Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 23 BÀI 4. SẤY ĐỐI LƯU I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM : Khảo sát quá trình sấy đối lư u vật liệu là giấy lọc trong thiết bò sấy bằng không khí đư ợc nung nóng nhằm :  Xác đònh đư ờng cong sấy W = f (T).  Xác đònh đư ờng cong tốc độ sấy dW dT f W ( ) . II. LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM : 1.Khái niệm, phân loại & đặc điểm của quá trình sấy : Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng phư ơng pháp nhiệt, kết quả của quá trình sấy là hàm lư ợng chất khô trong vật liệu tăng lên. Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lư ợng nhiệt biến đổi trạng thái pha của lỏng trong vật liệu thành hơi. Sấy là một quá trình phư ùc tạp, điển hình về quá trình không thuận nghòch và không ổn đònh. Trong đó hàm ẩm của vật liệu biến đổi theo cả không gian và thời gian mà bản thân quá trình tư ïtiến dần tới trạng thái cân bằng. Quá trình sấy xảy ra đồng thời 4 quá trình: Truyền nhiệt cho vật liệu, chuyển pha tư ø lỏng sang hơi, tách ẩm vào môi trư ờng xung quanh, dẫn ẩm trong lòng vật liệu. m trong vật liệu tồn tại ở các trạng thái : liên kết hóa học, liên kết hóa lý và liên kết cơ lý. Sấy chỉ tách đư ợc toàn bộ ẩm liên kết vật lý, một phần ẩm liên kết hóa lý và không tách đư ợc ẩm liên kết hóa học. Phần ẩm trong vật liệu tách đư ợc khi sấy gọi là ẩm tư ï do, phần không tách đư ợc gọi là ẩm liên kết. 2. Các giai đoạn sấy : Phân tích đư ờng cong sấy và đư ờng cong tốc độ sấy cho ta thấy quá trình A A ' B C D E X = k g a åm / k g v a ät l i e äu k h o â x * o = t h ơ øi g i a n h Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 24 sấy nói chung diễn ra theo 3 giai đoạn : giai đoạn đốt nóng, giai đoạn đẳng tốc và giai đoạn giảm tốc. Tuy nhiên đối với đa số vật liệu ẩm thì quá trình sấy đối lư u diễn ra theo 2 giai đoạn chủ yếu : giai đoạn đẳng tốc và giai đoạn giảm tốc.  Giai đoạn đốt nóng vật liệu : Nếu ban đầu nhiệt độ của vật liệu thấp hơn nhiệt độ bay hơi đoạn nhiệt của không khí thì trong giai đoạn đốt nóng, nhiệt độ của vật liệu tăng lên. Trong giai đoạn này hàm ẩm của vật liệu thay đổi rất chậm vàthời gian diễn tiến nhanh, kết thúc giai đoạn này, nhiệt độ của vật liệu đạt đến nhiệt độ bầu ư ớt của không khí. Nếu vật liệu có độï dày nhỏ và quá trình sấy là đối lư u thì thời gian này không đáng kể.  Giai đoạn sấy đẳng tốc : Sau giai đoạn đốt nóng, hàm ẩm của vật liệu giảm tuyến tính theo thời gian (đoạn thẳng trên đư ờng cong sấy hay đoạn nằm ngang trên đư ờng cong tốc độ sấy). Nếu gọi sư ï giảm hàm ẩm của vật liệu trong một đơn vò thời gian là tốc độ sấy dW d thì trong giai đoạn này dW d = const nên đư ợc gọi là giai đoạn sấy đẳng tốc, giai đoạn sấy đẳng tốc kéo dài cho đến thời điểm mà hàm ẩm của vật liệu đạt giá trò W k nào đấy thì kết thúc, W k được gọi là độ ẩm tới hạn của vật liệu. Thời gian sấy trong giai đoạn đẳng tốc :  1 1  W W N kqu (h) (1) Trong đó :  W 1 : Độ ẩm ban đầu của vật liệu (%).  W kqu : Độ ẩm tới hạn qui ư ớc (%).  N : Tốc độ sấy trong giai đoạn đẳng tốc (%/h).  Giai đoạn sấy giảm tốc : Khi độ ẩm của vật liệu đạt giá trò tới hạn W k thì tốc độ sấy bắt đầu giảm dần và đư ờng cong sấy chuyển tư ø đư ờng thẳng sang đư ờng cong tiệm cận dần đến độ ẩm cân bằng của vật liệu trong điều kiện của quá trình sấy. Khi độ ẩm của vật liệu đạt đến giá trò cân bằng W c thì hàm ẩm của vật liệu không giảm nư õa và tốc độ sấy bằng 0. Quá trình sấy kết thúc. Tốc độ sấy trong giai đoạn này thay đổi theo các qui luật khác nhau tùy thuộc tính chất và dạng vật liệu. Trong giai đoạn này J m  const,  m ,  q biến thiên và phụ thuộc vào hàm ẩm và nhiệt độ bề mặt vật liệu. Để dễ dàng cho việc tính toán, ngư ời ta thay các dạng đư ờng cong phư ùc tạp của tốc độ sấy bằng đư ờng thẳng và phải đảm bảo sao cho việc thay thế này có sai số bé nhất, khi này giá trò độ ẩm tới hạn sẽ dòch chuyển về điểm tới hạn qui ư ớc K qư với độẩm tới hạn qui ư ớc W kqư . W kqư là giao điểm giư õa đư ờng đẳng tốc N và đư ờng thẳng giảm tốc. a) Tốc độ sấy trong giai đoạn giảm tốc :    dW d K W W c  ( ) (2) Dấu (-) chỉ tốc độ sấy giảm dần. Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 25 K gọi là hệ số sấy, phụ thuộc vào chế độ sấy (tốc độ sấy đẳng tốc N) và tính chất của vật liệu (1/h). K là hệ số góc của đư ờng thảng giảm tốc và đư ợc tính : K N W W kqư c   (3) b) Thời gian sấy trong giai đoạn giảm tốc :  2 2 2 1                    W W N W W W W K W W W W kqư c kqư c c kqư c c .ln .ln (h) (4) Trong đó W 2 là độ ẩm sau cùng của vật liệu sấy (W 2 < W c ). I. MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM: 1. Thiết bò: Hệ thống thiết bò sấy đư ợc trang bò calorife đốt bằng điện trở. Nhiệt độ không khí ổn đònh nhờ bộ điều chỉnh tư ï động. Lư ợng ẩm tách ra tư ø vật liệu đư ợc ghi nhận bằng hệ thống cân đặt phía trên. thay đổi lư ợng không khí bằng hai cư ûa thông gió và một cư ûa hoàn lư u. 2. Dụng cụ và vật liệu: - Đồng hồ để đo thời gian. - 3 tấm giấy lọc, mỗi tấm đư ợc ghép tư ø 4 tờ giấy lọc. Mỗi tấm có kích thư ớc 200 x300 x 0.001 (mm). Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 26 II. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM: - Đem cân giấy lọc để xác đònh G 0 , sau đó làm ẩm đều. - Kiểm tra thiết bò sấy: đổ nùc vào chỗ đo nhiệt độ bầu ư ớt. - Bật công tắc tổng, bật công tắc quạt (chờ một phút cho phòng sấy khô), ấn nút cài đặt nhiệt độ sấy, bật công tắc điện trở để gia nhiệt. - Khi nhiệt độ phòng sấy đạt nhiệt độ mong muốn, mở cư ûa phòng sấy, đặt nhẹ nhàng các tờ giấy lọc lên giá đỡ, ghi nhận giá trò cân. - Ghi nhận các giá trò: chỉ số cân, nhiệt độ bầu khô, nhiệt độ bầu ư ớt trong phòng sấy sau mỗi thời gian 5 phút. - Tiến hành thí nghiệm ở các nhiệt độ 40 0 C, 50 0 C, 60 0 C, 70 0 C. - Đối với mỗi thí nghiệm thì độ ẩm ban đầu W 1 phải bằng nhau. III. TÍNH TOÁN: 1. Các thông số ban đầu:  Khối lư ợng giấy lọc khô tuyệt đối : G 0 (g).  Độ ẩm của giấy lọc : (%)100. 0 0 G GG W i i   G i là khối lư ợng vật liệu theo thời gian (g). 2. Đường cong tốc độ sấy: - Vẽ đồ thò đư ờng cong sấy W = f(t) - Dư ïng đư ờng cong tốc độ sấy bằng cách lấy vi phân đư ờng cong sấy. Tư ø điểm I trên đư ờng cong sấy vẽ tiếp tuyến với đư ờng cong tại I, giá trò hệ số góc của tiếp tuyến là giá trò tốc độ sấy. (Tiếp tuyến căt trục tung tại K, trục hoành tại H) IV. TÀI LIỆU THAM KHẢO. 1. Hoàng Văn Chư ớc. Kỹ thuật sấy. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. Hà nội 1999 2. Sổ tay quá trình và thiết bò công nghệ hóa học. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. Hà nội 1982 3. Nguyễn Văn Lụa. Kỹ thuật sấy vật liệu. Trư ờng đại học bách khoa thành phố Hồ Chí Minh. 4. Đỗ Trọng Đài, Nguyễn Trọng Khuông, Trần Quang Thảo, Võ Thò Nhọc Tư ơi, Trần Xoa. Cơ sở quá trình và thiết bò công nghệ hóa học. Tập 2. NXB đại học và trung học chuyên nghiệp. Hà Nội 1974 Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 27 1 Thiết bò sấy 2 Calorifer 3 Quạt 4 Cân 5 Buồng sấy 6 Bảng điều khiển 7 Cư ûa hút khí 8 Cư ûa xả khí 1 2 4 6 5 7 8 3 . sở quá trình và thiết bò công nghệ hóa học. Tập 2. NXB đại học và trung học chuyên nghiệp. Hà Nội 19 74 Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 27 1 Thiết bò sấy 2 Calorifer 3 Quạt 4. đẳng tốc N và đư ờng thẳng giảm tốc. a) Tốc độ sấy trong giai đoạn giảm tốc :    dW d K W W c  ( ) (2 ) Dấu (- ) chỉ tốc độ sấy giảm dần. Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 25 K. mỗi tấm đư ợc ghép tư ø 4 tờ giấy lọc. Mỗi tấm có kích thư ớc 200 x300 x 0.001 (mm). Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 26 II. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM: - Đem cân giấy lọc để xác