KIẾN THỨC CĂN BẢN KỸ THUẬT SẤY

Kiến thức Kỹ Thuật Sấy Chương 1: NGHIÊN CỨU VỀ VẬT LIỆU SẤY Khối lượng VLS = khối lượng VLK + khối lượng nước G = Gk + Ga Ga 100% G Ga 100% Độ ẩm tuyệt đối: ωk = Gk Độ ẩm tương đối: ω = Quan hệ độ ẩm tương đối độ ẩm tuyệt đối: ω = hay ωk = ωk 100% 100 + ωk ω 100% 100 − ω Lượng nước bốc từ VLA: W = Gam ω1 − ω2 100 − ω2 Khối lượng sản phẩm sấy: Gsp = Gam + W Khối lượng riêng thể tích VL: ρv = G , kg / m3 V0 Độ ẩm cân bằng:  ln ( − ϕ )  N Mô hình toán Henderon: ω =   cb 100  −k ( tc + C )  N ϕ = − exp  − k ( tc + C ) ( 100.ω )    Mô hình toán Chung - Pfost: ωcb = E − F ln  − ( tc + C ) ln ϕ   −A  exp ( − B.ω )   tc + C  Và ϕ = exp  n    ϕ ÷ Thực nghiệm Phylonhenco: ω =  B   ÷ cb  ÷ 100 b  −ϕ ÷  b  n Mô hình toán Egorov: ω = k + 0, 435.k ln  100 cb   ÷  100 − ϕ  Phan Văn Nguyện(0979598463) Kiến thức Kỹ Thuật Sấy Chương 2: TÁC NHÂN SẤY Không khí ẩm PT trạng thái khí lý tưởng: ρ = P = V RT P = pk+ph • Đối với không khí ẩm: P.V = G.R.T • Đối với nước: Pa.V = Ga.Ra.T • Đối với không khô: Pk.V = Gk.Rk.T Khối lượng kk ẩm = khối lượng kkkhô + nước G = Gk+Gh gk + ga=1 , gk = Độ ẩm tương đối: ϕ = Gk G , ga = Ga G ρa ρ = h ρ max ρb Hàm ẩm( độ chứa ẩm, dung ẩm) d: d = d = 1000 Ga , gam / kgkk mà Gk => d= Ga = ρ a V Ra T Ga ρ , kgam / kgkk hay d = h Gk ρ kkk Gk = ρ k V Rk T Rk Ph Rh Pk Ta có: Pk= P - Ph ϕ= ph pbh => Rk = 0, 621 Rh ph = ϕ pbh ϕ pbh d = 0, 621 , kg / kgkkk Ta P − ϕ pbh P d = 0, 621 h , kg / kgkkk Hay => P−P h Phan Văn Nguyện(0979598463) ph = ϕ= => p.d pbh ( 0, 621 + d ) P.d 0, 621 + d Kiến thức Kỹ Thuật Sấy Khi ϕ = 100% ( điểm sương) d = 0, 621 P.d pbh pbh = , kg / kgkkk 0, 621 + d P − pbh => Ngoài xác định d biết I: d = I − 1, 0048.t 2500 + 1,842.t Nhiệt lượng riêng (Entanpi) không khí ẩm: I = ik + d ia => mà ik = C pk t = 1, 0048.t ia = r0 + C ph t = 2500 + 1,842.t I = 1, 0048.t + d (2500 + 1,842.t ) Áp suất bão hòa xác định theo công thức: 4026, 42   pbh = exp 12 −  235,5 + t   Thể tích không khí ẩm: v = hay v = Vk V Vk = = G G ( + 0.001.d ) 287.T , m3/kg ( P − ϕ.Pbh ) ( + 0.001.d ) Khối lượng riêng không khí: ρ = Hay ρ = ( p − ϕ pbh ) ( + 0, 001.d ) = , kg / m3 v 287.T P  0,387.ϕ pbh  1 − ÷, kg / m 287.T  P  Thể tích riêng không khí: v = Phan Văn Nguyện(0979598463) , m / kg hay v = 4, 62.10−6.T ( 621 + d ) , m3 / kg ρ Kiến thức Kỹ Thuật Sấy Chương 3: CÂN BẰNG CHẤT VÀ CÂN BẰNG NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH SẤY Cân vật chất thiết bị sấy: Lượng ẩm bốc = VLA vào máy sấy – VLK khỏi máy sấy W = G1 − G2 pt vật liệu: G = G1 => G2 = G1 100 − ω3 100 − ω1 100 − ω2 = G2 = G3 100 100 100 100 − ω1 100 − ω2 => W = G1 − G1  100 − ω1  100 − ω1 = G1  − ÷ 100 − ω2  100 − ω2  Cân ẩm trình sấy: ω d ω d G1 + L = G2 + L 100 1000 100 1000 G1 ω1 ω d −d − G2 = L = W 100 100 1000 => Chi phí tác nhân khô cho qt sấy VLA: L = 1000.W , kg d − d1 => Chi phí riêng tác nhân khô cho qt sấy 1kg ẩm bốc hơi: l = => Lượng không khí khô cần thiết cho qt sấy: W = L.(d − d1 ), kg / h Cân nhiệt lượng máy sấy không khí: Sơ đồ máy sấy đối lưu tác nhân sấy không khí: Phan Văn Nguyện(0979598463) L 1000 = , kg W d − d1 Kiến thức Kỹ Thuật Sấy G1,t1,ω1 Buồng đốt (Calorifer) tt00,,ϕϕ00,,dd00,,ii00 t1,,d1,i1 t0 , ϕ0 , d0 , i0 Buồng sấy t2 , ϕ , d , i2 G2 , t2 , ω2 Buồng làm mát G3,t3,ω3 t ,ϕ , d , i , , , , 2 • Q – Nhiệt lượng tiêu hao chung cho máy sấy, kJ • QS – Nhiệt lượng sưởi nóng không khí Calorifer, kJ • Qb – Nhiệt lượng bổ sung phòng sấy, kJ Q - nhiệt lượng tiêu hao riêng cho máy sấy, kJ/kg ẩm W • q= • qs = Qc - nhiệt lượng tiêu hao riêng cho Calorifer sưởi, kJ/kg ẩm W • qb = Qb - nhiệt lượng tiêu hao riêng cho Calorifer bổ sung, kJ/kg ẩm W • qm = Qm - nhiệt lượng mát có 1kg ẩm bốc khỏi VL , kJ/kg ẩm W • θ1 ,θ - Nhiệt độ VL vào khỏi máy sấy, oC • Cvl - nhiệt dung riêng VLS • Cvc – nhiệt dung riêng phận vận chuyển máy sấy • C – nhiệt dung riêng nước • Gvc – khối lượng phận vận chuyện VLS • tđ, tc - nhiệt độ đầu cuối phận vận chuyển • Qm - Nhiệt lượng mát qt vận chuyển Từ sơ đồ ta thành lập phương trình cân nhiệt: Nhiệt lượng không khí mang vao = L.I0 - Phan Văn Nguyện(0979598463) Kiến thức Kỹ Thuật Sấy - Nhiệt lượng VL mang vào = G2.Cvl θ1 + W θ1 C Nhiệt lượng vận chuyển mang vào = GVC.CVC.tđ Nhiệt lượng calorifer cung cấp = Qs Nhiệt lượng calorifer bổ sung cung cấp = Qb Tổng cộng thành phần nhiệt lượng vào = L.I0 + G2.Cvl θ1 + W θ1 C + GVC.CVC.tđ+Qs+ Qb - - Nhiệt lựơng không khí mang = L.I2 Nhiệt lựơng VLS mang = G2.Cvl θ Nhiệt lượng phận vận chuyển mang = GVC.CVC.tc Nhiệt lượng mát = Qm Tổng cộng thành phần nhiệt lượng mang = L.I2 + G2.Cvl θ + GCV.CCV.tc + Qm - Ptcb: L.I0 + G2.Cvl θ1 + W θ1 C + GVC.CVC.tđ+Qs+ Qb = L.I2 + G2.Cvl θ + GVC.CVC.tc + Qm Qs+ Qb = L(I2+I0) + G2 Cvl.( θ - θ1 ) + GVC.CVC (tc – tđ) + Qm - W θ1 C + Nhiệt lượng đun nóng VLS : Qvl = G2 Cvl.( θ - θ1 ) + Nhiệt lượng đun nóng phận vận chuyển : Qvc = GVC.CVC (tc – tđ) => Qs+ Qb = L(I2+I0) + Qvl + Qvc + Qm - W θ1 C Nhiệt lượng tiêu hao chung cho máy sấy cần cung cấp: Q = Qs+ Qb Chi phí nhiệt lượng riêng : q = Q W Hoặc q = qs+ qb = L(I2+I0) + qvl + qvc + qm - θ1 C I −I q = q s + q b =   + q vl + q vc + q m − θ1.C d − d0 Đặt qvl + qvc + qm = ∑q I − I0 -∆ = l.( I − I ) − ∆ d2 − d0 Đặt ∆ = − ∑ q + qb + θ1.C : Nhiệt lượng bổ sung thực tế => q s =   l0 ( I1 − I ) = l.( I − I ) − ∆ Nếu ∆ = => I1=I2 Nếu ∆ > => I2 > I1 Nếu ∆ < => I2 < I1 Phan Văn Nguyện(0979598463) Kiến thức Kỹ Thuật Sấy Chương 4: TỐC ĐỘ SẤY VÀ THỜI GIAN SẤY Tốc độ sấy : U = G ( ωkd − ωkc ) dW , kg / m3 h => τ = c ,h F dτ U F Đồ thị đường cong sấy: ω (%) A-B : gđ đốt nóng vật liệu B-C : gđ giảm ẩm đẳng tốc C-D : gđ giảm ẩm giảm tốc D- E : gđ độ ẩm cân B ω1 A ωx1 C ω2 ωcb D E τ Giai đoạn đốt nóng VL( đoạn A-B): tm > tư > tb > θt ωb < ωtb < ωt tm : nhiệt độ tác nhân tư : nhiệt độ bầu ướt tb : nhiệt độ bề mặt VL θt : nhiệt độ tâm VL ωb : độ ẩm bề mặt ωtb : độ ẩm trung bình ωt : độ ẩm tâm VL Giai đoạn giảm ẩm đẳng tốc( đoạn B-C): tm > tư = tb > θt Trong đó: tb = tư = tm − r J α1 ωb = ư < ωtb < ωt , mật độ dòng ẩm(cường độ trao đổi ẩm): J = α ( Pab − Pam ) α1 – hệ số trao đổi nhiệt đối lưu, W/ m.độ α1 – hệ số trao đổi ẩm đối lưu, kg am/m2.h.bar Pab – áp suất bề mặt VL( áp suất bão hòa theo tb) Phan Văn Nguyện(0979598463) Kiến thức Kỹ Thuật Sấy Pam – áp suất tác nhân sấy Giai đoạn giảm ẩm giảm tốc( đoạn C-D): tm > tb> tư ≤ θt ωb ≈ ωt ≈ ωtb ≈ ωcb Giai đoạn độ ẩm cân bằng( đoạn D-E) TÍNH TỐC ĐỘ SẤY: Giai đoạn đẳng tốc: Tính u theo hệ số cấp khối Kt( theo nhiệt độ) Lựơng ẩm bay hơi: dW = b.dQ với dQ = α F ( t − θ ) dτ vào ta được: dW = b.α F ( t − θ ) dτ đặt Kt = b.α => dW = K t F ( t − θ ) dτ  tốc độ sấy u = dW = K t ( t − θ ) , kg / m3 s F dτ Tính u theo hệ số cấp khối Kp( theo áp suất) u= dW = K p ( Pbh − Ph ) , kg / m s với F dτ => u = K p = 0, 0745.(v.ρ g ) 0.8 , N / m dW = 0,0745.(v.ρ g ) 0.8 ( Pbh − Ph ) , kg / m3 s F dτ 4026, 42   Pbh = exp 12 −  235,5 + θ   Với Tính u theo hệ số cấp khối dung ẩm Kd: u= dW = K d ( d bh − d h ) , kg / m s F dτ d 2' = 0, 621 với K d = K p 760 ≈ 1220.K p 0, 621 ϕ pbh pbh , kg / kgkkk , d = 0, 621 , kg / kgkkk P − pbh P − ϕ pbh Tính u qua mật độ dòng nhiệt: u= 100.J 2b , % / h với R: ½ chiều dài VLS,m R.ρVLS Ta có: J 2b = J1b , kg / m h , J1b: mật độ dòng nhiệt, J2b : cường độ trao đổi ẩm bề mặt VL r J1b = α1 ( tm − tb ) , W / m - vận tốc tác nhân: v ≤ m/s => α1=5,6 + 4.v , W/m2.K - vận tốc tác nhân: v ≤ m/s => α1=6,15 + 4,17.v , W/m2.K - vận tốc tác nhân: v > m/s => α1=7,5.v0,78 , W/m2.K Phan Văn Nguyện(0979598463) Kiến thức Kỹ Thuật Sấy J 2b = α ( Pab − Pam )   4026, 42  4026, 42  Pab = exp 12 −  Pam = exp 12 −  235,5 + tb  235,5 + tm    với , ( Pab − Pam ) = A.P.(tm − tb ) Trong đó: A hệ số ẩm kế A = (65 + 6,75).10-5 v vận tốc tác nhân sấy P áp suất khí trời bar Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần: u= dW = Kω ( ω x1 − ωcb ) , kg / m h F dτ Trong đó: K hệ số cấp khối VL ω x1 độ ẩm VL cuối gđ sấy đẳng tốc ω x1 = 1,8 + ωcb với X = ω1 X TÍNH THỜI GIAN SẤY: Theo phương pháp giải tích: Thời gian sấy gđ tốc độ sấy không đổi: ω − ω x1 G τ= ln ,h F Kω ω x1 − ωcb Thời gian sấy gđ tốc độ sấy giảm tốc: ω − ωcb G τ= ln ,h F Kω ω2 − ωcb Thời gian sấy trình: τ = τ + τ Trong đó: G – lượng VLS (VL khô tuyệt đối) ω x1 - độ ẩm cuối gđ sấy đẳng tốc hay độ ẩm đầu gđ sấy giảm tốc ωcb - độ ẩm cân ω1 - độ ẩm đầu vào VLS(gđ sấy đẳng tốc) ω2 - độ ẩm cuối gđ sấy giảm tốc Theo phương pháp gần đúng: Thời gian sấy đk tác nhân sấy không thay đổi Thời gian sấy trình: τ = τ + τ Phan Văn Nguyện(0979598463) Kiến thức Kỹ Thuật Sấy Gđ tốc độ sấy không đổi: τ = Gđ tốc độ sấy thay đổi: τ = (ω1 − ωkx1 ), s C ω − ωcb (ωkx1 − ωcb ).2,3.lg kx1 ,s C ω2 − ωcb Trong đó: ω1 , ω2 - độ ẩm VL trước sau sấy ωkx1 , ωcb - độ ẩm tới hạn độ ẩm cân C – hệ số tốc độ sấy, 1/s Phan Văn Nguyện(0979598463) ... d ) , m3 / kg ρ Kiến thức Kỹ Thuật Sấy Chương 3: CÂN BẰNG CHẤT VÀ CÂN BẰNG NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH SẤY Cân vật chất thiết bị sấy: Lượng ẩm bốc = VLA vào máy sấy – VLK khỏi máy sấy W = G1 − G2 pt... Văn Nguyện(0979598463) Kiến thức Kỹ Thuật Sấy Chương 4: TỐC ĐỘ SẤY VÀ THỜI GIAN SẤY Tốc độ sấy : U = G ( ωkd − ωkc ) dW , kg / m3 h => τ = c ,h F dτ U F Đồ thị đường cong sấy: ω (%) A-B : gđ đốt... đk tác nhân sấy không thay đổi Thời gian sấy trình: τ = τ + τ Phan Văn Nguyện(0979598463) Kiến thức Kỹ Thuật Sấy Gđ tốc độ sấy không đổi: τ = Gđ tốc độ sấy thay đổi: τ = (ω1 − ωkx1 ), s C ω −