Bai giang kỹ thuật thực phẩm 2 chương 6 sấy

6.2 Tĩnh lực học quá trình sấy6.2.2 Cân bằng vật chất trong thiết bị sấy không khí • Vật liệu sấy ướt gồm hai thành phần... -6.2 Tĩnh lực học quá trình sấy6.2.2 Cân bằng vật chất trong t

Trang 1

Chương: Quá trình Sấy

Trang 3

6.1 Khái niệm

6.1.1 Phương pháp tách ẩm ra khỏi vật liệu

Phương pháp

Cơ

Hoá lý

Nhiệt

Trang 4

6.1 Khái niệm

6.1.1 Phương pháp tách nước ra khỏi vật liệu

Mục đích

Bảo quản tốt

Giảm khối lượng

Tăng độ bền

Thẩm mỹ

Trang 5

6.1 Khái niệm

6.1.2 Quá trình sấy

• Sấy là quá trình làm khô vật liệu bằng nhiệt

• Phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy

- Đối lưu nhiệt: sấy đối lưu

- Dẫn nhiệt: sấy tiếp xúc

- Bức xạ nhiệt: sấy bức xạ

Trang 6

6.1 Khái niệm

6.1.2 Quá trình sấy đối lưu

• Tác nhân dùng để cung cấp nhiệt và tách ẩm

ra khỏi vật liệu: tác nhân sấy

- Khí nóng: N2, không khí, khói lò……

Trang 7

6.1 Khái niệm

6.1.3 Không khí ẩm

Không khí khô

Hơi nước

Không khí

ẩm

Trang 8

6.1 Khái niệm

• Khối lượng riêng: ρk, kg/m3

• Áp suất hơi nước riêng phần: ph, mmHg

• Áp suất hơi nước bão hoà: pbh, mmHg

• Độ ẩm tuyệt đối của không khí: ρh, kg/m3

• Độ ẩm tương đối của không khí:  (%)

• Hàm ẩm của không khí:  độ chứa hơi:d

Trang 9

6.1 Khái niệm

• Nhiệt lượng riêng của không khí ẩm (Hàm nhiệt

- Enthalpy): H, kj/kgkkk

• Nhiệt độ điểm sương: ts, oC

• Nhiệt độ bầu ướt: tư, oC

• Nhiệt độ bầu khô: tk, oC

• Thế sấy: = tk – tư, oC

Trang 10

Áp suất

Trang 11

6.1 Khái niệm

6.1.4 Giản đồ Ramzin của không khí ẩm

• Xác định trạng thái của không khí ẩm

• Xác định nhiệt độ điểm sương

• Xác định nhiệt độ bầu ướt

Trang 12

6.1 Khái niệm

3 Giản đồ Ramzin của không khí ẩm

Trang 13

Điểm 2

Trang 14

6.2 Tĩnh lực học quá trình sấy

6.2.2 Cân bằng vật chất trong thiết bị sấy không khí

• Vật liệu sấy (ướt) gồm hai thành phần

- Vật liệu khô tuyệt đối

- Ẩm có trong vật liệu

• Một số ký hiệu:

- Gd, Gc (kg/s)

- Gk (kg/s)

Trang 16

-6.2 Tĩnh lực học quá trình sấy

6.2.2 Cân bằng vật chất trong thiết bị sấy không khí

• Giả sử lượng không khí khô qua buồng sấy không

bị mất mát, khi đó ta có phương trình cân bằngẩm

Ẩm không khí mang ra

Ẩm tách

ra từ vật liệu

Trang 18

6.2.3 Cân bằng nhiệt trong thiết bị sấy không khí

- q=Q/W : nhiệt lượng tiêu hao riêng cho máy sấy

- qs=Qs/W: nhiệt lượng tiêu hao riêng ở caloriphe sưởi

- qb=Qb/W : nhiệt lượng tiêu hao riêng ở caloriphe bổ sung

- qm=Qm/W : nhiệt lượng mất mát

- to, t1, t2: Nhiệt độ không khí tại điểm 0,1,2

- 1, 2: Nhiệt độ vật liệu vào và ra khỏi máy sấy

- tđ, tc: Nhiệt độ đầu và cuối của bộ phận vận chuyển

Trang 19

- Cv1: Nhiệt dung riêng của vật liệu sấy, j/kg.K

- Cvc: Nhiệt dung riêng của bộ phận vận chuyển, j/kg.K

- Cn: Nhiệt dung riêng của nước trong vật liệu, j/kg.K

- Gvc: Khối lượng bộ phận vận chuyển vật liệu sấy, kg/s

Trang 20

Phương trình cân bằng nhiệt lượng

Nhiệt lượng mang vào

Nhiệt lượng mang ra

Trang 21

Không khí mang vào: L.H o

Trang 22

Không khí mang ra: L.H 2

Trang 23

Kết quả cân bằng nhiệt lượng ta được

Biến đổi phương trình trên ta được

Q=Qs + Qb = L(H2 - H0) + GcCv1(θ2 - θ1)

+ GvcCvc(tc–tđ)+ Qm

-Wθ1C

q = q s + q b = l(H 2 -H 0 ) + q v1 + q vc + q m - θ 1 C

Trang 24

Đặt: -  q = qv1 + qvc + qm: nhiệt lượng tổn thất chung,

- (–  ) =  q – qb – θ1C: nhiệt bổ sung thực tế bằng nhiệt bổ sung chung trừ nhiệt tổn thất chung, hay nhiệt lượng bổ sung hữu ích để tách ẩm cho quá trình sấy,

Biến đổi:

Trang 26

6 Sấy lý thuyết

Y: Const (Y = Y ) Y – Y :Tăng dần

Trang 27

6 Sấy lý thuyết

Điểm 0

Điểm 1

Điểm 2

Nhiệt độ

Trang 28

- () < 0 hay qb + θ1C < q

Hay qb + θ1C < qv1 + qvc + qmKhi đó: H2 < H1

- () = 0  qb + θ1C = q

Trang 29

7 Sấy thực tế

Điểm 0

Điểm 1

Điểm 2

Nhiệt độ bầu khô

Trang 30

6.2.6 Các phương thức sấy

• Sấy có bổ sung nhiệt trong phòng sấy

• Sấy có đốt nóng không khí giữa chừng

• Sấy có tuần hoàn khí thải

Trang 31

6.2.6.1 Sấy có bổ sung nhiệt trong buồng sấy

• Sấy có bổ sung nhiệt trong phòng sấy – cócaloriphe bổ sung nhiệt đặt ngay trongbuồng sấy

Trang 33

6.2.6.1 Sấy có bổ sung nhiệt trong buồng sấy

- Nếu nhiệt độ sấy giảm, thì Qs giảm nhưng Qbtrong buồng sấy tăng

- Nhiệt độ sấy cao nhất, khi không có bổ sungnhiệt trong buồng sấy

- Nhiệt độ sấy thấp nhất khi không có caloriphesưởi

- Phương thức sấy này được dùng khi vật liệu sấykhông chịu được nhiệt độ cao

Trang 34

6.2.6.2 Sấy có đốt nóng không khí giữa chừng

• Sấy có đốt nóng không khí giữa chừng chia buồng sấy thành nhiều khu vực, trướcmỗi khu vực có đặt caloriphe

Trang 36

6.2.6.3 Sấy có tuần hoàn khí thải

• Sấy có tuần hoàn khí thải

- Dùng sấy các vật liệu không chịu nhiệt

độ cao, độ ẩm thấp

- Tốc độ không khí qua buồng sấy lớn

Trang 37

A

B 1 B

C M

Trang 38

- Nếu trộn 1 kg không khí khô ban đầu với n kgkhông khí khô tuần hoàn Khi đó:

+ Nhiệt lượng riêng của hỗn hợp

+ Hàm ẩm của hỗn hợp

Trang 39

- Lượng không khí khô ban đầu

- Lượng không khí khô hỗn hợp

- Lượng nhiệt tiêu tốn

q = l (H – H )

Trang 40

6.3 Động lực học quá trình sấy

6.3.1 Trạng thái ẩm trong vật liệu

• Đặt vật liệu ướt trong môi trường không khí

tán ẩm

Điều kiện để quá trình xảy ra:

- ph: áp suất hơi nước riêng phần trong môi trườngkhông khí

pbm > ph

Trang 41

• Động lực của quá trình, là sự chênh lệchgiữa áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệuvới áp suất riêng phần trong môi trườngkhông khí: p = pbm – ph

Quá trình đạt cân bằng

• Quá trình kết thúc:

Trang 43

• Trạng thái liên kết ẩm với vật liệu

+ Liên kết kết dính

+ Liên kết mao quản

+ Liên kết hấp phụ đa phân tử

+ Liên kết hấp phụ đơn phân tử

Trang 44

Trang 45

• Ẩm trong vật liệu bay hơi có 2 giai đoạn

+ Khuếch tán: ẩm bề mặt vật liệu di chuyển vàomôi trường xung quanh: pbm; ph, nhiệt độ, tốc

độ môi trường  p1 = pbm - ph+ Khuếch tán ẩm từ bên trong lòng vật liệu ra

bề mặt vật liệu  p2 : Chênh lệch ẩm bêntrong với bề mặt vật liệu

Trang 46

6.3.2 Tốc độ sấy

• Tốc độ sấy được xác định bằng lượng ẩm bị tách ra tính trên 1m 2 bề mặt vật liệu sấy trong một đơn vị thời gian.

- Ký hiệu: N = dW/F*d  , (kg/m2.h)

+ W, kg - ẩm tách ra

+ F, m2 – diện tích bề mặt bay hơi của vật liệu

+  , (giờ)h – thời gian diễn ra quá trình sấy

- Tốc độ sấy biến đổi theo thời gian, phụ thuộc vào

Trang 47

6.3.3 Giản đồ sấy

• Đường cong sấy: biểu diễn độ ẩm vật liệu theo thời gian

Trang 49

• Đoạn AB: giai đoạn đốt nóng vật liệu, nhiệt

độ vật liệu sấy tăng dần, độ ẩm vật liệu giảmkhông đáng kể Tốc độ sấy tăng nhanh và đạtcực đại

• Đoạn BC: giai đoạn đẳng tốc, độ ẩm vật liệugiảm nhanh và đều, nhiệt độ của vật liệu gầnnhư không đổi

Trang 50

• Đoạn CD: giai đoạn sấy giảm tốc

- Độ ẩm tới hạn của vật liệu được xác định tạiđiểm cuối của giai đoạn sấy đẳng tốc, cũng

là điểm đầu giai đoạn sấy giảm tốc

- Trong giai đoạn này, nhiệt độ của vật liệutăng dần, độ ẩm của vật liệu giảm chậm dầnđến độ ẩm cân bằng

Trang 51

6.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng tốc độ sấy

• Bản chất của vật liệu sấy: cấu trúc, thành phầnhóa học, đặc tính liên kết ẩm…

• Hình dáng vật liệu sấy: kích thước, bề dày…

• Độ ẩm đầu, cuối và tới hạn của vật liệu

• Sự chênh lệch giữa nhiệt độ đầu và nhiệt độcuối của không khí

• Cấu tạo thiết bị sấy, phương thức, chế độ sấy

Trang 52

6.4 Thiết bị sấy

6.4.1 Phân loại thiết bị sấy

• Theo tác nhân sấy:

- Sấy bằng không khí

- Sấy bằng khói lò

- Sấy thăng hoa

- Sấy bằng tia hồng ngoại

- Sấy bằng dòng điện cao tần

Trang 53

6.4.1Phân loại thiết bị sấy

• Theo áp suất làm việc:

- Thiết bị sấy ở áp suất chân không

- Thiết bị sấy ở áp suất thường

• Theo phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy:

- Thiết bị sấy tiếp xúc.

- Thiết bị sấy đối lưu.

Trang 54

6.4.1 Phân loại thiết bị sấy

• Theo cấu tạo thiết bị sấy:

Trang 55

6.4.2 Cấu tạo một số loại thiết bị sấy

• Tủ sấy không khí có tuần hoàn

Trang 57

• Sấy băng tải loại một băng nhiều khoang

Trang 58

• Sấy băng tải cho vật liệu sợi

Trang 59

• Sấy băng tải sử dụng 2 mặt băng

Trang 60

2 Cấu tạo một số loại thiết bị sấy

• Sấy thùng quay

Trang 61

• Sấy thùng quay

Trang 62

• Tủ sấy chân không

Trang 63

• Sấy chân không có trục quay

Trang 64

• Thiết bị sấy phun

Trang 65

• Thiết bị sấy tầng sôi

Trang 66

• Thiết bị sấy thăng hoa

Trang 67

• Máy sấy thổi khí

Trang 68

Bài tập

Xác định lượng không khí và lượng nhiệt tiêu tốn

để sấy 1000 kg/h vật liệu ẩm từ độ ẩm đầu 50% đến độ ẩm cuối 6% (vật liệu ướt) trong một thiết

bị sấy lý thuyết theo những p.pháp sau

a/ Sấy đốt nóng thông thường

b/ Sấy có tuần hoàn 80% lượng khí thải

Các thông số thạng thái cho dòng khí là t0 = 250C,

Y0 = 0.0095 kg ẩm/kg kkk, t2 = 600C, Y0 = 0.041kg ẩm/kg kkk

Định dạng
Số trang	70
Dung lượng	13,67 MB