KIẾN THỨC CĂN BẢN KỸ THUẬT SẤY

2 − d kg h1, / Cân bằng nhiệt lượng trong máy sấy bằng không khí: Sơ đồ máy sấy đối lưu tác nhân sấy bằng không khí:.

Khối lượng VLS = khối lượng VLK + khối lượng hơi nước

G = Gk + Ga

Độ ẩm tương đối: G a 100%

G

ω =

Độ ẩm tuyệt đối: k a.100%

k

G G

ω =

Quan hệ giữa độ ẩm tương đối và độ ẩm tuyệt đối: .100%

100

k k

ω ω

ω

=

+

100

k

ω ω

ω

=

− Lượng nước bốc hơi từ VLA: 1 2

2

100

am

W G ω ω

ω

−

=

−

Khối lượng sản phẩm sấy: G sp = G am + W

Khối lượng riêng thể tích VL: 3

0

v

G

kg m V

ρ =

Độ ẩm cân bằng:

1

ln 1 1

100

N cb

c

ϕ

và ϕ= −1 exp−k t.( c+C) ( 100.ω)N

Mô hình toán của Chung - Pfost: ωcb = − E F ln   − ( tc + C ) ln ϕ  

Và exp exp( )

c

A

B

ϕ=  − − ω 

+

Thực nghiệm của Phylonhenco:

1 1

100

n n

cb

B b

b

ϕ ω

ϕ

 

   − ÷

Mô hình toán của Egorov:

1 2 100

0, 435 .ln

Chương 2: TÁC NHÂN SẤY

Không khí ẩm

PT trạng thái khí lý tưởng: 1 P

V RT

ρ = =

P = p k +p h

• Đối với không khí ẩm: P.V = G.R.T

• Đối với hơi nước: Pa.V = Ga.Ra.T

• Đối với không khô: Pk.V = Gk.Rk.T

Khối lượng kk ẩm = khối lượng kkkhô + hơi nước G = Gk+Gh

gk + ga=1 , k

k

G g G

= , a

a

G g G

=

Độ ẩm tương đối:

max

a h

b

ϕ

Hàm ẩm( độ chứa ẩm, dung ẩm) d: a , /

k

G

d kgam kgkk G

kkk

d ρ ρ

=

k

G

G

a a a

V G

R T

ρ

k k k

V G

R T

ρ

=

=> k h

h k

R P d

R P

=

Ta có: Pk= P - Ph

h bh

p p

ϕ=

=> p h =ϕ.p bh còn k 0,621

h

R

R =

Ta được

bh bh

p

ϕ ϕ

=

− => bh 0, 621( . )

p d

ϕ =

+

Hay 0, 621. , /

P h

=

0,621

h

P d p

d

=

+

Khi ϕ =100% ( điểm sương) 0,621. , /

bh

P p

=

+

Ngoài ra còn xác định được d khi biết I: 1, 0048.

2500 1,842

d

t

−

=

+

Nhiệt lượng riêng (Entanpi) của không khí ẩm:

I = +i k d i.a mà i k =C t pk =1, 00 8.4 t và ia = r0 + Cph t = 2500 1,842 + t

=> I = 1, 0048 t d + (2500 1,842 ) + t

Áp suất hơi bão hòa được xác định theo công thức:

4026, 42 exp 12

235,5

bh p

t

+

Thể tích của không khí ẩm: (1 0.001 )

V v

+

hay ( bh287.) ( 1 0.001 )

T v

=

− + , m3/kg

Khối lượng riêng của không khí: 1 ( ) ( 1 0,001 ) 3

287

bh

kg m

ϕ

ρ = = − +

287

bh

p P

kg m

ϕ

ρ =  − ÷

Thể tích riêng của không khí: v 1,m kg3/

ρ

= hay v=4,62.10 621− 6T ( +d m kg), 3/

Chương 3: CÂN BẰNG CHẤT VÀ CÂN BẰNG NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH

SẤY

Cân bằng vật chất trong thiết bị sấy:

Lượng ẩm bốc hơi = VLA vào máy sấy – VLK ra khỏi máy sấy

100

G G= −ω =G −ω =G −ω

2

100

100

ω

−

=

−

1

Cân bằng ẩm trong quá trình sấy:

G ω +L =G ω +L

<=> 1 2 2 1

100 100 1000

G ω −G ω = L − =W

=> Chi phí tác nhân khô cho qt sấy VLA:

2 1

1000

,

W

=

−

=> Chi phí riêng của tác nhân khô cho qt sấy trên 1kg ẩm bốc hơi:

2 1

1000

,

L

= =

−

=> Lượng không khí khô cần thiết cho qt sấy: W = L d ( 2 − d kg h1), /

Cân bằng nhiệt lượng trong máy sấy bằng không khí:

Sơ đồ máy sấy đối lưu tác nhân sấy bằng không khí:

• Q – Nhiệt lượng tiêu hao chung cho máy sấy, kJ

• QS – Nhiệt lượng sưởi nóng không khí ở Calorifer, kJ

• Qb – Nhiệt lượng bổ sung trong phòng sấy, kJ

• q Q

W

= - nhiệt lượng tiêu hao riêng cho máy sấy, kJ/kg ẩm

s

Q

q

W

= - nhiệt lượng tiêu hao riêng cho Calorifer sưởi, kJ/kg ẩm

b

Q

q

W

= - nhiệt lượng tiêu hao riêng cho Calorifer bổ sung, kJ/kg ẩm

m

Q

q

W

= - nhiệt lượng mất mát khi có 1kg ẩm bốc hơi ra khỏi VL , kJ/kg ẩm

• θ θ1, 2 - Nhiệt độ của VL vào và ra khỏi máy sấy, oC

• Cvl - nhiệt dung riêng của VLS

• Cvc – nhiệt dung riêng của các bộ phận vận chuyển trong máy sấy

• C – nhiệt dung riêng của nước

• Gvc – khối lượng của bộ phận vận chuyện VLS

• tđ, tc - nhiệt độ đầu và cuối của bộ phận vận chuyển

• Qm - Nhiệt lượng mất mát của qt vận chuyển

Từ sơ đồ trên ta thành lập được phương trình cân bằng nhiệt:

Buồng đốt

2, 2, 2, 2

t ϕ d i

0 0 0 0, , ,

t d i t d i0 0 0 0, , , ϕ ϕ

1 1 1, ,Gt ω

2 2, , 2

G t ω

Buồng làm mát

0 , , , 0 0 0

3 3 3, ,Gt ω

2 , , , 2 2 2

t ϕ d i

t1,,d1,i1

- Nhiệt lượng do VL mang vào = G2.Cvl θ1 + W θ1.C

- Nhiệt lượng do vận chuyển mang vào = GVC.CVC.tđ

- Nhiệt lượng do calorifer chính cung cấp = Qs

- Nhiệt lượng do calorifer bổ sung cung cấp = Qb

Tổng cộng thành phần nhiệt lượng vào = L.I0 + G2.Cvl.θ1 + W.θ1.C + GVC.CVC.tđ+Qs+ Qb

- Nhiệt lựơng do không khí mang ra = L.I2

- Nhiệt lựơng do VLS mang ra = G2.Cvl.θ2

- Nhiệt lượng do bộ phận vận chuyển mang ra = GVC.CVC.tc

- Nhiệt lượng mất mát = Qm

Tổng cộng thành phần nhiệt lượng mang ra = L.I2 + G2.Cvl.θ2 + GCV.CCV.tc + Qm

Ptcb: L.I0 + G2.Cvl.θ1 + W.θ1.C + GVC.CVC.tđ+Qs+ Qb = L.I2 + G2.Cvl.θ2 + GVC.CVC.tc + Qm

<=> Qs+ Qb = L(I2+I0) + G2 Cvl.( θ2-θ1) + GVC.CVC (tc – tđ) + Qm - W.θ1.C

+ Nhiệt lượng đun nóng VLS : Qvl = G2 Cvl.( θ2-θ1)

+ Nhiệt lượng đun nóng bộ phận vận chuyển : Qvc = GVC.CVC (tc – tđ)

=> Qs+ Qb = L(I2+I0) + Qvl + Qvc + Qm - W.θ1.C

Nhiệt lượng tiêu hao chung cho máy sấy cần cung cấp: Q = Qs+ Qb

Chi phí nhiệt lượng riêng : q Q

W

=

Hoặc q = qs+ qb = L(I2+I0) + qvl + qvc + qm - θ1.C

− Đặt qvl + qvc + qm = ∑q

Đặt ∆ = − ∑ + +q q b θ1.C : Nhiệt lượng bổ sung thực tế => 2 0

2 0

q  I I - l I.( I )

d d

−

−

0 1 0 2 0

(l I −I )=l I.( −I )− ∆

Nếu ∆ = 0 => I1=I2

Nếu ∆ > 0 => I2 > I1

Nếu ∆ < 0 => I2 < I1

Tốc độ sấy : , / 3.

dW

F dτ

,

G

h

U F

Đồ thị đường cong sấy:

Giai đoạn đốt nóng VL( đoạn A-B): tm > tư > tb > θt và ωb< ωtb< ωt

tm : nhiệt độ tác nhân

tư : nhiệt độ bầu ướt

tb : nhiệt độ bề mặt VL

t

θ : nhiệt độ tâm VL

b

ω : độ ẩm bề mặt

tb

ω : độ ẩm trung bình

t

ω : độ ẩm tâm VL Giai đoạn giảm ẩm đẳng tốc( đoạn B-C): tm > tư = tb > θt và ωb= ư < ωtb< ωt

Trong đó: tb = tư = 2

1

m

r J t

α

− , mật độ dòng ẩm(cường độ trao đổi ẩm): J2 =α2.(P ab −P am)

α1 – hệ số trao đổi nhiệt đối lưu, W/ m.độ

cb

ω ω x21 ω

1

ω

C

B A

(%)

ω

τ

A-B : gđ đốt nóng vật liệu B-C : gđ giảm ẩm đẳng tốc C-D : gđ giảm ẩm giảm tốc D- E : gđ độ ẩm cân bằng

Pam – áp suất hơi của tác nhân sấy

Giai đoạn giảm ẩm giảm tốc( đoạn C-D): tm > tb> tư ≤ θt và ωb ≈ ωt ≈ ωtb ≈ ωcb

Giai đoạn độ ẩm cân bằng( đoạn D-E)

TÍNH TỐC ĐỘ SẤY:

Giai đoạn đẳng tốc:

Tính u theo hệ số cấp khối K t ( theo nhiệt độ)

Lựơng ẩm bay hơi: dW = b.dQ với dQ=α .F t( −θ τ).d thế vào ta được:

dW =b F t .α ( −θ τ).d đặt Kt = b.α => dW =K F t t .( −θ τ).d

 tốc độ sấy .( ), / 3

t

dW

τ

= = −

Tính u theo hệ số cấp khối K p ( theo áp suất)

, / p bh h

dW

F dτ

= = − với Kp = 0,0745.( ) , v g ρ 0.8 N m / 2

=> 0,0745.( ) 0.8 ( ), / 3

dW

τ

Với

4026, 42 exp 12

235,5

bh

P

θ

+

Tính u theo hệ số cấp khối dung ẩm K d :

, / d bh h

dW

F dτ

0, 621

'

bh

p

P p

=

bh bh

p

ϕ ϕ

=

−

Tính u qua mật độ dòng nhiệt:

2

100

,% /

b

VLS

J

= với R: ½ chiều dài VLS,m

2b

J

r kg m h

= , J1b: mật độ dòng nhiệt, J2b : cường độ trao đổi ẩm bề mặt VL

1b 1

J =α t m−t b ,W m/

- vận tốc tác nhân: v ≤ 2 m/s => α1=5,6 + 4.v , W/m2.K

- vận tốc tác nhân: v ≤ 5 m/s => α1=6,15 + 4,17.v , W/m2.K

- vận tốc tác nhân: v > 5 m/s => α1=7,5.v0,78 , W/m2.K

( )

2b 2

với

exp 12

235,5

ab

b

P

t

+

 , am exp 12 235,5 m

P

t

+

( Pab − Pam) = A P t ( m − tb)

Trong đó: A là hệ số ẩm kế A = (65 + 6,75).10-5

v là vận tốc tác nhân sấy

P áp suất khí trời 1 bar

Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần:

2

/

dW

F d Kω ω ω m

τ

Trong đó: K hệ số cấp khối của VL

ωx1 độ ẩm của VL ở cuối gđ sấy đẳng tốc 1 1

X

ω = + ω với

1

1,8

X

ω

=

TÍNH THỜI GIAN SẤY:

Theo phương pháp giải tích:

Thời gian sấy gđ tốc độ sấy không đổi:

1

x

G

h

F Kω

ω ω τ

−

=

−

Thời gian sấy gđ tốc độ sấy giảm tốc:

1 2

cb cb

G

h

F Kω

ω ω τ

ω ω

−

=

− Thời gian sấy của cả quá trình: τ τ τ= +1 2

Trong đó: G – lượng VLS (VL khô tuyệt đối)

ω 1- độ ẩm cuối của gđ sấy đẳng tốc hay độ ẩm đầu của gđ sấy giảm tốc

ωcb- độ ẩm cân bằng

ω1 - độ ẩm đầu vào của VLS(gđ sấy đẳng tốc)

ω2 - độ ẩm cuối gđ sấy giảm tốc

Theo phương pháp gần đúng:

Thời gian sấy trong đk tác nhân sấy không thay đổi

Thời gian sấy của cả quá trình: τ τ τ= +1 2

Gđ tốc độ sấy không đổi: 1 1 1

1 ( kx ),s C

τ = ω ω−

Gđ tốc độ sấy thay đổi: 2 1 1

2

1 ( ).2,3.lg kx cb,

cb

s C

ω ω

−

− Trong đó: ω1,ω2- độ ẩm của VL trước và sau khi sấy

ω ωkx1, cb - độ ẩm tới hạn và độ ẩm cân bằng

C – hệ số tốc độ sấy, 1/s