thí nghiệm sấy đối lưu

CƠ SỞ LÝ THUYẾT Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu .Tuỳ theo phương pháp truyền nhiệt ,tring kỹ thuật sấy được phân loại: -Sấy đối lưu -Sấy tiếp xúc -S

BÀI 2: SẤY ĐỐI LƯU

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu Tuỳ theo phương pháp truyền nhiệt ,tring kỹ thuật sấy được phân loại:

-Sấy đối lưu

-Sấy tiếp xúc

-Sấy bằng tia hồng ngoại

-Sấy thăng hoa

Mục đích quá trình sấy làm giảm khối lượng,tăng thời gian bảo quản vật liệu

1 Cơ sở quá trình sấy.

1.1 Tĩnh lực học quá trình sấy.

1.1.1 Các thông số không khí ẩm

1.1.1.1 Nhiệt độ:

Gồm 3 loại :

-Nhiệt độ bầu khô

-Nhiệt độ bầu ướt

-Nhiệt độ điểm sương

1.1.1.2 Độ ẩm

Gồm 3 thông số: d,A,

-d: Độ chứa hơi,kg ẩm trong 1 kg không khí khô của không khí chưa bão hoà

-A:Là độ ẩm cực đại ,kg ẩm trong 1kg không khí khô của không khí bxo hoà

- Độ ẩm tương đối hay độ bão hoà hơi nước

1.1.1.3 Áp suất:

Gồm có 3 thông số :P,

-P: Áp suất tổng của không khí (mmHg)

- Áp suất hơi bão hoà cùng nhiệt độ (mmHg)

- Áp suất riêng phần của hơi nước trên bề mặt vật liệu (mmHg)

- Áp suất riêng phần hơi nước trong tác nhân sấy (mmHg)

-Quan hệ giữa chúng theo công thức:

d=0,622*=0,622*

1.1.1.4.Nhiệt lượng H

H:Entapy của hỗn hợp không khí ẩm

Giản đồ không khí ẩm( giản đồ Rdamzdim)

1.2 Động học quá trình sấy:

Tốc độ sấy : Là lượng ẩm bay hơi trên 1 vật liệu trong một đơn vị thời gian

Tăng tốc

Đẳng tốc

Giảm tốc

Đẳng tốc

Tăng tốc N

Thời gian sấy :Là thời gian đun nóng vật liệu đến khi vật liệu đạt độ ẩm cần thiết

Các giai đoạn sáy:

Giai đoạn tăng tốc: Giai đoạn dung nóng vật liệu,nhiệt độ tăng,lượng ẩm bay hơi chậm Giai đoạn sấy đẳng tốc: Giai đoạn vật liệu sấy bay hơi đều ( tốc độ sấy không đổi) theo thời gian ,nhiệt độ vật liệu sấy không tăng

Giai đoạn giảm tốc: Nhiệt độ vật liệu tăng,lượng ẩm bay hơi chậm dần

Tính tốc độ sấy:

N= hay Dw=S.N.dt

=>

=>

=>N= (kg ẩm/.h)

: Lượng ẩm bay hơi ở thời điểm 1 và 2

: Thời gian sấy từ giai đoạn 1 đến giai đoạn 2

Thời điểm mới bắt đầu sấy, lượng ẩm bay hơi là 0 (kg)

Giai đoạn tăng tốc :

Giai đoạn đẳng tốc :

Giai đoạn giảm tốc :

Tính thời gian sấy

Thời gian sấy tính toán lý thuyết của từng giai đoạn được tính bằng công thức:

t=

Trong thực tế , để tính thời gian sấy phải làm thực nghiệm mới có kết quả chính xác Giản đồ sấy:

1.3 Thiết bị sấy:

Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy rất khác nhau nên có nhiều kiểu thiết bị sấy khác nhau, vì vậy có nhiều cách phân loại sấy như sau:

Dựa vào tác nhân sấy:

-Thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy bằng khói lò, ngoài ra còn các thiết bị sấy bằng phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa, sấy bằng tia hồng ngoại hay bằng dòng diện cao tần

Dựa vào áp suất làm việc:

-Thiết bị sấy chân không, thiết bị sấy ở áp suất thường

Dựa vào phương thức làm việc:

-Sấy liên tục hay sấy gián đoạn

Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy

-Thiết bị sấy tiếp xúc, thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ

Dựa vào cấu tạo thiết bị

-Phòng sấy, hầm sấy, sấy bang tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy phun, sấy tầng sôi

II Sơ đồ thiết bị

1 Cửa khí vào 2.Quạt ly tâm 3.Caloriphe 4 Cân

Câu hỏi chuẩn bị

Câu 1 Định nghĩa quá trình sấy đối lưu?

- Sấy đối lưu là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng cách cấp nhiệt cho bay hơi Trong

đó, cả hai quá trình cấp nhiệt và ẩm đều được thực hiện bằng phương pháp đối lưu Câu 2 Thế nào là truyền nhiệt và truyền ẩm bằng phương pháp đối lưu?

- Là quá trình các phân tử chất lỏng hoặc chất khí nhận nhiệt rồi đổi chỗ cho nhau

Câu 3 Các giai đoạn sấy?

- Gồm co 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn đun nóng vật liệu

+ Giai đoạn sấy đẳng tốc

+ Giai đoạn sấy giảm tốc.

Câu 4 Có mấy quá trình sấy?

- Có 4 quá trình:

+ Truyền nhiệt cho vật liệu

+ Dẫn ẩm trong lòng vật liệu

+ Chuyển pha

+ Tách ẩm vào môi trường xung quanh

Câu 5 Kể tên một số thiết bị sấy?

- Thiết bị sấy băng tải

- Thiết bị sấy tầng sôi

- Thiết bị sấy khí động

- Thiết bị sấy phun loại thùng

- Thiết bị sấy bức xạ - đối lưu

- Thiết bị sấy thăng hoa

- Thiết bị sấy điện cao tần

Câu 6 Các thông số cần đo trong quá trình thí nghiệm?

- Khối lượng, nhiệt độ bầu khô, nhiệt độ bầu ướt và thời gian

Câu 7 Nội dung thí nghiệm?

Tiến hành sấy miếng vải ở nhiệt độ 50 độ C Đặt vật liệu vào buồng sấy, ghi nhận giá trị thí nghiệm: khối lượng, nhiệt độ bầu khô, nhiệt độ bầu ướt Sau đó cứ 5 phút ghi nhận giá trị 1 lần, tiếp tục đến khi giá trị khối lượng vật liệu không đổi trong 15 phút

Câu 8 Cách thức tiến hành thí nghiệm?

- Bước 1 : Chuẩn bị thí nghiệm:

+ Xác định khối lượng vật liệu khô ban đầu (Go) của vật liệu: Mở cửa buông sẩy ra, đặt cẩn thận vật liệu cân vào và đọc giá trị

+ Làm ẩm vật liệu: Sau khi cân xong, lấy vật liệu ra và nhúng nhẹ nhàng vào chậu nước Chờ khoảng 30 giây cho nước thấm đều, lấy vật liệu lên và để ráo rồi xếp vào giá

+ Chuẩn bị đồng hồ đeo tay để đo thời gian

+ Kiểm tra hệ thống bằng cách lắp lại cửa buồng sẩy Mở hết các van của hai của khí vào

ra Châm đầy nước vào bầu ướt (phía sau hệ thống)

+ Lập hàng số liệu thí nghiệm

- Bước 2: Khởi động hệ thống:

+ Khởi động quạt, bật công tắc của quạt để hút dòng tác nhân vào và thổi qua caloriphe gia nhiệt dòng tác nhân Bật công tắc Caloriphe Cài đặt nhiệt độ cho Caloriphe ở nhiệt

độ thí nghiệm

- Bước 3: Tiến hành thí nghiệm

+ Chờ hệ thống hoạt động ổn định khi Tiến hành sẩy vật liệu ở nhiệt độ khảo sát

+ Đo các số liệu theo yêu cầu thí nghiệm

+ Đọc và ghi nhận các số liệu đo được

- Bước 4: Kết thúc thí nghiệm

Câu 9: Mục đích thí nghiệm?

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm của thiết bị

- Vận hành được thiết bị

- Tính toán các thông số thiết bị sấy: tốc độ sấy đẳng tốc, tốc độ ẩm tới hạn, độ ẩm cân bằng, thời gian sấy đẳng tốc và giảm tốc

- Xây dựng được đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy dựa trên số liệu thực nghiệm Câu 10: Đường cong sấy?

- Là đường cong biểu diễn sự thay đổi độ ẩm của vật liệu theo thời gian sấy

- Phụ thuộc vào nhiều yếu tố như liên kết giữ ẩm và vật liệu, hình dáng, kích thước, cấu trúc vật liệu, phương pháp và chế độ sấy

- Đường cong sấy là hàm của quá trình sấy

Câu 11: Đường cong tốc độ sấy

- Là đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa tốc độ sấy và độ ẩm của vật liệu sấy

- Đường cong tốc độ sấy là đạo hàm của đường cong sấy

Câu 12:?

Câu 13 Sấy là gì, sự khác nhau của quá trình sấy và cô đặc?

- Sấy là quá trình làm bay hơi nước làm cho vật liệu khô đi không còn độ ẩm trong đó.

- Cô đặc cũng là quá trình làm bốc hơi nước nhưng nó làm giàu nồng độ cấu tử có trong dung dịch

Câu 14: Thời gian sấy của vật liệu?

- Phụ thuộc vào chế độ sấy của vật liệu mà ta mới biết được thời gian sấy của vật liệu Vì vậy đối với mỗi vật liệu có các chế độ sấy khác nhau thì thời gian sấy cũng khác nhau

III.TÍNH TOÁN THÍ NGHIỆM

Theo thực nghiệm

Wi =

i T(phút ) G i (g) W i (%)

N=dw/d t (%h) T

P b

(mmHg )

P h

(mmHg )

Pb, Ph tra giản đồ không khí ẩm

Theo lý thuyết

Cường độ ẩm:

Jm= am.(Pb(TB) – Ph(TB)).760/B (kg/m2.h)

=(0.0229 + 0.0174.1.6).(50-48.5).760/760=0.07611 (kg/m2.h)

Trong đó:

− Jm : Cường độ ẩm

− B: Áp suất phòng sấy; B = 760mmHg

− am : Hệ số trao đổi ẩm tính theo chênh lệch áp suất ( kg/m2.h.mmHg)

− am = 0,0229 + 0,0174.Vk

− Vk : Tốc độ khí trong phòng sấy ( chọn Vk = 1,6 (m/s))

Diện tích bề mặt F :

F=d.r.4 =0,3.0,16.4= 0,192(m2)

Với : Dài = d = 30cm = 0,3m

Rộng = r = 16cm = 0,16m

 Tốc độ sấy đẳng tốc :

Nđt =100.Jm.F/Go (%/h) =100.0,07611.0,192/0.042=34.79 (%/h)

 Độ ẩm tới hạn :

Wth = %

W1 : Độ ẩm ban đầu trước khi sấy(%)

Wc : Độ ẩm cân bằng = 3%

• Thời gian sấy :

 Thời gian sấy đẳng tốc:

=

 Thời gian sấy giảm tốc:

=

Wcuoi : Độ ẩm cuối quá trình sấy

 Thời gian sấy tổng cộng gần đúng của quá trình sấy

Tsấy = T+T2 = 0.309 + 0.863 = 1.172 (h)

Sai số:

% sai số = x100 = x100=52.49%

Vẽ đồ thị

KẾT LUẬN:

1 Đồ thị:

+ Đồ thị W-τ là một đường cong

+ Độ ẩm của vật liệu giảm dần theo thời gian

+ Đồ thị đường cong tốc độ sấy khác biệt khá nhiều,so với lí thuyết

+Đường đẳng tốc không rõ ràng

2 Kết quả thí nghiệm: có sai số.

 Nguyên nhân:

+ Các thao tác kỹ thuật trong quá trình thí nghiệm còn vụng về Canh thời gian sấy không

ổn định

+ Ảnh hưởng từ nhiệt độ môi trường đến giá trị cân

+ Sai số do thiết bị

+ Sai số trong quá trình tính toán, xử lý số liệu

+ Nhiệt độ của không khí: trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ gió, việc nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ làm khô