BÁO cáo THỰC HÀNH môn THỰC HÀNH QUÁ TRÌNH THIẾT bị hóa học bài TH sấy đối lưu

Mục đích thí nghiệm  Khảo sát về tĩnh lực học quá trình sấy đối lưu trong thiết bị sấy bằng không khí nhằm:  Xác định sự biến đổi thông số vật lý không khí ẩm và thành phần vật liệu s

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

🙧🙧

BÁO CÁO THỰC HÀNH MÔN THỰC HÀNH QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ HÓA HỌC

BÀI

GVHD: Trương Văn Minh Sinh viên: Phan Thị Nguyễn Nhi Lớp: DHHC14A

MSSV:18077131 – Tổ 4 Ngày thực hành: 14/03/2022

Tp.Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 3 năm 2022

1 GIỚI THIỆU

1.1 Khái niệm

Sấy là quá trình tách pha lỏng ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt

1.2 Mục đích thí nghiệm

 Khảo sát về tĩnh lực học quá trình sấy đối lưu trong thiết bị sấy bằng không khí nhằm:

 Xác định sự biến đổi thông số vật lý không khí ẩm và thành phần vật liệu sấy của quá trình sấy

 Xác định lượng không khí khô cần sử dụng và lượng nhiệt cần thiết cho quá trình sấy

 So sánh và đánh giá sự khác nhau giữa quá trình sấy lý thuyết và sấy thực tế

2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Lượng không khí khô đi trong máy sấy:

Trong đó:

 Y 2 W  Y 0

L: lượng không khí khô đi trong máy sấy (kg/h)

W: lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu (kg/h)

Y0: hàm ẩm ban đầu của tác nhân sấy (kg/kghhh)

Y1 : hàm ẩm sau khi được đốt nóng của tác nhân sấy (kg/kgkkk)

Y2: hàm ẩm sau khi được đốt nóng và sấy của tác nhân sấy (kg/kgkkk)

2.2. Lượng nhiệt cung cấp cho quá trình:

QS = L.( H1 - H0 ) Trong đó:

QS: lượng nhiệt cung cấp cho quá trình sấy (kJ/h)

Ho: hàm nhiệt ban đầu của tác nhân sấy (kg/kgkkk)

H1: hàm nhiệt sau khi được đốt nóng của tác nhân sấy (kg/kgkkk)

3. BÁO CÁO KẾT QUẢ

3.1 Kết quả khảo sát động lực cho quá trình sấy khi thay đổi nhiệt độ

T= 40OC, 50OC, 60OC v=2,5m/s, G tuyệt đối= 0.075 kg/kkk, G0 = 45 (g)

Bảng 3.1 Kết quả thu được khi sấy ở 40OC T

(phút)

tk

Bảng 3.2 Kết quả thu được khi sấy ở 50OC T

Bảng 3.3 Kết quả thu được khi sấy ở 60 OC

T

( phút)

tK

3.2 Kết quả khảo sát động lực cho quá trình sấy khi thay đổi tốc độ sấy

Bảng 3.4 Kết quả thu được khi sấy ở 60OC v = 2,2 m/s

T

(phút)

tk

Bảng 3.5 Kết quả thu được khi sấy ở 60℃ v= 1,9 (m/s) T

(phút)

tk

18 33 49 37 27 33 32 0,048

3.3 Các giá trị hàm ẩn và hàm nhiệt

Bảng 3.6 Các giá trị hàm nhiệt và hàm ẩm của không khí tại 40 OC

T

(phút)

¯Y0

(Kg/kg) (kJ/kgkk)𝐻0

¯Y1

(kg/kg) (kJ/kgkk)𝐻1

¯Y2

(kg/kg) (kJ/kgkk)𝐻2

Bảng 3.7 Các giá trị hàm ẩm và hàm nhiệt của không khí tại 50OC

T

(phút)

¯Y0

(Kg/kg) (kJ/kgkk)𝐻0

¯Y1

(kg/kg) (kj/kgkk)𝐻1

¯Y0

(Kg/kg) (kJ/kgkk)𝐻0

27 0,0183 80 0,0223 100 0,021 100

Bảng 3.8 Các giá trị hàm ẩm và hàm nhiệt của không khí tại 60℃, v= 2,5 (m/s)

T

(phút)

¯Y0

(Kg/kg) (kJ/kgkk)𝐻0

¯Y1

(kg/kg) (kj/kgkk)𝐻1

¯Y0

(Kg/kg) (kJ/kgkk)𝐻0

Bảng 3.9 Các giá trị hàm ẩm và hàm nhiệt của không khí tại 50OC, v= 2,2 (m/s)

T

(phút)

¯Y0

(Kg/kg) (kJ/kgkk)𝐻0

¯Y1

(kg/kg) (kj/kgkk)𝐻1

¯Y0

(Kg/kg) (kJ/kgkk)𝐻0

Bảng 3.10 Các giá trị hàm ẩm và hàm nhiệt của không khí tại 50OC, v = 1,9 (m/s)

T

(phút)

¯Y0

(Kg/kg) (kJ/kgkk)𝐻0

¯Y1

(kg/kg) (kj/kgkk)𝐻1

¯Y0

(Kg/kg)

𝐻0 (kJ/kgkk)

3.4 Tính toán kết quả

Vì phòng sấy có dạng hình hộp chữ nhật nên ta có : F = a.b

a Chiều rộng mặt bên của phòng sấy ( a=0,25 m)

b Chiều cao mặt bên của phòng sấy ( b=0,39 m) F= 0,25 0,39 = 0,0975 m2

Lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu:

Lượng không khí khô đi trong máy sấy:

Lượng nhiệt cung cấp cho quá trình:

Độ ẩm vật liệu:

X(%)=G1−G k

Hệ số trao đổi nhiệt:

Cường độ bay hơi:

J m=α r q .(¯t k −¯t u)= 0,502 2424 ,8 .(41−30,67)=2,14 10−3(kg/m2.h)

Bề mặt riêng khối lượng của vật liệu:

f = F G

k= 0,09750,0 45 =2,15(m3/kg)

Tốc độ sấy đẳng tốc

N=100 J m f =100× 2,14.10−3× 2,15=0, 46(%h)

Độ ẩm tương đối của vật liệu:

¯X t đ=G G1

k ×100= 0.0850.058×100=131,11(%)

3.5 Kết quả tính toán và biểu đồ

Bảng 3.11 Các giá trị của quá trình sấy tại 40OC

T

(P) ( )t℃ktb ( )℃tutb (kg/h)W (kg/h)L (kJ/h)Q (%)X ̅𝑋̅̅𝑡̅đ

(%) (Kj/Kg)R (kg/mJ2m.h) (%/h)N

3 34.33 29 0.004 1.95 9.75 73.33 173.33 2427.9 0.0009513 0.2045

6 33.66 28.66 0.006 1.69 16.90 68.88 168.88 2428.6 0.0008926 0.1919

9 33.33 28.66 0.007 1.4 14 66.66 166.66 2428.6 0.0008336 0.1792

12 35.33 29 0.008 1.45 21.81 64.44 164.44 2427.9 0.0011277 0.2424

15 33 28.66 0.01 2.22 22.22 60 160 2428.6 0.0007745 0.1665

18 32.66 28.33 0.012 2.63 26.37 55.55 155.55 2429.4 0.0007747 0.1665

21 33.33 28.66 0.014 3.11 31.11 51.11 151.11 2428.6 0.0008336 0.1792

24 33 28.33 0.019 4.22 42.22 40 140 2429.4 0.0008338 0.1792

27 33 28.33 0.02 4.44 44.44 37.77 137.77 2429.4 0.0008338 0.1792

30 32.66 28.33 0.02 4.39 43.95 37.77 137.77 2429.4 0.0007747 0.1663

33 32.33 28 0.023 3.80 57.02 31.11 131.11 2430.1 0.0007749 0.1666

36 32 27.33 0.026 6.41 64.19 24.44 124.44 2431.6 0.0008345 0.1794

39 32.33 27.33 0.028 6.91 69.13 20 120 2431.6 0.0008936 0.1921

42 32.66 27.67 0.031 5.12 76.85 13.33 113.33 2430.9 0.0008934 0.1920

45 33 28 0.033 7.33 73.33 8.88 108.88 2430.1 0.0008931 0.1920

48 32.33 28 0.033 5.45 81.81 8.88 108.88 2430.1 0.0007749 0.1666

51 32.33 27.33 0.033 8.14 81.48 8.89 108.88 2431.6 0.0008936 0.1921

Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn độ ẩm vật liệu X% theo thời gian t = 40 ℃

Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn độ ẩm vật liệu X% và tốc độ sấy N (%/h) tại t=40℃

80 70 60 50 40 30 20 10 0

Thời gian (phút)

0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0

Độ ẩm vật liệu X(%)

Độ ẩm cân bằng dựa vào đường cong tốc độ sấy, từ điểm tốc độ sấy đẳng tốc, xác định được

X cb= 5,111%

Độ ẩm tới hạn dựa vào đường cong tốc độ sấy, xác định được X k= 18,555%

Vì X c< X k nên thời gian sấy đẳng tốc là τ1= X1− X k

Vì X c= X cb nên không có thời gian sấy giảm tốc

Bảng 3.12 Các giá trị của quá trình sấy ở 50℃

T

(P)

tktb

(℃

)

tutb (℃

)

W (kg/h) (kg/h)L (kJ/h)Q (%)X ̅𝑋̅̅𝑡̅đ

(%) (Kj/Kg)r (kg/mJ2m.h) (%/h)N

3 37 29 0.006 1.15 17.30 37.77 137.78 2427.86 0.00142 0.184634

6 37 29 0.007 1.34 20.19 35.56 135.56 2427.86 0.00142 0.184634

9 36.6 29 0.008 1.19 23.88 33.33 133.33 2427.86 0.001362 0.177047

12 37 29 0.01 1.44 28.98 28.89 128.88 2427.86 0.00142 0.184634

15 36.3 29.3 0.011 1.29 32.35 26.67 126.67 2427.10 0.001245 0.161798

18 35.6 29 0.012 1.71 34.28 24.44 124.44 2427.86 0.001186 0.154228

21 36.6 28.6 0.016 2.31 46.37 15.56 115.56 2428.61 0.001421 0.184687

24 36.3 29.3 0.02 3.07 61.53 6.67 106.67 2427.10 0.001245 0.161798

27 40 28.6 0.021 7.77 155.5 4.44 104.44 2428.61 0.002001 0.260079

30 40 28.6 0.021 7.77 155.5 4.44 104.44 2428.61 0.002001 0.260079

33 40 28.6 0.021 7.77 155.5 4.44 104.44 2428.61 0.002001 0.260079

36 40 28.6 0.021 7.77 155.5 4.444 104.44 2428.61 0.002001 0.260079

39 41 30.6 0.021 2.65 66.45 4.44 104.44 2424.09 0.001824 0.237144

Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn độ ẩm vật liệu X% theo thời gian t = 50 ℃

Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn độ ẩm vật liệu X% và tốc độ sấy N (%/h) tại t = 50℃

Độ ẩm cân bằng dựa vào đường cong tốc độ sấy, từ điểm tốc độ sấy đẳng tốc, xác định được

X cb= 0,11%

Độ ẩm tới hạn dựa vào đường cong tốc độ sấy, xác định được X k= 0,4%

Vì X c< X k nên thời gian sấy đẳng tốc là τ1= X1− X k

Vì X c= X cb nên không có thời gian sấy giảm tốc

40 35 30 25 20 15 10 5 0

Thời gian (phút)

0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0

Độ ẩm vật liệu X(%)

Bảng 3.13 Các giá trị của quá trình sấy ở 60℃

T

(P) (℃tktb

)

tutb (℃

)

W (kg/h) (kg/h)L (kJ/h)Q (%)X ̅𝑋̅̅𝑡̅đ

(%) (Kj/Kg)r (kg/mJm2.h) (%/h)N

3 41 30,67 0,002 0,256 6,4 31,11 131,11 2424,08 2,14.10-3 0,46

6 41,33 30,67 0,003 0,384 9,6 26,67 126,67 2424,08 2,2.10-3 0,473

9 41 31 0,002 0,162 4,05 20 120 2423,34 2,07.10-3 0,445

12 41,33 31 0,002 0,194 6,402 15,56 115,56 2423,34 2,14.10-3 0,46

15 41,33 31 0,001 0,097 3,201 11,11 111,11 2423,34 2,14.10-3 0,46

18 40,33 30,67 0,002 0,145 5,51 8,89 108,89 2424,08 2.10-3 0,43

21 40,67 30,67 0,002 0,145 5,51 4,44 104,44 2424,08 2,07.10-3 0,445

Bảng 3.14 Các giá trị của quá trình sấy lọc tại 60℃, v = 2,2 (m/s)

T

(P) (℃tktb

)

tutb (℃

)

W (kg/h) (kg/h)L (kJ/h)Q (%)X ̅𝑋̅̅𝑡̅đ

(%) (Kj/Kg)r (kg/mJm2.h) (%/h)N

3 40,67 31 0,002 0,145 5,51 33,33 133,33 2423,34 1,85.10-3 0,397

6 40 30,67 0,001 0,102 3,06 28,89 128,89 2424,08 1,78.10-3 0,382

9 40,67 30,67 0,01 0,107 3,21 26,67 126,67 2424,08 1,91.10-3 0,41

12 39,67 31 0,003 0,32 9,6 20 120 2423,34 1,66.10-3 0,357

15 40,33 30,67 0,002 0,204 6,12 15,56 115,56 2424,08 1,85.10-3 0,397

18 39,67 30,67 0,003 0,3 9 8,89 108,89 2424,08 1,72.10-3 0,369

21 40,33 31 0,001 0,117 2,925 6,67 106,67 2423,34 1,78.10-3 0,382

24 39,67 31 0,002 0,25 6,25 2,22 102,22 2423,34 1,66.10-3 0,357

4 BÀN LUẬN

Quá trình sấy lý thuyết, nhiệt lượng bổ sung trong quá trình sấy bằng với nhiệt lượng tổn thất Trong quá trình sấy thực tế thì nhiệt lượng bổ sung khác nhiệt lượng tổn thất

Hàm nhiệt của không khí sau khi ra khỏi thiết bị của quá trình sấy thực tế mỗi trường hợp có những yếu tố gây sai số khác nhau

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.

Trong quá trình sấy ta nhận thấy nhiệt độ tăng thì tốc độ sấy cũng tăng theo và thời gian giảm xuống, tốc độ dòng khí được cố định nên không ảnh hưởng

5 KẾT LUẬN

Trong quá làm thực nghiệm, em đã có cơ hội tiếp xúc với các thiết bị mới, tích lũy thêm cho mình những kiến thức mới về khởi động và vận hành thiết bị, cũng như đo đạc các thông

số cần thiết để tránh được sự thiếu sót trong công việc sau này Tích lũy thêm kinh nghiệm trong việc đảm bảo an toàn phòng thí nghiệm cũng như trong quá trình làm việc và sản xuất Bài báo cáo này cũng giúp em tiếp thu thêm được rất nhiều kiến thức ngoài những kiến thức

mà em đã được học trên lớp

6 TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Văn Lụa, kỹ thuật sấy vật liệu, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, 2014

[2] Nguyễn Văn May, Giáo trình kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm, NXB KHTN, 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 KHTN, 2013