báo cáo thí nghiệm sấy đối lưu

MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM - Khảo sát quá trình sấy đối lưu vật liệu là giấy lọc trong thiết bị sấy bằng không khí được nung nóng nhằm: - Khảo sát sự biến đổi thông số không khí ẩm và vật liệu

BÀI 9: SẤY ĐỐI LƯU

1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

- Khảo sát quá trình sấy đối lưu vật liệu là giấy lọc trong thiết bị sấy bằng không khí được nung nóng nhằm:

- Khảo sát sự biến đổi thông số không khí ẩm và vật liệu sấy của quá trình sấy lý thuyết

thuyết

2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Quá trình sấy gồm 3 giai đoạn:

đoạn nhiệt của không khí thì giai đoạn đốt nóng vật liệu tăng lên Trong giai đoạn này hàm ẩm của vật liệu thay đổi rất chậm và thời gian diễn tiến giai đoạn này nhanh kết thúc Nếu vật liệu có

độ dày nhỏ thì thời gian diễn ra giai đọa này không đáng kể

thúc

giảm dần và đường cong sấy bắt đầu chuyển từ đường thẳng sang đường cong tiệm cận dần tiến đến độ ẩm cân bằng của vật liệu trong điều kiện của quá trình sấy Khi độ ẩm của vật liệu đạt tới

trình sấy kết thúc Tốc độ sấy trong giai đoạn này thay đổi khác nhau tùy thuộc vào tính chất và dạng vật liệu trong giai đoạn này Jm # const, hệ số trao đổi ẩm thay đổi theo hàm ẩm và nhiệt độ

bề mặt vật liệu để dễ dàng cho việc tính toán, người ta thay đường cong tốc độ sấy bằng đường thẳng và phải đảm bảo sao cho việc say số này là bé nhất , khi đó giá trị độ ẩm tới hạn sẽ dịch chuyển về điểm tới hạn quy ước

3 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

nhẹ nhàng các tờ giấy lọc lên giá đỡ, đóng cửa phòng sấy

• Ghi nhận các giá trị: chỉ số cân, nhiệt độ bầu khô, nhiệt độ bầu khô, nhiệt độ bầu ướt trong phòng sấy sau mỗi thời gian 3 phút Khi khối lượng vật liệu sấy không thay đổi sau 3 lẩn

đo thì ngừng số liệu

4 PHÚC TRÌNH

5.1 Số liệu thí nghiệm

t (ph) G (g) T (ư) T (k) ( 0 C)

Đầu vào Đầu ra Đầu vào Đầu ra

t (ph) G (g) T (ư) T (k) ( 0 C)

Đầu vào Đầu ra Đầu vào Đầu ra

4.2 Xử lý số liệu

Từ số liệu thí nghiệm thu được ta thực hiện các phép tính như sau:

0

0

G

G

G i −

%

- G = U = Gi-G0

N = -dU/dt

i 1 i

U – U – +

+

Trong đó: Ui,Ui+1: độ ẩm của vật liệu tương ứng ở thời gian τi và τi 1+

Pm : áp suất hơi ẩm trên bề mặt vật liệu, tra theo tư , mmHg

P : áp suất hơi ẩm trong pha khí, tra theo tk, mmHg

Ta có kết quả tính toán thể hiện trong bảng 2.1

Bảng 2.1:

τ

(phút

)

τ

(h)

G

Bảng 2.2

τ

(h)

G

Bảng 2.3

τ

(h)

G (kg)

U

(0C)

T(k)

(0C)

Pm

(mmHg)

P (mmHg)

Thế sấy

5.3 Đồ thị

 Ở nhiệt độ 50 o C

 Ở nhiệt độ 60 o C

 Ở nhiệt độ 70 o C

Dựa vào đường cong tốc độ sấy ta xác định được các đại lượng sau:

U*

1.8+

χ =

th

1

U −U*

K = χ.N

τ1 = U – U0 th

N

τ2 = *

2

*

*

ln

U U

U U N

U

−

−

−

Kết quả tính tốn từ đờ thị ở trên được thể hiện lại trong bảng 3.1 và 3.2

Bảng 3.1:

kết quả tính tốn như sau:

Bảng 3.2:

Bảng 3.3:

5 BÀN LUẬN

cong sấy để dựng đường cong tốc độ sấy ta thấy:

o Đường cong sấy: chia làm 3 đoạn gần giống với lý thuyết như sau:

Đoạn 1: Giai đoạn đun nóng vật liệu: theo lý thuyết thì giai đoạn này diễn ra trong

khoảng thời gian rất ngắn và độ ẩm của vật liệu thay đổi không đáng kể nên có thể bỏ qua Tuy nhiên, trên đồ thị đường cong sấy dựng được ta lại thấy đoạn này trên đồ thị rất dốc, độ ẩm thay đổi nhiều Kết quả này sai lệch so với lý thuyết do sai số trong quá trình thí nghiệm

Đoạn 2: Giai đoạn sấy đẳng tốc: trong giai đoạn này thì độ ẩm của vật liệu giảm nhanh

gần như theo đường thẳng và tốc độ sấy không đổi Độ ẩm của vật liệu giảm đến độ ẩm tới hạn (tiếp tuyến của đoạn 2 và đoạn 3)

Đoạn 3: Giai đoạn sấy giảm tốc: độ ẩm của vật liệu giảm chậm trong giai đoạn này và

tốc độ sấy giảm dần từ cực đại về 0 Độ ẩm của vật liệu giảm đến U và dần tiệm cận đến

U* Tuy nhiên trên đồ thị ta dựng được thì giá trị U* và Uth rất khó xác định được chính xác và U* luôn tiệm cận với trục hoành Ở một chế độ sấy 500C và chế độ sấy 600C, U* có giá trị

= 0 và < 0; điều này do sai số trong quá trình làm thí nghiệm và có thể là do khi phơi giấy ngoài môi trường thì giấy lại hút thêm 1 phần ẩm của môi trường nên ngoài lượng ẩm do ngâm nước mà có thì giấy còn có thêm một lượng ẩm của môi trường, làm tăng lượng ẩm, ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm

o Đường cong tốc độ sấy: Có dạng giống lý thuyết khi ta vi phân đường cong sấy và dựng lên trên đồ thị Ở đồ thị của đường cong tốc độ sấy thì ta dễ dàng xác định được độ ẩm Uth và U* của vật liệu Nếu ta dựng đường cong tốc độ sấy theo N(%/h) tức là theo ∆U/∆τ tính toán

ở bảng trên thì thu được kết quả sai khác rất nhiều so với lý thuyết do ta xem ∆U/∆τ≈ dU/dτ

nhưng thực tế thì ∆U và ∆τ được lấy ở các giá trị cách xa nhau nên giá trị thu được không thể bằng với vi phân những khoảng cách vô cùng nhỏ dU và dτ Do đó khi dựng đường cong tốc độ sấy bằng cách lấy vi phân đường cong sấy sẽ thu được kết quả chính xác hơn

- Dựa vào kết quả thu được khi tính toán trên đồ thị ta thấy:

o Nhiệt độ càng cao thì tốc độ sấy đẳng tốc càng tăng và tổng thời gian sấy vật liệu càng giảm vì nhiệt độ tăng làm tăng nhanh tk của không khí trong khi tư tăng với tốc độ chậm hơn làm tăng thế của quá trình sấy, tăng động lực của quá trình => làm tăng tốc độ và rút ngắn thời gian sấy

o Nhiệt độ càng cao thì Uth, U* phải càng giảm do tăng động lực quá trình và hiệu quả của quá trình sấy Tuy nhiên ở đây ta thấy 2 giá trị này thay đổi không phù hợp với lý thuyết nêu trên do độ ẩm ban đầu của mỗi chế độ sấy đều tăng dần nên tuy thời gian sấy có ngắn hơn khi nhiệt độ tăng nhưng do phải tổn thất động lực để làm bốc hơi một lượng ẩm nhiều hơn nên kết quả Uth và U* thu được là không chính xác

o Theo lý thuyết thì khi nhiệt độ tăng thì tốc độ sấy N tăng, K cũng tăng theo do χ là hằng số, tổng thời gian sấy sẽ giảm xuống

- Dựa vào bảng đánh giá sai số ta thấy mức độ sai số giữa kết quả thí nghiệm và tính theo lý thuyết là rất lớn Mặc dù khi đánh giá sai số của U* và U2 có mức độ sai số là 0 nhưng không có nghĩa là 2 giá trị này được tính chính xác hoàn toàn Do U* phụ thuộc vào từng loại vật liệu và sẽ được xác định bằng thực nghiệm và cho dưới dạng bảng số nên ở đây

ta muốn có kết quả U* theo lý thuyết thì phải chấp nhận giá trị U* theo thí nghiệm tính được để đánh giá, vì vậy không có sai số ở giá trị này là hiển nhiên U2 cũng không xác định được

đều có cùng một giá trị nên mức độ sai số là 0 Tuy nhiên U* xác định được trong điều kiện thí nghiệm chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố gấy sai số nên U* xác định được, bản thân nó đã có sai số nhưng sai số là bao nhiêu thì ta không đủ điều kiện để đánh giá chính xác Sai số trong quá trình thí nghiệm có thể do các nguyên nhân sau:

o Sai số khi đọc giá trị của cân do kim cân rất nhạy và rất dễ dao động khi có một tác động nhỏ từ bên ngoài

o Vật liệu sấy hút ẩm từ môi trường bên ngoài làm ảnh hưởng đến giá trị G0 của vật liệu

o Sai số khi đọc nhiệt độ bầu khô và bầu ướt

o Sai số do hệ thống thí nghiệm hoạt động không ổn định

Để khắc phục sai số và thu kết quả chính xác nhất ta có thể tiến hành như sau:

o Quan sát thật kỹ và chờ cho kim cân dao động ít nhất mới đọc giá trị

o Không bật quạt, mở cửa tại nơi đặt hệ thống thí nghiệm để không làm ảnh hưởng đến cân

o Phải nắm rõ thao tác và trình tự thí nghiệm, tiến hành đúng trình tự và chính xác trong thao tác

o Kiểm tra bảo dưỡng hệ thống thường xuyên để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định