LUẬN văn cơ KHÍ CHẾ BIẾN TÍNH TOÁN – THIẾT kế máy sấy COPPER – ZINC NĂNG SUẤT 500 KG mẽ

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy 2.1.1 Khái niệm chung về sấy Sấy là quá trình tách nước khỏi vật liệu ẩm bằng cách cấp nhiệt cho vật liệu để ẩm bay

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ MÁY SẤY COPPER – ZINC NĂNG SUẤT

500 KG/ MẼ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

Nguyễn Bồng Hồ Trung Hiếu (MSSV: 1065732) Trần Thị Cẩm Tú ( MSSV: 1065800)

Ngành: Cơ khí chế biến – Khóa 32

Tháng 12/2010

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ -oOo -

PHIẾU ĐĂNG KÍ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Năm học: 2010 – 2011

1 Tên đề tài: TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ MÁY SẤY COPPER – ZINC, NĂNG

SUẤT 500 KG/MẼ

2 Họ và tên cán bộ hướng dẫn: Nguyễn Bồng

3 Địa điểm thực hiện: Khoa Công nghệ - Trường Đại Học Cần Thơ

4 Số lượng sinh viên thực hiện: 02

5 Họ và tên sinh viên thực hiện:

Hồ Trung Hiếu MSSV: 1065732

Trần Thị Cẩm Tú MSSV: 1065800

Lớp: Cơ Khí Chế Biến Khóa 32

6 Mục đích của đề tài: Thiết kế máy sấy

7 Các nội dung chính và giới hạn đề tài:

- Giới thiệu sơ lược các loại máy sấy đang được sử dụng ở nước ta

- Đo đạc lấy số liệu thực tế từ một máy có sẵn

- Nghiên cứu- thiết ké toàn bộ một máy sấy

- Hoàn thành báo cáo gồm bản thuyết minh và bản vẽ hoàn chỉnh

8 Công cụ mô phỏng máy: Phần mềm Autodesk Inventor

9 Kinh phí dự trù: 250.000 đồng

Cần Thơ, ngày 16 tháng 08 năm 2010

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN ĐĂNG KÝ

KHOA DUYỆT BỘ MÔN DUYỆT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ ……   ……

Cần Thơ, ngày….tháng….năm 2010… NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ và tên cán bộ hướng dẫn: ThS Nguyễn Bồng Tên đề tài: TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ MÁY SẤY COPPER – ZINC, NĂNG SUẤT 500 KG/MẼ Họ và tên sinh viên thực hiện : Hồ Trung Hiếu MSSV:1065732 Trần Thị Cẩm Tú MSSV:1065800 Lớp: CK0685A1 Nội dung nhận xét: ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Kết luận và đề nghị điểm:

………

………

………

………

Cần Thơ, ngày… tháng… năm 2010 Cán bộ hướng dẫn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ ……  ……

Cần Thơ, ngày….tháng….năm 2010 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN Họ và tên cán bộ chấm phản biện: ………

Tên đề tài: TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ MÁY SẤY COPPER – ZINC, NĂNG SUẤT 500 KG/MẼ Họ và tên sinh viên thực hiện : Hồ Trung Hiếu MSSV:1065732 Trần Thị Cẩm Tú MSSV:1065800 Lớp: CK0685A1 Nội dung nhận xét: ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Điểm đánh giá:

………

………

………

………

Cần Thơ, ngày… tháng… năm 2010 Cán bộ chấm phản biện

LỜI CẢM TẠ

  

Sau bốn tháng thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp “Tính toán – thiết kế máy sấy

Copper – zinc, năng suất 500 kg/mẽ” chúng em gặp không ít khó khăn về tài liệu,

kinh nghiệm cũng như kiến thức thực tế còn nhiều hạn chế Đến nay đề tài đã được

hoàn thành đúng thời hạn, không biết nói gì hơn ngoài lòng biết ơn sâu sắc của

chúng em đối với quý Thầy Cô, bạn bè và người thân

Trước hết, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Bồng đã tận tình giúp đỡ,

hướng dẫn chúng em trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Chúng em xin chân thành cảm ơn quí Thầy Cô Bộ Môn Kỹ Thuật Cơ Khí, quí Thầy

Cô trong khoa Công Nghệ cùng các cán bộ, giảng viên của Trường Đại Học Cần

Thơ đã truyền đạt cho chúng em những kiến thức quí báu trong suốt khóa học

Chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình cùng các bạn sinh viên đã

tận tình giúp đỡ và động viên trong suốt khóa học cũng như trong quá trình thực

hiện đề tài

Nhóm sinh viên thực hiện

Hồ Trung Hiếu Trần Thị Cẩm Tú

Mục lục

MỤC LỤC

  

CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU CHUNG 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 1

1.2.1 Mục tiêu chung 1

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 1

2.1 Phương pháp và phương tiện 2

2.1.1 Phương tiện 2

2.1.2 Phương pháp 2

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 4

2.1 Cơ sở lý thyết của quá trình sấy 4

2.1.1 Khái niệm chung về sấy 4

2.1.2 Tĩnh học và động học của quá trình sấy 4

2.1.3 Nguyên lý sấy tiếp xúc (sấy rang) 5

2.1.4 Những yếu tố liên quan đến quá trình sấy 7

2.1.5.Vật liệu sấy 1Error! Bookmark not defined 2.1.6 Cấu trúc nguyên lý của một hệ thống sấy 15

2.2 Mô tả vật liệu sấy 21

2.2.1 Tên gọi 21

2.2.2 Lý tính 21

2.2.3 Hóa tính 23

2.2.4 Điều chế 24

2.2.5 Công dụng 24

2.3 Chọn phương pháp sấy 25

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CẦN THIẾT CHO QUI TRÌNH SẤY 2Error! Bookmark not defined 3.1 Mô tả nguyên lý sấy đề nghị 28

3.2 Quá trình truyền nhiệt và chuyển ẩm 29

3.3 Tính toán số liệu thiết kế mô hình máy 32

3.5 Tính toán điện trở 36

3.6 Bố trí thí nghiệm 38

3.7 Tính toán truyền nhiệt 40

CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ PHẦN MỀM AUTODESK INVENTOR 42

4.1 Tổng quan về Autodesk inventor 42

4.2 Sơ lược các thao tác với Autodesk Inventor 42

4.2.1 Mô hình hóa chi tiết 43

4.2.2 Tạo khối 3D solid 43

4.2.3 Tính toán, thiết kế chi tiết 44

4.2.4 Lắp ráp các chi tiết 44

4.2.5 Mô phỏng trình tự lắp ráp 45

4.2.6 Tạo bản vẽ 2D 46

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 47

5.1 Kết luận 47

5.2 Kiến nghị 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

Mục lục

DANH MỤC HÌNH

   Hình 2.1 Đường cong sấy Trang 5

Hình 2.2 Ý nghĩa các đường trên đồ thị không khí ẩm Trang 10

Hình 2.3 : Đốt nóng không khí theo nhiệt cảm ……….Trang 11

Hình 2.4 Làm mát không khí theo nhiệt cảm Trang 11

Hình 2.5 Tiến trình làm mát bằng cách thêm hơi nước vào Trang 11

Hình 2.6 Tiến trình làm nóng không khí Trang 12

Hình 2.7 Làm mát và khử ẩm Trang 12

Hình 2.8 Các loại dây điện trở Trang 16

Hình 2.9 Áp kế chữ U dùng để đo áp suất khí sấy Trang 17

Hình 2.10 Quạt hai tầng cánh Trang 17

Hình 2.11 Quạt hướng trục dùng cho máy sấy vĩ ngang Trang 18

Hình 2.12 Quạt ly tâm Trang 18

Hình 2.13 Các kiểu rô to của quạt ly tâm Trang 19

Hình 2.14 Các kiểu quạt ly tâm cửa ra hình chữ nhât, Trang 19

Hình 2.15 Các kiểu buồng sấy của máy sấy tháp Trang 20

Hình 2.16 Dạng liên kết của đồng sulfate Trang 22

Hình 2.17 Tinh thể đồng sulfate Trang 22

Hình 2.18 Đồng sulfate dạng hạt rời Trang 22

Hình 2.19 Đồng sulfate dạng cục Trang 23

Hình 2.20 Đồng sulfate dạng bột nhuyễn Trang 23

Hình 2.21 Điều chế sulfate đồng Trang 24

Hình 2.22 Máy sấy vĩ ngang Trang 26

Hình 2.23 Máy sấy rang kiểu tháp đĩa Trang 26

Hình 2.24 Tủ sấy điện trở hai cửa Trang 27

Hình 2.25 Tủ sấy cà phê Trang 27

Hình 2.26 Tủ sấy tĩnh Trang 27

Hình 2.27 Bố trí điện trở trong tủ sấy Trang 27

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý quá trình sấy Trang 28

Hình 3.3 Bố trí thí nghiệm sau 20 phút Trang 38

Hình 3.4 Thí nghiệm sau 6 giờ 30 phút Trang 38

Hình 3.5 Sơ đồ vách máy sấy Trang 40

Luận văn cơ khí chế biến K32 Tính toán- thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Đặt vấn đề

Như chúng ta đã biết, nước ta là một nước nông nghiệp có khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm Vì thế việc chế tạo ra các loại máy sấy để phục vụ cho nông nghiệp là hết sức cần thiết Tuy nhiên, trên bước đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì việc sản suất ra các loại máy sấy để phục vụ cho công nghiệp cũng rất cần thiết Sấy là quá trình công nghệ rất quan trọng và phức tạp Công nghệ sấy không những được ứng dụng trong sấy các sản phẩm nông nghiệp như rau, củ, quả, … mà còn được ứng dụng trong công nghiệp như sấy hóa chất

Tùy theo mỗi loại vật liệu sấy, mỗi lĩnh vực sản xuất đòi hỏi cần có một loại máy sấy phù hợp, như sấy chân không, sấy tấng sôi, sấy tĩnh, sấy động,…Và tùy theo yêu cầu kĩ thuật mà ta lựa chọn nguồn cung cấp nhiệt cho quá trình sấy như : than

đá, trấu, điện trở,…

Việc sấy hóa chất copper- zinc đòi hỏi phải có nguồn nhiệt ổn định, không lẫn tro bụi, không đảo trộn gây bụi cho môi trường xung quanh Do đó việc thiết kế một máy sấy bằng điện trở là hợp lý

Xuất phát từ yêu cầu đó, chúng tôi đã tính toán, thiết kế máy sấy copper-zinc năng suất 500kg/mẽ với nguồn cung cấp nhiệt từ điện trở

1.2 Mục tiêu của đề tài

Đề tài “Tính toán, thiết kế máy sấy copper-zinc năng suất 500kg/mẽ” sẽ nghiên

cứu và tính toán thiết kế những thông số cụ thể một máy sấy và quá trình sấy hóa chất copper –zinc (sulfate đồng II)

1.2.1 Mục tiêu chung

Xác định phương pháp và qui trình sấy loại vật liệu nhão, dạng cục có kích thước biến thiên từ cục lớn (có đường kính d 2cm) đến hạt nhỏ rời

1.2.2 Mục tiêu cụ thể

- Thực hiện thí nghiệm về sấy tiếp xúc

- Đưa ra các giải pháp về sấy tiếp xúc

2.1 Phương pháp và phương tiện

2.1.1 Phương tiện

Sử dụng mô hình sấy tiếp xúc thí nghiệm để làm thí nghiệm với đồng sulate

Sử dụng phần mềm Autodesk Inventor để mô phỏng máy sấy

2.1.2 Phương pháp

Thực hiện thí nghiệm để tìm quá trình biến đổi nhiệt, độ ẩm và thời gian sấy

Tiến hành thí nghiệm để xác định khối lượng thể tích và độ ẩm của hóa chất

COPPER-ZINC

Xác định trạng thái không khí

Khí hậu ở Cần Thơ là khí hậu nhiệt đới với 2 mùa rõ ràng: mùa mưa (tháng 5 đến

tháng 11) và mùa khô (tháng 12 đến tháng 4) Độ ẩm trung bình là 85%, lượng mưa

trung bình 1.635 mm, nhiệt độ trung bình 28°C ( http://vi.wikipedia.org/wiki/C%E1%BA%A7n_Th%C6%A1)

Xác định khối lượng thể tích

Dụng cụ thí nghiệm:

-Hóa chất COPPER-ZINC (sulfate đồng)

-Cân

-Ly thủy tinh chứa đầy nước có chia vạch nhỏ

Cơ sở để tiến hành thí nghiệm:

Khối lượng riêng của COPPER-ZINC được xác định theo công thức:

v

m





Xác định khối lượng bằng phương pháp cân một lượng vừa phải hóa chất

COPPER-ZINC Khối lượng được xác định là: 84,35g

Luận văn cơ khí chế biến K32 Tính toán- thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

Xác định thể tích của 84,35g: cho lượng hóa chất trên vào trong ly thủy tinh chứa đầy nước, xem lượng nước tràn ra chính là thể tích của lượng hóa chất trên Thể tích xác định được là 70cm3

Khối lượng riêng của COPPER-ZINC là: 3

/ 205 , 1 70

84,35

m g v

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy

2.1.1 Khái niệm chung về sấy

Sấy là quá trình tách nước khỏi vật liệu ẩm bằng cách cấp nhiệt cho vật liệu để

ẩm bay hơi

2.1.2 Tĩnh học và động học của quá trính sấy

a Tĩnh học của quá trình sấy

Quá trình trao đổi ẩm giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu và môi trường (tác nhân sấy) Vật liệu sấy thường có tính háo nước tức

là tính chất hút hoặc nhả ẩm với môi trường bên ngoài cho đến khi đạt trạng thái cân bằng

Quá trình thoát ẩm khỏi vật liệu xảy ra khi áp suất riêng phần của hơi nước trên bề mặt vật liệu lớn hơn áp suất hơi nước trong tác nhân sấy (môi trường) và ngược lại vật liệu sấy sẽ hút ẫm từ môi trường vào làm tăng độ ẩm của nó Tóm lại, quá trình sấy chỉ có thể xảy ra khi môi trường xung quanh vật liệu phải khô ráo đến một mức (RH%) nhất định và ở một nhiệt độ nào đó

b Động học của quá trình sấy

Động học của quá trình sấy khảo sát tác động qua lại giữa vật liệu ẩm và tác nhân sấy có tính đến tác nhân sấy Đặc trưng cho quá trình sấy được biểu thị bởi đường cong sấy, nó biểu diễn sự thay đổi của độ ẩm vật liệu M theo thời gian sấy Dạng của đường cong sấy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như dạng liên kết giữa ẩm và vật liệu, hình dạng, kích thước và tính chất của vật liệu sấy

Trên hình biểu diễn đường cong sấy, trục hoành biểu thị thời gian sấy t (sec) và trục tung biểu thị độ ẩm M của vật liệu

Trong khoảng thời gian từ 0 đến t1 là giai đoạn đầu của quá trình sấy thực hiện việc đốt nóng vật liệu, nếu nhiệt độ của tác nhân sấy cao hơn nhiệt độ của vật liệu sấy thì

Luận văn cơ khí chế biến K32 Tính toán – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

ẩm bốc hơi và chủ yếu là ẩm bề mặt, độ

ẩm giảm nhẹ theo thời gian vì vật liệu

chưa nóng lắm (đoạn AB) Vận tốc sấy

tăng từ 0 đến giá trị cực đại

Trong khoảng thời gian từ t1 đến t2 là giai

đoạn hai của quá trình sấy, ẩm bề mặt tiếp

tục bốc hơi nhanh hơn giống như nước bốc

hơi từ mặt thoáng, do đó tất cả nhiệt cung

cấp dùng để bốc hơi nước nên nhiệt độ vật

liệu không tăng, độ ẩm vật liệu giảm (đoạn

Trong khoảng thời gian từ t2 đến t3 là giai

đoạn sấy chính của quá trình sấy, độ ẩm

giảm chậm vì chủ yếu là ẩm bên trong vật

liệu khuếch tán dần ra ngoài Nhiệt độ vật

liệu tăng dần đến mức qui định không làm

hư vật liệu do nhiệt

2.1.3 Nguyên lý sấy tiếp xúc (sấy rang)

Vật liệu sấy được đặt trên bề mặt được đốt nóng (khay, thùng quay,…) nhiệt từ bề mặt nóng truyền vào vật liệu làm cho ẩm bốc ra Hình thức sấy này giống như phơi vật liệu trên sân nóng hoặc rang vật liệu trên chảo nóng (nên gọi là sấy rang) Hình dạng bề mặt nóng tiếp xúc trực tiếp với vật liệu có thể là mặt phẳng (sấy trong khay), mặt trụ (trống quay) hay chỏm cầu (chảo rang) Phương thức này được ứng dụng rộng rãi trong dân dụng và công nghiệp để sấy các vật liệu dạng rắn rời ( các loại hạt; rau, củ, quả, cây băm nhỏ), các loại bột nhão (dạng kem), các loại dung dịch ( nước hoa quả ép, sữa,…)

t

Hình 2.1 Đường cong sấy M%

Quá trình truyền nhiệt và chuyển ẩm trong sấy rang diễn ra như sau: Nhiệt lượng từ nguồn nhiệt cấp cho bề mặt nóng (vật nóng) rồi truyền cho vật sấy Nhiệt lượng mà vật sấy nhận được bằng nhiệt lượng cần để đun nóng vật sấy đến nhiệt độ bay hơi của ẩm và cấp cho quá trình bay hơi ẩm.Quá trình trên phụ thuộc vào các thông số như: nhiệt độ, vật liệu và cấu tạo của bề mặt nóng; diện tích tiếp xúc giữa vật sấy với bề mặt nóng; độ chứa ẩm của vật sấy; nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí (tác nhân sấy) thổi trên bề mặt lớp vật sấy

Trong sấy tiếp xúc vật liệu có thể ở trạng thái tĩnh (trong khay) hoặc động (trong thùng quay) Để tăng vận tốc bốc ẩm ta nên dùng quạt hút hơi ẩm để giảm áp suất trên bề mặt vật liệu làm cho ẩm bốc ra nhanh hơn

Để đốt nóng bề mặt ta có thể đốt trực tiếp bởi ngọn lửa hay khói của lò đốt, bằng điện trở, hơi nước nóng hay nước nóng Vật liệu làm bề mặt sấy cần phải có tính bền cơ nhiệt cao nhất là không bị ăn mòn bởi hóa chất, hơi nóng và ẩm và có hệ số truyền nhiệt cao, tốt nhất là sử dụng thép không gỉ Nhiệt độ bề mặt nóng tiếp xúc với vật liệu sấy tùy thuộc vào vật liệu và yêu cầu sấy cho phép

Sấy rang cũng có thể kết hợp với sấy đối lưu để làm tăng vận tốc bốc ẩm

Khi sấy với lớp vật liệu dày nằm yên trên bề mặt nóng, thì quá trình truyền nhiệt và

ẩm phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ t m của bề mặt được đốt nóng:

Khi t m65  850C thì nhiệt lượng từ vật nóng truyền cho vật sấy chủ yếu bằng dẫn nhiệt

Khi t m lớn hơn nhiệt độ bay hơi của ẩm thì: lớp vật sấy tiếp xúc trực tiếp với lớp vật nóng sẽ nhanh chóng đạt nhiệt độ bay hơi của ẩm Hơi ẩm đi xuyên vào lớp vật sấy phía trên có nhiệt độ còn thấp, chúng sẽ ngưng lại và truyền nhiệt cho lớp vật sấy

đó Khi nhiệt độ của toàn lớp vật sấy tăng lên bằng nhiệt độ bay hơi ẫm thì sự ngưng đọng chấm dứt Đây là thời điểm bắt đầu giai đoạn thứ nhất (vận tốc sấy không đổi) Hơi ẩm bay lên sẽ được tác nhân cuốn đi Do truyền nhiệt từ vật nóng sang vật sấy không đủ mà cường độ bay hơi ẩm lớn, làm cho nhiệt độ t của vật sấy

ở cuối giai đoạn sấy thứ nhất giảm xuống một ít

Luận văn cơ khí chế biến K32 Tính toán – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

Giai đoạn sấy thứ hai cũng tương tự như các quá trình sấy khác

2.1.4 Những yếu tố liên quan đến quá trình sấy

a Môi trường không khí

Không khí ẩm là hỗn hợp gồm không khí khô và hơi nước Không khí khô bao gồm một số chất khí chủ yếu là oxigen (O2, 20,95 %) vaf Nitrogen (N2, 70,08 %) cộng với một lượng nhỏ các khí khác như argon (Ar, 0,93%), carbon dioxide (CO2, 0,03%), và neon (Ne, 0,0018%), các tỉ lệ phần trăm này tính theo trọng lượng và có thể thay đổi ít nhiều tùy điều kiện môi trường, vị trí địa lý,…

Trong không khí tự nhiên luôn luôn có chứa một lượng hơi nước nhất định Lượng hơi nước này được diễn tả bằng độ ẩm Tỷ trọng lượng hơi nước chứa trong không khí sấy luôn luôn nhỏ hơn 1/10

b Độ ẩm riêng H (Specific Humidity, kg/kg kkk)

Độ ẩm riêng H của không khí, tính bằng kg/kg không khí khô (kkk), là trọng lượng của nước (hơi ẩm) tính bằng kg, chứa trong 1 kg kkk Độ ẩm riêng của không khí đôi khi còn được gọi là độ ẩm tuyệt đối hay tỷ số ẩm

c Độ ẩm tương đối của không khí RH (Relative Humidity, %)

Độ ẩm tương đối của không khí RH là tỷ số của áp suất hơi nước thực sự (Pw) trong vùng đang xét với áp suất của hơi nước trong không khí đã bảo hòa ẩm (Pwsat) ở cùng một nhiệt độ RH được tính bằng %

RH% = 100 Pw / Pwsat

Không khí bảo hòa ẩm tức có RH = 100%, không khí ở trạng thái này coi như đã

“no” hơi nước

d Thể tích riêng của không khí

Là thể tích của 1 kg không khí khô, thể tích riêng tính bằng m3/kg kkk

e Nhiệt độ của không khí

Hỗn hợp hơi nước - không khí có thể được diễn tả bằng nhiệt độ bầu khô hoặc bằng nhiệt độ bầu ướt hoặc bằng nhiệt độ điểm sương

- Nhiệt độ bầu khô (dry bulb temperature) là nhiệt độ được đo bằng một nhiệt kế hay một cặp nhiệt độ thông thường

- Nhiệt độ bầu ướt (wet bulb temperature) là nhiệt độ mà tại đó nước, do bốc hơi thành không khí ẩm, có thể đưa không khí đến bảo hòa trong điều kiện trạng thái ổn định

Để đo nhiệt độ bầu ướt bằng phương pháp đơn giản, lấy một miếng vải bấc có tẩm nước quấn quanh bầu một nhiệt kế thủy tinh, sau thời gian 5-10 phút ta quay nhiệt

kế trong không khí vài ba vòng rồi đọc trị số chỉ bởi nhiệt kế, đó là nhiệt độ bầu ướt, nó nhỏ hơn nhiệt độ bầu khô vài ba độ

- Nhiệt độ điểm sương (dew point temperature) là nhiệt độ mà tại đó hơi ẩm trong không khí bắt đầu ngưng tụ thành sương hay còn gọi là đọng sương

f Enthalpy (h)

Là lượng nhiệt năng chứa trong hổn hợp hơi nước - không khí Năng lượng này là một kết hợp bởi hai loại nhiệt: Nhiệt cảm và nhiệt ẩn Enthalpy được đo bằng kJ/ kg kkk

- Nhiệt cảm (sensible heat) là nhiệt được thêm vào không khí mà không làm thay đổi độ ẩm tuyệt đối của nó hoặc nhiệt tạo ra sự biến đổi nhiệt độ khi có sự truyền nhiệt Ví dụ nhiệt truyền qua tường nhà làm nóng căn phòng Nhiệt cảm được ứng dụng vào việc sấy hạt bằng không khí nóng và sưởi ấm phòng trong mùa đông ở xứ lạnh

- Nhiệt ẩn (latent heat) là nhiệt tạo ra một sự biến đổi về trạng thái của vật chất nhưng không làm thay đổi về nhiệt độ Ví dụ, nhiệt hấp thu làm nước đá tan chảy thành nước nhưng vẫn ở 00C hoặc khi nước đang sôi biến thành hơi nước vẫn ở

1000C nhưng thay đổi trạng thái từ lỏng thành hơi

Luận văn cơ khí chế biến K32 Tính toán – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

g Đồ thị không khí ẩm (Psychrometric Chart)

Đồ thị không khí ẩm hay còn gọi là đồ thị trắc ẩm là đồ thị diễn tả các tính chất nhiệt động của không khí ẩm Nó rất có ích cho việc giải quyết các bài toán kỹ thuật trong tính toán thiết kế các thiết bị nhiệt như sấy, máy lạnh, lò đốt, v.v

Khi ứng dụng trong nông nghiệp, đồ thị này được hiệu chỉnh đến áp suất khí quyển tiêu chuẩn bằng 101,325 kPa Ngoài ra còn có các đồ thị được thiết lập ở các độ cao khác để sử dụng khi cần

- Độ ẩm tuyệt đối hay độ ẩm riêng hay tỷ số ẩm, kg hơi nước/kg không khí khô

- Thể tích riêng , m3 không khí khô/kg không khí khô

- Thể tích ẩm, m3 hỗn hợp/kg không khí khô

Ý nghĩa các đường trong đồ thị:

2.2

Các đường thẳng đứng song song đặc trưng cho đường nhiệt độ bầu khô (1)

Các đường nằm nghiêng về bên trái vẽ đến thang chia bên trái là đường bầu ướt (2); Các đường nghiêng dốc đứng chỉ thể tích riêng;

Các đường nằm ngang chỉ nhiệt độ điểm sương và độ ẩm tuyệt đối (5, Hình 2.1); Các đường cong chỉ độ ẩm tương đối RH (4, Hình 2.1) Đường cong sát biên bên trái chỉ bảo hòa ẩm tức RH=100%

Chỉ cần xác định giao điểm của hai trong các đường trên là ta biết được trạng thái của không khí tại điểm đó Ví dụ điểm A (6, Hình 2.1)

Luận văn cơ khí chế biến K32 Tính toán – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

Biểu đồ I- d có trục tung là Entanpi và trục hoành là độ chứa ẩm d Hai trục hợp nhau một góc 1350

Các đường đặc tính của đồ thị I- d:

- Đường đẳng nhiệt (t= Const) là những đường thảng xiên lên

- Các đường  const là những đường cong đi lên ứng với t < 1000C là những đường thẳng gần như song song với trục tung Từ dưới lên trên các đường

const



 có giá trị giảm dần

- Đường Pn= f(d) là đường áp suất hơi bão hòa

- Các đường I= const là những đường thẳng xiên xuống Giá trị của I tăng dần từ dưới lên

Luận văn cơ khí chế biến K32 Tính toán – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

- Các đường  const là những đường nhiệt độ bão hòa đoạn nhiệt của không khí

ẩm, các đường này dốc hơn đường I= const một chút

2.1.5 Vật liệu sấy

Vật liệu sấy hay còn gọi là vật ẩm cần sấy là các loại vật liệu mà trong đó có chứa

ẩm hay một lượng chất lỏng nhất định Như vậy vật liệu sấy gồm hai thành phần cơ bản gồm trọng lượng chất khô và trọng lượng ẩm thường là nước hay dung môi hữu

cơ ở một số hóa chất đặc biệt; ngoài ra cũng có chất khí nhưng trọng lượng không đáng kể có thể bỏ qua Vật liệu ẩm là thể xốp tức trong nó có các khoảng trống chứa nước và không khí Khi vật liệu sấy khô để trong không khí ẩm, vật liệu sẽ hấp thu

ẩm vào các khoảng trống rồi ẩm ngưng tụ lại thành lỏng

Sự kết hợp giữa chất lỏng (nước) và vật liệu sấy

Vật liệu sấy có chứa nước ở ba dạng:

Nước tự do hay nước bề mặt bao phủ toàn bề mặt vật liệu, lớp nước này chiu áp suất riêng phần bằng với áp suất hơi nước bão hòa ở nhiệt độ của môi trường bao quanh vật liệu Đối với vật liệu ướt bề mặt, khi phơi hay sấy lớp nước này dễ bốc hơi do vậy thời gian ban đầu độ ẩm vật liệu hạ nhanh nhưng bên trong vật liệu chưa nóng lên Một hiện tuongj dễ thấy nhất là sấy lúa ướt (28%), ban đầu hạt có màu vàng sậm do có nước bề mặt, sau thời gian sấy một vài giờ hạt biến thành màu vàng sáng, lúc này hạt không còn nước bề mặt tức bắt đầu ráo vỏ (20%)

Nước liên kết là nước bên trong vật liệu sấy Nước có thể liên kết ở các dạng:

Liên kết hóa học gồm liên kết ion và liên kết phân tử Trong quá trình sấy rất khó và cũng không cần tách nước liên kết hóa học ra khỏi vật liệu sấy

Nước liên kết cơ lý là nước nằm trong các khoảng rỗng của vật liệu và thường bám dính vào các phần tử của vật liệu ở dạng thể keo Khi sấy sau khi nước bề mặt bay

đi, nước liên kết cơ lý từ bên trong hạt chuyển dần đến bề mặt rồi tiếp tục chuyển vào môi trường có tác nhân sấy Đối với các hạt ngũ cốc, do có các hạt tinh bột và nước nên quá trình, nên nếu quá trình sấy làm cho hạt quá nóng trong một thời gian

bên trong khó thoát ra ngoài Khi sấy hạt ta không thể lấy hết nước bên trong mà chỉ sấy đến độ ẩm theo yêu cầu của chế biến hoặc tồn trữ

a Độ ẩm của vật liệu

- Theo cơ sở ướt (wet basis)

Độ ẩm Mwb % của vật liệu tính theo cơ sở ướt là phần trăm của trọng lượng ẩm (nước) chứa trong toàn bộ khối vật liệu ẩm Độ ẩm của vật liệu tính theo cơ sở ướt thường được sử dụng phổ biến trong sấy, chế biến và mua bán nông sản gạo Do đó khi nói độ ẩm của nông sản ta hiểu đó là độ ẩm tính theo cơ sở ướt Xác định độ ẩm bằng máy đo độ ẩm hoặc dùng tủ sấy

100 100

d W

W W

W W

trong đó: Ww - là trọng lượng khối vật liệu ẩm

Wd - là trọng lượng chất khô (phần không phải là nước của vật liệu)

Do đó Ww - Wd chính là trọng lượng nước chứa trong vật liệu

Theo cơ sở khô

Träng l­ î ng chÊt kh« W WChú ý: Độ ẩm của hạt tính theo cơ sở khô chỉ được dùng trong tính toán các bài toán về sấy, còn trong thực tế chỉ sử dụng độ ẩm theo cơ sở ướt Các máy đo sử dụng trong mua bán nông sản, lúa gạo và sấy nông sản cho biết độ ẩm theo cơ sở ướt

Luận văn cơ khớ chế biến K32 Tớnh toỏn – thiết kế mỏy sấy COPPER - ZINC

Cụng thức tớnh lượng nước bay đi khi phơi sấy

100 - độ ẩm sau khi sấy Cụng thức tớnh trọng lượng hạt khụ sau khi sấy

Trọng lượng hạt khụ sau khi sấy:

2

1 1

2

2 1 1 1 2

M 100

M 100 W M

100

M M W W W

b Nguyờn lý thoỏt ẩm của vật liệu sấy:

Quỏ trỡnh thoỏt ẩm trong vật liệu xảy ra một cỏch liờn tục và đồng thời giữa cỏc quỏ trỡnh sau: quỏ trỡnh di chuyển ẩm bờn trong vật liệu, quỏ trỡnh tạo thành hơi và quỏ trỡnh di chuyển ẩm từ vật liệu ra mụi trường Do chờnh lệch giữa lớp bờn trong và lớp bờn ngoài của vật liệu sấy dũng ẩm sẽ di chuyển liờn tục từ trong ra ngoài và khuếch tỏn vào mụi trường Cường độ thoỏt hơi ẩm phụ thuộc vào từng loại vật liệu

và tớnh chất cỏc mối liờn kết phõn tử nước bờn trong vật liệu

Quỏ trỡnh thoỏt hơi ẩm của vật liệu sấy phụ thuộc chủ yếu vào nguồn năng lượng bờn trong ( nội năng

2.1.6 Cấu trỳc nguyờn lý của một hệ thống sấy

a Cấu trỳc chung của một hệ thống sấy

Một hệ thống sấy hạt núi chung gồm cú ba phần chớnh:

b Buồng đốt

- Nhiệm vụ: đốt chỏy nhiờn liệu để sinh ra nhiệt, sau đú lượng nhiệt này phải được hũa trộn với khớ trời để hạ nhiệt độ xuống thấp thớch hợp với nhiệt độ khớ sấy cho phộp

- Cỏc loại chất đốt: Bất kỳ loại chất đốt nào cũng cú thể dựng cho mỏy sấy Nhiờn liệu đốt cú thể ở cỏc dạng rắn, lỏng, khớ, điện, năng lượng mặt trời Một vài dạng

 Điện: sạch, dễ vận hành, dễ điều chỉnh, nhưng mắc tiền và khó đủ công suất nhiệt cho máy sấy lớn ở nông thôn

 Ga đốt: vẫn còn mắc khi sử dụng cho sấy nông sản

 Dầu lửa: sử dụng phổ biến ở các máy sấy dạng công nghiệp, các máy sấy ở nước ngoài, thích nghi cho cơ sở chế biến giống

 Than đá: được dùng khá phổ biến vì rẻ hơn các loại chất đốt nói trên

 Trấu: rẻ tiền nhưng tốn công vận chuyển vì thô, nhẹ Một máy sấy nếu sử dụng trấu làm chất đốt thì nên đặt ngay tại hoặc gần nhà máy xay để đỡ bớt chi phí vận chuyển So với than đá, đốt trấu rẻ tiền hơn nhưng lò đốt kồng kềnh, chiếm chỗ và người đốt lò phải trực thường xuyên mới bảo đảm ổn định nhiệt độ sấy

 Các loại khác: Ngoài các loại chất đốt nói trên, các loại khác như cùi bắp, vỏ dừa, củi, xác mía, v.v có sẵn tại chỗ đều sử dụng được, nhưng phải tính đến tính kinh tế và cần phải có lò đốt thích hợp để tránh đốt sinh nhiều khói và tro bụi ảnh hưởng đến chất lượng hạt sau khi sấy

Hình 2.8: Các loại dây diện trở

Luận văn cơ khí chế biến K32 Tính toán – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

c Quạt

- Nhiệm vụ: Quạt dùng để thổi khí nóng vào buồng sấy xuyên qua khối hạt trong

đó sự trao đổi ẩm sẽ xảy ra, tức là ẩm từ hạt nhả ra môi trường khí sấy và được khí sấy chuyển ra ngoài Trong một hệ thống sấy, phải nói quạt là trái tim, vì chất lượng

và thời gian sấy phụ thuộc rất nhiều vào quạt

- Yêu cầu: Quạt có hai thông số cơ bản cần phải đáp ứng đủ cho sấy là: lưu lượng

1mm cột nước = 10 Pa

Hình 2.9: Áp kế chữ U dùng để đo áp

suất khí sấy

Hình 2.10: Quạt hai tầng cánh

- Các loại quạt

Trong sấy nông sản thường sử dụng hai loại quạt: quạt ly tâm và quạt hướng trục Quạt hướng trục có lưu lượng lớn nhưng áp suất nhỏ hơn quạt ly tâm Đa số máy sấy nông sản vĩ ngang hiện nay sử dụng quạt hướng trục Để tăng áp suất cho quạt hướng trục, người ta có thể chế tạo quạt với hai tầng cánh

Hình 2.11 Quạt hướng trục dùng cho máy sấy vĩ ngang

Hình 2.12 Quạt ly tâm