hiểu là thiết bị vận chuyển VLS trong TBS trước cũng như sau khi sấy. Thiết bị truyền tải co thể là xe goòng, băng tải,- Kết cấu và kích thước của xe goòng phụ thuộc vào hầm sấy-Để VLS không rơi, chiều rộng của băng tải không nên nhỏ hơn 500mm. Các thông số của băng tải được xác định theo năng suất thể tíchCyclone Khi dòng khí và bụi chuyển động theo một quỹ đạo tròn (dòng xoáy) thì các hạt bụi có khối lượng lớn hơn nhiều so với các phân tử khí sẽ chịu tác dụng của lực ly tâm văng ra phía xa trục hơn, phần gần trục xoáy lượng bụi sẽ rất nhỏ. Nếu ta giới hạn dòng xoáy trong một vỏ hình trụ thì bụi sẽ va vào thành vỏ và rơi xuống đáy. Khi ta đặt ở tâm dòng xoáy một ống dẫn khí ra, ta sẽ thu được khí không có bụi hoặc lượng bụi đã giảm đi khá nhiều. 2.1.3 Cyclone