SẤY CHÂN KHÔNG và THIẾT BSẤY bị sấy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ NHIỆT - ĐIỆN LẠNH  ĐỀ TÀI: SẤY CHÂN KHÔNG VÀ THIẾT BỊ SẤY Nguyễn Ngọc Trình MSSV: 09213034 Nguyễn Ngọc Mến MSSV:08213020 Trưong Nhật Toàn MSSV:08213036 Đỗ Mạnh Hà MSSV:08213 Bùi Hoàng Đinh MSSV: GVHD: Ths Nguyễn Lê Hồng Sơn Ths LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com NOÄI DUNG: GiỚI THIỆU KĨ THUẬT SẤY CHÂN KHÔNG CẤU TẠO & NGUYÊN LÝ HOẠT ĐÔNG MỘT SỐ THIẾT BỊ SẤY CHÂN KHÔNG TÀI LIỆU THAM KHẢO LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI NÓI ĐẦU Để áp ứng yêu cầu sử dụng nước, chất lượng sản phẩm đặc biệt loại nông sản lâm sản sấy khô cần phải tuân theo ngun tắc thương mại quốc tế Đó yêu cầu chất lượng khắt khe hình dáng kích thước thể tích sản phẩm; màu sắc sản phẩm; nồng độ vị, chất thơm chất khác; thấm nước thấm khí trở lại sản phẩm sấy; độ ẩm cuối đạt tùy theo nhu cầu sử dụng bảo quản sản phẩm So với nhiều phương pháp sấy khác, phương pháp sấy chân không phương pháp đáp ứng đầy đủ yêu cầu chất lượng phương pháp rút ngắn thời gian sấy cách đáng kể, phương pháp áp dụng cho sấy vật liệu khơ chậm, khó sấy, có u cầu chất lượng sấy cao LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI NÓI ĐẦU Bởi động lực suốt q trình sấy chân khơng độ chênh áp suất, tạo bơm chân không thiết bị kèm theo khác thiết bị ngưng tụ, vật liệu chân không đặc biệt dụng cụ đo, kiểm tra chân khơng cho phép tính tốn chọn lựa để đạt độ chân khơng sâu, tạo nên độ chênh áp suất lớn áp suất nước bão hòa bề mặt vật phân áp suất nước môi trường đặt vật sấy Mặt khác, điều kiện chân không thấp, nhiệt độ hóa nước thấp, làm tăng cường q trình ẩm vật, phương pháp sấy chân khơng tiến hành sấy nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ mơi trường Vì sản phẩm sấy chân không không bị tác động gây biến tính nhiệt độ cao ln giữ gần đầy đủ tính chất đặc trưng ban đầu Do sản phẩm sấy khơ phương pháp giữ lâu dài bị tác động điều kiện bên LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GiỚI THIỆU KĨ THUẬT SẤY CHÂN KHÔNG Dựa vào tác nhân sấy hay cách tạo động lực trình dịch chuyển ẩm mà có hai phương pháp sấy: phương pháp sấy nóng phương pháp sấy lạnh Phương pháp sấy nóng Trong phương pháp sấy nóng, tác nhân sấy vật liệu sấy đốt nóng Do tác nhân sấy đốt nóng nên độ ẩm tương đối φ giảm dẫn đến phân áp suất nước pam tác nhân sấy giảm Mặt khác nhiệt độ vật liệu sấy tăng lên nên mật độ mao quản tăng phân áp suất nước bề mặt vật tăng theo công thức  Pr p0  exp( 2Ph P0 Pr ) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Như vậy, hệ thống sấy nóng có hai cách để tạo độ chênh phân áp suất nước vật liệu sấy môi trường Cách thứ giảm phân áp suất tác nhân sấy cách đốt nóng cách thứ hai tăng phân áp suất nước vật liệu sấy.Như vậy, nhờ đốt nóng tác nhân sấy vật liệu sấy hay đốt nóng vật liệu sấy mà hiệu phân áp nước bề mặt vật (pab) phân áp nước tác nhân sấy (pam) tăng dần đến làm tăng trình dịch chuyển ẩm từ lòng vật liệu sấy bề mặt vào môi trường Dựa vào phương thức cấp nhiệt cho vật liệu sấy người ta phân phương pháp sấy nóng loại sau Hệ thống sấy tiếp xúc Trong hệ thống sấy tiếp xúc, vật sấy trao đổi nhiệt với bề mặt đốt nóng Bề mặt tiếp xúc với vật sấy bề mặt vật rắn hay vật lỏng Nhờ người ta làm tăng chênh lệch áp suất nước Các phương pháp thực sấy kiểu trục cán, sấy kiểu lô quay, sấy dầu, LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hệ thống sấy xạ Tác nhân sấy Vật liệu sấy Không khí vào Sản phẩm Sơ đồ cấu tạo thiết bị sấy xạ – đối lưu Vật sấy nhận nhiệt từ nguồn xạ để ẩm dịch chuyển từ lòng vật bề mặt từ bề mặt ẩm khuếch tán vào môi trường Nguồn xạ thường dùng đèn hồng ngoại, dây hay điện trở Sấy xạ tiến hành điều kiện tự nhiên hay buồng kín LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hệ thống sấy dùng điện cao tần Hệ thống sấy sử dụng lượng điện có tầng số cao để làm nóng vật sấy Vật sấy đặt từ trường điện từ vật xuất dòng điện dòng điện nung nóng vật cần nung Hệ thống thường sấy vật mềm thời gian nung ngắn Ưu điểm phương pháp sấy nhiệt độ cao + Thời gian sấy phương pháp sấy nóng ngắn so với phương pháp sấy lạnh + Năng suất cao chi phí ban đầu thấp + Nguồn lượng sử dụng cho phương pháp sấy nóng khói thải, nước nóng, hay nguồn nhiệt từ dầu mỏ, than đá, rác thải, điện + Thời gian làm việc hệ thống cao Nhược điểm hệ thống sấy nhiệt độ cao + Các vật sấy khơng cần có yêu cầu đặc biệt nhiệt độ + Sản phẩm sấy thường hay bị biến màu chất lượng không cao LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phương pháp sấy lạnh Khác với phương pháp sấy nóng, để tạo chênh lệch áp suất nước vật liệu sấy tác nhân sấy, người ta giảm phân áp suất nước tác nhân sấy cách giảm dung ẩm tác nhân sấy độ ẩm tương đối (φ) Theo công thức: pa  Bd 622  d Phân áp suất môi trường khơng khí bên ngồi giảm xuống, độ chênh áp suất ẩm vật sấy vào môi trường xung quanh tăng lên Ẩm chuyển dịch từ vật bề mặt chuyển vào môi trường Nhiệt độ môi trường sấy lạnh thường thấp (có thể thấp nhiệt dộ mơi trường bên ngồi, có nhỏ 0oC) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com a Hệ thống sấy lạnh nhiệt độ t > Với hệ thống sấy mà nhiệt độ vật liệu sấy nhiệt độ tác nhân sấy xấp xỉ nhiệt độ môi trường, tác nhân sấy thường khơng khí khử ẩm phương pháp làm lạnh máy khử ẩm hấp phụ, sau đốt nóng làm lạnh đến nhiệt độ yêu cầu cho qua vật liệu sấy Khi phân áp suất nước tác nhân sấy bé phân áp suất nước bề mặt vật liệu sấy mà ẩm từ dạng lỏng bay vào tác nhân sấy Như vậy, quy luật dịch chuyển ẩm lòng vật từ bề mặt vật vào môi trường hệ thống sấy lạnh loại hoàn toàn giống hệ thống sấy nóng Điều khác cách giảm pam cách đốt nóng tác nhân sấy (d = const) để tăng áp suất bão hoà dẫn đến giảm độ ẩm tương đối φ Trong đó, với hệ thống sấy lạnh có nhiệt độ tác nhân sấy nhiệt độ mơi trường ta tìm cách giảm phân áp suất nước tác nhân sấy pam cách giảm lượng chứa ẩm d kết hợp với trình làm lạnh (sau khử ẩm hấp phụ) đốt nóng (sau khử ẩm lạnh) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  THÙNG SẤY CÓ CÁNH ĐẨY : Để tăng khả truyền nhiệt chuyển khối, sản phẩm thùng sấy đảo trộn nhờ trục gắn cánh đảo Thùng sấy hình trụ dài có hai lớp để chứa tải chất tải nhiệt (hơi nước nước nóng).Trục cánh đảo đổi chiều quay theo định kỳ (5đến8 phút) để tăng đảo trộn đặn chống bết dính theo chiều quay Ngồi cánh đảo cịn có ống đảo phụ để phá vỡ vón cục đảo theo chiều dọc thùng sấy Năng suất thùng sấy phụ thuộc vào tính chất, độ ẩm ban đầu vật liệu, nhiệt độ chất tải nhiệt độ chân không 1-thùng sấy 2-Aó nhiệt 3-cánh đảo 4-cửa tiếp liệu 5-ống đảo phụ 6-cửa tháo phẩm 7-ống nối với thiết bị ngưng tụ Ở thùng sấy này, tiếp liệu tháo sản phẩm phần lớn giới hóa Hơi thứ bốc từ sản phẩm dẫn qua lọc tới thiết bị ngưng tụ Đối với nước thường dùng thiết bị ngưng tụ dạng phun tia, cịn với nhũng loại cần thu hồi dùng thiết bị ngưng tụ bề mặt Để hút khí khơng ngưng người ta thường dùng bơm chân khơng vịng nước Nguyên liệu cho vào thùng sấy tốt khoảng 80% thể tích thùng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com THIẾT BỊ SẤY CHÂN KHƠNG LIÊN TỤC Q trình sấy chân khơng liên tục thực theo nguyên lý: + Thùng quay, băng tải, tháp cho vật liệu dạng hạt - Với vật liệu dạng hạt thường sấy tháp sấy chân khơng - Đối với vật liệu rời, sấy liên tục thiết bị sấy chân không băng tải 10 11 12 Sơ đồ thiết bị sấy chân không không băng tải 1- phếu tiếp liệu 2-Tang cấp liệu 3-bộ dẫn động băng tải 4-cửa quan sát 5-dàn cấp nhiệt 6-ống dẫn cấp nhiệt 7-băng tải 8-con lăn 9-con lăn đỡ 10-cửa hút chân khơng 11-vít tháo sản phẩm 12-thùng tháo sản phẩm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com + Lô cho vật liệu dạng dịch nhão - Với loại vật liệu lỏng có độ dính ướt cao, sử dụng thiết bị sấy chân không lô Lô quay quanh trục nằm ngang đốt nóng từ bên nước Lơ quay vịng vật liệu sấy khô tay gạt gạt khỏi lơ cán tải vào vít tải hay tang tháo liệu liên tục mà đảm bảo độ chân không - Với vật liệu dạng bột nhão người ta sử dụng thiết bị sấy chân không hai lô cán Bột nhão cấp vào khe hai lô cán ngược quay chiều nhau, bị cán mỏng lên bề mặt hai lô cán, bên gia nhiệt nước Vật liệu lô quay gần vịng khơ dao gạt vào vít tải tải ngồi Hình: Thiết bị sấy chân khơng lô cán Đến thiết bị ngưng tụ 1.Ống dẫn liệu vào 2.Lô sấy 3.Buồng chân không 4.Cửa quan sát 5.Dao gạt 6.Vít tháo sấy bổ sung sản phẩm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com + Sấy phun chân khơng vật liệu lỏng có độ nhớt không cao Sơ đồ hệ thống sấy phun chân không 10 1.Thùng chứa 2.Bơm Bộ lọc 4.Thùng trung gian Bơm 6.Thiết bị gia nhiệt Buồng sấy phun 8.Vít tháo sản phẩm 9.Bơm chân khơng 10.Thiết bị thu hồi sản phẩm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trong hệ thống sấy phun chân không này, dịch lỏng gia nhiệt sơ thùng chứa bơm bơm qua lọc 2, sang thùng trung gian 4, sau bơm cao áp đẩy qua thiết bị trao đổi nhiệt phun vào buồng chân không Ở ẩm bốc diều kiện chân không, sản phẩm làm khô kết tinh rơi xuống vít tải tải ngồi Những hạt vật liệu khơ nhỏ bị theo ẩm tách xyclon 10, ẩm hút qua thiết bị ngưng tụ bơm chân khơng ngồi Trong hệ thống sấy phun chân không này, dịch lỏng gia nhiệt sơ thùng chứa bơm bơm qua lọc 2, sang thùng trung gian 4, sau bơm cao áp đẩy qua thiết bị trao đổi nhiệt phun vào buồng chân không Ở ẩm bốc diều kiện chân không, sản phẩm làm khô kết tinh rơi xuống vít tải tải ngồi Những hạt vật liệu khô nhỏ bị theo ẩm tách xyclon 10, ẩm hút qua thiết bị ngưng tụ bơm chân không LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Một số dịch lỏng có độ nhớt khơng cao sấy liên tục dạng màng mỏng chân không Trong thiết bị này, dịch vòi phun phun lên bề mặt thiết bị hình trụ tạo thành màng mỏng cấp nhiệt áo nhiệt từ phía bên ngồi vào Vịi phun quay quanh trục tạo màng liên tục Màng sấy khô dao gạt gạt khỏi bề mặt dồn xuống đáy tháo qua cấu tháo liệu liên tục kín Bề mặt thiết bị vừa giải phóng phun tiếp màng tiếp tục chu trình Thời gian sấy hiệu chỉnh số vịng quay góc lệch vị phun dao gạt MỘT SỐ THIẾT BỊ SẤY CHÂN KHÔNG PHỔ BIẾN: Vật liệu sử dụng kỹ thuật chân đáp ứng đầy đủ yêu cầu chuyên dùng Độ chân không thu hệ thống phụ thuộc lớn vào tính thấm khí, nhả khí áp suất bão hòa vật liệu Các vật liệu sử dụng kỹ thuật chân không thuỷ tinh, sứ, kim loại hợp kim, cao su chân không, nhựa teflon, loại mỡ bơi kín loại dầu chân không LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 1.THỦY TINH,SỨ Thuỷ tinh vật liệu thông dụng kỹ thuật chân khơng có ưu điểm: khơng thấm nhả khí,có thể nung nóng đến nhiệt độ cao (300đến400oC) q trình loại khí, hàn với trường hợp cần thiết hàn với kim loại Khi nóng chảy, thuỷ tinh tạo hình dáng Ngồi thủy tinh cịn vật liệu cách điện tốt, tạo điều kiện làm việc với hiệu điện cao dụng cụ hệ thống thiết bị chân không Song thuỷ tinh dịn nên khơng thể tạo thiết bị chân khơng có kích thước lớn Thuỷ tinh chia làm hai loại: Loại dễ nóng chảy (có nhiệt độ chuyển sang trạng thái dẻo 490 đến 610oC hệ số nở nhiệt anpha= (82 dến92)10-7 1/oC); loại khó nóng chảy (có nhiệt độ chuyển sang trạng thái dẻo 555803oC hệ số nở nhiệt anpha= (39 đến 49)10-7 1/oC Ngoài cịn có thủy tinh thạch anh (có nhiệt độ chuyển sang trạng thái dẻo cao 1500oC hệ số nở nhiệt = 5,8.10-7 1/oC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thuỷ tinh dùng hệ thống chân không cần tiến hành xử lý để giảm mức độ nhả khí cách làm bề mặt Các bề mặt được rửa dung dịch axit lỗng sau trung hịa kiềm rửa kỹ nước khử ion Ở nơi phải chịu nhiệt độ cao tải trọng học lớn, thuỷ tinh thay sứ Sứ khơng thẩm thấu khí với áp suất lớn 10-9mmHg Sứ chân không chia làm hai loại: xứ xốp xứ đặc Sứ thường dùng nhiều kỹ thuật điện tử để tráng làm chân đèn điện tử LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2.KIM LOẠI & HỢP KIM : Kim loại hợp kim sử dụng rộng rãi kỹ thuật chân không để chế tạo loại bơm, van, thành thiết bị đặc biệt thiết bị cơng nghiệp có kích thước suất lớn Tuy nhiên kim loại không đáp ứng yêu cầu kín tuyệt đối có cấu trúc tinh thể, có ống mao dẫn vết rạng nứt, đặt biệt chi tiết đúc cán nguội Các khí rị khuyếch tán qua thành kim loại Tuy thiết bị cơng nghiệp chế tạo từ kim loại, chúng đạt yêu cầu bền vững Hơn hệ thống thiết bị công nghệ làm việc điều kiện chân không không cao hệ thống chân khơng hút liên tục lượng khí rị qua thành Những kim loại sử dụng nhiều để chế tạo thiết bị chân khơng thép cacbon chịu ăn mịn, đồng, nhơm hợp kim chúng.Để giảm tượng nhả khí cần sử dụng kim loại có tính chịu ăn mịn cao, ơxit kim loại hấp thụ khí mạnh nhả q trình tạo chân khơng Hiện người ta hạn chế tượng nhả khí kim loại cách gia công bề mặt nhẵn bóng xử lý tẩy rửa xăng axêton LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồng làm việc với áp suất không nhỏ 10-10mmHg, với nhiệt độ từ -253oC đến 600oC Đồng có tính truyền nhiệt dẫn nhiệt tốt, thường dùng để làm dạng ống nối, đệm thiết bị truyền nhiệt Đồng cịn ghép nối với thủy tinh, thép X18H10T Nhơm có nhiệt độ nóng chảy thấp (660oC), có độ bền ăn mịn, độ dẻo cao, dễ hàn thường dùng kỹ thuật chân không để làm ống dẫn, thân thiết bị, bích nối thiết bị làm việc với áp suất 10-5mmHg Nhơm bốc chân khơng để tạo mặt gương có hệ số phản xạ cao Nhơm khơng bền tác dụng với thủy ngân, khơng nên sử dụng hệ thống chân khơng có thủy ngân Vơnfram kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao có áp suất bão hồ thấp Vì dùng để làm điện cực có tải trọng lớn, sợi đốt đèn thiết bị cấp nhiệt Vơnfram có hệ số nở nhiệt gần với thuỷ tinh, nên dùng để gắn vào thuỷ tinh đèn thiết bị điện tử Vơnfram hàn với kim loại khác lị hyđrơ có niken hóa trước dùng vảy hàn có nhiệt độ cao vàng - niken, niken, đồng niken platin Niken - molipđen kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao, có hệ số nở nhiệt gần thủy tinh nên thường dùng để ghép với thủy tinh làm điện cực LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Vàng, bạc thường dùng để phối trộn làm vảy hàn nhiệt độ cao Thủy ngân dùng rộng rãi kỹ thuật chân không, dụng cụ đo bơm chân khơng Tính chất đặc biệt thủy tinh nhiệt độ bình thường tồn trạng thái lỏng bền với ăn mịn CÁC CHẤT BƠI TRƠN & TRÁT KÍN : Trong kỹ thuật chân khơng sử dụng số chất để bôi trơn chỗ ghép nối theo phương pháp nút mài bề mặt nhẵn bóng trát kín chỗ nối cố định Các chất bơi trơn trát kín phải có áp suất bão hòa thấp, bền với vùng nhiệt độ làm việc, hồ tan chất khí, hịa tan tẩy vài dung môi Các chất bôi trơn thường dẫn xuất cácbua hyđrô nặng thu chưng cất chân không Áp suất bão hoà chúng nhiệt độ 20 oC khoảng 1.10-5 đến 1.10-7 mmHg Chất bôi trơn bị khô dầu nên phải định kỳ rửa bôi lại Mỡ bôi trơn phải bảo quản lọ kín, để tiếp xúc lâu chúng hồ tan khơng khí nhả vào hệ thống chân khơng bơi trơn Dung mơi để hồ tan rửa chúng benzen xăng Các chất trát kín rắn thường chất dùng để trát chỗ cố định, bất động với áp suất bão hịa thấp, khơng hịa tan thẩm thấu khí, đơng rắn sau nguội bay hết dung môi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ SẤY CHÂN KHÔNG THỰC TẾ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỘT SỐ SẢN PHẨM THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ SẤY CHÂN KHƠNG LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com KẾT LUẬN ĐỀ TÀI Về phương pháp sấy chân không Với ưu điểm phương pháp sấy chân khơng tiến hành sấy nhiệt độ thấp (có thể thấp nhiệt độ mơi trường), sản phẩm sấy thí nghiệm (cà rốt, thìa là, gỗ thông) ta đảm bảo đạt yêu cầu khắc khe chất lượng, đặc biệt nhận thấy rút ngắn thời gian sấy cách đáng kể Cụ thể rút ngắn 10 đến 15% thời gian sấy rau quả, rút ngắn hai ngày sấy mẫu gỗ dày 40mm Sản phẩm sấy thiết bị sấy chân không cho chất lượng tốt, mở triển vọng ứng dụng vào thực tế Việt Nam ta LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO + Các tài liệu kỹ thuật chân không + Các tài liệu kỹ thuật sấy sấy chân không + Các tài liệu vật liệu ẩm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... động lực suốt q trình sấy chân khơng độ chênh áp suất, tạo bơm chân không thiết bị kèm theo khác thiết bị ngưng tụ, vật liệu chân không đặc biệt dụng cụ đo, kiểm tra chân không cho phép tính tốn... sấy chân khơng gồm có buồng sấy, thiết bị ngưng tụ bơm chân không Vật sấy cho vào buồng kín, sau buồng hút chân không (ở áp suất lớn 4,56 mmHg) Lượng ẩm vật tách khỏi vật hút Nhiệt độ buồng sấy. .. sau •THIẾT BỊ SẤY CHÂN KHƠNG KIỂU GIÁN ĐOẠN: TỦ SẤY Tủ sấy chân không thiết bị sấy đơn giản nhất, có dạng hình trụ hình hộp chữ nhật, cấp nhiệt nước, nước nóng sợi đốt điện trở Vật liệu xếp vào