Đang tải... (xem toàn văn)
Báo cáo gồm 5 bài: Mạch lưu chất, Bơm Ghép bơm, Thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống, Cô đặc, Sấy đối lưu. Ngoài công thức tính toán, kết quả, các bạn còn được thấy ví dụ minh họa kết quả tính toán số liệu ở mỗi phần trong mỗi bài thực hành.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM GVHD: LÊ NHẤT THỐNG SVTH: HỒ THỊ DIỆU HẰNG MSSV: 14080211 LỚP: DHTP10B TỔ NHÓM Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 Báo cáo thực hành Kỹ thuật thực phẩm LỜI CẢM ƠN Được phân công Khoa Công nghệ hóa học đồng ý thầy giáo môn Lê Nhất Thống, em tiến hành thực báo cáo thực hành Kỹ thuật thực phẩm Để làm báo cáo này, em xin chân chân thàn cảm ơn thầy cô giáo tận tình hướng dẫn, giảng dạy tạo điều kiện tối đa cho em suốt trình học tập, rèn luyện trường Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Lê Nhất Thống tận tình, chu đáo hướng dẫn để em hoàn thành tốt báo cáo Mặc dù có nhiều cố gắng để hoàn thành báo cáo Song hạn chế kiến thức, kinh nghiệm, khả tiếp cận với thực tế nên tránh khỏi thiếu sót định mà thân chưa thấy Em mong nhận góp ý thầy để báo cáo hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! Báo cáo thực hành Kỹ thuật thực phẩm MỤC LỤC Bài 1: MẠCH LƯU CHẤT 1.1 Giới thiệu Khi dòng chất lỏng không nén chảy qua ống, loại khớp nối, van hay thiết bị đo bị tổn thất ấp suất (năng lượng) điều làm tăng lượng cần thiết để vận chuyển chất lỏng Do đó, tính toán, thiết kế lựa chọn thiết bị vận chuyển chất lỏng ta phải tính toán tổn thất Bài thí nghiệm mạch lưu chất hướng dẫn sinh viên xác định tổn thất như: tổn thất ma sát chất lỏng với thành ống, tổn thất cục co, van, đột thu, đột mở; tính toán hệ số lưu lượng dụng cụ đo (màn chắn, Ventury, ống Pito) Mô hình thí nghiệm thiết kế phép nghiên cứu chi tiết tổn thất cột áp lưu chất xuất dòng lưu chất không nén chuyển động qua ống, co nối, van, cac thiết bị đo lưu lượng Trở lực ma sát ống thẳng ống khác nghiên cứu khoảng chuẩn số Reynolds từ 103 đến gần 105, từ chế độ chảy tầng đến rối ống trơn Một thí nghiệm khác thực ống nhám để so sánh khác dộ nhám ống kích thước ống, khoảng chuẩn số Reynolds cao Cùng với đó, việc khảo sát trở lực qua van, việc đo lưu lượng qua màng chắn, ống Ventury thực Báo cáo thực hành Kỹ thuật thực phẩm 1.2 Mục đích thí nghiệm - Thí nghiệm 1: Xác định mối quan hệ tổn thất áp suất ma sát vận tốc nước chảy bên ống trơn xác định hệ số ma sát f - Thí nghiệm 2: Xác định trở lực cục co, đột thu, đột mở - Thí nghiệm 3: Xác định hệ số lưu lượng dụng cụ đo (màng chắn, Ventury) ứng dụng việc đo độ chênh áp việc đo lưu lượng vận tốc nước ống dẫn 1.3 Cơ sở lý thuyết 1.3.1 Trở lực ma sát Theo giáo sư Osborne Reyolds có hai chế độ chuyển động chất lỏng ống dẫn: - Chế độ chảy tầng với vận tốc nhỏ, trở lực ống dẫn tỉ lệ tuyến tính - với vận tốc dòng chảy ống: h~v Chế độ chảy rối với vận tốc lớn, trowe lực ống tỉ lệ với vận tốc dòng chảy theo dạng lũy thừa: hn~vn + Chế độ chảy chuyển tiếp chảy tầng chảy rối gọi chảy độ + Có hai loại trở lực đường ống dòng chất lỏng choáng đầy ống chuyển động ống dẫn: trở lực ma sát trở lực cục Trở lực ma sát hms chất lỏng chảy choáng đầy ống tính theo công thức: hms= (m) Trong đó: : hệ số ma sát L : Chiều dài ống dẫn,m D : đường kính ống dẫn,m V : Vận tốc chuyển động dòng lưu chất, m/s Để xác định chế độ chảy chất lỏng ta dựa vào chuẩn số Reynolds, công thức xác định chuẩn độ số Re sau: Báo cáo thực hành Kỹ thuật thực phẩm Re = Trong đó: v: vận tốc chuyển động lưu chất ống, m/s dtđ: đường kính tương đương, m ν: Độ nhớt động học lưu chất, m2/s Với vận tốc lưu chất xác định sau: v= ; đó: Q: lưu lượng dòng chảy ống, m 3/s A: tiết diện mặt cắt ống dẫn, m2 Reynolds chứng minh nếu: • Re < 2320 : lưu chất chảy tầng f= • Re =2320 ÷ 4000: lưu chất chảy độ f= • Re = 4000 ÷ 100000 : lưu chất chảy xoáy ống nhẵn f= • Re 100000: Lưu chất chảy xoáy ống nhám f= [-1,8*log(2; đó: n: độ nhám tương đối ống 1.3.2 Trở lực cục Là lực chất lỏng thay đổi hướng chuyển động, thay đổi vận tốc thay đổi hình dáng tiết diện ống dẫn : đột thu, đột mở, chổ cong (co), van, khớp nối Trở lực cục kí hiệu : hm (m) hm= k* đó: k hệ số trở lực cục 1.3.3 Đo lưu lượng theo nguyên tắc chênh áp biến thiên 1.3.3.1 Lưu lượng kế màng chắn Ventury Màng chắn Ventury hai dụng cụ dùng để đo lưu lượng dựa vào nguyên tắc dòng lưu chất qua tiết diện thu hẹp đột ngột xuất độ chênh lệch áp suất trước sau tiết diện thu hẹp Báo cáo thực hành Kỹ thuật thực phẩm Áp dụng phương trình Bernoulli ta có mối liên hệ lưu lượng tổn thất áp suất qua màng chắn (ống Ventury) theo công thức sau: Q=C*[]=C*K* Trong : Q : Lưu lượng dòng chảy ống, m3/s C: Hệ số hiệu chỉnh, Cm cho màng chắn, Cv cho Ventury A1: Tiết diện ống dẫn m2 A2: Tiết diện thu hẹp đột ngột, m2 P: áp suất, Pa γ: Trọng lượng riêng lưu chất, N/m2 1.3.3.2 Ống Pitot Dùng ống Pitot ta đo áp suất toàn phần P áp suất tĩnh Pt, từ xác định áp suất động: v= Trong đó: v: vận tốc dòng chảy ống, m/s Ptp: áp suất toàn phần, Pa Pt: áp suất tĩnh, Pa 1.4 Thực nghiệm 1.4.1 Trang thiết bị, hóa chất Bảng 1.1 Kích thước ống dẫn đồng ST T Tên gọi Đường kính (mm) Đường kính (mm) Ống trơn Φ16 16 10 Ống trơn 21 21 15 Ống trơn 27 27 21 Ống nhám 27 (độ nhám e=1mm) 27 19 Ống dẫn 27 21 Báo cáo thực hành Kỹ thuật thực phẩm Báo cáo thực hành Kỹ thuật thực phẩm Bảng 1.2 Kích thước màng chắn, ống Ventury, ống dẫn Pitot, đột thu, đột mở co 900 Đường kính lỗ (mm) Màng chắn Ventury Ống dẫn Pitot Đột thu Đột mở Co 900 16 25 21 21 16 10 1.4.2 Tiến hành thí nghiệm 1.4.2.1 Chuẩn bị thí nghiệm Lưu chất sử dụng thí nghiệm nước - Mở công tắc tổng Kiểm tra nước bồn chứa, nước phải chiếm ¾ bồn, nạp thêm cần Mở tất van, bật bơm cho nước vào hệ thống, đợi khoảng 2-3 phút để nước chảy ổn định đuổi hết bọt khí 1.4.2.2 Thí nghiệm 1: Xác định tổn thất ma sát chất lỏng với thành ống Đóng tất van không cần thiết (trừ van điều chỉnh lưu lượng), mở van đường ống khảo sát Kiểm tra cột nước nhánh áp kế chữ U cho Mở bơm, kiểm tra rò rỉ hệ thống Kiểm tra dâng nước nhánh áp kế, nhánh dâng cao nhanh cần tắt bơm Tiến hành ống trơn Φ16: - Mở hoàn toàn van lưu lương kế Mở hoàn toàn van ống trơn Φ16 Mở bơm Điều chỉnh lưu lương van điều chỉnh lưu lượng mức lưu lượng khác Ứng với mức lưu lượng đọc độ chênh áp, ghi kết viết vào bảng số liệu Lặp lại thí nghiệm với ống Φ21, Φ27 trơn, Φ27 nhám 1.5 Kết bàn luận 1.5.1 Thí nghiệm Bảng 1.3 Các thống số kết tính thí nghiệm xác định hệ số ma sát với thành ống Ống khảo sát Ф16 Ф21 Lưu lượng (lít/phút) Độ chênh áp (mH2O) 0,04 Vận tốc (m/s) 0,425 0,09 0,849 0,43 1,274 0,85 1,699 10 1,24 2,123 12 1,73 2,548 14 2,22 2,972 16 2,7 3,397 18 3,22 3,822 2 0,011 0,024 0,189 0,377 0,046 0,566 0,072 0,755 10 0,099 0,944 12 0,138 1,132 Re 5242,33 10484,6 15726,9 20969,3 26211,6 31453,9 36696,2 41938,6 47180,9 3494,88 6989,77 10484,6 13979,5 17474,4 20969,3 Hệ số ma sát lý thuyết f 0,037 Hệ số ma sát thực tế f' 0,03627 0,03 0,02040 0,027 0,04332 0,025 0,04817 0,024 0,04498 0,023 0,04358 0,022 0,04108 0,021 0,03825 0,021 0,03605 0,041 0,034 0,07574 0,04131 0,03 0,03519 0,028 0,03099 0,027 0,02727 0,025 0,02640 0,185 1,321 24464,1 0,024 0,02600 Lưu lượng (lít/phút) Độ chênh áp (mH2O) Vận tốc (m/s) Re Hệ số ma sát lý thuyết f Hệ số ma sát thực tế f' 16 0,227 1,510 0,024 0,02442 18 0,251 1,699 0,023 0,02134 4 0,006 0,012 0,025 0,041 0,096 0,193 0,289 0,385 0,045 0,038 0,033 0,031 0,22220 0,11110 0,10287 0,09490 10 0,059 0,481 0,029 0,08740 12 0,078 0,578 0,028 0,08024 14 0,104 0,674 0,027 0,07860 16 0,126 0,770 0,026 0,07291 18 0,146 0,867 0,025 0,06675 Ф27 (nhám) 0,002 0,01 0,022 0,118 0,235 0,353 0,044 0,036 0,032 0,04491 0,05613 0,05488 0,031 0,471 0,03 0,04350 10 0,053 0,588 0,028 0,04760 14 Ống khảo sát Ф21 Ф27 (trơn) 27959,0 31453,9 2496,35 4992,69 7489,04 9985,38 12481,7 14978,0 17474,4 19970,7 22467,1 2759,12 5518,24 8277,36 11036,4 13795,6 - Xác định suất hiệu suát trình cô đặc - Xác định hệ số truyền nhiệt thiết bị ngưng tụ 4.3 Cơ sở lý thuyết 4.3.1 Nhiệt độ sôi dung dịch Nhiệt độ sôi dung dịch thông số kỹ thuật quan trọng tính toán thiết kế thiết bị cô đặc Nhiệt độ sôi dung dịch phụ thuộc vào tính chất dung môi chất tan Nhiệt độ sôi dung dịch luôn lớn nhiệt độ sôi dung môi nguyên chất áp suất Nhiệt độ sôi dung dịch phụ thuộc vào độ sâu dung dịch thiết bị Trên mặt thoáng nhiệt độ sôi thấp, xuống sâu nhiệt độ sôi tăng 4.3.2 Cô đặc nồi làm việc gián đoạn Trong thực tế cô đặc nồi thường ứng dụng suất nhỏ nhiệt - giá trị kinh tế Cô đặc nồi thực theo hai phương pháp sau : Dung dịch cho vào lần cho bốc hơi, mức dung dịch thiết bị giảm dần cho - đến nồng độ đạt yêu cầu Dung dịch cho vào mức định, cho bốc đồng thời bổ sung dung dịch liên tục vào để giữ mức chất lỏng không đổi nồng độ đạt yêu cầu Sau tháo dung dịch làm sản phẩm thực mẻ 4.3.3 Cân vật chất lượng Nồng độ sử dụng trình xác định khối lượng chất tan so với khối lượng dung dịch, biểu diễn dạng : (kg/kg) Ngoài nồng độ xác định khối lượng chất tan thể tích dung dịch: (kg/m3) Mối liên hệ hai nồng độ sau: Với ρdd khối lượng riêng dug dịch (kg/m3) Cân vật chất chất tan: Khối lượng chât tan vào = Khối lượng chất tan Gđ*=Gc* Cân vật chất hỗn hợp: Gđ = Gc + Gw Trong đó: Gđ, Gc: Khối lượng dung dịch ban đầu, lại nồi đun, kg , : Nồng độ ban đầu, cuối chất tan có nồi đun, kg/kg Gw: Khối lượng dung môi bay hơi, kg Cân lượng giai đoạn đun sôi: - Năng lượng nồi đun cung cấp: Qk1= P1*τ1 - - Năng lượng dung dịch nhân được: Q1= Gđ*Cp*(Tsdd-Tđ) Cp= CH2O*(1-) Cân lượng giai đoạn bốc dung môi: Năng lượng nồi đun cung cấp: Qk2= P2*τ2 Năng lượng nước nhận để bốc hơi: Q2= Gw*iw Cân lượng thiết bị ngưng tụ: Qng= Gw*rw= Với: P1, P2: Công suất điện trở nồi đun sử dụng cho trình đun nóng, hóa hơi, W Qk1, Qk2: Nhiệt lượng nồi đun cung cấp cho trình đun nóng, hóa dung môi, J Qng: Nhiệt lượng nước giải nhiệt nhận thiết bị ngưng tụ, J τ1, τ2: Thời gian thực trình đun sôi, hóa hơi, s Q1: Nhiệt lượng dung dịch nhận được, J Q2: Nhiệt lượng nước nhận để hóa hơi, J iw, rw: Hàm nhiệt nước, ẩn nhiệt hó nước áp suất thường, J/kg (Tsdd-Tđ): Chênh lệch nhiệt độ sôi nhiệt độ đầu dung dịch, 0C (Tr-Tv): Chênh lệch nhiệt độ nước vào, 0C VH2O: Lưu lượng nước vào thiết bị ngưng tụ, m3/s ρH2O: Khối lượng riêng nước, kg/m3 CH2O, Cp: Nhiệt dung riêng nước, dung dịch, J/kg.K 4.4 Thực nghiệm 4.4.1 Sơ đồ hệ thống - Dung tích nồi đun 10 lít - Bộ điều chỉnh công suất gia nhiệt (2000W) điều chỉnh tay - Một thiết bị ngưng tụ vỏ thủy tinh làm lạnh làm ống xoắn thép không rỉ (bề mặt truyền nhiệt 0,2 m2) - Một bơm định lượng cấp liệu cho trình làm việc liên tục - Tất van điều chỉnh tay - Nhiệt độ đo đầu dò nhiệt độ kết nối với hiển thị số gắn với điều khiển gắn trước - Công suất gia nhiệt điều chỉnh tay đọc trực tiếp điều khiển phía trước bảng hiển thị số nhiệt độ nồi đun - Lưu lượng dòng chất tải nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt đo Rotamet viên bi với thiết bị ngưng tụ 40-400 lít/h - Lớp bảo vệ cách nhiệt đặt mức thoát nồi đun thiết bị kết tinh không cho phép nung suốt qus trình di chuyển dung dịch thất thoát nhiệt để tránh việc kết tinh huyền phù ống 4.4.2 Trang thiết bị hóa chất - Dung dịch đồng sulphate - Cân phân tích ống đong (100ml) dùng để xác định khối lượng riêng dung dịch - Máy đo độ hấp thu A dùng để xác định nồng độ (g/l) dung dịch thông qua đường chuẩn Tài liệu hướng dẫn thực hành Ký thuật thực phẩm, trang 61 4.4.3 Tiến hành thí nghiệm - Kiểm tra hệ thống phụ trợ - Kiểm tra mô hình thiết bị - Chuẩn bị dung dịch CuSO4 - Đo quang nồng độ CuSO4 - Cho dung dịch vào nồi đun lít - Khóa van cấp nồi đun van điều chỉnh lưu lượng phần cất - Kích hoạt gia nhiệt, điều chỉnh công suất nhiệt lên 100% - Đo thời gian nhiệt độ từ lúc bắt đầu đun sôi - Mở van điều chỉnh lưu lượng phần cất - Giảm công suất xuống 85% - Đo nhiệt độ nước giải nhiệt vào, thời gian thực trình từ lúc bắt đầu sôi lượng nước ngưng tụ lít dừng trình - Đo quang nồng độ CuSO4 dung dịch lại -Dừng trình vệ sinh thiết bị 4.5 Kết bàn luận Bảng 4.1 Các thông số nồng độ xác định dung dịch Thời gian (phút ) Công suất (W) 2000 18 2000 2000 50 1700 T T đun vào T 35,7 30,2 30 40, 99,2 30 41, 99,8 30 32, 99,8 30 V đm (lít) Độ hấp thu Nồng Nồng độ độ (g/l) (g/g) 2,025 26,7 2,318 31,3 Sôi 2,402 32,5 Sôi ổn định 2,861 40,5 0,026 0,039 Đặc điểm Ban đầu Bốc Bảng 4.2 Khối lượng riêng cân vật chất ρban đầu (kg/m3) ρsau (kg/m3) 1023 1045 6,138 4,133556 2,00444 Bảng 4.3 Cân bằn lượng nồi đun Khối lượng Khối lượng đầu (kg) cuối (kg) Đặc điểm Q nồi đun (J) Sôi Bốc 2160000 1588965 571035 5814000 5369907 444093 Bảng 4.4 Cân lượng thiết bị ngưng tụ Q ngưng (W) TN 312,69 LT 1324,57 Q nhận (J) Khối lượng thứ (kg) Tổn thất (J) Tổn thất (W) ∆Tlog Hệ số truyền nhiệt (W/m2C) TN LT 1011,880 68,44 22,84 96,77 Bàn luận - Nồng độ dung dịch sau cô đặc cao lúc đầu cô đặc lượng nước - dung dịch tách ra, làm nồng độ chất tan tăng lên Quá trình cô đặc với nồng độ đầu thấp thời gian cô đặc ngắn nên nồng độ cuối - dung dịch không cao Có chênh lệch lượng nước thực tế thu lượng nước tính toán Nguyên nhân lượng nước dư thừa lưu lại hệ thống đường ống, sai sót - cân thể tích cho vào bình đun Hệ số truyền nhiệt lý thuyết lớn gần lần hệ số truyền nhiệt thực tế kết chấp nhận được, trình thí nghiệm, lượng nhiệt cung cấp để ngưng tụ thất thoát môi trường bên đầu dò nhiệt độ dò sai sử dụng lâu ngày; - nữa, thất thoát lượng thứ trình thí nghiệm Một số sai sót trình làm thí nghiệm: o Có tổn thất nhiệt lượng bên mà xác định o Sự sai lệch thể tích dung dịch cho vào nồi đun trình cân khối lượng dung dịch đầu cuối 4.6 Phụ lục • Cân vật chất Từ độ hấp thu xác định đo quang, xác định hình 4.4 Đường chuẩn xác định nồng độ dung dịch (trang 61, Tài liệu hướng dẫn thực hành Kỹ thuật thực phẩm) nồng độ CuSO4 có dung dịch (g/l) Nồng độ khối lượng xđ===0,026 (g/g) xc===0,039(g/g) Ta lại có: mđ=mc+mw suy mw=mđ-mc=ρđ*Vđ - mc =1,023*6 - 4,133556=2,004444 (kg) • - Cân lượng Giai đoạn đun sôi dung dịch Năng lượng nồi đun cung cấp: Qk1=P1*τ1=2000*18*60=2160000 (J) Năng lượng dung dịch nhận được: Q1=mđ*Cp*(Tsdd-Tđ)=6138*(99,2-35,7)= 1588965 (J) Suy Qtt1=Qk1-Q1=2160000 - 1588965= 571035 (J) - Giai đoạn bốc dung dịch: Qk2=1700*57*60=5814000 (J) Năng lượng nước nhận để bốc hơi: Q2=mw*iw=2,004444444*2679=5369907 (J) Qtt2=Qk2-Q2=5814000 - 5369907= 444093 (J) - Cân lượng thiết bị ngưng tụ: QngTN== =312,69 (W) QngLT=mw*rw=2,004444444*2260= 1324,574 (W) Qttng=QngLT-QngTN=1324,574 - 312,69= 1011,880 (W) Hệ số truyền nhiệt K= (W/m2độ) (1) Với F= 0,2 m2 ∆Tlog= ==68,440C Thay Qng, F, ∆Tlog vào (1) ta được: Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm: KTN =22,84 (W/m2độ) Hệ số truyền nhiệt lý thuyết: KLT =96,77 (W/m2độ) Bài 5: SẤY ĐỐI LƯU 5.1 Giới thiệu Sấy trình tách pha lỏng khỏi vật liệu phương pháp nhiệt Nguyên tắc trình sấy cung cấp lượng nhiệt để biến đổi trạng thái pha pha lỏng vật liệu thành Hầu hết vật liệu trình sản xuất chứa pha lỏng nước gọi ẩm Vậy thực tế coi sấy trình tách ẩm phương pháp nhiệt Sấy đối lưu phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với không khí, khói lò, gọi chung tác nhân sấy Quá trình sấy khỏa sát mặt: tĩnh học động học Nghiên cứu tĩnh học trình sấy nhằm xác định mối quan hệ thông số đầu cuối vật liệu sấy tác nhân sấy dựa phương trình cân vật chất, lượng từ xác định thành phần vật liệu, lượng tác nhân lượng nhiệt cần thiết Nghiên cứu động học trình sấy nhằm nghiên cứu biến đổi hàm ẩm nhiệt độ trung bình vật liệu theo thời gian sấy Trong phạm vi thực hành ta nghiên cứu biến đổi hàm ẩm vật liệu theo thời gian sấy từ xác định thông số hóa lý vật liệu thông số nhiệt dộng trình 5.2 Mục đích thí nghiệm Khảo sát động lực học trình sấy đối lưu thiết bị sấy không khí nhằm: - Xây dựng đường cong sấy Xây dựng đường cong tốc độ sấy Xác định độ ẩm tới hạn, độ ẩm cân vật liệu sấy 5.3 Cơ sở lý thuyết 5.3.1.Đường cong biểu diễn thay đổi độ ẩm vật liệu theo thời gian gọi đường cong sấy Sự giảm độ ẩm vật liệu đơn vị thời gian gọi tốc độ sấy: N= - Dựa vào phương pháp vi phân đồ thị ta tìm tốc độ sấy dựng đường cong tốc độ sấy - Dựa vào đường cong sấy đường cong tốc độ sấy nhận thấy diễn biến trình sấy gồm giai đoạn: giai đoạn đốt nóng vật liệu, giai đoạn sấy đẳng tốc giai đoạn sấy giảm tốc 5.3.2.Một số công thức Giai đoạn sấy đẳng tốc: Tốc độ sấy đẳng tốc: N= (%/h) Trong đó: F: Bề mặt bay vật liệu, m2 V: Thể tích vật liệu, m3 ρ0: Khối lượng riêng chất khô bề mặt, kg/m3 G0: Khối lượng vật liệu khô tuyệt đối, kg f= : Bề mặt rieng khối lượng vật liệu, m3/kg Jm : cường độ bay hơi, kg/m2h Jm= Với hệ số trao đổi nhiệt R nửa chiều dài vật liệu, (m) Wk vận tốc tác nhân sấy, (m/s) khối lượng riêng tác nhân sấy, kg/m3 Thời giai sấy giai đoạn đẳng tốc: t1 = Trong đó: Xđ độ ẩm ban đầu vật liệu Xk độ ẩm tới hạn Giai đoạn sấy giảm tốc: Tốc độ sấy giai đoạn giảm tốc: với k hệ số sấy tính : K= Thời gian sấy giảm tốc: t2= Với Xc độ ẩm cuối vật liệu 5.4 Thực nghiệm 5.4.1 Trang thiết bị, hóa chất - Vật liệu sấy: Giấy lọc giấy carton - Phong tốc kế - Đồng hồ bấm giây 5.4.2 Tiến hành thí nghiệm Khảo sát động học rình sấy 5.4.2.1 Chuẩn bị - Kiểm tra nước vị trí đo nhiệt độ bầu ướt - Kiểm tra hoạt động phong tốc kế - Tắt tất công tắc tủ điện - Cài đặt nhiệt độ sấy - Khởi động tủ điều khiển - Kiểm tra hoạt động cân - Cân vật liệu sấy - Làm ẩm vật liệu sấy - Khởi động quạt, điều tốc dộ thí nghiệm - Đo tốc độ quạt, ghi nhận giá trị đo - Bật công tắc điện trở 1, - Khi nhiệt độ đạt giá trị thí nghiệm ổn định bắt đầu tiến hành thí nghiệm 5.4.2.2 Tiến hành - Đặt vật liệu làm ẩm vào phòng sấy - Ghi nhận giá trị: Chỉ số cân, nhiệt dộ bầu khô, bầu ướt, tốc độ chuyển động không khí phòng sấy tịa thời điểm ban đầu - Sau khoảng thời gian định ghi nhận giá trị: số cân, nhiệt dộ bầu khô, bầu ướt, tốc độ chuyển động không khí phòng sấy - Tương tự tiến hành thí nghiệm mức độ nhiệt khác - Tắt công tắc điện trở - Cài đặt nhiệt độ điều khiển nhiệt độ thí nghiệm Nếu thí nghiệm cuối cài đặt nhiệt độ điều khiển 200C tắt công tắc điện trở - Lấy vật liêu sấy khỏi phòng sấy 5.5 Kết bàn luận Bảng 5.1 Các thông số cần thiết cho trình tính toán Vk (m/s) ρk (kg/m3) αq (kJ/m2h C) 1,556 1,1 182,725 F (m2) 0,445 F (kg/m2) 4,410891 Bảng 5.2 Các thông số kết tính độ ẩm, vận tốc sấy mức 50 STT 10 11 t (phút) 12 15 18 21 24 27 30 Gi (g) tư oC tk oC X (%) N (%/h) 223 211 201 189 178 166 159 151 143 137 133 30 31 34 35 35 36 35 34 35 35 33 44 46 49 50 49 50 49 49 50 48 49 120,8 108,9 99,0 87,1 76,2 64,4 57,4 49,5 41,6 35,6 31,7 237,62 198,02 237,62 217,82 237,62 138,61 158,42 158,42 118,81 79,21 STT t (phút) 33 36 39 42 45 48 51 54 57 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Gi (g) tư oC tk oC X (%) N (%/h) 129 123 119 117 114 113 112 111 111 35 35 35 35 35 36 34 35 35 50 49 49 48 50 50 49 50 49 27,7 21,8 17,8 15,8 12,9 11,9 10,9 9,9 9,9 79,21 118,81 79,21 39,60 59,41 19,80 19,80 19,80 0,00 Bảng 5.3 Thời gian, tốc độ sấy giai đoạn đẳng giảm tốc mức 50 Jm (kg/m2 h) Xc 1,09364 10, τ đẳng tốc (h) LT TT N (%) LT 482,392 TT 116,727 0,091 0,375 K (1/h) τ giảm tốc (h) LT 7,18 LT TT 0,585 2,418 TT 1,73 Bảng 5.4 Các thông số kết tính độ ẩm, vận tốc sấy mức 60 STT t (phút) 12 15 18 21 24 27 30 33 36 10 11 12 13 Gi (g) tư oC tk oC X (%) N (%/h) 221 198 179 167 153 141 133 127 121 117 112 111 111 42 44 46 43 43 46 41 39 45 44 44 45 46 55 59 60 57 58 60 56 55 60 57 59 59 59 118,8 96,0 77,2 65,3 51,5 39,6 31,7 25,7 19,8 15,8 10,9 9,9 9,9 455,45 376,24 237,62 277,23 237,62 158,42 118,81 118,81 79,21 99,01 19,80 0,00 Bảng 5.5 Thời gian, tốc độ sấy giai đoạn đẳng giảm tốc mức 60 Jm (kg/m2 h) Xc 1,09064 10,9 N (%/h) LT 481,069 TT 114,64 τ đẳng tốc (h) LT TT 0,08 0,37 K (1/h) LT 7,28 TT 1,73 τ giảm tốc (h) LT TT 0,57 2,41 Hình 5.1 Đường cong sấy mức 50 Hình 5.2 Đường cong tốc độ sấy mức 50 Hình 5.3 Đường cong sấy mức 60 Bàn luận - Thông qua đường cong sấy ta thấy độ ẩm vật liệu giảm theo thời gian sấy , lúc đầu giảm nhanh sau giảm chậm dần đến không giảm - Sấy 600C rút ngắn thời gian nhiều so với sấy 500C - Giai đoạn sấy đẳng tốc xảy ngắn nhiều so với giai đoạn sấy giảm tốc lý thuyết thực tế - Tốc độ sấy đẳng tốc lý thuyết lớn nhiều so với thực nghiệm nguyên nhân nhiệt độ, tổn thất trình thực không liên tục - Thời gian sấy đẳng tốc giảm tốc thực tế nhỏ nhiều so với lý thuyết nguyên nhân khác biệt lớn tốc độ sấy đẳng tốc giải thích - Khi sấy khối lượng vật liệu không khối lượng vật liệu khô ban đầu có lượng ẩm nhỏ tách - Độ ẩm tới hạn vật liệu lớn giai đoạn sấy đẳng tốc diễn ngắn 5.6 Phụ lục Xét dòng mức 50 Độ ẩm tương đối vật liệu (tính theo vật liệu khô): X(%) X2(%)= X3(%)= = 99 % Tốc độ sấy: N (%/ phút) N3(%/ phút)= = = 198,02 (%/ h) Dựa vào đồ thị đường cong tốc độ sấy ta xác định Xcb= 9,9 % Thực nghiệm, ta xác định đường cong tốc độ sấy giai đoạn đẳng tốc kết thúc Lý thuyết: Độ ẩm tới hạn quy ước Xk= % Nhiệt độ bầu ướt trung bình: = 34,4 0C Nhiệt độ bầu khô trung bình: = 48,85 0C Hệ số trao đổi nhiệt : (KJ/m2h0C) Với đó: R nửa chiều dày vật liệu sấy =0,0015 m wk vận tốc tác nhân sấy =1,556 m/s ρk khối lượng riêng tác nhân sấy( không khí khô) nhiệt độ bầu ướt = 1,1 kg/m3 Nhiệt hóa nước nhiệt độ bầu ướt: r = 2414,3 (kJ/kg) Jm= = (kg/m2h) - Diện tích bề mặt bay : F = m.n.a.b = 0,4455 (m 2) Bề mặt riêng khối lượng vật liệu : f= (m2 / kg) • Tốc độ sấy đẳng tốc lý thuyết: NLT1 = 100*Jm*f = 100*1,09346*4,410891= 482,3928 (%/h) Thời gian sấy giai đoạn đẳng tốc lý thuyết: TLT1= Hệ số góc : K=== 7,188 (1/h) Thời gian sấy vật liệu giai đoạn giảm tốc theo lý thuyết: tLT2= Với Xc==10,9 % = =0,585 h • Tốc độ sấy đẳng tốc thực nghiệm NTN1== = 116,7275 (%/ h) Thời gian sấy đẳng tốc theo thực tế: ttt= Hệ số góc :K=== 1,739 (1/h) Thời gian sấy vật liệu giai đoạn giảm tốc theo lý thuyết tTN2= = =2,418 h