Chương 5 SAY

Các thông số đặc trưng Hàm ẩm của không khí ẩm: lượng hơi nước tính trên 1kg không khí khô có trong không khí ẩm -  Nhiệt lượng riêng của không khí ẩm: tổng nhiệt lượng riêng của khô

Trang 1

Chương 5: Sấy

Trang 3

Khái niệm

1 Phương pháp tách nước ra khỏi vật liệu

 Mục đích:

-Làm giảm khối lượng của vật liệu

-Giảm công chuyên chở

-Tăng độ bền vật liệu

-Bảo quản tốt các sản phẩm

Trang 4

1 Phương pháp tách nước ra khỏi vật liệu

 Phương pháp cơ học

 Phương pháp hóa lý

 Phương pháp nhiệt

Khái niệm

Trang 5

2 Quá trình sấy

 Sấy là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng nhiệt

 Môi trường dùng để cung cấp nhiệt và tách

ẩm ra khỏi vật liệu: tác nhân sấy

-Không khí nóng

-Khói lò

-…

Khái niệm

Trang 6

2 Quá trình sấy

 Phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình

sấy

-Đối lưu nhiệt: sấy đối lưu

-Dẫn nhiệt: sấy tiếp xúc

-Bức xạ nhiệt: sấy bức xạ

-Sấy khi nước ở trạng thái rắn: sấy thăng hoa

Khái niệm

Trang 7

- Chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước ở

bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh

- Chênh lệch độ ẩm ở bề mặt và bên trong lòng của vật liệu

Khái niệm

Trang 8

3 Khảo sát quá trình sấy

 Tĩnh lực học quá trình sấy

-Quan hệ thông số đầu, cuối của vật liệu

-Quan hệ thông số đầu, cuối của tác nhân sấy

-Xác định lượng tác nhân, nhiệt lượng

 Động lực học quá trình sấy

- Khảo sát sự biến thiên ẩm vật liệu, thông số của quy trình: chế độ sấy, thời gian sấy

Khái niệm

Trang 10



Tĩnh lực học quá trình sấy

Trang 11

2 Các thông số đặc trưng

 Hàm ẩm của không khí ẩm: lượng hơi nước tính trên 1kg không khí khô có trong không khí ẩm -

 Nhiệt lượng riêng của không khí ẩm: tổng nhiệt lượng riêng

của không khí khô và hơi nước có trong không khí ẩm – H (I)

(J/kg kkk)

Trang 12

 Thể tích của không khí ẩm - V(m3/kgkkk): thể tích của không khí ẩm tính cho 1kg không khí khô

 Khối lượng riêng của không khí ẩm -

ρ(kg/m3): tổng khối lượng riêng của không khí khô và của hơi nước cùng nhiệt độ

Trang 13

 Nhiệt độ điểm sương – ts: nhiệt độ giới hạn của quá trình làm lạnh không khí ẩm cho đến khi bão hòa với hàm ẩm không đổi

 Nhiệt độ bầu ướt – tư: nhiệt độ ổn định đạt được khi lượng nước bốc hơi vào không khí chưa bão hòa ở điều kiện đoạn nhiệt

Trang 14

 Nhiệt độ bầu khô – tk: nhiệt độ của không khí

ẩm được xác định bằng nhiệt kế thông thường

 Thế sấy - ε: đặc trưng cho khả năng hút ẩm của không khí

ε = tk – tư

Trang 15

3 Giản đồ Ramzin của không khí ẩm

Đăng H (I) ̉ Đăng Y(x)̉ Đăng ̉ φĐăng ̉ T

Trang 16

Trang 17

3 Giản đồ Ramzin của không khí ẩm

• Xác định trạng thái của không khí ẩm

• Xác định nhiệt độ điểm sương

• Xác định nhiệt độ bầu ướt

Trang 18

Ts Tư

Trang 19

Trang 20

4 Cân bằng vật chất trong thiết bị sấy không khí

 Độ ẩm tuyệt đối (tính bằng phần trăm khối lượng của vật liệu ướt)

 Độ ẩm tương đồi (tính bằng phần trăm khối lượng của vật liệu khô tuyệt đối)



Trang 21

 Một số ký hiệu:

- Gd, Gc (kg/s): Lượng vật liệu trước và sau sấy

- Gk (kg/s): Lượng vật liệu khô tuyệt đối

- W (kg/s) : Lượng ẩm tách ra

- L (kg kkk/s) : Lượng tác nhân sấy khô

- w1,w2 (%): độ ẩm ban đầu và cuối của vật liệu

- : hàm ẩm của không khí lúc đầu,

trước khi sấy, sau khi sấy

Trang 22

 Tính toán lượng vật liệu khô tuyệt đối



Trang 23

 Tính toán lượng ẩm tách ra trong quá trình sấy

W = Gd – Gc, (kg/s)

• Giả thiết lượng không khí khô tuyệt đối qua máy sấy không bị mất mát, khi đó ta có phương trình cân bằng không khí ẩm:

Ẩm vào + ẩm vật liệu = ẩm ra

Trang 24

 Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi w

kg ẩm trong vật liệu:

 Gọi ℓ là lượng không khí khô cần thiết để làm bốc hơi 1kg ẩm trong vật liệu

Trang 25

5 Cân bằng nhiệt trong thiết bị sấy không khí

Trang 26

- Q: nhiệt lượng tiêu hao chung, w.

- Qs: nhiệt lượng đốt nóng không khí ở caloriphe, w.

- Qb: nhiệt lượng bổ sung trong buồng sấy, w.

- q = Q/W: nhiệt lượng tiêu hao riêng cho máy sấy, j/kgẩm.

- qs = Qs/W: nhiệt lượng tiêu hao riêng cho caloriphe, j/kgẩm.

Trang 27

- qb=Qb/W: nhiệt lượng tiêu hao riêng bổ sung cho buồng sấy, j/kgẩm.

- H0: hàm nhiệt của không khí trước khi vào caloriphe, kj/kgkkk.

- H1: hàm nhiệt của không khí sau khi qua caloriphe, kj/kgkkk.

- H2: hàm nhiệt của không khí ra khỏi buồng sấy, kj/kgkkk

Trang 28

- t0: nhiệt độ của không khí trước khi vào caloriphe

- t1: nhiệt độ của không khí sau khi qua caloriphe

- t2: nhiệt độ của không khí ra khỏi buồng sấy

Trang 29

- θ1: nhiệt độ của vật liệu khi vào máy sấy.

- θ2: nhiệt độ của vật liệu khi ra khỏi máy sấy.

- Cv1: nhiệt dung riêng của vật liệu sấy, j/kg.độ

- tđ: nhiệt độ của bộ phận vận chuyển vào máy sấy.

- tc: nhiệt độ của bộ phận vận chuyển ra khỏi máy sấy

Trang 30

- Gvc: khối lượng của bộ phận vận chuyển vật liệu sấy, kg/s.

- Cvc: nhiệt dung riêng của bộ phận vận chuyển vật liệu, j/kg.độ.

- C: nhiệt dung riêng của nước, j/kg.độ

- Qm: nhiệt lượng mất mát trong quá trình sấy.

- qm = Qm/W: nhiệt lượng mất mát khi có 1kg ẩm bốc hơi ra khỏi vật liệu sấy, j/kgẩm

Trang 31

 Cân bằng nhiệt:

Nhiệt lượng mang vào

Nhiệt lượng mang

ra

Trang 32

 Nhiệt lượng mang vào: Qv

- Không khí mang vào: L.H0

- Vật liệu mang vào:

Trang 33

 Nhiệt lượng mang vào: Qv

- Do caloriphe cung cấp: Qs

- Do caloriphe bổ sung trong buồng sấy: Qb

Tổng nhiệt lượng vào thiết bị sấy:

Qv = LH0 + GcCv1θ1 + Wθ1C

+ GvcCvctđ + Qs + Qb

Trang 34

 Nhiệt lượng mang ra: QR

- Không khí mang ra: L.H2

- Vật liệu (sản phẩm) mang ra: Gc.Cv1.θ2

- Do bộ phận vận chuyển mang ra: Gvc.Cvc.tc.

- Nhiệt lượng mất mát: Qm

Tổng nhiệt lượng ra

QR = LH2 + GcCv1θ2 + GvcCvctc + Qm

Trang 35

 Cân bằng nhiệt nên ta rút ra được:

Trang 36

Trang 37

 Hay q = qs + qb = l(H2-H0) + qv1 + qvc + qm- θ1C

 Lại đặt: Σq = qv1 + qvc + qm

 Và

 Thay vào ta được:

Trang 38

Trang 39

Trang 41

6 Sấy lý thuyết

Y: Const;

H0 – H1: Tăng dần

Y1 – Y2:Tăng dần H: Const

Trang 42

6 Sấy lý thuyết

Điểm 0

Điểm 1

Điểm 2

Nhi t đ ệ ộ

b u khôầ

Trang 43

7 Sấy thực tế

• Với quá trình sấy thực tế thì: ∆ ≠ 0

+ ∆ > 0 hay qb + θ1C > Σ q

Hay qb + θ1C > qv1 + qvc + qm Khi đó: H2 > H1

+ ∆ < 0 hay qb + θ1C < Σ q

Hay qb + θ1C < qv1 + qvc + qm Khi đó: H2 < H1

+ ∆ = 0 ↔ qb + θ1C = Σ q

Khi đó: H2 = H1: giống sấy lý thuyết

Trang 44

7 Sấy thực tế

Điểm 0

Điểm 1

Điểm 2

Nhi t ệ

đ b u ộ ầ

khô

Trang 46

7 Sấy thực tế

 Lượng nhiệt tiêu hao riêng ở caloriphe sưởi:

 Lượng nhiệt tiêu hao riêng ở caloriphe bổ sung trong buồng sấy

Trang 47

8 Các phương thức sấy

 Sấy có bổ sung nhiệt trong phòng sấy

 Sấy có đốt nóng không khí giữa chừng

 Sấy có tuần hoàn khí thải

 Sấy bằng khói lò

Trang 48

8.1 sấy có bổ sung nhiệt trong buồng sấy

 Sấy có bổ sung nhiệt trong phòng sấy – có

caloriphe bổ sung nhiệt đặt ngay trong buồng sấy

t2  Y 2

Trang 50

8.1 Sấy có bổ sung nhiệt trong buồng sấy

- Nếu nhiệt độ sấy giảm, thì Qs giảm nhưng Qb trong buồng sấy tăng.

- Nhiệt độ sấy cao nhất, khi không có bổ sung nhiệt trong buồng sấy

- Nhiệt độ sấy thấp nhất khi không có caloriphe sưởi.

- Phương thức sấy này được dùng khi vật liệu sấy không chịu được nhiệt độ cao.

Trang 51

8.2 Sấy có đốt nóng không khí giữa chừng.

 Sấy có đốt nóng không khí giữa chừng - chia buồng sấy thành nhiều khu vực, trước mỗi khu vực có đặt caloriphe

Trang 52

B 3

Trang 53

8.3 Sấy có tuần hoàn khí thải

 Sấy có tuần hoàn khí thải

- Dùng sấy các vật liệu không chịu nhiệt độ cao, độ ẩm thấp

- Tốc độ không khí qua buồng sấy lớn

Trang 54

B1 B

C M

Trang 55

8.3 Sấy có tuần hoàn khí thải.

- Nếu trộn 1 kg không khí khô ban đầu với n

kg không khí khô tuần hoàn Khi đó:

+ Nhiệt lượng riêng của hỗn hợp

+ Hàm ẩm của hỗn hợp

Trang 56

8.3 Sấy có tuần hoàn khí thải.

- Lượng không khí khô ban đầu

- Lượng không khí khô hỗn hợp

- Lượng nhiệt tiêu tốn

q = lM(H1 – HM)

Trang 58

Động lực học quá trình sấy

1 Trạng thái ẩm trong vật liệu.

• ph: áp suất của hơi nước trong môi trường không khí

• pM: áp suất của hơi nước trên bề mặt vật liệu

Trang 59

1 Trạng thái ẩm trong vật liệu.

• Trạng thái liên kết ẩm với vật liệu

+ Liên kết hấp phụ đơn phân tử

+ Liên kết hấp phụ đa phân tử

+ Liên kết mao quản

+ Liên kết kết dính

• Phần ẩm tách được trong quá trình sấy: ẩm tự do

Trang 60

1 Trạng thái ẩm trong vật liệu

• Ẩm trong vật liệu bay hơi có 2 giai đoạn

+ Khuếch tán: ẩm bề mặt di chuyển vào môi trường xung quanh: pM; ph, nhiệt độ, tốc

độ môi trường+ Di chuyển ẩm từ bên trong ra bề mặt vật liệu nhờ chênh lệch độ ẩm

Trang 61

+ τ , (giờ)h – thời gian sấy

- Tốc độ sấy biến đổi theo thời gian, và giảm dần theo mức độ giảm hàm ẩm trong vật liệu

Trang 63

D

Trang 64

3 Giản đồ sấy

 Đoạn AB: giai đoạn đốt nóng vật liệu, nhiệt

độ vật liệu sấy tăng dần, độ ẩm vật liệu giảm không đáng kể Tốc độ sấy tăng nhanh và đạt cực đại

 Đoạn BC: giai đoạn đẳng tốc, độ ẩm vật liệu giảm nhanh và đều, nhiệt độ của vật liệu gần như không đổi

Trang 65

3 Giản đồ sấy

 Đoạn CD: giai đoạn sấy giảm tốc

- Độ ẩm tới hạn của vật liệu được xác định tại điểm cuối của giai đoạn sấy đẳng tốc, cũng là điểm đầu giai đoạn sấy giảm tốc

- Trong giai đoạn này, nhiệt độ của vật liệu tăng dần, độ ẩm của vật liệu giảm chậm dần đến độ ẩm cân bằng

Trang 66

4 Các yếu tố ảnh hưởng tốc độ sấy

 Bản chất của vật liệu sấy: cấu trúc, thành phần hóa học, đặc tính liên kết ẩm…

 Hình dáng vật liệu sấy: kích thước, bề dày…

 Độ ẩm đầu, cuối và tới hạn của vật liệu

 Sự chênh lệch giữa nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối của không khí

 Cấu tạo thiết bị sấy, phương thức, chế độ sấy

Trang 67

Thời gian sấy

 Giai đoạn sấy đẳng tốc:

Trong đó:

+N: vận tốc sấy đẳng tốc

+wth,wcb: độ ẩm tới hạn, độ ẩm cân bằng

Trang 68

Thiết bị sấy

1 Phân loại thiết bị sấy

• Theo tác nhân sấy:

- Sấy bằng không khí

- Sấy bằng khói lò

- Sấy thăng hoa

- Sấy bằng tia hồng ngoại

- Sấy bằng dòng điện cao tần

Trang 69

• Theo áp suất làm việc:

- Thiết bị sấy ở áp suất chân không

- Thiết bị sấy ở áp suất thường

 Theo phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: - Thiết bị sấy tiếp xúc.

- Thiết bị sấy đối lưu.

- Thiết bị sấy bức xạ.

Trang 70

 Theo cấu tạo thiết bị sấy: - Phòng sấy.

Trang 74

• Sấy băng tải cho vật liệu sợi

Trang 75

2 Cấu tạo một số loại thiết bị sấy

• Sấy băng tải sử dụng 2 mặt băng

Trang 76

• Sấy thùng quay

Trang 77

• Sấy thùng quay

Trang 78

• Tủ sấy chân không

Trang 79

• Sấy chân không có trục quay

Trang 80

• Thiết bị sấy phun

Trang 81

• Thiết bị sấy tầng sôi

Định dạng
Số trang	83
Dung lượng	3,77 MB