THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH: THIẾT BỊ SẤY

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY 1. THIẾT BỊ SẤY ĐỐI LƯU 2. THIẾT BỊ SẤY TIẾP XÚC 3. THIẾT BỊ SẤY BỨC XẠ 4. THIẾT BỊ SẤY THĂNG HOA 5. THIẾT BỊ PHỤ HỆ THỐNG SẤY Độ ẩm tương đối còn gọi là độ ẩm toàn phần, là số phần trăm khối lượng nước chứa trong 1kg vật liệu ẩm

Trang 1

LOGO

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

Chương 2 THIẾT BỊ SẤY

Trang 2

2.5 THIẾT BỊ SẤY THĂNG HOA 2.4 THIẾT BỊ SẤY BỨC XẠ 2.3 THIẾT BỊ SẤY TIẾP XÚC 2.2 THIẾT BỊ SẤY ĐỐI LƯU 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

2.6 THIẾT BỊ PHỤ HỆ THỐNG SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

Trang 3

THIẾT BỊ SẤY

2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

Trang 4

Trang 5

2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

 2.1.1 Vật liệu ẩm

 Độ ẩm truyệt đối

 Độ ẩm tuyệt đối là số phần trăm khối lượng nước chứa trong 1kg vật liệu khô.



 Công thức chuyển đổi

 Độ chứa ẩm ( Khối lượng ẩm riêng)

k

W = a 100%

k

g g

100

Trang 6

 Độ ẩm cân bằng

 Độ ẩm cân bằng là độ ẩm của vật khi ở trạng thái cân bằng với môi trường xung quanh vật Ở trạng thái này độ chứa ẩm trong vật là đồng đều và phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật ẩm bằng phân áp suất hơi nước trong không khí ẩm.

 Độ ẩm cân bằng phụ thuộc trạng thái của môi trường bao quanh vật, nó xác định giới hạn quá trình sấy và dùng để xác định độ ẩm bảo quản của mỗi loại vật liệu trong những điều kiện môi trường khác nhau

Trang 7

 Ẩm trong vật liệu

 Các dạng liên kết trong vật liệu ẩm

 Các đặc trưng nhiệt động của vật liệu ẩm

 Các thông số nhiệt – vật lý của vật liệu ẩm

 Nhiệt dung riêng của vật liệu ẩm (J/Kg.0K )

Trang 8

 Nhiệt dung riêng của vật liệu ẩm (J/Kg.0K )

Hình 1.7 Sự phụ thuộc của nhiệt dung riêng hạt lúa tiểu mạch vào độ ẩm của nó.

Trang 9

 Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ẩm

Truyền nhiệt trong vật liệu ẩm khác với truyền nhiệt trong vật liệu khô Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ẩm phụ thuộc vào bản chất vật khô, độ ẩm của nó, cấu trúc các hang xốp, đường kính các mao quản,

Hệ số dẫn nhiệt λ (W/m.0K) là hệ số tỉ lệ trong phương trình Fua-riê

Trong đó: q – mật độ dòng nhiệt trong vật (W/m2)

d θ - Gradien nhiệt độ 0K/m

Trang 10

 Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ẩm

Trong đó: λ 1, V1, λ 2, V2 – Tương ứng là hệ số dẫn nhiệt và thể tích của vật

cứng và pha hơi

ψ - Hệ số hình dáng của phân tử tạo nên vật liệu ẩm

2

1 1

λ ψ λ

Trang 11

 Hệ số dẫn nhiệt độ

Trong đó: λ - hệ số dẫn nhiệt của vật liệu

C - nhiệt dung riêng

ρ - mật độ (hoặc khối lượng thể tích)

.

a

C

λ ρ

=

Trang 12

 2.1.2 Tác nhân sấy

Tác nhân sấy là những chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách ra từ vật sấy.

 Không khí ẩm

 Khói lò

Trang 13

 Thông số cơ bản của không khí ẩm

Theo Định luật Đan-Tông, áp suất của hỗn hợp khí, với thể tích xác định bằng tổng áp suất hơi của tất cả các thành phần

Trong đó: B - Áp suất chung của hỗn hợp khí (Áp suất phong vũ biểu).

p1, p2, pn - Áp suất hơi của các khí thành phần.

pKK - Áp suất riêng phần của không khí khô

ph - Áp suất riêng phần của hơi nước chứa trong không khí.

1 2 n kk h

Trang 14

* Độ ẩm tuyệt đối của không khí ρ a là khối lượng của hơi nước chứa trong 1m 3 không khí ẩm (g/m3), đồng thời ra cũng là mật độ của hơi nước chứa trong hỗn hợp.

* Độ ẩm tương đối của không khí ϕ là tỷ số giữa độ ẩm tuyệt đối với khối lượng hơi nước cực đại có thể ( ρ max) chứa

trong 1m3 không khí ẩm có cùng một điều kiện (nhiệt độ và áp suất)

Trang 15

* Độ lớn của ϕ đặc trưng cho khả năng không khí được bão hòa bởi ẩm Giá trị ϕ càng nhỏ trong điều kiện đơn giản bằng nhau, khả năng sấy của không khí càng lớn.

* Đặc tính phụ thuộc của ϕ vào nhiệt độ:

p p

ρ ϕ

ρ

Trang 16

* Độ lớn ph phụ thuộc vào nhiệt độ t, nâng cao nhiệt độ, áp suất hơi bão hòa tăng (tra bảng), chính vì thế khi hàm lượng ẩm không đổi của khí tương ứng với giảm giá trị của ϕ Khi hâm nóng không khí trong calorife khả năng sấy của nó tăng lên, ngược lại khi làm lạnh không khí ph sẽ giảm xuống; độ ẩm tương đối khi hàm lượng ẩm không đổi sẽ nâng cao, đạt được ph =

pa (100%) Không khí trở thành bão hòa và bắt đầu có ngưng tụ hơi nước.

Trang 17

Trong khoảng nhiệt độ t = 00C ÷ 1000C, ph (mmHg) có thể tính theo công thức thực nghiệm của Philônhencô

Nếu nhiệt độ của không khí ẩm cao hơn tK ở áp suất đã cho thì bão hòa hoàn toàn có thể chỉ khi không khí khô không tuyệt đối và áp suất hơi bão hòa bằng áp suất phong vũ biểu ph = B, ta có:

t

+

a B

ρ

ϕ =

Trang 18

G

k

G d

B p

=

p d

B p

=

−

Trang 19

 Mật độ không khí ẩm (hỗn hợp không khí khô và hơi nước)

Trong đó: ρ a, ρ K - là mật độ hơi nước và không khí khô.

Công thức trên cho thấy, mật độ không khí ẩm phụ thuộc vào hai thông số thay đổi trong quá trình sấy: nhiệt độ và áp suất riêng phần của hơi nước pa Khi tăng pa trong quá trình sấy, ρ hh sẽ giảm bởi vì hơi bị thay thế bởi không khí khô Tuy nhiên sự giảm nhiệt

độ của không khí kéo theo quá trình sấy đối lưu, dẫn tới tăng ρ hh

p

Trang 20

 Nhiệt dung riêng trung bình của không khí ẩm

* Nhiệt dung riêng trung bình của không khí ẩm khi áp suất không đổi ứng với 1Kg khí ẩm, nghĩa là 1kg hỗn hợp, coi như độ lớn trung bình giữa nhiệt dung khí khô và hơi (KJ/Kg ẩm 0K)

Trong đó :

CK - Nhiệt dung riêng trung bình của không khí khô;

Ca - Nhiệt dung riêng của hơi nước

Trang 21

 Nhiệt dung riêng trung bình của không khí ẩm

Trong kỹ thuật sấy thường sử dụng entanpi, Thông thường entanpi riêng của không khí ẩm đối với 1Kg không khí khô được xác định như là tổng entanpi riêng 1kg không khí khô (Ik) và d gam hơi ẩm Do đó entanpi của không khí ẩm là:

Trong đó : t - nhiệt độ của hỗn hợp

Ia - Entanpi riêng của hơi ẩm trong hỗn hợp ở nhiệt độ và áp

suất riêng phần đã cho

Trang 22

Trang 23

 Nhiệt độ của nhiệt kế ướt

Trong lý thuyết quá trình sấy một trong những thông số đặc trưng cho trạng thái của không khí ẩm, là nhiệt độ của nhiệt kế ướt

Sự bay hơi của nước vào không khí trong điều kiện đoạn nhiệt nên nhiệt lượng cần để bay hơi lấy ngay từ không khí Lớp không khí sát bề mặt bay hơi mất đi một nhiệt lượng đúng bằng nhiệt lượng bay hơi của nước, do đó nhiệt độ lớp không khí sát bề mặt bốc hơi giảm so với không khí ở xa bề mặt bay hơi Người ta gọi nhiệt độ lớp không khí sát bề mặt bay hơi là nhiệt độ nhiệt kế ướt tư và xa bề mặt bay hơi là nhiệt độ nhiệt kế khô.

Trang 24

Nhiệt độ của nhiệt kế ướt là thông số nhiệt động, đặc trưng cho khả năng không khí nhường nhiệt để bốc hơi nước tới khi không khí bão hòa hoàn toàn Sự sai khác giữa nhiệt độ nhiệt kế khô và nhiệt kế ướt đặc trưng cho khả năng nhận ẩm của không khí, trong kỹ thuật sấy ta gọi là thế sấy ε

Trong đó: t - nhiệt độ không khí, hoặc nhiệt độ của nhiệt kế khô thông thường

tư - nhiệt độ của nhiệt kế ướt (không khí bão hòa đoạn nhiệt)

Khi không khí bão hòa hoàn toàn ( ϕ = 100%), tư = t và ε = 0

u

Trang 25

Khi biết hiệu số (t - tư) có thể xác định độ ẩm không khí ( ϕ ).

Các giá trị ϕ và A thiết lập thành bảng hoặc toán đồ để dùng trong thực tế Độ ẩm không khí là hàm của nhiệt độ không khí (nhiệt độ nhiệt kế khô t) và hiệu (t - tư) với tốc độ xác định của không khí.

Trang 26

 Đồ thị I – d của không khí ẩm

Trong kỹ thuật sấy, không khí ẩm được đặc trưng bởi ba thông số sau:

- Nhiệt độ của nhiệt kế khô t

- Độ ẩm tương đối ϕ (%)

- Áp suất khí trời B (áp suất phong vũ biểu)

Người ta thường đưa vào thế sấy ε Các thông số còn lại của không khí ẩm có thể tính theo các công thức ở trên.

Trang 27

 Đồ thị I – d của không khí ẩm

Nguyên tắc xây dựng đồ thị I – d (B = 745mmHg = 99,3 KPa ≈ 1Bar)

• Trên trục tung đặt entanpi (Kcal/Kgkk hoặc KJ/Kgkk) theo tỉ lệ xác định

• Trục hoành nghiêng một góc 1350 so với trục tung.

• Đường có nhiệt độ không đổi (đường đẳng nhiệt) là sự phụ thuộc I vào d khi t = const.

• Đường có độ ẩm tương đối ϕ = const.

• Đường ϕ = 100%.

• Đường áp suất riêng phần của hơi nước.

Trang 28

t1 =const

CB.t1

Hàm lượng ẩm d Kg ẩm/kg kk (trục phụ)

1 1

0, 44 1000

d t

1

1000

d

Trang 29

Trang 30

Xây dựng đường tư= const và ε =const trên đồ thị I-d

Trang 31

 2.1.3 Truyền nhiệt và truyền ẩm trong quá trình sấy

 2.1.4 Động học quá trình sấy

 Đường cong sấy:

Đường cong sấy

Đường cong sấy đặc trưng cho sự thay đổi

độ ẩm trung bình của vật liệu W trong thời

gian τ

Trang 32

 Đường cong tốc độ sấy:

Đường cong sấy

Tốc độ sấy là sự thay đổi độ ẩm của vật liệu trong 1

đơn vị thời gian (dW/dτ %/h)

Đường cong tốc độ sấy được xây dựng bằng

phương pháp vi phân đồ thị theo đường cong sấy:

Tốc độ sấy ở thời điểm đã cho được xác định như là

tang góc nghiêng của tiếp tuyến qua điểm

đường cong sấy tương ứng với độ ẩm xác định của

vật liệu

Trang 33

1 - Vật liệu ẩm xốp mao dẫn có bề mặt riêng bốc hơi lớn: giấy, cáctông

2 - Cũng như trên: vải, vỏ mỏng; 3 - Vật liệu ẩm xốp mao dẫn có bề mặt bốc hơi riêng nhỏ;

4 - 5 - 6 Hệ phức tạp, vật keo xốp mao dẫn: hạt lương thực

Trang 34

1 - Vật liệu ẩm xốp mao dẫn có bề mặt riêng bốc hơi lớn: giấy, cáctông

2 - Cũng như trên: vải, vỏ mỏng; 3 - Vật liệu ẩm xốp mao dẫn có bề mặt bốc hơi riêng nhỏ;

4 - 5 - 6 Hệ phức tạp, vật keo xốp mao dẫn: hạt lương thực

Trang 35

 Đường cong nhiệt độ sấy:

Trang 36

* Giai đoạn đầu hâm nóng vật liệu mô tả trong bất đẳng thức sau

Trong đó:

tk - Nhiệt độ tác nhân sấy

tb - Nhiệt độ bề mặt vật liệut0 - Nhiệt độ tâm vật liệu

Trang 37

Thời kỳ thứ hai của sấy, đặc trưng bởi

Nếu quá trình đạt độ ẩm cân bằng, thì cuối quá trình, tốc độ sấy sẽ bằng không và nhiệt độ của vật liệu tiến gần tới nhiệt

Trang 38

 2.1.5 Phương pháp xác định thời gian sấy

 Phương pháp T.K Philônhenko:

Nghiên cứu các đường cong sấy của cùng một loại vật liệu ở chế độ sấy khác nhau (sấy đối lưu, vật vải sợi) phối hợp trên cùng một đường cong trong hệ toạ độ: tốc độ sấy dw/d τ ; tốc độ sấy qui dẫn ψ, tỷ số giữa tốc độ sấy ở thời điểm bất kỳ với tốcđộ sấy ở thời kỳ đầu N.

Trang 39

 2.1.5 Phương pháp xác định thời gian sấy

 Phương pháp A.B Lưkốp

Chuẩn số Nussen

Wkd - Độ ẩm dẫn xuất tiêu chuẩn

Trang 40

 Phân loại và thứ tự tính toán

thiết bị sấy

 Phân loại

Chế độ làm việc (phương pháp tác động)

Dạng vật liệu làm khô

Áp suất trong buồng sây

Dấu hiệu phân

loại

Dạng tác nhân sấy

Phương tạo áp để di chuyển tác nhân sấy

Huớng chuyển động của vật liệu và tác nhân sấy

Trạng thái lớp vật liệu (vật liệu dạng hạt)

Phương pháp hâm nóng tác nhân sấy

Các loại quá trình sấy

Trang 41

 Thứ tự tính toán thiết bị sấy

Mối liên hợp máy sấy bao gồm các bộ phận chính sau: Buồng sấy, calorifer, hệ thống thông gió Ta sẽ chỉ tính toán nhiệt thiết bị sấy (buồng sấy)

Tính thiết bị hâm nóng(calorife)

Tính toán buồng sấy

Chọn kiểu máy sấy, chọn loại quá trình sấy

Các số liệu cần tìm

Tính thiết bị thông gió Thiết kế và tính toán cơ khí của thiết bị Xây dựng đặc tính kinh tế – kỹ thuật của quá trình sấy

Trang 42

Các số liệu cần tìm

- Theo mục đích: Năng suất, dạng tác nhân sấy, phương pháp truyền nhiệt tới vật liệu sấy, phương pháp hâm nóng tác nhân sấy (kiểu calorife), đặc điểm chuyển động của tác nhân sấy (tự nhiên, cưỡng bức), phương pháp lạp nguyên liệu và chuyển động.

- Theo vật liệu: độ ẩm đầu và cuối, nhiệt độ cho phép ban đầu và cực đại, nhiệt dung chất khô của vật liệu, kích thước và khối lượng sản phẩm, khối lượng thể tích vv.

- Theo chế độ sấy: thông số không khí ngoài và của tác nhân đã làm việc, nhiệt độ cho phép cực đại của tác nhân sấy, tốc độ của tác nhân sấy, thời gian sấy.

Trang 43

Tính toán buồng sấy

Tính kích thước buồng sấy, tính khối lượng ẩm bốc hơi, chọn cấu trúc buồng sấy và tính tổn thất nhiệt vào môi trường, tính tổn thất còn lại của buồng sấy và xác định độ lớn ∆, xây dựng đồ thị I – d, tính chi phí không khí, tính chi phí nhiệt

Tính thiết bị hâm nóng(calorife)

Chọn cấu trúc của calorife và chất mang nhiệt, tính hiệu nhiệt độ trung bình, tính hệ số truyền nhiệt, tính diện tích đốt nóng, tính lò đốt (calorife

đốt bằng ngọn lửa)

Tính thiết bị thông gió

Thiết kế quỹ đạo của không khí, tính lực cản trong thiết bị sấy, chọn quạt và tính công suất động cơ

Trang 44

2.2 THIẾT BỊ SẤY ĐỐI LƯU

2.2.1 Khái niệm

2.2.2 Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo

2.2.3 Lý thuyết tính toán

Định dạng
Số trang	100
Dung lượng	48,03 MB