nhiệt động lực học kỹ thuật

Hãy nêu và định nghĩa các loại không khí ẩm?Các loại không khí ẩm:®Không khí ẩm chưa bão hòa:là loại không khí ẩm mà lượng hơi nước chứa trong đó chưa đến mức tối đa. Không khí ẩm chưa bão hòa còn có khả năng chứa thêm hơi nước. Trạng thái của hơi nước trong không khí ẩm chưa bão hòa là hơi quá nhiệt. Phần áp suất hơi nước trong không khí ẩm chưa bão hòa nhỏ hơn áp suất bão hòa của hơi nước ứng với nhiệt độ không khí ẩm (Ph< Phs).®Không khí ẩm bão hòa:là không khí ẩm mà lượng hơi nước đã chứa tới mức tối đa tức là Gh= Ghmax. Trong không khí ẩm bão hòa trạng thái của hơi nước là hơi bão hòa khô, như vậy phần áp suất của hơi nước trong không khí ẩm bão hòa bằng áp suất bão hòa của hơi nước ứng với nhiệt độ không khí ẩm (Ph= Phs).®Không khí ẩm quá bão hòa:là loại không khí ẩm mà lượng hơi nước đã chứa tới mức tối đa và còn chứa thêm cả nước ngưng tụ. Nếu nhiệt độ thấp dưới 0oC sẽ có băng và tuyết. Trạng thái của hơi nước trong không khí ẩm quá bão hòa là hơi bão hòa ẩm.2) Nêu phương pháp chuyển đổi giữa các loại không khí ẩm?

Bài 1: NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

1) Hãy nêu và định nghĩa các loại không khí ẩm?

Các loại không khí ẩm:

® Không khí ẩm chưa bão hòa : là loại không khí ẩm mà lượng hơi nước chứa trong đó chưa

đến mức tối đa Không khí ẩm chưa bão hòa còn có khả năng chứa thêm hơi nước Trạng thái của hơi nước trong không khí ẩm chưa bão hòa là hơi quá nhiệt Phần áp suất hơi nước trong không khí ẩm chưa bão hòa nhỏ hơn áp suất bão hòa của hơi nước ứng với nhiệt độ không khí ẩm (P h <

P hs ).

® Không khí ẩm bão hòa : là không khí ẩm mà lượng hơi nước đã chứa tới mức tối đa tức là

G h = G hmax Trong không khí ẩm bão hòa trạng thái của hơi nước là hơi bão hòa khô, như vậy phần

áp suất của hơi nước trong không khí ẩm bão hòa bằng áp suất bão hòa của hơi nước ứng với nhiệt

độ không khí ẩm (P h = P hs ).

® Không khí ẩm quá bão hòa : là loại không khí ẩm mà lượng hơi nước đã chứa tới mức tối đa

và còn chứa thêm cả nước ngưng tụ Nếu nhiệt độ thấp dưới 0 o C sẽ có băng và tuyết Trạng thái của hơi nước trong không khí ẩm quá bão hòa là hơi bão hòa ẩm.

2) Nêu phương pháp chuyển đổi giữa các loại không khí ẩm?

® Không khí ẩm chưa bão hòa :

- Muốn chuyển thành không khí ẩm bão hòa ta có thể thực hiện các cách sau:

+ Làm lạnh không khí.

+ Phun hơi ẩm vào không khí.

- Muốn chuyển thành không khí ẩm quá bão hòa thì phải chuyển thành không khí ẩm bão hòa trước, rồi sau đó từ không khí ẩm bão hòa mới chuyển thành không khí ẩm quá bão hòa.

® Không khí ẩm bão hòa :

- Muốn chuyển thành không khí ẩm chưa bão hòa ta có thể thực hiện các cách sau:

+ Sấy nóng không khí.

+ Cho tiếp xúc với vật liệu có áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu P m < P h

- Muốn chuyển thành không khí ẩm quá bão hòa ta có thể thực hiện bằng cách phun hơi ẩm vào không khí.

® Không khí ẩm quá bão hòa :

- Thông thường không khí ẩm ở trạng thái quá bão hòa không bền và sẽ tự động nhả ẩm để trở thành trạng thái bão hòa.

3) Hãy mô tả đồ thị không khí ẩm I – d.

- Hàm ẩm d ghi trên trục hoành, các đường d không đổi song song với trục tung, trên đồ thị (H.9.1/245) thường vẽ các đường d không đổi còn trục d hợp với trục tung góc 135∞ không vẽ

- Trục tung biễu diễn enthapy I, các đường I không đổi song song với trục d hợp với trục tung góc 135∞.

- Ngoài 2 trục chính kể trên, trên đồ thị còn ghi thêm các đường nhiệt độ không đổi, đường độ ẩm tương đối không đổi và đường áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp không khí ẩm

4) Hãy nêu các ứng dụng của lĩnh vực không khí ẩm trong công nghiệp và trong đời sống hàng ngày.

® Trong công nghiệp : không khí ẩm được sử dụng làm tác nhân sấy.

® Trong đời sống hàng ngày : không khí ẩm giúp phơi khô quần áo hay các sản phâm rau quả.

5) Thế nào là nhiệt độ bầu khô và thế nào là nhiệt độ bầu ướt?

® Nhiệt độ bầu khô: là nhiệt độ của hỗn hợp khí được xác định bằng nhiệt kế thông thường.

Nhiệt độ bầu khô cũng chính là nhiệt độ của tác nhân sấy vì bầu thủy ngân của nó tiếp xúc trực tiếp với tác nhân sấy.

® Nhiệt độ bầu ướt: là nhiệt độ ổn định đạt được khi một lượng nhỏ nước bốc hơi vào hỗn hợp

khí chưa bão hòa hơi nước ở điều kiện đoạn nhiệt.

Nhiệt độ bầu ướt là một thông số đặc trưng khả năng cấp nhiệt của không khí để làm bay hơi nước từ vật liệu ẩm cho đến khi không khí bão hòa hơi nước t ư giúp để chọn nhiêt độ sấy thích hợp Nhiệt độ giới hạn của vật liệu phải lớn hơn nhiệt độ t ư

6) Nêu nguyên lý hoạt động của nhiệt kế bầu ướt.

Nhiệt độ bầu ướt được đo bằng nhiệt kế thông thường có bọc vải ướt ở bầu thủy ngân Cho nước vào cốc bọc đầu thủy ngân, nước bốc hơi đoạn nhiệt trong không khí ẩm thu nhiệt làm nhiệt

độ trong không khí giảm, chờ cho đến khi nhiệt độ không thay đổi nữa thì nhiệt độ đó chính là nhiệt

độ bầu ướt Do đó phải thường xuyên theo dõi để thêm nước vào cốc.

7) Nêu cách xác định độ ẩm tương đối của không khí khi xác định được nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ bầu ướt?

Từ nhiệt độ t ư gióng theo đường t = const, cắt đường j = 1 tại điểm A

Từ A theo đường I = const cắt đường t k tại điểm B B chính là trạng thái của không khí xác định bởi hai thông số t k và t ư

Đường j = const qua B cho biết độ ẩm tương đối của không khí.

8) Để nhiệt kế bầu ướt hoạt động chính xác cần phải có điều kiện gì?

Để nhiệt kế bầu ướt hoạt động chính xác thì bầu thủy ngân hay bầu rượu chứa nhiệt kế phải được bọc một lớp bông luôn luôn thấm nước nhờ mao dẫn từ một cốc nước Cốc nước phải đảm bảo có nước để nhiệt kế có thể hoạt động chính xác.

9) Biểu diễn trên đồ thị I-d các quá trình : làm lạnh không khí, sấy nóng không khí, và phun hơi

d d d

Sấy nóng không khí Làm lạnh không khí Phun hơi ẩm vào không khí

10) Lưu lượng khối lượng và lưu lượng thể tích của không khí ẩm thay đổi như thế nào khi đi qua dàn lạnh, dàn sấy nóng và qua vòi phun hơi nước trong ống khí động?

® Khi đi qua dàn lạnh:

- Lưu lượng khối lượng giảm (do một phần hơi nước bị ngưng tụ lại).

- Lưu lượng thể tích giảm không đáng kể (vì V = m/r Mà khi nhiệt độ giảm thì r tăng)

® Khi đi qua dàn sấy nóng:

- Lưu lượng khối lượng không đổi (do d = const).

- Lưu lượng thể tích tăng không đáng kể.

® Khi đi qua vòi phun hơi nước:

- Lưu lượng khối lượng tăng (do không khí hút ẩm).

- Lưu lượng thể tích không đổi.

11) Hơi nước bão hòa và hơi nước quá nhiệt là gì? Cho ví dụ.

® Hơi nước bão hòa : Khi chất lỏng bay hơi ở nhiệt độ sôi tạo nên một áp suất hơi trên bề

mặt chất lỏng, áp suất này tăng dần cho đến một giá trị xác định P bh Lúc này có sự cân bằng động: bao nhiêu lỏng bốc hơi sẽ có bấy nhiêu lỏng ngưng tụ.Ta nói: hơi nước đạt trạng thái bão hoà.

® Hơi quá nhiệt : chính là hơi nước bão hòa được gia nhiệt làm tăng nhiệt độ nhưng áp suất

hơi không đổi.

12) Trong công nghiệp, khi sử dụng hơi nước từ lò hơi thì người ta sử dụng hơi nước bão hòa hay hơi nước quá nhiệt, tại sao?

Trong công nghiệp , khi sử dụng hơi nước từ lò hơi thì người ta sử dụng hơi bão hòa.

Vì nếu sử dụng hơi quá nhiệt thì sẽ tốn nhiệt lượng để gia nhiệt cho hơi bão hòa, nhưng hơi quá nhiệt tạo thành thường không bền và có xu hướng trở về trạng thái hơi bão hòa

13) Công thức (2), (5) sử dụng trong bài thí nghiệm dựa vào nguyên tắc nào? Hãy giải thích?

Công thức (2): Q o = G kk (i 1 – i 2 )

Công thức (5): Q = G’ kk (i 3 – i 2 )

Công thức (2) và (5) đước thiết lập dựa trên nguyên tắc cân bằng nhiệt Nghĩa là:

(2): Nhiệt lượng do không khí thải ra thì bằng nhiệt lượng mà dàn lạnh nhận được.

(5): Nhiệt lượng mà không khí nhận được thì bằng nhiệt lượng do thiết bị sấy cung cấp.

14) Nêu cách nạp nước vào nồi hơi trong bài thí nghiệ m khi hệ thống chưa vận hành và khi hệ thống đang hoạt động.

® Khi hệ thống chưa vận hành : đóng mở van thông giữa nồi hơi và bình chứa nước để cấp

thêm nước cho nồi hơi Mực nước cấp ngang với nhiệt kế hơi bão hòa.

® Khi hệ thống đang hoạt động : nếu nồi hơi thiếu nước ta phải tắt điện trở, chờ cho áp suất

trong nồi hơi trở về 0 rồi mới mở van thông giữa nồi hơi và bình chứa nước để cấp thêm nước cho

nồi hơi Vì nếu ta mở van ngay, do áp suất trong nồi hơi lớn, sẽ đẩy cột nước trong bình chứa nước vọt lên trên.

Bài 3: NGHIỀN – RÂY – TRỘN

1.Mục đích thí nghiệ m nghiền.

- Nghiền là quá trình trong đó vật liệu rắn được cắt ra hoặc làm vỡ ra thành những hạt nhỏ Trong công nghiệp vật liệu được đập nghiền bằng nhiều phương pháp khác nhau nhằm các mục đích khác nhau: thuận tiện cho quá trình xử lý quặng; hóa chất, ngũ cốc được nghiền thành bột; tăng hoạt tính phản ứng của chất rắn; giúp phân tách các tạp chất bằng các phương pháp cơ học; giảm khối lượng riêng xốp để vận chuyển dễ dàng hơn.

- Trong bài thí nghiệm này, nghiềm một loại vật liệu, dựa vào kết quả rây xác định sự phân phối kích thước vật liệu sau khi nghiền, công suất tiêu thụ & hiệu suất của máy nghiền.

2.Nguyên tắc hoạt động của máy nghiền búa.

- Vật liệu trong máy nghiền búa được nghiền nhỏ do sự va đập của búa vào vật liệu và chà xát vật liệu giữa búa và thành máy Các hạt vật liệu sau khi nghiền có kích thước nhỏ hơn lỗ lưới sẽ lọt ra ngoài, các hạt có kích thước lớn hơn lỗ lưới sẽ được tiếp tục nghiền.

3.Phân loại máy nghiền, máy nghiền búa.

Phân loại máy nghiền:

+ Máy nghiền thô và trung bình:

- Máy nghiền má đập

- Máy nghiền nón

- Máy nghiền trục

- Máy nghiền búa

- Máy nghiền răng

+ Máy nghiền mịn:

- Máy nghiền chậu con lăn

- Máy nghiền bi

Phân loại máy nghiền búa:

- Máy nghiền búa nghiền thô và trung bình có má nghiền phụ

- Máy nghiền búa nghiền thô và trung bình có lưới thay đổi được

- Máy nghiền mịn loại búa đúc nạp liệu chiều trục

- Máy nghiền búa chữ nhật có lưới sàng lắp phía đầu búa

- Máy nghiền búa chữ nhật có lưới sàng lắp hai bên búa

4.Tiến trình thí nghiệm.

- Cân mẫu vật liệu gạo đem nghiền:

Mẫu 1: 100g

Mẫu 2: 200g

- Bật công tắc máy nghiền cho chạy không tải -> đo cường độ dòng điện lúc không tải.

- Cho gạo vào máy, bật công tắc vít tải nhập liệu, bấm thì kế -> đo cường độ dòng điện có tải cực đại Khi cường độ dòng điện trở lại giá trị không tải -> bấm thì kế để xác định thời gian nghiền.

- Tháo sản phẩm ra khỏi máy nghiền.

5.Các thông số cần đo trong thí nghiệ m nghiền.

- Khối lượng mẫu vật liệu (gạo).

- Thời gian nghiền.

- Cường độ dòng điện lúc có tải và lúc không tải.

6.Cách tính công suất nghiền.

- Xác định kích thước trung bình của vật liệu trước khi nghiền D p1 , mm.

- Xây dựng giản đồ logDF n theo logD pn , từ đó xác định kích thước hạt vật liệu sau khi nghiền D p2 , mm.

- Xác định khối lượng vật liệu đem nghiền, tấn.

- Đo thời gian nghiền, phút.

Từ đó tính công suất nghiền theo công thức:

D p1 , D p2 : kích thước của nguyên liệu và sản phẩm, mm.

T: năng suất nghiền, tấn/phút.

7.Ý nghĩa của hiệu suất nghiền.

- Công thức: H =

'P

P

x100%

Trong đó:

P : Công suất nghiền, kW

P ’ : Công suất tiêu thụ cho động cơ của máy nghiền, kW

Vậy: hiệu suất nghiền cho biết tỷ lệ phần năng lượng sử dụng để nghiền ( hữu ích ) so với năng lượng tiêu thụ cho động cơ của máy nghiền.

8.Các yếu tố ảnh hưởng đến công suất và hiệu suất nghiền.

a/ Công suất:

- Kích thước vật liệu trước và sau khi nghiền D p1 , D p2 ( hay nói cách khác là yêu cầu của quá trình nghiền).

- Chỉ số công W i , mà W i phụ thuộc vào loại máy nghiền và loại vật liệu nghiền.

- Năng suất của máy nghiền T.

b/ Hiệu suất:

- Công suất P (tức là phụ thuộc các yếu tố như trên).

- Công suất tiêu thụ cho động cơ của máy nghiền P ’ = UIcosj (tức phụ thuộc vào hiệu điện thế máy nghiền, cường độ dòng điện và hệ số công suất).

9.Ý nghĩa của chỉ số công Chỉ số công phụ thuộc điều kiện gì.

- Chỉ số công W i là lượng năng lượng cần thiết, kW.h/tấn vật liệu nghiền, để nghiền vật liệu có kích thước ban đầu rất lớn đến sản phẩm có 80% lọt qua rây 100 micron.

- Ý nghĩa: chỉ số công giúp chúng ta xác định công suất để nghiền vật liệu từ kích thước D đến d.

- Chỉ số công phụ thuộc vào loại máy nghiền (các máy khác nhau nhưng cùng loại có W i xấp xỉ nhau) và vật liệu nghiền (các vật liệu khác nhau có W i khác nhau).

10.Phát biểu định luật Bond, Rittinger và Kick.

ÿ ĐỊNH LUẬT BOND : Công cần thiết để tạo nên hạt có đường kính D từ cục vật liệu ban

đầu rất lớn tỉ lệ với căn bậc hai tỉ số diện tích bề mặt – thể tích của sản phẩm, S/V =

¯

ˆÁÁ

Ë

Ê-D

1d

1K

Với: E =

GN

N: công suất tiêu thụ, kW

G: năng suất, tấn/h

K b = 18,97W i

- Dùng cho nghiền trung bình và mịn.

ÿ ĐỊNH LUẬT RITTINGER : Công dùng cho quá trình nghiền tỉ lệ thuận với diện tích bề mặt

mới tạo thành của sản phẩm nghiền:

˜

¯

ˆÁ

Ë

Ê D

-1d

1K

- Thích hợp nhất cho nghiền mịn đặc biệt là máy nghiền bi.

ÿ ĐỊNH LUẬT KICK :Công cần thiết để nghiền một lượng vật liệu cho trước là không đổi ứng

với cùng một mức độ nghiền, bất chấp kích thước ban đầu của vật liệu.

ilgK

- Dùng trong trường hợp đập nghiền thô và nghiền mịn bằng va đập.

11.Cách tính đường kính tương đương.

- Hình dạng của một hạt vật liệu rời được biểu diễn bằng đại lượng gọi là thừa số hình dạng l độc lập với kích thước hạt Thừa số l liên hệ đến kích thước định nghĩa chính của hạt như sau: Đặt chiều dài của một kích thước được chọn tương đối là D, gọi là đường kính hạt Như vậy với hình khối D là cạnh và hình cầu D là đường kính, do đó thể tích và diện tích bề mặt của hình khối là D 3

và 6D 2 , của hình cầu là ( p/6) D 3 và pD 2 Với hai hình này tỉ số diện tích bề mặt và thể tích đều bằng 6/D.

D)a/b(6

DS

V

Thừa số hình dạng: l = b/a.

- Đường kính tương đương là đường kính của hạt hình cầu có cùng tỉ số V/S.

 Đường kính tương đương:

l

D

Dtñ

12.Nêu tiến trình thí nghiệm rây.

ÿ Thí nghiệm xác định hiệu suất rây:

- Lấy ½ sản phẩm sau khi nghiền đem rây để xác định hiệu suất rây có kích thước 0,25mm.

- Rây 5 lần, mỗi lần 5 phút, cân lượng vật liệu lọt qua rây.

ÿ Thí nghiệm xác định sự phân bố kích thước vật liệu sau khi nghiền:

- Lấy ½ sản phẩm còn lại đem rây 20 phút, cân lượng vật liệu tích lũy ở mỗi rây.

13.Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất rây.

ÿ Độ ẩm của vật liệu rây:

- Độ ẩm của vật liệu rây ảnh hưởng lớn đến quá trình rây Khi các vật liệu chuyển động trên bề mặt rây, các hạt vật liệu sẽ va chạm vào nhau, do đó nếu chúng có độ ẩm cao chúng sẽ dễ dính vào nhau làm tăng kích thước hạt và sẽ không lọt được qua rây Mặt khác, vật liệu ẩm dễ kết dính vào

lỗ lưới, gây bít lỗ lưới rây Độ ẩm lý tưởng của vật liệu để hiệu suất rây đạt cao nhất là 5%.

ÿ Bề dày lớp vật liệu trên bề mặt rây:

- Chiều dày lớp vật liệu trên bề mặt rây cũng ảnh hưởng đến hiệu suất rây Nếu lớp vật liệu quá dày thì lớp vật liệu nằm ở trên bề mặt sẽ khó đi xuống phía dưới để tiếp xúc với bề mặt lưới rây và lọt qua rây Có thể chọn chiều dày lớp vật liệu trên rây phụ thuộc vào kích thước vật liệu.

Khi d < 5mm thì bề dày lớp vật liệu h = (10 ∏ 15)d.

Khi d = (5 ∏ 50)mm thì h = (5 ∏ 10)d

Khi d > 50mm thì h = (3 ∏ 5)d.

ÿ Kích thước của vật liệu trên rây:

- Khi vật liệu chuyển động trên bề mặt lưới rây, sẽ có một số hạt vật liệu nằm lọt trong lỗ lưới rây

Để chúng không bít lỗ rây và chuyển động ra ngoài thì cần phải tác dụng vào hạt vật liệu một lực nào đó có giá trị thích hợp.

ÿ Bề mặt tự do của rây: là tổng diện tích lỗ rây trên bề mặt rây

ÿ Kích thước mặt rây.

14.Nêu phương pháp phân tích rây để xác định kích thước hạt.

- Đem rây vật liệu trong 20 phút, cân lượng vật liệu tích lũy ở mỗi rây.

- Xây dựng giản đồ: logDf n = (b+1)logD pn + logK’ Từ đó xác định K’ và b.

15.Cách tính hiệu suất rây.

100Fa

J

F: khối lượng vật liệu ban đầu cho vào rây, g.

J: khối lượng vật liệu dưới rây, g.

a: tỉ số hạt có thể lọt qua rây, %.

ÿ Tích số F.a trong thí nghiệm được xác định như sau:

- Đem rây một khối lượng F của vật liệu, khảo sát xác định được J 1 Lấy vật liệu còn lại trên rây (F –

J 1 ) và rây lại xác định được J 2 , tiếp tục lấy vật liệu trên rây F – (J 1 + J 2 ) và rây lại lần nữa.

- Tổng số J 1 + J 2 + J 3 + … sẽ tiệm cận đến F.a

- Hiệu suất rây là 100% nếu J 1 = F.a

16.Mục đích thí nghiệ m rây và quá trình rây.

ÿ Mục đích thí nghiệm rây: để xác định hiệu suất rây, xây dựng giản đồ phân phối và tích lũy của vật liệu sau khi nghiền, từ đó xác định kích thước vật liệu sau khi nghiền.

ÿ Mục đích quá trình rây: tạo ra những phần hạt có kích thước đồng đều để dễ gia công, dễ chế biến.

17.Ứng dụng của quá trình trộn vật liệu.

- Tạo hỗn hợp đồng nhất từ các thành phần rắn (hay lỏng) khác nhau dưới tác dụng của lực cơ học VD : sản xuất thức ăn gia súc, xi măng, phân bón, mỹ phẩm, thực phẩm đóng hộp ….

- Giúp tăng cường quá trình truyền nhiệt hay phản ứng giữa một chất rắn và một chất khí VD : quá trình sấy, đốt quặng, polymer hoá chất dẻo, sản xuất chất xúc tác…

- Tạo một lớp áo quanh vật liệu rời VD : sản xuất phẩm màu, thuốc nhuộm, dược phẩm, kẹo.

18.Các tính chất ảnh hưởng đến quá trình trộn.

- Sự phân phối cỡ hạt : Sự phân phối quá rộng cỡ hạt sẽ ạnh hưởng xấu đến quá tình trộn

- Khối lượng riêng xốp : Khối lượng riêng xốp thay đổi trong quá trình trộn, có thể thay giảm do

bọng khí trong khối hạt hoặc tăng do rung động hoặcnén cơ học.

- Khối lượng riêng của vật liệu: Vật liệu đem trộn có khối lượng riêng khác nhau sẽ ảnh hưởng

xấu đến quá trình trộn.

- Hình dạng hạt: có thể có dạng phiến, hình trứng, khối lập phương, cầu, dĩa, thanh, sợi, tinh thể

hoặc dạng bất kỳ.

-Đặc trưng bề mặt: bao gồm diện tích bề mặt và khuynh hướng tích điện Lực tĩnh điện có ảnh

hưởng xấu tới quá trình trộn.

- Đặc tính lưu chuyển: đó là góc nghiêng tự nhiên và khả năng lưu chuyển Góc nghiêng tự nhiên

càng lớn cho thấy khả năng lưu chuyển càng thấp.

- Tính dễ vỡ: đây là tính dễ vỡ vụn của vật liệu trong quá trình sử dụng Nếu vật liệu chỉ cần trộn

mà không nghiền thì tính chất này ảnh hưởng xấu đến chất lượng của sản phẩm trộn Ngoài ra tính chất mài mòn cùa vật liệu này trên vật liệu khác cũng có ảnh hưởng tương tự.

- Tính kết dính: Các hạt cùng loại có khuynh hướng kết dính lại với nhau sẽ cản trở quá trình trộn.

- Độ ẩm của vật liệu: thường một lượng nhỏ chất lỏng được thêm vào để giảm bụi

hoặc đáp ứng một nhu cầu đặc biệt Hỗn hợp vẫn ở dạng ở trạng thái khô chứ không phải dạng nhão.

- Khối lượng riêng: độ nhớt và sức căng bề mặt của chất lỏng thêm vào tại nhiệt độ làm việc.

- Nhiệt độ giới hạn của vật liệu: phải chú ý đến sự biến đổi nhiệt độ có thể xảy ra.

-> Trước khi chọn lựa máy trộn cần xem xét kỹ tính chất trên của vật liệu đem trộn

19.Các quá trình xảy ra trong máy trộn (cơ chế của quá trình trộn).

- Tạo ra các lớp trượt với nhau theo mặt phẳng trộn cắt.

- Chuyển dịch một nhóm hạt từ vị trí này đến vị trí khác - trộn đối lưu

- Thay đổi vị trí từng hạt riêng rẽ – trộn khuếch tán

- Phân tán từng phân tử do va dập vào thành thiết bị – trộn va đập

- Biến dạng và nghiền nhỏ từng bộ phận - trộn nghiền.

Những cơ chế trộn trên xảy ra riêng rẽ hay đồng thời với những mức dộ khác nhau tuỳ thuộc vào loại máy trộn và vật liệu trộn.

20.Giải thích sự đồng đều giảm dần khi trộn quá lâu.

Trong quá trình trộn có các lực chống lại quá trình trộn, thường là lực tĩnh điện, luôn luôn hiện diện trong quá trình trộn bột khô và có ảnh hưởng rất đáng kể Các quá trình này có khuynh hướng chống lại quá trình trộn hoàn toàn, khi thời gian trộn quá lâu Æ qúa trình trộn sẽ ngược lại, vật liệu có khuynh hướng tách rời và các vật liệu cùng loại sẽ kết dính lại Æ sự đồng đều giảm

21.Ý nghĩa cách lấy mẫu khi trộn.

Ta phải lấy mẫu tại những vị trí khác nhau tại những thời điểm khác nhau để có thể đảm bảo khảo sát hết khối vật liệu tại những vị trí khác nhau trong máy và đảm bảo cho mẫu lấy có tính đặc trưng.

22.Phân loại máy trộn.

- Loại máy trộn thùng quay

- Loại máy trộn cánh

- Loại máy trộn vít tải

23.Tiến trình thí nghiệm trộn.

Cân 1,5 kg đậu xanh và 3 kg đậu nành.

Cho vật liệu vào máy trộn, khởi động máy trộn, bấm thì kế xác định thời gian trộn.

Dừng máy tại mỗi thời điểm 5” , 15”, 30”, 60”, 120”, 300” và lấy mẫu.

Lấy mẫu (8 mẫu) tại các điểm theo sơ đồ, đếm số hạt đậu xanh và hạt đậu nành có trong mỗi mẫu.

Sơ đồ lấy mẫu :

)1(

iA A

B A s

C C n

N C C I

n : là số hạt trong trường hợp trộn vật liệu rời.

25 Đánh giá sai số trong bài thí nghiệ m trộn.

Giá trị sai biệt bình phương trung bình của hỗn hợp thực sẽ là:

1

)(

1

2

Â

-N

C C s

N

i

iA A A

1

)(

1

2

Â

-N

C C s

N

i

iB B B

Với C A , C B là thành phần của chất A, B trong hỗn hợp, ta thấy s A , s B càng nhỏ khi hỗn hợp đó càng gần với hỗn hợp lý tưởng; s A và s B phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng quyết định nhất là thời gian trộn.

Bài 4: SẤY ĐỐI LƯU

1 Định nghĩa quá trình sấy đối lưu.

Sấy đối lưu là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng cách cấp nhiệt cho ẩm bay hơi Trong đó,

cả hai quá trình truyền nhiệt và truyền ẩm đều được thực hiện bằng phương pháp đối lưu

2 Thế nào là truyền nhiệt và truyền ẩm bằng phương pháp đối lưu ?

Sự chuyển động của lưu chất do chênh lệch

về mật độ (khối lượng riêng) ở các vùng có

Tùy theo phương pháp cấp nhiệt cho quá trình sấy mà phân chia:

- Cấp nhiệt bằng đối lưu nhiệt: sấy đối lưu.

- Cấp nhiệt bằng dẫn nhiệt: sấy tiếp xúc

Ví dụ: sấy giấy,…

- Cấp nhiệt bằng bức xạ nhiệt: sấy bức xạ.

- Cấp nhiệt bằng dòng điện cao tần: sấy cao tần.

- Làm lạnh để tách ẩm ở nhiệt độ thấp: sấy thăng hoa.

4 Các quá trình xảy ra khi sấy vật liệu ?

Quá trình sấy diễn ra rất phức tạp, đặc trưng cho tính không thuận nghịch và không ổn định Nó diễn ra đồng thời 4 quá trình:

a Truyền nhiệt cho vật liệu

b Dẫn ẩm trong lòng vật liệu

c Chuyển pha

d Tách ẩm vào môi trường xung quanh

5 Quá trình sấy có mấy giai đoạn ? Đặc trưng nhiệt độ của từng giai đoạn ?

∑ AB – giai đoạn đun nóng vật liệu :

- Toàn bộ nhiệt cung cấp để đun nóng vật liệu, ẩm bốc hơi không đáng kể

- Nhiệt độ vật liệu tăng nhanh từ q1 = tođến nhiệt độ bầu ướt tưcủa tác nhân sấy

- Độ ẩm thay đổi không nhiều

- Tốc độ sấy tăng nhanh từ 0 đến cực đại

- Thời gian ngắn không đáng kể

∑ BC – giai đoạn sấy đẳng tốc :

- Nhiệt cung cấp để bốc hơi ẩm tự do ở bề mặt vật liệu

- Nhiệt độ của vật liệu bằng tưkhông đổi

- Độ ẩm của vật liệu giảm nhanh theo đường thẳng

- Tốc độ sấy không đổi

- Trong giai đoạn này tốc độ khuếch tán ẩm từ trong lòng vật liệu ra bề mặt lớn hơn tốc độ bốc hơi từ

bề mặt, trên bề mặt luôn bão hòa ẩm

∑ CD – giai đoạn sấy giảm tốc :

- Nhiệt độ của vật liệu tăng dần từ tư lên t2của tác nhân

- Độ ẩm giảm chậm đến độ ẩm cân bằng u*

- Tốc độ sấy giảm dần từ tốc độ đẳng tốc Noxuống 0, tùy theo cấu trúc vật liệu mà có biên dạng khác nhau :

+ Đường số 1 : vật liệu xốp nhưng mỏng (giấy, bìa cactong, vải, )

+ Đường số 2 : vật liệu keo

+ Đường số 3 : vật liệu xốp (cục)

+ Đường số 4 : vật liệu keo xốp

- Tốc độ khuếch tán trong chậm hơn tốc độ bốc hơi ở bề mặt, nên tốc độ chậm dần và có hiện tượng

co bề mặt bốc hơi

6 Nêu mục đích bài thí nghiệm? Và ý nghĩa khảo sát của các vấn đề trong mục đích?

ÿ Mục đích thí nghiệm: Khảo sát quá trình sấy đối lưu bằng thực nghiệm.

ÿ Ý nghĩa khảo sát:

- Xây dựng đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy

- Xác định các thông số sấy: tốc độ sấy đẳng tốc, độ ẩm tới hạn, độ ẩm cân bằng, thời gian sấy đẳng tốc và giảm tốc

- Đánh giá sai số của quá trình sấy

7 Vẽ và nêu ý nghĩa đường cong sấy? Từ đường cong sấy có mấy phương pháp xây dựng đường cong tốc độ sấy?

- Đường cong sấy là đường cong biểu diễn quan hệ độ ẩm vật liệu sấy theo thời gian : u = f(t) (Hình

1).

- Từ phương trình đường cong sấy ta đạo hàm Æ đường cong tốc độ sấy

)

(U g d

dU

t

8 Vẽ và nêu ý nghĩa của đường cong tốc độ sấy?

- Đường cong tốc độ sấy là đường cong biểu diễn quan hệ giữa tốc độ sấy và độ ẩm của vật liệu : N

= f(u) (Hình 2)

9 Các yếu tố ảnh hưởng đến đến quá trình sấy? Bài này khảo sát và cố định những yếu tố nào?

ÿ Tốc độ sấy phụ thuộc và một số yếu tố chủ yếu sau:

- Bản chất của 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 của vật liệu càng lớn thì tốc độ sấy càng nhanh

- Độ ẩm đầu, độ ẩm cuối và độ ẩm tới hạn của vật liệu

- Độ ẩm, nhiệt độ và tốc độ của không khí

- Chênh lệch giữa nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối của không khí sấy, nhiệt độ cuối cao thì nhiệt độ trung bình của không khí càng cao, do đó tốc độ sấy cũng tăng Nhưng nhiệt độ cuối không nên quá cao vì không sử dụng triệt để nhiệt

- Cấu tạo thiết bị sấy, phương thức và chế độ sấy

ÿ Bài này khảo sát và cố định các yếu tố:

10 Tác nhân sấy là gì? Kể tên các loại tác nhân sấy? Bài này dùng tác nhân sấy là gì? Tại sao?

- Tác nhân sấy là những chất dùng để gia nhiệt cho vật liệu sấy, nhằm tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu sấy

- Các loại tác nhân sấy:

+ Không khí nóng: là loại môi chất phổ biến, rẻ tiền thường dùng làm tác nhân sấy

+ Khói lò: có thể dùng than, củi, trấu, dầu, khí… để tạo khói lò

+ Hơi quá nhiệt: bao gồm : hơi bão hòa ẩm, hơi bão hoà khô, hơi quá nhiệt

- Trong bài này sử dụng không khí nóng làm tác nhân sấy Vì:

+ Cần độ sạch

+ Rẻ

+ Đáp ứng được các yêu cầu của tác nhân sấy: ít tác dụng với vật liệu sấy,…

+ Lượng ẩm ít

11 Định nghĩa nhiệt độ bầu khô? Cách đo nhiệt độ bầu khô? Nhiệt độ bầu khô có phải là nhiệt

độ tác nhân sấy? Tại sao?

Nhiệt độ bầu khô tk là nhiệt độ của hỗn hợp khí được xác định bằng nhiệt kế thông thường.Cách xác định: sử dụng nhiệt kế thủy ngân thông thường để đo

Nhiệt độ bầu khô là nhiệt độ của tác nhân sấy vì bầu thủy ngân của nó tiếp xúc trực tiếp với tác nhân sấy

12 Định nghĩa nhiệt độ bầu ướt? Cách đo nhiệt độ bầu ướt? Nhiệt độ bầu ướt có phải là nhiệt độ đọng sương? Tại sao?

Nhiệt độ bầu ướt t ư : là nhiệt độ ổn định đạt được khi một lượng nhỏ nước bốc hơi vào hỗn hợp khí chưa bão hòa hơi nước ở điều kiện đoạn nhiệt

Nhiệt độ bầu ướt là một thông số đặc trưng khả năng cấp nhiệt của không khí để làm bay hơi nước từ vật liệu ẩm cho đến khi không khí bão hòa hơi nước tư giúp để chọn nhiêt độ sấy thích hợp Nhiệt độ giới hạn của vật liệu phải lớn hơn nhiệt độ tư

Cách đo: được đo bằng nhiệt kế thông thường có bọc vải ướt ở bầu thủy ngân Cho nước vào cốc bọc đầu thủy ngân, nước bốc hơi đoạn nhiệt trong không khí ẩm thu nhiệt làm nhiệt độ trong không khí giảm, chờ cho đến khi nhiệt độ không thay đổi nữa thì nhiệt độ đó chính là nhiệt độ bầu ướt Do đó phải thường xuyên theo dõi để thêm nước vào cốc

Nhiệt độ điểm sương t s: làm lạnh hỗn hợp khí trong điều kiện hàm ẩm không đổi, nhiệt độ của không khí giảm đến một trị số nào đó thì hỗn hợp đạt được trạng thái bão hòa (j =1) Nhiệt độ tương ứng với trạng thái bão hòa gọi là nhiệt độ điểm sương Vậy nhiệt độ điểm sương là nhiệt độ giới hạn của quá trình làm lạnh không khí ẩm với hàm ẩm không đổi.

Ý nghĩa của nhiệt độ điểm sương: Biết được tsthì sẽ không chọn nhiệt độ cuối của quá trình sấy gần điểm tsđể tránh hiện tượng ngưng tụ hơi nước trên bề mặt vật liệu

Do đó nhiệt độ bầu ướt không phảo là nhiệt độ điểm sương

13 Ý nghĩa của việc đo nhiệt độ bầu khô-bầu ướt? Cách sử dụng giản đồ Trạng thái không khí ẩm?

Trong các thông số của tác nhân sấy thì nhiệt độ bầu ướt và nhiệt độ bầu khô là dễ xác định nhất Từ hai nhiệt độ này, dựa vào giản đồ Trạng thái không khí ẩm có thể xác định các thông số còn lại của không khí ẩm (p, j, x, ts)

Xác định nhiệt độ bầu ướt: Từ điểm A ban đầu theo đường H = const đến đường j =1, cắt đường này tại C Nhiệt độ tưlà nhiệt độ không đổi đi qua C

14 Thế sấy là gì? Ý nghĩa thế sấy?

Thế sấy là hiệu số nhiệt độ Dt = tk– tư

Ý nghĩa: thế sấy là đại lượng đặc trưng cho khả năng hút ẩm của không khí, không khí ẩm có thế sấy càng lớn càng có khả năng chứa nhiều hơi nước, có nghĩa là khả năng sấy của nó càng lớn

15 Động lực của quá trình sấy là gì?

∑ Là chênh lệch giữa áp suất hơi của nước (ẩm) trên bề mặt vật liệu (Pm) và áp suất riêng phần của hơi nước trong 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 bằng động giữa hút và nhả ẩm

∑ Trong thực tế ta xây dựng đường cân bằng pha dưới dạng j* = f(u) :

- Nếu j > j* : vật hút ẩm  Làm ẩm vật liệu

- Nếu j < j* : vật nhả ẩm  Quá trình sấy

- Nếu j = j* : có cân bằng động giữa hút và nhả ẩm

∑ Các cách biểu diễn động lực quá trình sấy:

16 Nêu và giải thích các đại lượng trong phương trình cơ bản của động lực quá trình sấy?

Phương trình cơ bản của động học quá trình sấy:

q = (1+ Rb)( roRor)dU/dt

q : cường độ dòng nhiệt hay mật đô dòng nhiệt

ro: khối lượng riêng của vật liệu khô, kg/m3

Ro: bán kính qui đổi của vật liệu, m

r : ẩn nhiệt hoá hơi của ẩm, J/kg

U : hàm ẩm hay độ ẩm của vật liệu – tính theo vật liệu khô, Kg ẩm/ Kg vật liệu khô

Rb: Chuẩn số Rebinde đặc trưng cho động học của quá trình sấy

Rb= 1+ C/r ( dq/dU)

q : nhiệt độ của vật liệu, oC

17 Nêu chuẩn số đặc trưng cho động học quá trình sấy ? Ý nghĩa?

Chuẩn số đặc trưng cho động học quá trình sấy: chuẩn số Rebinde ( Rb) với:

Rb = 1+ C/r (dq/dU)

Ta thấy: C.dq : nhiệt đun nóng vật liệu

r.dU : nhiệt bốc hơi ẩm

Do đó chuẩn số Rb là tỷ số giữa lượng nhiệt tiêu hao để đun nóng vật liệu ( vô ích) và làm bốc hơi ẩm trong quá trình sấy

18 Các loại liên kết ẩm? Quá trình sấy thường tách được loại ẩm nào?

Liên kết hóa học

- Là liên kết của ẩm với vật liệu dưới dạng OH- hoặc tinh thể ngậm nước

Ví dụ: CaSO4.2H2O, SiO2.7H2O,…

- Đây là liên kết bền, không thể tách bằng sấy Muốn tách

ẩm này phải dùng phương pháp hóa học hoặc nungchảy

Ví dụ: dùng H2SO4đđ để hút,…

Liên

kết

hóa lý

Liên kết hấp phụ

- Do lực hấp phụ, lực điện trường, lực từ trường,… tạo nên lớp đơn phân tử ở bề mặt vật liệu, dần dần tạo thành lớp đa phân tử, có liên kết yếu hơn, cuối cùng chúng gần đến trạng thái ẩm tự do

- Quá trình sấy chỉ tách được một phần ẩm này

Liên kết mao dẫn

- Do lực mao dẫn giữ trong các mao quản nhỏ hoặc các lỗ xốp nhỏ một lớp ẩm

- Liên kết này là một liên kết yếu và sẽ tách được bằng sấy

Liên kết thẩm thấu

- Dạng liên kết này chỉ tồn tại trong dung dịch

- Do áp suất thẩm thấu làm cho áp suất hơi ở trên bề mặt dung dịch nhỏ hơn áp suất hơi ở trên dung môi nguyên chất

- Quá trình sấy để tách ẩm từ dung dịch sẽ khó hơn tách

ẩm từ dung môi nguyên chất

19 Nêu ngắn ngọn tiến hành thí nghiệm? Thí nghiệ m ở mấy chế độ? Mỗi chế độ đo những thông

số nào? Tại sao?

Tiến hành thí nghiệm:

Quan sát hệ thống nắm được các chi tiết của thiết bị sấy

Chuẩn bị thí nghiệm: Xác định khối lượng khô ban đầu (Go) của 3 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 các chế độ thí nghiệm, đo các số liệu