Qúa trình sấy được khảo sát về hai mặt: tĩnh lực học và động lực học Nghiên cứu về tĩnh lực học quá trình sấy nhằm xác định được mối quan hệ giữa các thông số dầu và cuối của vật liệu sấ
Trang 1BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM
BÁO CÁO THỰC HÀNH
KỸ THUẬT THỰC PHẨM 2
THỰC HÀNH BÀI 8: SẤY ĐỐI LƯU
Lớp: DHTP16BTT
GVHD: Nguyễn Minh Tiến
Nhóm 2
Sinh viên thực hiện :
Trương Vũ Minh Oanh MSSV: 20124051 Huỳnh Tiểu Phương MSSV: 20123741 Nguyễn Trần Thảo Vy MSSV: 20031681
Ca Thanh Khiêm MSSV: 20124511
Nguyễn Trí Thiện MSSV: 20125111
Ngày thực hiện : 09/03/2022
Trang 2MỤC LỤC
TÓM TẮT
MỤC LỤC
1 GIỚI THIỆU
2 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
3 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM………
3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát tĩnh học quá trình sấy
3.1.1 Ch uẩn bị
3.1.2 Bá o cáo
3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát động lực học quá trình sấy
3.2.1 Ch uẩn bị
3.2.2 Các lưu ý
3.2.3 Đồ thị………
4 TÍNH TOÁN………
5 TÀI LIỆU THAM KHẢO……….
Trang 31 GIỚI THIỆU
Sấy là quá trình tách pha lỏng ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt
Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi trạng thái pha của pha lỏng trong vật liệu thành hơi Hầu hết các vật liệu trong quá trình sản xuất đều chứa pha lỏng là lước và thường được gọi là ẩm Vậy trong thực tế có thể xem sấy là quá trình tách
ẩm bằng phương pháp nhiệt
Sấy đối lưu là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với không khí, khói lò… gọi chung là tác nhân sấy
Qúa trình sấy được khảo sát về hai mặt: tĩnh lực học và động lực học Nghiên cứu về tĩnh lực học quá trình sấy nhằm xác định được mối quan hệ giữa các thông số dầu và cuối của vật liệu sấy và của các tác nhân sấy dựa trên phương trình cân bằng vật chất, năng lượng từ
đó xác định được thành phần vật liệu, lượng tác nhân và lượng nhiệt cần thiết
Nghiên cứu về động lực học quá trình sấy nhằm nghiên cứu sự biến đổi hàm ẩm và nhiệt độ trung bình của vật liệu theo thời gian sấy Trong phạm vi bài thực ta chỉ nghiên cứu về sự biến đổi hàm ẩm ( độ
ẩm ) của vật liệu theo thời gian sấy từ đó xác định các thông số hóa
lý của vật liệu và các thông số nhiệt động của quá trình sấy
2 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
3 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát tĩnh học quá trình sấy
3.1.1 Chuẩn bị
o Kiểm tra nước vị trí đo nhiệt độ bầu ướt
Trang 4o Kiểm tra hoạt động của phong tốc kế
o Tắt tất cả công tắc trên tủ điều khiển
o Cài đặt nhiệt độ sấy
o Khởi động tủ điều khiển
o Kiểm tra hoạt động của cân
o Cân vật liệu sấy
o Làm ẩm vật liệu sấy
o Khởi động quạt, điều chỉnh tốc độ thí nghiệm
o Đo tốc độ quạt, ghi nhận giá trị đo
o Bật công tắc điện trở 1,2 và 3
o Khi nhiệt độ đạt giá trị thí nghiệm ổn định thì bắt đầu tiến hành thí nghiệm
3.1.2 Báo cáo
Thành phần vật liệu sấy của quá trình sấy: Giấy
Lượng không khí khô đi trong máy sấy
L = =
Trong đó:
L: Lượng không khí khô đi trong máy sấy (kg/h)
W: Lượng ẩm tách ra khỏi vât liệu (kg/h)
: Hàm ẩm ban đầu của tác nhân sấy (kg/kgkkk)
: Hàm ẩm sau khi được đốt nóng của tác nhân sấy
(kg/kgkkk)
: Hàm ẩm sau khi sấy của tác nhân sấy (kg/kgkkk)
Lượng nhiệt cung cấp cho quá trình sấy
QS = L (H1 – H0 )
Trong đó:
QS : Lượng nhiệt cung cấp cho quá trình sấy (kJ/h)
H0 : Hàm nhiệt ban đầu của tác nhân sấy (kg/kgkkk)
Trang 5 H1 : Hàm nhiệt sau khi được đốt nóng của tác nhân sấy
(kg/kgkkk)
Trường hợp lượng nhiệt bổ sung chung khác với nhiệt lượng tổn thất chung gọi là sấy thực tế
Tốc độ sấy đẳng tốc
N =
Trong đó:
N: Tốc độ sấy đẳng tốc (%/h)
V: Thể tích của vật liệu (m2)
: Khối lượng riêng chất khô trong vật liệu (kg/m3)
G0: Khối lượng vật liệu khô tuyệt đối (kg)
f = : Bề mặt riêng khối lượng của vật liệu (m3/kg)
Jm: Cường độ bay hơi (kg/m2.h)
Cường độ bay hơi
Jm = ( tk – tư )
Trong đó:
: Hệ số trao đổi nhiệt ( kJ/m2.h.0C)
r : Nhiệt hóa hơi của nước ở nhiệt độ bầu ướt (kJ/kg)
Nếu sấy đối lưu ở nhiệt độ không cao và vật liệu phẳng thì ta có công
thức thực nghiệm xác định hết số trao đổi nhiệt :
= 3,6 , ( W/m2.K)
Trong đó:
Trang 6R: Nửa chiều dày của vật liệu (m)
Wk: Vận tốc tác nhân sấy (m/s)
: Khối lượng riêng của tác nhân sấy(kg/m3)
Thời gian sấy trong giai đoạn đẳng tốc
Trong đó:
: Độ ẩm ban đầu của vật liệu ( tính theo vật liệu khô)
: Độ ẩm tới hạn (tính theo vật liệu khô)
N: Tốc độ sấy của giai đoạn đẳng tốc (%/h)
Tốc độ sấy giảm tốc
- = K( - ) Dấu (-) chỉ tốc độ sấy giảm dần
K gọi là hệ số sấy, phụ thuộc vào chế độ sấy và tính chất của vật liệu(1/h) K là hệ số góc của đường thẳng giảm tốc và được tính:
K =
Thời gian sấy trong giai đoạn giảm tốc
ln( ) = ln(
)
Trong đó: là độ ẩm cuối của vật liệu sấy ( > )
3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát động lực học quá trình sấy 3.2.1 Chuẩn bị
o Kiểm tra nước vị trí đo nhiệt độ bầu ướt
o Kiểm tra hoạt động của phong tốc kế
Trang 7o Tắt tất cả công tắc trên tủ điều khiển
o Cài đặt nhiệt độ sấy
o Khởi động tủ điều khiển
o Kiểm tra hoạt động của cân
o Cân vật liệu sấy
o Làm ảm vật liệu sấy
o Khởi động quạt, điều chỉnh tốc độ thí nghiệm
o Đo tốc độ quạt, ghi nhận giá trị đo
o Bật công tắc điện trở 1,2 và 3
o Khi nhiệt độ đạt giá trị thí nghiệm ổn định thì bắt đầu tiến hành
thí nghiệm
o Sau khi kết thúc thí nghiệm ở một giá trị nhiệt độ sấy, tiến
hành thí nghiệm tiếp theo ở giá trị nhiệt độ sấy khác thì tiến
hành tương tự từ bước cài đặt nhiệt độ sấy
3.2.2 Tiến hành thí nghiệm
Kết quả thí nghiệm (sau các lần đo):
Nhiệt độ bầu
ướt
Nhiệt độ bầu khô
Khối lượng
Tốc độ quạt
t0 t1 t2 t0 t1 t2
Trang 825 39 35 33 50 38 178 2.8 L1
*Bảng kết quả thực nghiệm ( với nhiệt độ t= 50℃)
Pb, Ph tra giản đồ
3.2.3 Đồ thị
Đường cong tốc độ sấy
Trang 9Đường cong sấy
*Nhận xét về dạng đường cong tốc độ sấy giai đoạn sấy giảm tốc: Đường cong tốc độ sấy là đường biểu diễn quan hệ giữa tốc độ sấy
và độ ẩm của vật liệu
Đường cong tốc độ sấy giai đoạn sấy giảm tốc: đường cong tốc độ sấy giảm dần nhưng đều, nhiệt độ của vật liệu tăng dần, độ ẩm giảm dần đến độ ẩm cân bằng, mức độ giảm chậm hơn
4 TÍNH TOÁN
Trang 10N= = = = 100 Jm f
Ta có: N = =
↔ N == 7.85%
Với W = = = 170%
Trong đó:
G: khối lượng vật sấy ban đầu
G0: khối lượng vật sấy khi nhúng nước
W: Độ ẩm
Cường độ ẩm Jm
Jm= m.(Pb– Ph).760/B (kg/m2.h) với m = 0.04075 (kg/
m2.h.mmHg)
↔ Jm = 0.04075 (1,7)0,8 (64.9 -50.6) = 0,8722 kg/m2.h
Jm = ( tk – tư ) (KJ/m2.h.0C)
→ = = = 530.53KJ/m2.h.0C
*Diện tích bề mặt F :
F = d.r.4 = 0,2.0,191.4= 0,1528(m2)
Với : Dài = d = 20cm = 0,2m
Rộng = r = 19.1cm = 0,191m
Tốc độ sấy đẳng tốc :
Nđt = (%/h) = = 190.39 (%/h)
Độ ẩm tới hạn :
: Độ ẩm ban đầu trước khi sấy (%)
: Độ ẩm cân bằng = 60%
Thời gian sấy trong giai đoạn đẳng tốc:
= = 0.082 (h)
Trang 11Trong đó:
: Độ ẩm ban đầu của vật liệu ( tính theo vật liệu khô)
: Độ ẩm tới hạn (tính theo vật liệu khô)
N: Tốc độ sấy của giai đoạn đẳng tốc (%/h)
Thời gian sấy trong giai đoạn giảm tốc:
ln( ) = ln()= 0.225 (h)
So sánh kết quả thực nghiệm với lý thuyết: So với thực tế ta đã
bỏ qua giai đoạn đun nóng do nó quá nhỏ nên lượng nhiệt so với lý thuyết có sai lệch Nguyên nhân tạo nên sự khác biệt giữa quá trình sấy lý thuyết và quá trình sấy thực tế là do quá trình sấy lý thuyết thì xem nhiệt lượng bổ sung trong quá trình sấy bằng với nhiệt lượng tổn thất trong quá trình sấy Trong quá trình sấy thực tế thì nhiệt lượng bổ sung khác nhiệt lượng tổn thất
So sánh kết quả giữa các thí nghiệm:
Trong quá trình sấy ta nhận thấy nhiệt độ tăng thì thời gian sấy giảm xuống, tốc độ dòng khí được cố định nên không ảnh hưởng Khi sấy thì khối lượng của vật liệu không bao giờ bằng khối lượng của vật liệu khô ban đầu vì có một lượng ẩm nhỏ không thể tách được
Ngoài ra nhiệt độ phụ thuộc vào độ ẩm của môi trường dẫn đến nhiệt
độ lúc tăng lúc giảm Do ảnh hưởng của các tầng sấy bị lung lây làm cho thành sấy va chạm vào lòng thành sấy làm cho khối lượng vật liệu thay đổi sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả, do đó nên khắc phục hạn chế tối đa va chạm
5 TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Văn Lụa, Kỹ thuật sấy vật liệu, NXB Đại học Quốc gia TPHCM, 2014 [2] Nguyễn Văn May, Giáo trình kĩ thuật sấy nông sản thực phẩm, NXB KHKT, 2007 [3] Nguyễn Bin, Các quá trình thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm, tập 4: Phân riêng dưới tác dụng của nhiệt, NXB KHKT, 2013