BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC 🙧🙥 BÁO CÁO THỰC HÀNH MƠN THỰC HÀNH Q TRÌNH & THIẾT BỊ HĨA HỌC BÀI TH: SẤY ĐỐI LƯU GVHD: Trương Văn Minh Sinh viên: Phan Thị Nguyễn Nhi Lớp: DHHC14A MSSV:18077131 – Tổ Ngày thực hành: 14/03/2022 Tp.Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng năm 2022 1 GIỚI THIỆU 1.1 Khái niệm Sấy trình tách pha lỏng khỏi vật liệu phương pháp nhiệt 1.2 Mục đích thí nghiệm Khảo sát tĩnh lực học trình sấy đối lưu thiết bị sấy khơng khí nhằm: Xác định biến đổi thông số vật lý khơng khí ẩm thành phần vật liệu sấy q trình sấy Xác định lượng khơng khí khơ cần sử dụng và lượng nhiệt cần thiết cho trình sấy So sánh và đánh giá khác trình sấy lý thuyết sấy thực tế CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lượng khơng khí khơ máy sấy: L Trong đó: W Y2 Y1 W Y 2 Y L: lượng không khí khô máy sấy (kg/h) W: lượng ẩm tách khỏi vật liệu (kg/h) Y : hàm ẩm ban đầu tác nhân sấy (kg/kghhh) Y : hàm ẩm sau đốt nóng tác nhân sấy (kg/kgkkk) Y 2: hàm ẩm sau đốt nóng sấy tác nhân sấy (kg/kgkkk) 2.2 Lượng nhiệt cung cấp cho trình: QS = L.( H1 - H0 ) Trong đó: QS: lượng nhiệt cung cấp cho trình sấy (kJ/h) Ho: hàm nhiệt ban đầu tác nhân sấy (kg/kgkkk) H1: hàm nhiệt sau đốt nóng tác nhân sấy (kg/kgkkk) BÁO CÁO KẾT QUẢ 3.1 Kết khảo sát động lực cho trình sấy thay đổi nhiệt độ T= 40OC, 50OC, 60OC v=2,5m/s, G k tuyệt đối = 0.075 kg/kkk, G0 = 45 (g) Bảng 3.1 Kết thu sấy 40OC T (phút) 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 tk ( C) 38 37 37 40 36 36 37 36 36 36 35 34 35 36 36 35 35 O 33 32 32 33 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 tư ( C) 30 30 30 30 30 29 30 29 29 29 29 28 28 28 28 29 28 O 32 32 31 33 31 30 31 31 31 30 30 30 30 30 31 30 30 28 27 27 27 27 27 27 27 27 27 26 26 26 26 27 26 26 29 29 29 30 29 29 29 29 29 29 29 28 28 29 29 29 28 G (kg) 0,078 0,076 0,075 0,074 0,072 0,070 0,068 0,063 0,062 0,062 0,059 0,056 0,054 0,051 0,049 0,049 0,049 Bảng 3.2 Kết thu sấy 50OC T (phút) 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 33 33 32 33 32 32 33 32 33 33 33 33 34 tK (OC) 43 43 43 43 42 41 42 42 42 42 42 42 50 35 35 35 35 35 34 35 35 45 45 45 45 39 27 27 26 26 26 26 26 27 26 26 26 26 27 tư (OC) 30 30 31 31 31 31 30 30 30 30 30 30 33 30 30 30 30 31 30 30 31 30 30 30 30 32 M (kg) 0,062 0,061 0,060 0,058 0,057 0,056 0,052 0,048 0,047 0,047 0,047 0,047 0,047 Bảng 3.3 Kết thu sấy 60 OC T ( phút) 12 15 18 21 24 27 tK ( C) 50 51 50 51 51 49 50 51 51 O 34 34 34 34 34 33 33 33 33 tư ( C) 33 33 33 33 33 33 33 33 33 O 39 39 39 40 40 39 39 39 39 27 27 27 27 27 26 26 26 26 32 32 33 33 33 33 33 33 33 M (kg) 0,059 0,057 0,054 0,052 0,05 0,049 0,047 0,045 0,045 3.2 Kết khảo sát động lực cho trình sấy thay đổi tốc độ sấy Bảng 3.4 Kết thu sấy 60OC v = 2,2 m/s T (phút) 12 15 18 21 24 27 30 33 33 33 32 33 33 34 33 34 33 tk (OC) 50 49 50 49 50 49 50 49 50 49 39 38 39 38 38 37 37 37 37 37 26 26 26 26 26 26 27 27 27 27 tư (OC) 34 34 34 35 34 34 34 34 34 34 33 32 32 32 32 32 32 32 32 32 G (kg) 0,06 0,058 0,057 0,054 0,052 0,049 0,048 0,046 0,046 0,046 Bảng 3.5 Kết thu sấy 60℃ v= 1,9 (m/s) T (phút) 12 15 tk ( C) 50 51 50 51 50 O 33 34 33 33 33 tư ( C) 34 34 34 34 34 O 38 38 38 38 38 27 27 27 28 27 32 32 32 32 32 G (kg) 0,062 0,06 0,056 0,055 0,05 18 21 24 27 30 33 32 33 33 33 49 49 49 49 49 37 37 37 37 37 27 27 28 28 28 33 34 33 33 33 32 32 32 32 32 0,048 0,047 0,045 0,045 0,045 3.3 Các giá trị hàm ẩn hàm nhiệt Bảng 3.6 Các giá trị hàm nhiệt hàm ẩm khơng khí 40 OC T (phút) 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 Điểm Điểm (Kg/kg) 𝐻0 (kJ/kgkk) Y¯ (kg/kg) 0,022 0,0205 0,020 0,0205 0,0205 0,0205 0,0205 0,0205 0,0205 0,0205 0,019 0,019 0,019 0,019 0,0205 0,019 0,019 90 85 85 85 85 85 85 85 85 85 80 80 80 80 85 80 80 0,024 0,02405 0,02405 0,023 0,025 0,023 0,02405 0,023 0,023 0,023 0,02305 0,02105 0,02103 0,021 0,021 0,02305 0,02103 Y¯ Điểm 𝐻1 (kJ/kgkk) Y¯ (kg/kg) 100 100 100 100 100 95 100 95 95 95 95 90 90 90 90 95 90 0,02405 0,02405 0,025 0,026 0,025 0,02505 0,025 0,025 0,025 0,02505 0,02505 0,02305 0,02305 0,02505 0,025 0,02505 0,02305 𝐻2 (kJ/kgkk) 95 95 95 100 95 95 95 95 95 95 95 90 90 95 95 95 90 Bảng 3.7 Các giá trị hàm ẩm hàm nhiệt khơng khí 50OC T (phút) 12 15 18 21 24 Y¯ Điểm (Kg/kg) 0,02 0,02 0,0185 0,0183 0,0185 0,0185 0,0183 0,0205 𝐻0 (kJ/kgkk) 85 85 80 80 80 80 80 85 Y¯ (kg/kg) 0,022 0,022 0,024 0,024 0,0242 0,0248 0,0223 0,0223 Điểm 𝐻1 (kj/kgkk) 100 100 105 105 105 105 100 100 Y¯ (Kg/kg) 0,0252 0,0252 0,0252 0,0252 0,027 0,0255 0,0252 0,027 Điểm 𝐻0 (kJ/kgkk) 100 100 100 100 105 100 100 105 27 30 33 36 39 0,0183 0,0183 0,0183 0,0183 0,0196 80 80 80 80 85 0,0223 0,0223 0,0223 0,0223 0,021 100 100 100 100 115 0,021 0,021 0,021 0,021 0,0275 100 100 100 100 110 Bảng 3.8 Các giá trị hàm ẩm hàm nhiệt không khí 60℃ , v= 2,5 (m/s) T (phút) 12 15 18 21 24 27 Y¯ Điểm (Kg/kg) 0,0197 0,0197 0,0197 0,0197 0,0197 0,0182 0,0182 0,0182 0,0182 Điểm Y¯ 𝐻0 (kJ/kgkk) (kg/kg) 85 85 85 85 85 80 80 80 80 0,0256 0,026 0,0256 0,026 0,26 0,0262 0.0256 0,026 0,026 𝐻1 (kj/kgkk) 118 118 118 118 118 118 118 118 118 Y¯ (Kg/kg) 0,0275 0,0275 0,032 0,03 0,03 0,032 0,032 0,032 0,032 Điểm 𝐻0 (kJ/kgkk) 110 110 110 118 118 118 118 118 118 Bảng 3.9 Các giá trị hàm ẩm hàm nhiệt khơng khí 50OC, v= 2,2 (m/s) T (phút) 12 15 18 21 24 27 30 Y¯ Điểm (Kg/kg) 0,0182 0,0182 0,0182 0.0186 0,0182 0,0182 0,0197 0,0202 0,0197 0,0202 𝐻0 (kJ/kgkk) 80 80 80 80 80 80 85 85 85 85 Điểm Y¯ (kg/kg) 0,028 0,0283 0,028 0,0311 0,028 0,0283 0,028 0,0283 0,028 0,0283 𝐻1 (kj/kgkk) 122 122 122 130 122 122 122 122 122 122 Y¯ (Kg/kg) 0,032 0,028 0,0275 0,028 0,028 0,0282 0,0282 0,0282 0,0282 0,0282 Điểm 𝐻0 (kJ/kgkk) 118 110 110 110 110 110 110 110 110 110 Bảng 3.10 Các giá trị hàm ẩm hàm nhiệt khơng khí 50OC, v = 1,9 (m/s) T (phút) 12 15 18 21 24 27 30 Y¯ Điểm (Kg/kg) 0,0202 0,0197 0,0202 0,0221 0,0202 0,0202 0,0207 0,0221 0,0221 0,0221 Y¯ 𝐻0 (kJ/kgkk) Điểm 𝐻1 (kj/kgkk) 122 122 122 122 122 118 122 118 118 118 (kg/kg) 0,028 0,0275 0,028 0,0275 0,028 0,0262 0,0283 0,0262 0,0262 0,0262 85 85 85 90 85 85 85 90 90 90 Y¯ Điểm (Kg/kg) 𝐻0 (kJ/kgkk) 0,028 0,028 0,028 0,028 0,028 0,0282 0,0282 0,0282 0,0282 0,0282 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 3.4 Tính tốn kết Vì phịng sấy có dạng hình hộp chữ nhật nên ta có : F = a.b a Chiều rộng mặt bên phòng sấy ( a=0,25 m) b Chiều cao mặt bên phòng sấy ( b=0,39 m) F= 0,25 0,39 = 0,0975 m2 Lượng ẩm tách khỏi vật liệu: W =Gđ −Gc =0.05 9−0.0 57=0,002(kg /h) Lượng khơng khí khơ máy sấy: L= W 0.002 = =0 ,256 (kg /h) Y¯ 2−Y¯ 0.02 5−0.0 197 Lượng nhiệt cung cấp cho trình: Q=L¿ (H 2−H )=0 , 256 (1 10−8 5)=6 , 4( kJ /h) Độ ẩm vật liệu: X ( % )= G 1−G k 0.05 9−0.0 100= 100=31, 11(% ) Gk 0.0 45 Hệ số trao đổi nhiệt: α q=3,6 × ¿ ¿ Cường độ bay hơi: Jm= αq ,502 −3 ( ¯t k −¯t u )= ( 41−30,67 )=2,14 10 (kg /m h) r 24 24 , Bề mặt riêng khối lượng vật liệu: f= F 0,0975 = =2,15(m /kg) Gk 0,0 45 Tốc độ sấy đẳng tốc −3 N=100 J m f =100× 2,14.10 × 2,15=0 , 46(%h) Độ ẩm tương đối vật liệu: ¯ t đ= X 3.5 G1 0.085 ×100= ×100=131 , 11(%) Gk 0.058 Kết tính tốn biểu đồ Bảng 3.11 Các giá trị trình sấy 40OC T tktb (P) (℃) 34.33 tutb (℃) X (%) ̅ ̅𝑡̅đ 𝑋 (%) R (Kj/Kg) Jm (kg/m2.h) N (%/h) 0.004 1.95 9.75 73.33 173.33 2427.9 0.0009513 0.2045 33.66 28.66 0.006 1.69 16.90 68.88 168.88 2428.6 0.0008926 0.1919 33.33 28.66 0.007 1.4 14 66.66 166.66 2428.6 0.0008336 0.1792 12 35.33 29 0.008 1.45 21.81 64.44 164.44 2427.9 0.0011277 0.2424 15 33 28.66 0.01 2.22 22.22 2428.6 0.0007745 0.1665 18 32.66 28.33 0.012 2.63 26.37 55.55 155.55 2429.4 0.0007747 0.1665 21 33.33 28.66 0.014 3.11 31.11 51.11 151.11 2428.6 0.0008336 0.1792 0.019 4.22 42.22 2429.4 0.0008338 0.1792 24 33 29 W L Q (kg/h) (kg/h) (kJ/h) 28.33 60 40 10 160 140 27 33 28.33 0.02 4.44 44.44 37.77 137.77 2429.4 0.0008338 0.1792 30 32.66 28.33 0.02 4.39 43.95 37.77 137.77 2429.4 0.0007747 0.1663 33 32.33 0.023 3.80 57.02 31.11 131.11 2430.1 0.0007749 0.1666 28 11 36 32 27.33 0.026 6.41 64.19 24.44 124.44 2431.6 0.0008345 0.1794 39 32.33 27.33 0.028 6.91 69.13 2431.6 0.0008936 0.1921 42 32.66 27.67 0.031 5.12 76.85 13.33 113.33 2430.9 0.0008934 0.1920 45 33 20 120 28 0.033 7.33 73.33 8.88 108.88 2430.1 0.0008931 0.1920 28 0.033 5.45 81.81 8.88 108.88 2430.1 0.0007749 0.1666 51 32.33 27.33 0.033 8.14 81.48 8.89 108.88 2431.6 0.0008936 0.1921 48 32.33 Độ ẩm vật liệu X(%) Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn độ ẩm vật liệu X% theo thời gian t = 40 ℃ 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 Thời gian (phút) 40 50 60 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn độ ẩm vật liệu X% tốc độ sấy N (%/h) t=40℃ Tốc độ sấy N(%h) 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 20 40 Độ ẩm vật liệu X(%) 12 60 80 Độ ẩm cân dựa vào đường cong tốc độ sấy, từ điểm tốc độ sấy đẳng tốc, xác định X cb= 5,111% Độ ẩm tới hạn dựa vào đường cong tốc độ sấy, xác định X k= 18,555% Vì X c< X k nên thời gian sấy đẳng tốc τ = X 1− X k 32−18,555 = = 141,53 (p) 0,095 N Vì X c= X cb nên khơng có thời gian sấy giảm tốc Bảng 3.12 Các giá trị trình sấy 50℃ tktb (℃ ) 37 tutb (℃ ) 29 37 12 T (P) ̅𝑋̅𝑡̅đ (%) r (Kj/Kg) Jm (kg/m2.h) N (%/h) 17.30 37.77 137.78 2427.86 0.00142 0.184634 1.34 20.19 35.56 135.56 2427.86 0.00142 0.184634 0.008 1.19 23.88 33.33 133.33 2427.86 0.001362 0.177047 0.01 1.44 28.98 28.89 128.88 2427.86 0.00142 0.184634 W (kg/h) L (kg/h) 0.006 1.15 29 0.007 36.6 29 37 29 Q (kJ/h) X (%) 15 36.3 29.3 0.011 1.29 32.35 26.67 126.67 2427.10 0.001245 0.161798 18 35.6 0.012 1.71 34.28 24.44 124.44 2427.86 0.001186 0.154228 21 36.6 28.6 0.016 2.31 46.37 15.56 115.56 2428.61 0.001421 0.184687 24 36.3 29.3 0.02 3.07 61.53 6.67 106.67 2427.10 0.001245 0.161798 29 27 40 28.6 0.021 7.77 155.5 4.44 104.44 2428.61 0.002001 0.260079 30 40 28.6 0.021 7.77 155.5 4.44 104.44 2428.61 0.002001 0.260079 33 40 28.6 0.021 7.77 155.5 4.44 104.44 2428.61 0.002001 0.260079 36 40 28.6 0.021 7.77 155.5 4.444 104.44 2428.61 0.002001 0.260079 39 41 30.6 0.021 2.65 66.45 104.44 2424.09 0.001824 0.237144 4.44 13 Độ ẩm vật liệu X(%) Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn độ ẩm vật liệu X% theo thời gian t = 50 ℃ 40 35 30 25 20 15 10 0 10 20 30 40 50 Thời gian (phút) Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn độ ẩm vật liệu X% tốc độ sấy N (%/h) t = 50℃ 0.3 0.25 0.2 Tốc độ sấy N(%h) 0.15 0.1 0.05 0 10 15 20 25 30 35 40 Độ ẩm vật liệu X(%) Độ ẩm cân dựa vào đường cong tốc độ sấy, từ điểm tốc độ sấy đẳng tốc, xác định X cb= 0,11% Độ ẩm tới hạn dựa vào đường cong tốc độ sấy, xác định X k= 0,4% Vì X c< X k nên thời gian sấy đẳng tốc τ = X 1− X k 26,667−0,4 = = 312,7 (p) 0,0 84 N Vì X c= X cb nên khơng có thời gian sấy giảm tốc 14 15 Bảng 3.13 Các giá trị trình sấy 60℃ T (P) 12 15 18 21 24 27 tktb (℃ ) 41 41,33 41 41,33 41,33 40,33 40,67 41 41 tutb W L Q X ̅𝑋̅𝑡̅đ (%) (℃ (kg/h) (kg/h) (kJ/h) (%) ) 30,67 0,002 0,256 6,4 31,11 131,11 30,67 0,003 0,384 9,6 26,67 126,67 31 0,002 0,162 4,05 20 120 31 0,002 0,194 6,402 15,56 115,56 31 0,001 0,097 3,201 11,11 111,11 30,67 0,002 0,145 5,51 8,89 108,89 30,67 0,002 0,145 5,51 4,44 104,44 30,67 0 0 100 30,67 0 0 100 r (Kj/Kg) Jm (kg/m2.h) N (%/h) 2424,08 2424,08 2423,34 2423,34 2423,34 2424,08 2424,08 2424,08 2424,08 2,14.10-3 2,2.10-3 2,07.10-3 2,14.10-3 2,14.10-3 2.10-3 2,07.10-3 2,14.10-3 2,14.10-3 0,46 0,473 0,445 0,46 0,46 0,43 0,445 0,46 0,46 Bảng 3.14 Các giá trị trình sấy lọc 60℃ , v = 2,2 (m/s) T (P) 12 15 18 21 24 27 30 tktb (℃ ) 40,67 40 40,67 39,67 40,33 39,67 40,33 39,67 40,33 40,33 tutb W L Q X ̅𝑋̅𝑡̅đ (kg/h) (kg/h) (kJ/h) (%) (℃ (%) ) 31 0,002 0,145 5,51 33,33 133,33 30,67 0,001 0,102 3,06 28,89 128,89 30,67 0,01 0,107 3,21 26,67 126,67 31 0,003 0,32 9,6 20 120 30,67 0,002 0,204 6,12 15,56 115,56 30,67 0,003 0,3 8,89 108,89 31 0,001 0,117 2,925 6,67 106,67 31 0,002 0,25 6,25 2,22 102,22 31 0 2,22 102,22 31 0 2,22 102,22 r (Kj/Kg) Jm (kg/m2.h) N (%/h) 2423,34 2424,08 2424,08 2423,34 2424,08 2424,08 2423,34 2423,34 2423,34 2423,34 1,85.10-3 1,78.10-3 1,91.10-3 1,66.10-3 1,85.10-3 1,72.10-3 1,78.10-3 1,66.10-3 1,78.10-3 1,78.10-3 0,397 0,382 0,41 0,357 0,397 0,369 0,382 0,357 0,382 0,382 BÀN LUẬN Quá trình sấy lý thuyết, nhiệt lượng bổ sung trình sấy với nhiệt lượng tổn thất Trong trình sấy thực tế nhiệt lượng bổ sung khác nhiệt lượng tổn thất Hàm nhiệt khơng khí sau khỏi thiết bị trình sấy thực tế trường hợp có yếu tố gây sai số khác So với thực tế ta bỏ qua giai đoạn đun nóng nó nhỏ nên lượng nhiệt so với lý 16 thuyết có sai lệch Trong q trình sấy ta nhận thấy nhiệt độ tăng tốc độ sấy tăng theo và thời gian giảm xuống, tốc độ dịng khí cố định nên khơng ảnh hưởng KẾT LUẬN Trong làm thực nghiệm, em có hội tiếp xúc với thiết bị mới, tích lũy thêm cho kiến thức mới khởi động vận hành thiết bị, đo đạc thông số cần thiết để tránh thiếu sót cơng việc sau này Tích lũy thêm kinh nghiệm việc đảm bảo an tồn phịng thí nghiệm trình làm việc sản xuất Bài báo cáo này giúp em tiếp thu thêm nhiều kiến thức kiến thức mà em học lớp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Lụa, kỹ thuật sấy vật liệu, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, 2014 [2] Nguyễn Văn May, Giáo trình kỹ thuật sấy nơng sản thực phẩm, NXB KHTN, 2007 [3] Nguyễn Bin, Các trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, tập 4: Phân riêng dưới tác dụng nhiệt, NXB KHTN, 2013 17 ... LUẬN Quá trình sấy lý thuyết, nhiệt lượng bổ sung trình sấy với nhiệt lượng tổn th? ??t Trong trình sấy th? ??c tế nhiệt lượng bổ sung khác nhiệt lượng tổn th? ??t Hàm nhiệt khơng khí sau khỏi thiết. .. đổi th? ?ng số vật lý khơng khí ẩm th? ?nh phần vật liệu sấy trình sấy Xác định lượng khơng khí khơ cần sử dụng và lượng nhiệt cần thiết cho trình sấy So sánh và đánh giá khác trình sấy lý thuyết...1 GIỚI THIỆU 1.1 Khái niệm Sấy trình tách pha lỏng khỏi vật liệu phương pháp nhiệt 1.2 Mục đích th? ? nghiệm Khảo sát tĩnh lực học trình sấy đối lưu thiết bị sấy khơng khí nhằm: