Sấy đối lưu

SAÁY ÑOÁI LÖU 1 Ñònh nghóa quaù trình saáy ñoái löu Saáy ñoái löu laø quaù trình taùch aåm ra khoûi vaät lieäu baèng caùch caáp nhieät cho aåm bay hôi Trong ñoù, caû hai quaù trình truyeàn nhieät vaø[.]

SẤY ĐỐI LƯU Định nghóa trình sấy đối lưu Sấy đối lưu trình tách ẩm khỏi vật liệu cách cấp nhiệt cho ẩm bay Trong đó, hai trình truyền nhiệt truyền ẩm thực phương pháp đối lưu Thế truyền nhiệt truyền ẩm phương pháp đối lưu ? a b c d Truyền nhiệt đối lưu Truyền ẩm đối lưu Sự chuyển động lưu chất Sự chuyển động lưu chất chênh lệch mật độ chênh lệch vầ độ ẩm (khối lượng riêng) vùng có nhiệt độ khác Kể tên phương pháp sấy học ? Dựa vào yếu tố mà phân biệt phương pháp sấy ? Tùy theo phương pháp cấp nhiệt cho trình sấy mà phân chia: Cấp nhiệt đối lưu nhiệt: sấy đối lưu Cấp nhiệt dẫn nhiệt: sấy tiếp xúc Ví dụ: sấy giấy,… Cấp nhiệt xạ nhiệt: sấy xạ Cấp nhiệt dòng điện cao tần: sấy cao tần Làm lạnh để tách ẩm nhiệt độ thấp: sấy thăng hoa Các trình xảy sấy vật liệu ? Quá trình sấy diễn phức tạp, đặc trưng cho tính không thuận nghịch không ổn định Nó diễn đồng thời trình: Truyền nhiệt cho vật liệu Dẫn ẩm lòng vật liệu Chuyển pha Tách ẩm vào môi trường xung quanh Quá trình sấy có giai đoạn ? Đặc trưng nhiệt độ giai đoạn ? u t N A u1 B A t2 B B tö to A u* D No C C C D 21 D u  u* uth uo Hình Hình  AB – giai đoạn đun nóng vật liệu : - Toàn nhiệt cung cấp để đun nóng vật liệu, ẩm bốc không đáng kể - Nhiệt độ vật liệu tăng nhanh từ 1 = to đến nhiệt độ bầu ướt t tác nhân sấy - Độ ẩm thay đổi không nhiều - Tốc độ sấy tăng nhanh từ đến cực đại - Thời gian ngắn không đáng kể  BC – giai đoạn sấy đẳng tốc : - Nhiệt cung cấp để bốc ẩm tự bề mặt vật liệu - Nhiệt độ vật liệu tư không đổi - Độ ẩm vật liệu giảm nhanh theo đường thẳng - Tốc độ sấy không đổi - Trong giai đoạn tốc độ khuếch tán ẩm từ lòng vật liệu bề mặt lớn tốc độ bốc từ bề mặt, bề mặt bão hòa ẩm  CD – giai đoạn sấy giảm tốc : - Nhiệt độ vật liệu tăng dần từ tư lên t2 tác nhân - Độ ẩm giảm chậm đến độ ẩm cân u* - Tốc độ sấy giảm dần từ tốc độ đẳng tốc N o xuống 0, tùy theo cấu trúc vật liệu mà có biên dạng khác : + Đường số : vật liệu xốp mỏng (giấy, bìa cactong, vải, ) + Đường số : vật liệu keo + Đường số : vật liệu xốp (cục) + Đường số : vật liệu keo xốp - Tốc độ khuếch tán chậm tốc độ bốc bề mặt, nên tốc độ chậm dần có tượng co bề mặt bốc Nêu mục đích thí nghiệm? Và ý nghóa khảo sát vấn đề mục đích?  Mục đích thí nghiệm: Khảo sát trình sấy đối lưu thực nghiệm  Ý nghóa khảo sát: - Xây dựng đường cong sấy đường cong tốc độ sấy - Xác định thông số sấy: tốc độ sấy đẳng tốc, độ ẩm tới hạn, độ ẩm cân bằng, thời gian sấy đẳng tốc giảm tốc - Đánh giá sai số trình sấy Vẽ nêu ý nghóa đường cong sấy? Từ đường cong sấy có phương pháp xây dựng đường cong tốc độ sấy? - Đường cong sấy đường cong biểu diễn quan hệ độ ẩm vật liệu sấy theo thời gian : u = f() (Hình 1) - Từ phương trình đường cong sấy ta đạo hàm  đường cong tốc độ sấy dU =g(U ) dτ Vẽ nêu ý nghóa đường cong tốc độ sấy? - Đường cong tốc độ sấy đường cong biểu diễn quan hệ tốc độ sấy độ ẩm vật liệu : N = f(u) (Hình 2) Các yếu tố ảnh hưởng đến đến trình sấy? Bài khảo sát cố định yếu tố nào?  Tốc độ sấy phụ thuộc số yếu tố chủ yếu sau: - Bản chất vật liệu sấy: cấu trúc, thành phần hoá học, đặc tính liên kết ẩm,… - Hình dạng vật liệu sấy: kích thước mẫu sấy, bề mặt lớp vật liệu Diện tích bề mặt riêng vật liệu lớn tốc độ sấy nhanh - Độ ẩm đầu, độ ẩm cuối độ ẩm tới hạn vật liệu - Độ ẩm, nhiệt độ tốc độ không khí - Chênh lệch nhiệt độ đầu nhiệt độ cuối không khí sấy, nhiệt độ cuối cao nhiệt độ trung bình không khí cao, tốc độ sấy tăng Nhưng nhiệt độ cuối không nên cao không sử dụng triệt để nhiệt - Cấu tạo thiết bị sấy, phương thức chế độ sấy  Bài khảo sát cố định yếu tố: 10 Tác nhân sấy gì? Kể tên loại tác nhân sấy? Bài dùng tác nhân sấy gì? Tại sao? - Tác nhân sấy chất dùng để gia nhiệt cho vật liệu sấy, nhằm tách nước nước khỏi vật liệu sấy - Các loại tác nhân sấy: + Không khí nóng: loại môi chất phổ biến, rẻ tiền thường dùng làm tác nhân sấy + Khói lò: dùng than, củi, trấu, dầu, khí… để tạo khói lò + Hơi nhiệt: bao gồm : bão hòa ẩm, bão hoà khô, nhiệt - Trong sử dụng không khí nóng làm tác nhân sấy Vì: + Cần độ + Rẻ + Đáp ứng yêu cầu tác nhân sấy: tác dụng với vật liệu sấy,… + Lượng ẩm 11 Định nghóa nhiệt độ bầu khô? Cách đo nhiệt độ bầu khô? Nhiệt độ bầu khô có phải nhiệt độ tác nhân sấy? Tại sao? Nhiệt độ bầu khô t k nhiệt độ hỗn hợp khí xác định nhiệt kế thông thường Cách xác định: sử dụng nhiệt kế thủy ngân thông thường để đo Nhiệt độ bầu khô nhiệt độ tác nhân sấy bầu thủy ngân tiếp xúc trực tiếp với tác nhân sấy 12 Định nghóa nhiệt độ bầu ướt? Cách đo nhiệt độ bầu ướt? Nhiệt độ bầu ướt có phải nhiệt độ đọng sương? Tại sao? Nhiệt độ bầu ướt tư : nhiệt độ ổn định đạt lượng nhỏ nước bốc vào hỗn hợp khí chưa bão hòa nước điều kiện đoạn nhiệt Nhiệt độ bầu ướt thông số đặc trưng khả cấp nhiệt không khí để làm bay nước từ vật liệu ẩm không khí bão hòa nước t giúp để chọn nhiêt độ sấy thích hợp Nhiệt độ giới hạn vật liệu phải lớn nhiệt độ t Cách đo: đo nhiệt kế thông thường có bọc vải ướt bầu thủy ngân Cho nước vào cốc bọc đầu thủy ngân, nước bốc đoạn nhiệt không khí ẩm thu nhiệt làm nhiệt độ không khí giảm, chờ nhiệt độ không thay đổi nhiệt độ nhiệt độ bầu ướt Do phải thường xuyên theo dõi để thêm nước vào cốc Nhiệt độ điểm sương ts: làm lạnh hỗn hợp khí điều kiện hàm ẩm không đổi, nhiệt độ không khí giảm đến trị số hỗn hợp đạt trạng thái bão hòa ( =1) Nhiệt độ tương ứng với trạng thái bão hòa gọi nhiệt độ điểm sương Vậy nhiệt độ điểm sương nhiệt độ giới hạn trình làm lạnh không khí ẩm với hàm ẩm không đổi Ý nghóa nhiệt độ điểm sương: Biết t s không chọn nhiệt độ cuối trình sấy gần điểm t s để tránh tượng ngưng tụ nước bề mặt vật liệu Do nhiệt độ bầu ướt không phảo nhiệt độ điểm sương 13 Ý nghóa việc đo nhiệt độ bầu khô-bầu ướt? Cách sử dụng giản đồ Trạng thái không khí ẩm? Trong thông số tác nhân sấy nhiệt độ bầu ướt nhiệt độ bầu khô dễ xác định Từ hai nhiệt độ này, dựa vào giản đồ Trạng thái không khí ẩm xác định thông số lại không khí ẩm (p, , x, ts) Cách sử dụng Giản đồ: Trạng thái hỗn hợp không khí ẩm đặc trưng giao điểm đường giản đồ ( đường t, H, x, ) Do đó, muốn xác định trạng thái hỗn hợp không kí ẩm ta cần hai thông số từ xác định thông số lại Xác định nhiệt độ điểm sương: giả sử hỗn hợp khí xác định vị trí A giản đồ Từ A theo đường x = const hạ xuống đến đường  =1 cắt đường điểm B Đường đẳng nhiệt t qua B điểm sương hỗn hợp không khí ẩm A Xác định nhiệt độ bầu ướt: Từ điểm A ban đầu theo đường H = const đến đường  =1, cắt đường C Nhiệt độ t nhiệt độ không đổi qua C 14 Thế sấy gì? Ý nghóa sấy? Thế sấy hiệu số nhiệt độ t = tk – tư Ý nghóa: sấy đại lượng đặc trưng cho khả hút ẩm không khí, không khí ẩm sấy lớn có khả chứa nhiều nước, có nghóa khả sấy lớn 15 Động lực trình sấy gì?  Là chênh lệch áp suất nước (ẩm) bề mặt vật liệu (Pm) áp suất riêng phần nước không khí ẩm (Ph) : - Nếu Pm > Ph : vật nhả ẩm  Quá trình sấy - Nếu Pm < Ph : vật hút ẩm  Làm ẩm vật liệu - Nếu Pm = Ph : có cân động hút nhả ẩm  Trong thực tế ta xây dựng đường cân pha dạng * = f(u) : - Nếu  > * : vật hút ẩm  Làm ẩm vật liệu - Nếu  < * : vật nhả ẩm  Quá trình sấy - Nếu  = * : có cân động hút nhả ẩm  Các cách biểu diễn động lực trình sấy: - Dùng sấy:  = tk - tư - Dùng  - Dùng P - Dùng (t - ) - Dùng x 16 Nêu giải thích đại lượng phương trình động lực trình sấy? Phương trình động học trình sấy: q = (1+ Rb)( oRor)dU/dt q : cường độ dòng nhiệt hay mật đôï dòng nhiệt o : khối lượng riêng vật liệu khô, kg/m3 Ro : bán kính qui đổi vật liệu, m r : ẩn nhiệt hoá ẩm, J/kg U : hàm ẩm hay độ ẩm vật liệu – tính theo vật liệu khô, Kg ẩm/ Kg vật liệu khô Rb : Chuẩn số Rebinde đặc trưng cho động học trình sấy Rb = 1+ C/r ( d/dU)  : nhiệt độ vật liệu, oC 17 Nêu chuẩn số đặc trưng cho động học trình sấy ? Ý nghóa? Chuẩn số đặc trưng cho động học trình sấy: chuẩn số Rebinde ( Rb) với: Rb = 1+ C/r (d/dU) Ta thấy: C.d : nhiệt đun nóng vật liệu r.dU : nhiệt bốc ẩm Do chuẩn số Rb tỷ số lượng nhiệt tiêu hao để đun nóng vật liệu ( vô ích) làm bốc ẩm trình sấy 18 Các loại liên kết ẩm? Quá trình sấy thường tách loại ẩm nào? DẠNG LIÊN KẾT Liên kết hóa học Liên kết hấp phụ Liê n kết hóa lý Liên kết mao dẫn Liên kết thẩm thấu Liên kết lý KHÁI NIỆM - Là liên kết ẩm với vật liệu dạng OH- tinh thể ngậm nước Ví dụ: CaSO4.2H2O, SiO2.7H2O,… - Do lực hấp phụ, lực điện trường, lực từ trường,… tạo nên lớp đơn phân tử bề mặt vật liệu, tạo thành lớp đa phân tử, có liên kết yếu hơn, cuối chúng gần đến trạng thái ẩm tự - Do lực mao dẫn giữ mao quản nhỏ lỗ xốp nhỏ lớp ẩm - Dạng liên kết tồn dung dịch - Do áp suất thẩm thấu làm cho áp suất bề mặt dung dịch nhỏ áp suất dung môi nguyên chất - Ẩm nằm tự bề mặt lỗ xốp mao quản lớn ẢNH HƯỞNG CỦA SẤY ĐẾN LIÊN KẾT - Đây liên kết bền, tách sấy Muốn tách ẩm phải dùng phương pháp hóa học nung chảy Ví dụ: dùng H2SO4đđ để hút,… - Quá trình sấy tách phần ẩm - Liên kết liên kết yếu tách sấy - Quá trình sấy để tách ẩm từ dung dịch khó tách ẩm từ dung môi nguyên chất - Liên kết liên kết yếu, tách sấy, chí phương pháp học 19 Nêu ngắn tiến hành thí nghiệm? Thí nghiệm chế độ? Mỗi chế độ đo thông số nào? Tại sao?  Tiến hành thí nghiệm:  Quan sát hệ thống nắm chi tiết thiết bị sấy  Chuẩn bị thí nghiệm: Xác định khối lượng khô ban đầu (Go) sấp giấy lọc  Làm ẩm giấy lọc  Kiểm tra hệ thống  Khởi động hệ thống: khởi động quạt, calorife, cài đặt nhiệt độ cho calorife  Tiến hành chế độ thí nghiệm, đo số liệu  Các chế độ thí nghiệm: chế độ sấy 50oC, 60oC, 70oC  Các số liệu cần đo chế độ thí nghiệm : khối lượng, nhiệt độ bầu khô – bầu ướt thời gian 20 Quá trình sấy kết thúc nào? Cách nhận biết? Quá trình sấy kết thúc giá trị khối lượng vật liệu không đổi vòng 15 phút ( kim cân không dao dộng ) 21 Nêu mối quan hệ thông số sấy? Các thông số sấy bao gồm thông số vật liệu sấy thông số tác nhân sấy  Các thông số vật liệu sấy: thời gian sấy, nhiệt độ, độ ẩm khối lượng vật liệu sấy Trong đó, quan hệ độ ẩm khối lượng vật liệu sấy quan hệ tuyến tính tỷ lệ thuận Còn mối quan hệ thời gain sấy, nhiệt độ độ ẩm biểu diễn Hình  Các thông số tác nhân sấy : độ ẩm tương đối , hàm ẩm x, nhiệt hàm H, nhiệt độ bầu khô t k, nhiệt độ bầu ướt t ư, sấy , nhiệt độ điểm sương t S Ngoài có thông số thời gian sấy Khi thời gian sấy tăng thì: , x, H, tk, tư, , tS 22 Vật liệu sấy thí nghiệm gì? Tại không dùng loại vật liệu khác gỗ, cát, giấy cacton,…? Vật liệu sấy thí nghiệm giấy lọc Ta dùng loại vật liệu vì: - Đây vật liệu dạng mỏng, xốp  đường cong tốc độ sấy đường thẳng  dễ dàng tính thời gian sấy (như công thức nêu ra) - Thời gian sấy vật liệu ngắn, phù hợp với thời gian làm thí nghiệm có hạn 23 Trong thí nghiệm tính toán xử lý kết thu được, thường mắc phải sai số nào? Các phương pháp để tính sai số thí nghiệm này?  Trong thí nghiệm: - Phơi giấy lọc: phơi giấy lọc bên phải chờ hết nhiễu nước bắt đầu chế độ thí nghiệm để xác định G1 xác - Cách đặt giấy lọc lên lưới sấy: phải theo chiều nếp gấp giấy lọc từ trái sang phải, tức theo chiều tác nhân phải đặt cách phẳng phiu không xếp góc Không đặt ngược lại, dòng tác nhân thổi qua bung giấy lọc (do giấy lọc gấp đôi), thay đổi bề mặt bốc hơi, dẫn đến thông số sấy thay đổi cuối gây sai số thí nghiệm - Hoạt động điều nhiệt: theo dõi hoạt động điều nhiệt để xem có xác giá trị nhiệt độ cài đặt hay không Trường hợp chế độ sấy nhiệt độ cao mà nhiệt độ calorife không đạt giá trị cài đặt phải khép bớt cửa dòng khí (chỉ khép bớt không đóng kín) - Bầu nước: châm nước liên tục vào bầu nước để đo nhiệt độ bầu ướt - Quạt: không mở quạt trần thí nghiệm làm kim cân dao động - Đọc giá trị đo : sai số trình đọc giá trị khối lượng nhiệt độ không xác  Trong tính toán xử lý kết thu được: - Sai số thực nghiệm dựng đường cong sấy đường cong tốc độ sấy - Sai số tính toán thông số “Bảng 4” 24 Để xử lý số liệu thí nghiệm tương đối xác, nên dùng phương pháp để giảm sai số? Dùng phương pháp “Bình phương cực tiểu” 25 Các thông số tính toán thí nghiệm tính theo lý thuyết hay thực nghiệm? Được tính theo lý thuyết 26 Tại nói sấy đặc trưng cho động lực trình sấy? Động lực trình sấy: chênh lệch áp suất áp suất nước (ẩm) bề mặt vật liệu (P m) áp suất riêng phần nước không khí ẩm (Ph) Thế sấy: chênh lệch nhiệt độ nhiệt độ bầu khô nhiệt độ bầu ướt Mà chênh lệch áp suất tăng chênh lệch nhiệt độ tăng Cho nên sấy đặc trưng cho động lực trình sấy 27 Tại gọi trình sấy sấy đối lưu? Đặc trưng nhận biết Ta gọi trình sấy sấy đối lưu ta cấp nhiệt đối lưu nhiệt Đặc trưng nhận biết: có calorife để làm nóng tác nhân sấy