Bài thí nghiệm được thực hiện nhằm mục đích khảo sát sự ảnh hưởng của lưu lượng dòng khí và dòng lỏng đến độ giảm áp suất của dòng khí trong tháp đệm, sự biến đổi của thừa số ma sát trong tháp từ đó so sánh độ tổn thất áp suất dòng khí trong tháp giữa thực nghiệm và lý thuyết, xác định vùng gia trọng của tháp đệm khi vận hành tháp đệm và xây dựng giản đồ điểm lụt của tháp đệm. Phương pháp thực hiện bằng cách tiến hành khảo sát riêng dòng khí sau đó khảo sát sự ảnh hưởng của dòng lỏng lên dòng khí trong tháp từ đó xác định điểm ngập lụt của tháp đệm. Kết quả được thể hiện qua phần xử lý số liệu và đồ thị bên dưới. Qua bài thí nghiệm này giúp sinh viên nắm được kiến thức của quá trình hấp thụ giữa pha khí và pha lỏng và hiện tượng ngập lụt của cột chêm.
CỘT CHÊM, KHẢO SÁT TĨNH LỰC HỌC QUÁ TRÌNH SẤY
Cột chêm
Bài thí nghiệm được thực hiện nhằm mục đích khảo sát sự ảnh hưởng của lưu lượng dòng khí và dòng lỏng đến độ giảm áp suất của dòng khí trong tháp đệm, sự biến đổi của thừa số ma sát trong tháp từ đó so sánh độ tổn thất áp suất dòng khí trong tháp giữa thực nghiệm và lý thuyết, xác định vùng gia trọng của tháp đệm khi vận hành tháp đệm và xây dựng giản đồ điểm lụt của tháp đệm Phương pháp thực hiện bằng cách tiến hành khảo sát riêng dòng khí sau đó khảo sát sự ảnh hưởng của dòng lỏng lên dòng khí trong tháp từ đó xác định điểm ngập lụt của tháp đệm Kết quả được thể hiện qua phần xử lý số liệu và đồ thị bên dưới Qua bài thí nghiệm này giúp sinh viên nắm được kiến thức của quá trình hấp thụ giữa pha khí và pha lỏng và hiện tượng ngập lụt của cột chêm.
1.1.2.1 Chế độ làm việc của tháp đệm
Tùy thuộc vào vận tốc dòng khí mà chế độ thủy động trong tháp đệm có thể xảy ra 4 chế độ thủy lực sau: chế độ dòng, quá độ, xoáy và sủi bọt Trong ba chế độ dòng, quá độ và xoáy thì pha khí là pha liên tục chiếm tất cả không gian trong tháp còn pha lỏng là pha phân tán chảy thành màng theo bề mặt đệm, nên còn gọi là chế độ màng. Ở chế độ màng, nếu tiếp tục tăng lưu lượng dòng khí thì xảy ra hiện tượng đảo pha (điểm C) pha lỏng là pha liên tục chiếm toàn bộ không gian trong tháp và pha khí phân tán vào trong pha lỏng nên có hiện tượng sủi bọt Chế độ làm việc này gọi là chế độ sủi bọt (nhũ tương). Nếu tiếp tục tăng lưu lượng dòng khí thì chất lỏng sẽ theo pha khí bắn ra khỏi tháp Hiện tượng này người ta gọi là hiện tượng ngập lụt Theo thực nghiệm, quá trình truyền khối ở chế độ sủi bọt là tốt nhất, song trong thực tế tháp đệm được vận hành trong chế độ xoáy gần điểm đảo pha để quá trình làm việc dễ kiểm soát, an toàn.
Hình 1.1 Tổn thất áp suất trong tháp đệm theo vận tốc dòng khí 1.1.2.2 Mối quan hệ giữa độ giảm áp và lưu lượng dòng khí trong tháp Để khảo sát chế độ thủy động trong tháp đệm, người ta tiến hành khảo sát sự tổn thất áp suất của dòng khí khi cột khô (trong tháp đệm chỉ có pha khí mà không có pha lỏng) Khi lưu lượng dòng khí chuyển động trong tháp tăng dần thì độ giảm áp (∆Pck) cũng tăng theo, sự gia tăng này được biễu diễn theo mối quan hệ với lưu lượng dòng khí như sau:
Z =n log G−logZ ( 1.1 ) Khi có dòng lỏng chảy ngược chiều, các khoảng trống bị thu nhỏ lại và dòng khí di chuyển khó khăn hơn vì một phần thể tích tự do bị lượng chất lỏng chiếm cứ Trong giai đoạn đầu (dưới điểm A), lượng chất lỏng bị giữ lại trong tháp là không đổi theo tốc độ khí mặc dù lượng chất lỏng này tăng theo suất lượng pha lỏng Trong vùng giữa A và B, lượng chất lỏng bị giữ lại trong tháp tăng nhanh theo tốc độ khí, các chỗ trống trong tháp nhỏ dần và độ giảm áp của pha khí tăng nhanh Vùng này gọi là vùng gia trọng, điểm B gọi là điểm gia trọng.
Hình 1.2 Ảnh hưởng của lưu lượng dòng khí và dòng lỏng đến độ giảm áp của dòng khí trong tháp đệm.
Tại B, nếu tiếp tục tăng tốc độ pha khí (ứng với một suất lượng pha lỏng không đổi) thì sẽ có hiện tượng pha khí sủi bọt qua lớp chất lỏng tại bề mặt lớp vật đệm và tạo ra sự đảo pha Lúc đó hiện tượng pha khí lôi cuốn chất lỏng tăng mạnh và tháp ở trạng thái ngập lụt, độ giảm áp của pha khí tăng rất nhanh.
1.1.2.3 Độ giảm áp khi cột khô ∆ P ck
Zhavoronkov đề nghị một hệ thức đưa ra một hệ thức liên hệ giữa độ giảm áp của dòng khí qua cột chêm khô với vận tốc khối lượng của dòng khí qua cột:
D e = 4 ε a ( 1.4 ) Trong đó: ∆ P ck : Độ giảm áp khi cột khô, Pa f ck : Hệ số ma sát cột khô
G : Vận tốc khối lượng của dòng khí qua tháp, kg m 2 s
G: Lưu lượng dòng khí vào tháp, phút l
Z: Chiều cao của lớp đệm, m ρ k : Khối lượng riêng của không khí, kg m 3
F: Tiết diện ngang của ống chứa đệm, m 2
D e : Đường kính tương đương của đệm, m ε : Độ rỗng hay độ xốp của đệm, m
3 m 3 a : Diện tích bề mặt riêng của đệm, m
Hệ số ma sát khi cột khô f ck là hàm số theo chuẩn số Reynold với các loại đệm khác nhau xác định theo các công thức thực nghiệm
Với đệm vòng xếp ngẫu nhiên, hệ số ma sát khi cột khô f ck được xác định như sau:
Ở chế độ chảy dòng, khi Rey < 40: f ck = 140
Ở chế độ chảy xoáy, khi Rey > 40: f ck = 16
Với chuẩn số Reynold được xác định như sau:
Trong đó, μ y là độ nhớt động lực học của dòng khí, m s kg
1.1.2.4 Độ giảm áp khi cột ướt ( ∆ P cư ) Đối với đệm ướt, do ảnh hưởng của dòng lỏng lên bề mặt của đệm, làm giảm bề mặt tự do, làm tăng vận tốc dòng khí, nên trở lực cũng tăng lên nghĩa là độ giảm áp của dòng khí khi cột ướt cũng tăng lên Do vậy lưu lượng dòng lỏng càng lớn thì độ giảm áp càng tăng Sự liên hệ giữa độ giảm của dòng khí khi cột khô (∆P ck ) và khi cột ướt (∆P cư ) có thể viết như sau:
Do đó có thể dự kiến: f c ư = σ f ck ( 1.9) Với σ tùy thuộc vào vận tốc khối lượng của dòng lỏng L Đối với đệm vòng sứ:
60 F ε ( 1.15) Trong đó: b : Hệ số do ảnh hưởng của lỏng lên đệm g : gia tốc tròng trường, m s 2
L : Vận tốc khối lượng của dòng lỏng qua tháp, kg m 2 s
L : Lưu lượng dòng lỏng vào tháp, phút l ρ nước : Khối lượng riêng của nước, kg m 3 μ x : Độ nhớt động lực học của nước, m s kg
1.1.2.5 Điểm lụt của cột chêm
Khi cột chêm bị ngập lụt, chất lỏng không chảy xuống được, tạo nên một cột chất lỏng trong tháp, các dòng chảy không còn đều đặn, độ giảm áp của pha khí bị dao động mạnh Hiện tượng này gây bất lợi cho sự hoạt động của tháp, do vậy cần tránh khi vận hành tháp đệm Theo Zhavoronkov hiện tượng ngập lụt xảy ra khi hai nhóm số vô thứ nguyên sau có mối liên hệ với nhau: π 1 = f ck a ε 3 ω 2
60 F ε ( 1.18 ) Trong đó: ω : Vận tốc của khí trong tháp đệm, m s μ L : Độ nhớt động lực học của chất lỏng khác nước, m s kg μ L μ nước = 1: Nếu chất lỏng là nước.
Hình 1.3: Điểm lụt của tháp đệm theo quan hệ π 1 và π 2
Do đó sự liên hệ giữa π1 và π2 trên giản đồ log-log sẽ xác định một biểu đồ lụt của tháp đệm, vùng giới hạn hoạt động của tháp đệm ở dưới đường này.
− Khảo sát sự ảnh hưởng của lưu lượng dòng khí và dòng lỏng đến độ giảm áp suất dòng khí trong tháp đệm.
− Khảo sát sự biến đổi của thừa số ma sát f ck , f cư trong tháp từ đó so sánh độ tổn thất áp suất dòng khí trong tháp giữa thực nghiệm và lý thuyết.
− Xác định vùng gia trọng của tháp đệm khi vận hành tháp đệm.
− Xây dựng giản đồ điểm lụt của tháp đệm.
Các thiết bị phụ trợ trong mô hình
1- Quạt thổi khí 4- Bộ phận phân phối lỏng 7- Bộ phận phân phối khí
2- Lưu lượng kế khí 5- Cột chứa đệm 8- Ống chỉ mực chất lỏng
3- Áp kế chữ U 6- Lưu lượng kế lỏng 9- Thùng chứa nước
VK1 – Hoàn lưu VL1 - Xả đáy bồn chứa nước
VK2 – Chỉnh lưu lượng dòng khí VL2 – Hoàn lưu
VL3 – Chỉnh lưu lượng dòng lỏng
VL4 – Điều chỉnh mực nước trong bộ phận phân phối khí
VL5 – Xả nước trong bộ phận phân phối khí
- Van xả đáy bồn lỏng (VL1) phải được đóng hoàn toàn
- Mở van nguồn nước, cấp nước vào khoảng 2/3 bồn
- Mở hoàn toàn van lỏng hoàn lưu (VL2)
- Mở hoàn toàn van điều chỉnh mực nước trong bộ phận phân phối khí (VL4)
- Khóa van xả nước trong bộ phận phân phối khí (VL5)
- Mở hoàn toàn van khí hoàn lưu (VK1)
- Đảm bảo duy trì mực chất lỏng trong ống phân phối khí đạt 2/3 ống, trong suốt quá trình thí nghiệm cột khô hay cột ướt.
- Trước khi tiến hành thí nghiệm, phải kiểm tra mực chất lỏng trong hai nhánh áp kế chữ
- Khi tiến hành thí nghiệm, luôn cho quạt thổi khí hoạt động trước và bơm cấp lỏng hoạt động sau.
- Khi kết thúc thí nghiệm, cho bơm cấp lỏng ngừng trước và quạt thổi khí ngừng sau.
- Khi đo lưu lượng dòng khí, giá trị đọc được trên lưu lượng kế phải nhân với 29,08 để đổi đơn vị đo được ra lít/phút.
- Điều chỉnh lưu lượng dòng khí hay lỏng đạt được giá trị theo yêu cầu, có thể kết hợp cả
2 van điều chỉnh lưu lượng và van hoàn lưu Nhất thiết không được khóa hoàn toàn van hoàn lưu.
- Khi làm thí nghiệm cột ướt, các giá trị lỏng có giá trị lớn hơn 6,4 L/phút có thể xảy ra hiện tượng ngập lụt.
- Khi kết thúc thí nghiệm:
Tắt bơm lỏng, mở hoàn toàn van lỏng hoàn lưu
⸰ Tắt quạt khí, mở hoàn toàn van khí hoàn lưu
⸰ Đợi cho chất lỏng trong ống thoát hết, xả hết nước trong bồn chứa lỏng
- Kiểm tra các ống dẫn, khớp nối, cột chêm coi có nứt hay mẻ không
- Kiểm tra mực nước trong thùng chứa nước
- Cắm chuôi điện của máy vào ổ điện
- Mở van chỉnh lưu lượng dòng khí (VK2) vừa đủ
- Mở van nối giữa thùng chứa nước và bơm
- Mở van chỉnh lưu lượng dòng lỏng (VL3)
- Mở công tắt điện của máy
* Khảo sát khi cột khô.
- Mở van chỉnh lưu lượng dòng khí (VK2)
- Cắm chuôi điện của máy nén khí vào ổ điện
- Bật công tắt của máy nén khí
- Mở van dẫn khí từ máy nén khí vào van chỉnh lưu lượng dòng khí
- Chỉnh lưu lượng dòng khí nhỏ nhất
- Bật bơm nước vài giây rồi tắt để điều chỉnh mực nước dâng lên đến vạch ở trong bộ phận phân phối khí nếu chưa đủ nước thì bật bơm vài giây rồi tắt, nếu dư nước thì xả van VL4 cho nước rút bớt.
- Khóa van điều chỉnh lưu lượng nước VL3
- Tiến hành mở van khí VK2 để khí đi vào khoảng 3 phút cho cột khô rồi tiến hành khảo sát cột khô với G tăng dần.
* Khảo sát khi cột ướt.
- Mở van điều chỉnh lưu lượng nước VL3
- Tiến hành khảo sát điều chỉnh L tăng dần với từng giá trị G ở thí nghiệm 1 đến khi thấy hiện tượng ngập lụt thì thay đổi giá trị G tiếp theo.
1.1.6 Kết quả thí nghiệm, xử lý số liệu và bàn luận
Bảng 1.1 Số liệu khảo sát khi cột khô
Bảng 1.2 Số liệu khảo sát khi cột ướt 1.1.6.2 Xử lý số liệu a/ Đối với cột khô
(cmH2O) Rey fck Pck(lt)
Bảng 1.3 Số liệu tính toán để so sánh độ giảm áp cột khô theo lý thuyết và thực tế
Hình 1.4 Biểu đồ so sánh độ giảm áp cột khô lý thuyết và thực tế
Bàn luận: Từ bảng 1.3 khi nhìn kết quả độ giảm áp cột khô tính toán ( Pck(lt)) và độ giảm áp cột khô từ kết quả thực nghiệm ( Pck(tt) ) ta có thể thấy khi tăng lưu lượng dòng khí thì độ giảm áp của cả lý thuyết và thực tế đều tăng Nhưng từ biểu đồ (hình 1.4) chúng ta có thể thấy độ giảm áp cột khô giữa lý thuyết (tính toán) và thực tế (kết quả làm thực nghiệm) có sự khác nhau khi độ giảm áp lý thuyết tăng theo lưu lượng dòng khí vào tháp tạo ra một đường cong rất tuyến tính Còn độ giảm áp thực tế có tăng theo lưu lượng dòng khí vào tháp nhưng có sự không đồng đều ở một vài giá trị đầu nguyên nhân có thể do thao tác của người điều chỉnh lưu lượng dòng khí hoặc do có sai sót khi đo độ chênh lệch chất lỏng của áp kế chữ U, các giá trị sau thì độ giảm áp tăng khá đều khi tăng lưu lượng khí. ΔPck(tt)/Z cmH2O/m
Bảng 1.4 Số liệu để vẽ đồ thị Log(ΔP ck /Z) =
Hình 1.5 Đồ thị Log(ΔP ck /Z) = và vùng gia trọng AB
Bàn luận: Từ đồ thị Log(ΔPck/Z) = (hình 1.5) ta có thể thấy mối quan hệ giữa lưu lượng dòng khí và độ giảm áp có quan hệ tuyến tính khi tăng lưu lượng dòng khí thì độ giảm áp cũng tăng theo, điều này phù hợp so với kết quả thí nghiệm. b/ Đối với cột ướt
Bảng 1.5 Số liệu tính toán để so sánh độ giảm áp cột ướt giữa lý thuyết và thực tế
Bàn luận: Từ bảng 1.5 với kết quả độ giảm áp cột ướt giữa thực nghiệm ( ∆ Pcư(tt)) và tính toán (
∆ Pcư(lt)) chúng ta có thể thấy khi tăng lưu lượng dòng lỏng thì độ giảm áp của cả thực nghiệm và tính toán đều tăng theo Tuy nhiên với độ giảm áp tính toán tăng trong khoảng khá nhỏ khi chỉ tăng từ vài đơn vị đến vài chục đơn vị khi tăng lưu lượng dòng lỏng, còn độ giảm áp thực tế tăng khá nhanh khi tăng lưu lượng dòng lỏng.
G (L/phút) Log G L (L/phút) ∆ Pcư(tt)
Bảng 1.6 Số liệu mối quan hệ giữa độ giảm áp với lưu lượng khí trong tháp
Bàn luận: Từ bảng 1.6 chúng ta có thể thấy khi tăng cả lưu lượng dòng lỏng và dòng khí thì độ giảm áp cũng tăng theo.
Hình 1.6 Đồ thị Log(ΔP cư /Z) = Log G và vùng gia trọng AB
Bàn luận: Từ hình 1.6 chúng ta có thể thấy được vùng gia trọng AB của cột ướt, tuy nhiên với điểm L3 do chỉ có 3 điểm nên khi xác định vùng gia trọng có thể bị lệch Do trong quá trình khảo sát chúng em đã khảo sát thông số lưu lượng khí G (N.m 3 /h) có các bước nhảy quá cao (từ 0,6 lên 0,8 đến 1 và 1,5 N.m 3 /h) nên khi khảo sát cột ướt do lưu lượng khí cao nên càng tăng lưu lượng dòng lỏng thì càng dễ bị ngập lụt từ đó số liệu ghi nhận được càng ít nên đồ thị chỉ thể hiện được một ít số liệu Bài học kinh nghiệm rút ra là nên khảo sát lưu lượng dòng khí với các bước nhảy nhỏ từ 0,6 lên 0,7, 0,8, 0,9, 1,0 (N.m 3 /h) để có số liệu chuẩn và chính xác hơn.
Bảng 1.7 Số liệu để vẽ đồ thị Log π 1 và Log π 2
Hình 1.7 Đồ thị điểm lụt của tháp đệm theo quan hệ π 1 và π 2
Sấy đối lưu
Bài thực nghiệm được tiến hành nhằm khảo sát về tĩnh lực học của quá trình sấy đối lưu trong thiết bị sấy 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 thực tế và quá trình sấy lý thuyết Phương pháp thực hiện được tiến hành bằng cách làm ướt vật liệu sấy rồi tiến hành sấy ở các nhiệt độ khác và tốc độ gió khác nhau rồi dựa vào các thông số nhiệt độ bầu khô, nhiệt độ bầu ướt ở các điểm khác nhau từ đó tra được các thông số khác trên giản đồ Ramzim để tính các giá trị cần thiết Kết quả bài thực nghiệm được thể hiện bằng bảng số liệu bên dưới Qua bài thí nghiệm này giúp sinh viên hiểu được cách hoạt động của thiết bị sấy đối lưu với tác nhân sấy là không khí và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy đối lưu.
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 nước và 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 vật liệu sấy với không khí, khói lò,… gọi chung là tác nhân sấy.
Quá 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 đầu và cuối của vật liệu sấy và của 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 (độ ẩm) và nhiệt độ trung bình của vật liệu theo thời gian sấy Trong phạm vi bài thực hành 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.
Trong quá trình sấy nếu dùng tác nhân sấy là không khí thì gọi là sấy bằng không khí.
Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy sấy bằng không khí được mô tả trên hình sau:
Hình 1.8 Sơ đồ sấy bằng không khí
Trong sấy lý thuyết coi các đại lượng nhiệt bổ sung và nhiệt tổn thất đều bằng không, nếu gặp trường hợp nhiệt bổ sung bằng nhiệt tổn thất cũng coi như là sấy lý thuyết.
Khi sấy lý thuyết nhiệt lượng riêng của không khí không thay đổi trong suốt quá trình H
= const (đẳng H), nói cách khác, trong quá trình sấy lý thuyết, một phần nhiệt lượng của không khí có bị mất mát đi cũng chỉ để làm bốc hơi nước trong vật liệu, do đó H không đổi.
Trong quá trình sấy, thường thì không khí thay đổi trạng thái vào phòng sấy và sau khi sấy xong.
Các thông số đặc trưng cho trạng thái không khí và từ đó ta xác định được các đại lượng:
- Lượng không khí khô đi vào trong máy sấy:
Trong đó: L: lượng không khí khô đi trong máy sấy (kg/h)
W: lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu (kg/h) Ȳ 0: hàm ẩm ban đầu của tác nhân sấy (kg/kgkkk) Ȳ 1: hàm ẩm sau khi được đốt nóng của tác nhân sấy (kg/kgkkk) Ȳ 2: hàm ẩm sau khi sấy của tác nhân sấy (kg/kgkkk)
- Lượng nhiệt cung cấp cho quá trình:
Trong đó: Q S : lượng nhiệt cung cấp cho quá trình sấy (kJ/h)
H 0: hàm nhiệt ban đầu của tác nhân sấy (kg/kgkkk)
H 1: hàm nhiệt sau khi được đốt nóng của các tác nhân sấy (kg/kgkkk)
Trường hợp lượng nhiệt bổ sung chung khác với nhiệt lượng tổn thất chung gọi là sấy thực tế.
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 thực tế và quá trình sấy lý thuyết.
Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm
Ký hiệu Tên gọi Nhiệm vụ Ghi chú
1 Cửa nạp liệu Nạp liệu phòng sấy
2 Cân Xác định khối lượng
3 Calorife Gia nhiệt tác nhân sấy
4 Quạt Vận chuyển tác nhân sấy
5 Tủ điện Điều khiển thiết bị
A Công tắc điện trở 1 Đóng mở điện trở 1
B Công tắc điện trở 2 Đóng mở điện trở 2 Có bộ điều khiển nhiệt độ
C Công tắc điện trở 3 Đóng mở điện trở 3
D Dimer quạt Thay đổi tốc độ quạt
E Bộ điều khiển nhiệt độ Điều khiển nhiệt độ Điện trở 2
Tk 0 Đầu dò nhiệt độ bầu khô điểm 0 Hiển thị nhiệt độ Tk0
Tư 0 Đầu dò nhiệt độ bầu ướt điểm 0 Hiển thị nhiệt độ Tư0
Tk 1 Đầu dò nhiệt độ Hiển thị nhiệt độ Tk1 bầu khô điểm 1
Ký hiệu Tên gọi Nhiệm vụ Ghi chú
Tư 1 Đầu dò nhiệt độ bầu ướt điểm 1 Hiển thị nhiệt độ Tư1
Tk 2 Đầu dò nhiệt độ bầu khô điểm 2 Hiển thị nhiệt độ Tk2
Tư 2 Đầu dò nhiệt độ bầu ướt điểm 2 Hiển thị nhiệt độ Tư2
Bảng 1.10: Bảng mô tả các bộ phận trên mô hình sấy
1.2.5 Trang thiết bị, hóa chất
- Điện thoại để bấm thời gian.
Khảo sát tĩnh học quá trình sấy
- Kiểm tra nước vị trí đo nhiệt độ bầu ướt.
- Kiểm tra hoạt động của phong tốc kế.
- Tắt tất cả công tắt trên tủ điều khiển.
- Cài đặt nhiệt độ sấy.
- Khởi động tủ điều khiển.
- Kiểm tra hoạt động của cân.
- 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 tắt điện trở 1, 2 và 3.
- Khi nhiệt độ đạt giá trị thí nghiệm ổn định thì bắt đầu tiến hành thí nghiệm.
- Trước khi đặt vật liệu sấy vào phòng sấy phải điều chỉnh cân về 0.
- Khi nhiệt độ sấy đạt giá trị thí nghiệm nhưng giá trị vẫn tăng thì tắt điện trở 1 hoặc 3 hoặc cả 2 điện trở 1 và 3, tuyệt đối không tắt điện trở 2 (do có bộ điều khiển) Trường hợp sau khoảng thời gian nhất định không đạt thì kiểm tra điện trở 1 hoặc 3 đã bật chưa (đèn báo), nếu chưa thì bật lên.
- Trong suốt quá trình thí nghiệm phải điều chỉnh sao cho nhiệt độ điểm 1, tốc độ tác nhân sấy không được thay đổi.
- Khi kết thúc thúc thí nghiệm:
Tắt công tắt điện trở 1 và 3 (nếu đang bật).
⸰ Cài đặt nhiệt độ trên bộ điều khiển về nhiệt độ thí nghiệm tiếp theo Nếu là thí
⸰ nghiệm cuối thì cài đặt nhiệt độ trên bộ điều khiển về 20 C và tắt công tắt điện⁰ trở 2.
Lấy vật liệu sấy ra khỏi phòng sấy.
1.2.6.3 Các bước tiến hành thí nghiệm
- Kiểm tra nước vị trí đo nhiệt độ bầu ướt phải trên 2/3 ống.
- Tắt tất cả công tắt trên tủ điều khiển.
- Cài đặt nhiệt độ sấy.
- Khởi động tủ điều khiển.
- Kiểm tra hoạt động của cân.
- 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 tắt điện trở 1, 2 và 3.
- Khi nhiệt độ đạt giá trị thí nghiệm ổn định thì bắt đầu tiến hành thí nghiệm.
1.2.7 Kết quả thí nghiệm, xử lý số liệu và bàn luận
Bảng 1.11 Số liệu khi khảo sát với v = 1 m/s, T = 50 C⁰ t
Bảng 1.12 Số liệu khi khảo sát với v = 1,5 m/s, T = 50 C⁰ t
Bảng 1.13 Số liệu khi khảo sát với v = 2 m/s, T = 50 C⁰ t
Bảng 1.14 Số liệu khi khảo sát với v = 2 m/s, T = 70 C⁰ t
Bảng 1.15 Số liệu khi khảo sát với v = 2 m/s, T = 90 C⁰
Với các số liệu nhiệt độ bầu khô ( T k ) và nhiệt độ bầu ướt ( T ư ) ta tiến hành tra cứu trên giản đồ Ramzim ta thu được các giá trị H và Y.
Bảng 1.16 Số liệu Y và H khi khảo sát với v = 1 m/s, T = 50 C⁰
Chọn số liệu tại t = 10 phút.
Lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu:
- Lượng không khí khô đi vào trong máy sấy:
- Lượng nhiệt cung cấp cho quá trình:
Y ( Kgkkk Kg ) H ( Kgkkk kJ ) m c ( Kg ) m đ ( Kg )
Bảng 1.17 Số liệu Y và H khi khảo sát với v = 1,5 m/s, T = 50 C⁰
Chọn số liệu tại t = 10 phút.
Lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu:
- Lượng không khí khô đi vào trong máy sấy:
- Lượng nhiệt cung cấp cho quá trình:
Y ( Kgkkk Kg ) H ( Kgkkk kJ ) m c ( Kg ) m đ ( Kg )
Bảng 1.18 Số liệu Y và H khi khảo sát với v = 2 m/s, T = 50 C⁰
Chọn số liệu tại t = 10 phút.
Lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu: t
(phút) Y ( Kgkkk Kg ) H ( Kgkkk kJ ) m c ( Kg ) m đ ( Kg )
- Lượng không khí khô đi vào trong máy sấy:
- Lượng nhiệt cung cấp cho quá trình:
Bảng 1.19 Số liệu Y và H khi khảo sát với v = 2 m/s, T = 70 C⁰
Chọn số liệu tại t = 10 phút.
Lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu:
- Lượng không khí khô đi vào trong máy sấy:
- Lượng nhiệt cung cấp cho quá trình:
Y ( Kgkkk Kg ) H ( Kgkkk kJ ) m c ( Kg ) m đ ( Kg )
Y ( Kgkkk Kg ) H ( Kgkkk kJ ) m c ( Kg ) m đ ( Kg )
Bảng 1.20 Số liệu Y và H khi khảo sát với v = 2 m/s, T = 90 C⁰
Chọn số liệu tại t = 10 phút.
Lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu:
- Lượng không khí khô đi vào trong máy sấy:
- Lượng nhiệt cung cấp cho quá trình:
Với các kết quả trên ta có thể thấy dù tăng vận tốc sấy và nhiệt độ nhưng các chỉ số như lượng không khí khô đi vào máy sấy, lượng nhiệt cung cấp cho quá trình đều tăng giảm không đồng đều nguyên nhân có thể do quá trình khảo sát có sai số hoặc khi tra giản đồ có bị sai lệch một số chữ số.
Với quá trình sấy lý thuyết, 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 Hàm nhiệt của không khí sau khi ra khỏi thiết bị của quá trình sấy thực 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 Quá trình sấy lý thuyết 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.
[1] Tài liệu hướng dẫn thực hành quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa chất, thực phẩm và môi trường, trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, 2024.
[2] Nguyễn Văn Mây, Giáo trình kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm, NXB KHKT, 2007.
[3] Nguyễn Bin, Các quá trình thiết bị trong công nghệ hóa chất thực phẩm, tập 4: Phân riêng
