Bài 8:SẤY ĐỐI LƯU 1.GIỚI THIỆU 2.MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 3.CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1.Ngun lý q trình sấy khơng khí 3.2.Đường cong sấy tốc độ sấy 4.MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM 4.1.Sơ đồ hệ thống 4.2.Trang thiết bị, hóa chất 5.TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM .10 5.1.Chuẩn bị 10 5.2.Các lưu ý .10 6.BÁO CÁO KẾT QUẢ .11 7.XỬ LÝ SỐ LIỆU .11 8.TÍNH MẪU .12 8.1.Cân vật chất lượng : 12 Bài 8: SẤY ĐỐI LƯU 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 thường gọi ẩm Vậy thực tế xem sấy q trình tách ẩm phương pháp nhiệt  Sấy đối lưu phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với khơng khí, khói lò, gọi chung tác nhân sấy  Quá trình sấy khảo sát hai mặt: tĩnh lực học động lực học  Nghiên cứu tĩnh lực 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 lực học trình nhằm nghiên cứu biến đổi hàm ẩm (độ ẩm) nhiệt độ trung bình vật liệu theo thời gian sấy Trong phạm vi thực hành ta nghiên cứu biến đổi hàm ẩm (độ ẩm) vật liệu theo thời gian sấy từ xác định thơng số hóa lý vật liệu thông số nhiệt động q trình sấy - MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Khảo sát tĩnh lực học trình sấy đối lưu thiết bị sấy khơng khí nhằm: - Xác định biến đổi thông số vật lý không khí ẩm thành phần vật liệu sấy trình sấy - Xác định lượng khơng khí khơ cần sử dụng lượng nhiệt cần thiết cho trình - sấy So sánh đánh giá khác trình sấy lý thuyết trình sấy thực tế 3 3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Nguyên lý q trình sấy khơng khí Trong q trình sấy dùng tác nhân sấy khơng khí gọi sấy khơng khí Hình 8.1 Sơ đồ sấy khơng khí Trong sấy lý thuyết coi đại lượng nhiệt bổ sung nhiệt tổn thất không, gặp trường hợp nhiệt bổ sung nhiệt tổn thất coi sấy lý thuyết Khi sấy lý thuyết nhiệt lượng riêng khơng khí khơng thay đổi suốt q trình H=const (đẳng H), nói cách khác, trình sấy lý thuyết, phần nhiệt lượng khơng khí có bị mát để làm bốc nước vật liệu, H khơng đổi Trong q trình sấy, thường khơng khí thay đổi trạng thái vào phòng sấy sau sấy xong Các thông số đặc trưng cho trạng thái khơng khí từ ta xác định đại lượng: - Lượng khơng khí khơ máy sấy: L W W  Y Y1 Y Y Trong đó:  L: lượng khơng khí khơ máy sấy (kg/h)  W: lượng ẩm tách khỏi vật liệu (kg/h)  : hàm ẩm ban đầu tác nhân sấy (kg/kghhh)  : hàm ẩm sau đốt nóng tác nhân sấy (kg/kgkkk)  : hàm ẩm sau đốt nóng sấy tác nhân sấy (kg/kgkkk) - Lượng nhiệt cung cấp cho trình: QS = L.( H1 - H0 ) Trong đó:  QS: lượng nhiệt cung cấp cho trình sấy (kJ/h)  Ho: hàm nhiệt ban đầu tác nhân sấy (kg/kgkkk)  H1: hàm nhiệt sau đốt nóng tác nhân sấy (kg/kgkkk) Trường hợp nhiệt bổ sung chung khác với nhiệt lượng tổn thất chung gọi sấy thực tế 3.2 Đường cong sấy tốc độ sấy Đường cong biểu diễn thay đổi độ ẩm vật liệu theo thời gian sấy gọi đường cong sấy Để tìm phụ thuộc này, đem vật liệu ẩm sấy đối lưu đơn giản khơng khí nóng với tốc độ nhiệt độ khơng khí ẩm khơng đổi Sự giảm độ ẩm vật liệu đơn vị thời gian gọi thời gian sấy Từ biểu thức tốc độ sấy nhận thấy tốc độ sấy tang góc nghiêng đường tiếp tuyến với đường cong sấy Như phương pháp vi phân đồ thị tìm tốc độ sấy dựng đồ thị phụ thuộc tốc độ sấy với độ ẩm vật liệu, đồ thị phụ thuộc gọi đường cong tốc độ sấy Hình 8.3 Các đường cong tốc độ sấy điển hình Phân tích 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 3.2.1 Giai đoạn đốt nóng vật liệu Đoạn AB hình 8.2 biểu diễn giai đoạn đốt nóng vật liệu: ban đầu nhiệt độ vật liệu thấp nhiệt độ bay đoạn nhiệt khơng khí giai đoạn đốt nóng, nhiệt độ vật liệu tăng lên, Trong giai đoạn độ ẩm vật liệu thay đổi chậm thời gian diễn tiến nhanh, kết thúc giai đoạn này, nhiệt độ vật liệu đạt đến nhiệt độ bầu ướt khơng khí Nếu vật liệu có độ dày nhỏ q trình sấy đối lưu thời gian sấy khơng đáng kể 3.2.2 Giai đoạn sấy đẳng tốc Đoạn BC hình 8.2 biểu diễn giai đoạn sấy đẳng tốc: sau giai đoạn đốt nóng, độ ẩm vật liệu giảm tuyến tính theo thời gian sấy (trên đường cong sấy đoạn thẳng hay đường cong tốc độ sấy đoạn nằm ngang) Trong giai đoạn này, giảm độ ẩm vật liệu đơn vị thời gian không đổi(N=const) nên gọi giai đoạn sấy đẳng tốc, giai đoạn sấy đẳng tốc kéo dài thời điểm mà hàm ẩm vật liệu đạt giá trị kết thúc, gọi độ ẩm tới hạn vật liệu.Nhiệt độ vật nói chung nhiệt độ tâm bề mặt vật đạt đến giá trị xấp xỉ nhiệt độ bầu ướt tác nhân sấy nghĩa toàn nhiệt lượng vật liệu nhận để bay ẩm Tốc độ sấy đẳng tốc tính theo cơng thức N= Trong đó: N tốc độ sấy đẳng tốc (%/h) F: bề mặt bay vật liệu (m2) V: thể tích vật liệu(m3) p0: khối lượng riêng chất khô vật liệu (kg/m3) G0: khối lượng vật liệu khô tuyệt đối(kg) f=: bề mặt riêng khối lượng vật liệu (m3/kg) Jm: cường độ bay (kg/m2.h) Cường độ bay giai đoạn đẳng tốc xác định từ phương trình Dalton Newton: Jm= : Hệ số trao đổi nhiệt(kJ/m2.h.0C) r: nhiệt hóa nước nhiệt độ bầu ướt (kJ/kg) Nếu sấy đối lưu nhiệt độ không cao vật liệu phẳng ta có cơng thức thực nghiệm xác định hệ số trao đổi nhiệt (W/m2.k) Trong đó: R: nửa chiều dày vật liệu (m2) wk: vận tốc tác nhân sấy (m/s) pk: khối lượng riêng tác nhân sấy (kg/m3) Thời gian sấy giai đoạn đẳng tốc Trong đó:: độ ẩm ban đầu vật liệu (tính theo vật liệu khơ) : độ ẩm tới hạn (tính theo vật liệu khơ) N: tốc độ sấy giai đoạn đẳng tốc (%/h) 3.2.3 Giai đoạn sấy giảm tốc Khi độ ẩm vật liệu đạt giá trị tới hạn tốc độ sấy bắt đầu giảm dần đường cong sấy chuyển từ đường thẳngsang đường cong tiệm cận dần đến độ ẩm cân vật liệu điều kiện trình sấy Khi độ ẩm vật liệu đạt đến giá trị cân hàm ẩm vật liệu khơng giảm tốc độ sấy 0, trình sấy kết thúc Tốc độ sấy giai đoạn thay đổi theo quy luật khác tùy thuộc tính chất dạng vật liệu (hình 8.3) Để dễ dàng cho việc tính tốn, người ta thay dạng đường cong phức tạp tốc độ sấy đường thẳng giảm tốc quy ước cho việc thay có sai số bé nhất, giá trị độ ẩm tới hạn dịch chuyển điểm tới hạn quy ước gọi độ ẩm tới hạn quy ước, giao điểm đường đẳng tốc N đường thẳng giảm tốc quy ước Tốc độ sấy giai đoạn giảm tốc Dấu (-) tốc độ sấy giảm dần K gọi hệ số sấy, phụ thuộc vào chế độ sấy (tốc độ sấy đẳng tốc N) tính chất vật liệu(1/h) K hệ số góc đường thẳng giảm tốc tính: Thời gian sấy giai đoạn giảm tốc Trong đó: độ ẩm cuối vật liệu sấy( tính theo vật liệu khơ) 4.1 MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM Sơ đồ hệ thống Bảng 8.1 Bảng mô tả phận mơ hình sấy Ký hiệu Tên gọi Cửa nạp liệu Cân Calorife Quạt Nhiệm vụ Nạp liệu phòng sấy Xác định khối lượng Gia nhiệt tác nhân sấy Vận chuyển tác nhân A B Tủ điện Công tắc điện trở Công tắc điện trở sấy Điều khiển thiết bị Đóng mở điện trở Đóng mở điện trở C D E Tk Công tắc điện trở Dimer quạt Bộ điều khiển nhiệt độ Đầu dò nhiệt độ bầu khơ Đóng mở điện trở Thay đổi tốc độ quạt Điều khiển nhiệt độ Hiển thị nhiệt độ Tk0 Tư điểm Đầu dò nhiệt độ bầu ướt Hiển thị nhiệt độ Tư0 Tk điểm Đầu dò nhiệt độ bầu khô Hiển thị nhiệt độ Tk1 Tư1 điểm Đầu dò nhiệt độ bầu ướt Hiển thị nhiệt độ Tư1 Tk điểm Đầu dò nhiệt độ bầu khô Hiển thị nhiệt độ Tk2 Tư điểm Đầu dò nhiệt độ bầu ướt Hiển thị nhiệt độ Tư2 Ghi Có điều khiển nhiệt độ 4.2 điểm Trang thiết bị, hóa chất - Vật liêu sấy: giấy lọc giấy carton - Phong tốc kế - Đồng hồ bấm giây (có thể sử dụng điện thoại di động) 5.1 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM Chuẩn bị - Kiểm tra nước vị trí đo nhiệt độ bầu ướt - Kiểm tra hoạt động phong tốc kế Điện trở - 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 chỉnh tốc độ thí nghiệm -Đo tốc độ quạt, ghi nhận giá trị đo -Bật công tắc điện trở 1,2 -Ghi nhiệt độ đạt giá trị thí nghiệm ổn định bắt đầu thí nghiệm 5.2 Các lưu ý Trước đặt vật liệu sấy vào phòng sấy phải điều chỉnh cân Khi nhiệt độ sấy đạt giá trị thí nghiệm giá trị tăng tắt điện trở hoặc hai điện trở 3, tuyệt đối khơng tắt điện trở (do có điều khiển) Trường hợp sau khoảng thời gian định khơng đạt kiểm tra điện trở bật chưa (đèn báo), chưa bật lên Trong suốt q trình thí nghiệm phải điều chỉnh cho nhiệt độ điểm 1, tốc độ tác nhân sấy khơng thay đổi Khi kết thúc thí nghiệm: Tắt công tắc điện trở 3(nếu bật) Cài đặt nhiệt độ điều khiển nhiệt độ thí nghiệm Nếu thí nghiệm cuối phải cài đặt nhiệt độ điều khiển 200C tắt công tắt điện trở2 Lấy vật liệu sấy khỏi phòng sấy 6 BÁO CÁO KẾT QUẢ XỬ LÝ SỐ LIỆU Vì phòng sấy có dạng hình hộp chữ nhật nên ta có: F = a.b Trong đó: a: Chiều rộng mặt bên phòng sấy (a = 0.25 m) b: Chiều cao mặt bên phòng sấy ( b =0.39m) F = 0.25*0.39 = 0.0975 m2 Dựa vào giản đồ Ramzin ta có giá trị H Y điểm: Điểm Điểm H STT (kg/kg) 0.021 0.021 0.021 0.0209 0.0209 0.0208 (kJ/kg) 87.090 87.090 87.090 87.090 87.090 87.090 Điểm H H (kg/kg) (kJ/kg) (kg/kg) (kJ/kg) 0.024 100.464 0.0279 102.557 0.025 104.65 0.0277 102.557 0.0255 108.836 0.027 104.65 0.0255 108.836 0.0281 108.836 0.0255 108.836 0.0281 108.836 0.029 125.04 0.033 124.743 Lý thuyết Thực tế STT 8.1 W (g/kg) (g/kg) (kg) (kg) 0.43 0.47 0.002 0.43 0.37 0.007 0.41 0.27 0.003 0.37 0.19 0.01 0.59 0.47 0.008 0.64 0.41 0.013 0.51282 2.59259 3.84615 3.07692 3.25 (kJ) (kg) (kJ) 7.931487 81.432 1259.46 40.09807 81.432 1259.46 35.1188 81.432 83.63615 101.79 66.90892 122.148 122.3703 122.148 TÍNH MẪU Cân vật chất lượng : Tính mẫu dãy = = = 0.27 (g/kg) = = = 0.16 (g/kg) = = = 0.37 (g/kg) = = = 0.19 (g/kg) Lượng ẩm tách khỏi vật liệu : W = Gđ – Gc = 77-67 = 0,01 (kg) Lượng khơng khí khơ máy sấy ( theo lí thuyết) : = = = 3.846154 (kg) Lượng nhiệt cung cấp cho trình sấy ( theo lý thuyết ) : 1429.89 2213.46 2656.15 4599.16 =3.846154 ( 104.65 – 87.906 ) = 83.63615 (kJ) Lượng không khí khơ máy sấy ( theo thực tế ) : = t (s) = 101.79(kg) = 1,16 ( T lấy nhiệt độ phòng 300 C ) Lượng nhiệt cung cấp cho trình sấy ( theo thực tế ) : 101.79( 104.65 – 87.906 ) = 2213.464 (kJ) ... gọi ẩm Vậy thực tế xem sấy trình tách ẩm phương pháp nhiệt  Sấy đối lưu phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với khơng khí, khói lò, gọi chung tác nhân sấy  Quá trình sấy khảo... trình sấy đối lưu thiết bị sấy khơng khí nhằm: - Xác định biến đổi thơng số vật lý khơng khí ẩm thành phần vật liệu sấy trình sấy - Xác định lượng khơng khí khơ cần sử dụng lượng nhiệt cần thiết. .. cho trình - sấy So sánh đánh giá khác trình sấy lý thuyết trình sấy thực tế 3 3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Nguyên lý trình sấy khơng khí Trong q trình sấy dùng tác nhân sấy khơng khí gọi sấy khơng khí