CHƯƠNG 4 SAY

CHƢƠNG LÝ THUYẾT Q TRÌNH SẤY Trong cơng nghiệp sản xuất gốm xây dựng, q trình gia cơng tạo hình vật liệu đất sét , cao lanh nên cần lượng định, để tạo điều kiện cho q trình nung khơng bị khuyết tật vật liệu cần giảm độ ẩm theo yêu cầu sản xuất Q trình tách ẩm khỏi vật liệu tiến hàng phương pháp khác nhau: -Phương pháp học -Phương pháp hóa lý -Phương pháp nhiệt -Q trình sấy q trình làm ẩm từ vật liệu phương pháp nhiệt I- Khái niệm -Quá trình sấy tiến hành nhiệt độ bất ky, trình khuyếch tán ẩm chênh lệch ẩm bề mặt vật liệu bên vật liệu hay chênh lệch áp suất nước riêng phần bề mặt vật liệu áp suất riêng phần môi trường xung quanh -Việc sấy khô vật liệu tiến hành phương pháp: -Phương pháp tự nhiên -Phương pháp nhân tạo -Phương pháp kết hợp sấy tự nhiên nhân tạo II-Tác nhân sấy 1-Độ ẩm vật liệu sấy -Độ ẩm tương đối: độ ẩm tính phần trăm khối lượng vật liệu ướt -Độ ẩm tuyệt đối : độ ẩm tính phần trăm khối lượng vật liệu khô tuyệt đối -Năng suất sấy: khả sấy thiết bị hay cơng nghệ dùng để tính toán lựa chọn thiết bị sấy 2-Yêu cầu trình sấy: -Sản phẩm sấy phải đạt yêu cầu kích thước, hình dáng sau tách ẩm -Thời gian sấy ngắn -Năng lượng sấy -Chi phí đầu tư -Diện tích sấy nhỏ 3-Tác nhân sấy: Chất khí cung cấp nhiệt lượng cho vật liệu sấy tải nước từ vật liệu thoát gọi tác nhân sấy -Việc sấy sản phẩm gốm xây dựng thường tiến hành phương pháp sấy trực tiếp, tác nhân sấy vật liệu sấy tiếp xúc trực tiếp -Hàm ẩm tác nhân sấy lượng nước chứa m3 khơng khí ẩm so với kg khơng khí khơ Thơng số giúp xác định thơng số ẩm vật liệu sấy vào tác nhân sấy hay xác định tác nhân sấy cần cung cấp cho trình sấy -Hàm nhiệt tác nhân sấy lượng nhiệt co1trong m3 khơng khí ẩm so với kg khơng khí khơ III-Q trình sấy 1- Trạng thái ẩm vật liệu: -Vật liệu gốm xây dựng có khả hút ẩm từ mơi trường xung quanh hay q trình gia cơng tạo hình có khả ẩm mơi trường Q trình thuận nghịch phụ thuộc vào tính chất vật liệu trạng thái môi trường xung quanh 2-Trạng thái môi trƣờng xung quanh -Nếu áp suất nước môi trường xung quanh lớn áp suất bề mặt vật liệu: ẩm vật liệu bay vào môi trường -Nếu áp suất nước môi trường xung quanh cân với áp suất bề mặt vật liệu: trình bay ngừng lại -Hơi nước ẩm vật liệu có nhiều dạng liên kết, dạng liên kết đòi hỏi có lượng phá hủy tương ứng -Nước liên kết lý (nước tự do): nước nằm mao quản lực mao quản sức căng bề mặt gây nên Nguyên nhân áp suất nước mao quản thấp nhiều so với áp suất mơi trường, nước ngưng tụ mao quản nước truyền từ vào -Nước liên kết hóa lý: gồm nước hấp thụ, nước cấu trúc nước thẩm thấu -Nước hấp thụ bề mặt pha rắn lượng dư, có khả hấp thụ phần tử nước môi trường xung quanh -Nước cấu trúc gắn liền với vật liệu rắn, nằm lỗ hở trình ép chặt tạo -Nước khuyếch tán: áp suất thẩm thấu khuếch tán nước vào sâu vật liệu -Nước liên kết hóa học: nước có cấu trúc thành phần khống vật liệu -Q trình tách ẩm nhiệt cung cấp lượng thích hợp để phá hủy dạng liên kết -Năng lượng trình sấy đủ để tách ẩm để làm giảm độ ẩm vật liệu đến độ ẩm cân (nhiệt độ độ ẩm môi trường xung quanh) Do đó, nước liên kết lý nước liên kết hóa lý loại trừ -Để tăng cường khả sấy tác nhân sấy, sản xuất người ta thường bổ sung lượng sấy để đẩy nhanh trình tách ẩm 3-Quá trình tách ẩm : -Giai đoạn tách ẩm bề mặt vật liệu vào môi trường xung quanh: xảy độ ẩm vật liệu cao nhiều so với môi trường Tốc độ tách ẩm phụ thuộc vào: -Áp suất bề mặt vật liệu -Áp suất nước môi trường -Nhiệt độ tốc độ tách ẩm tác nhân sấy -Giai đoạn tách ẩm từ bên vật liệu: xảy chênh lệch độ ẩm dạng hay dạng lỏng độ ẩm vật liệu nhỏ độ ẩm hút nước Các yếu tố ảnh hưởng: -Chiều dày sản phẩm sấy -Chênh lệch độ ẩm bên bên sản phẩm -Giai đoạn khuyếch tán khuyếch tán trong: xảy ẩm bề mặt vật liệu khuyếch tán vào môi trường ẩm vật liệu khuyếch tán bên mặt Các yếu tố ảnh hưởng: -Quá trình khuyếch tán ngồi phụ thuộc vào áp suất riêng nước mơi trường xung quanh -Q trình khuyếch tán phụ thuộc vào cường độ khuyếch tán 4-Diễn biến trình sấy: -Quá trình sấy trình biến đổi phức tạp, chủ yếu chênh lệch áp suất bề mặt vật liệu áp suất môi trường xung quanh Quá trình tốn học hóa phương trình đường cong độ ẩm thời gian sấy, gọi đường cong sấy -Tốc độ sấy hàm hiệu số áp suất riêng phần nước bề mặt sản phẩm mộc môi trường xung quanh Tốc độ thay đổi từ giá trị đến giá trị cực đại -Tốc độ sấy thông số quan trọng ảnh hưởng đến đường cong sấy Đường cong sấy đường cong thể thay đổi tốc độ sấy -Đồng thời với trình sấy q trình co ngót sản phẩm mộc Q trình co ngót bao gồm: -Sự co đất sét -Sự co khơng khí sản phẩm mộc Q trình co ngót theo phương khơng q trình sấy phải điều chỉnh tốc độ sấy, tốc độ bốc ẩm để hạn chế phế phẩm trình sấy -Giai đoạn I- giai đoạn đốt nóng: vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy có nhiệt độ cao nên sản phẩm đốt nóng Tốc độ sấy tăng nhanh đến giá trị cực đại A, đồng thời nhiệt độ sản phẩm tăng dần Cuối giai đoạn này, tốc độ sấy nhiệt độ sản phẩm giữ nguyên cân lượng nhiệt hấp thụ nhiệt lượng tiêu tốn làm thay đổi độ ẩm -Giai đoạn II-giai đoạn tốc độ sấy không đổi: tốc độ sấy giữ nguyên tốc độ bốc ẩm bề mặt sản phẩm Nhiệt độ sản phẩm áp suất bề mặt sản phẩm cân áp suất riêng phần nước bão hòa -Sản phẩm sấy co nhiều -Khuyết tật xuất -Giai đoạn III-Giai đoạn tốc độ sấy giảm: Tốc độ sấy giảm dần đến độ ẩm bề mặt đạt giá trị độ ẩm cân bằng, tốc độ sấy Hiệu suất sấy giai đoạn không phụ thuộc vào lượng tác nhân sấy môi trường xung quanh, Tốc độ sấy phụ thuộc vào : -Chiều dày sản phẩm -Tính chất bề mặt sản phẩm Yêu cầu đường cong sấy lựa chọn thông số nhiệt độ, độ ẩm tương đối tác nhân sấy, tốc độ thời gian sấy đạt giá trị tối ưu, đồng thời suất sấy cao số lượng phế phẩm thấp IV-Tính tốn q trình sấy 1- Quá trình sấy lý thuyết -Lượng nhiệt tác nhận sấy cung cấp cho vật liệu sấy dùng cho q trình ẩm vật liệu nghĩa nhiệt tổn thất cho trình -Biểu thức trình sấy lý thuyết: qs = I ( I2 - I0) lý thuyết (1) -Tiêu hao q trình đốt nóng tác nhân sấy: qs = I (I1 – I0 ) (2) -Theo định luật bảo toàn lượng theo điều kiện (1) = (2) : I ( I2 - I0) = I (I1 – I0 ) I2 = I1 2- Quá trình sấy thực tế: -Trong thực tế, lượng nhiệt bổ sung khác với lượng nhiệt tổn thất, phần lượng nhiệt tác nhân sấy cung cấp bị tổn thất bên ngồi -Biểu thức q trình sấy thực tế: qs = I ( I2 - I0) -  lý thuyết (1) -Tiêu hao q trình đốt nóng tác nhân sấy: qs = I (I1 – I0 ) (2) -Theo định luật bảo toàn lượng theo điều kiện (1) = (2) I ( I2 - I0) -  = I (I1 – I0 ) : I2 - I1 = /I -Trường hợp  > : Hàm nhiệt tác nhân sấy lớn hàm nhiệt tác nhân sấy vào -Trường hợp  < : Hàm nhiệt tác nhân sấy nhỏ hàm nhiệt tác nhân sấy vào Nhiệt lượng bổ sung nhỏ nhiệt tổn thất trình sấy - Trường hợp  = : Hàm nhiệt tác nhân sấy cân hàm nhiệt tác nhân sấy vào Nhiệt lượng bổ sung cân nhiệt tổn thất trình sấy 3-Phƣơng thức sấy: -Để trình sấy đạt hiệu suất cao nhất, tốc độ sấy đạt giá trị cực đại, sản xuất thường sử dụng tác nhân sấy sau: -Sấy có bổ sung nhiệt phòng sấy: nhiệt lượng cung cấp tác nhân sấy ban đầu bổ sung nhiệt lượng cung cấp thiết bị đặt thiết bị sấy -Sấy có tuần hồn khí thải: tác nhân sấy bổ sung khơng khí đốt nóng vào lò sấy -Tận dụng phần tác nhân sấy lượng sấy khí thải -Tạo chế độ sấy dịu, dùng cho sấy sản phẩm thành mỏng, có độ nhạy cao -Sấy khói lò: tác nhân sấy có nhiệt độ cao nhiệt lượng cung cấp buồng đốt thiết bị sấy 4-Thiết bị sấy: Trong sản xuất gốm xây dựng, thiết bị sấy chủ yếu phân loại theo cấu tạo, phương thức truyền nhiệt, phương thức hoạt động tác nhân sấy vật liệu sấy -Theo chu kỳ làm việc: sấy gián đoạn sấy liên tục -Theo phương thức truyền nhiệt: sấy đối lưu, sấy xạ, sấy cao tầng -Theo tác nhân sấy: thiết bị sấy dùng khơng khí nóng, dùng khói lò, dùng nước dòng điện Yêu cầu thiết bị sấy: -Cường độ thoát ẩm cao , đảm bảo chất lượng sản phẩm sấy -Tiêu hao lượng sấy thấp -Cường độ thể tích lớn -Q trình sấy đồng đều, chất lượng sấy đồng -Quá trình sấy đồng đều, dễ giới hóa, tự động hóa -Thiết bị sấy tự nhiên: sử dụng tác nhân sấy môi trường tự nhiên sân phơi, nhà dàn Tận dụng gió thời tiết, giá thành rẻ Nhƣợc điểm: thời gian sấy kéo dài, chất lượng sấy không ổn định, mặt sấy lớn, phụ thuộc vào thời tiết -Thiết bị sấy nhân tạo: sử dụng tác nhân sấy nhân tạo, hoạt động liên tục hay gián đoạn Chủ động thời gian sấy, điều chỉnh tốc độ sấy, chất lượng sản phẩm sấy đồng đều, khơng phụ thuộc vào thời tiết Có thể sử dụng lò sấy buồng, sấy tunen Nhƣợc điểm: chi phí đầu tư ban đầu lớn, tiêu tốn lượng sấy 5-Thời gian sấy: Thời gian sấy thời gian ngắn để sản phẩm mộc đạt yêu cầu độ ẩm Thời gian sấy phụ thuộc vào: -Tính chất kỹ thuật phối liệu -Nhiệt độ ban đầu nhiệt độ cuối sản phẩm sấy tác nhân sấy -Hàm ẩm tác nhân sấy -Kích thước chủng loại sản phẩm -Chế độ nhiệt đặc điểm thiết bị sấy Để tăng hiệu thời gian sấy cách: -Sử dụng phối liệu gầy phối liệu -Sử dụng tác nhân sấy khí thải tuần hồn -Tăng nhiệt tốc độ tác nhân sấy giai đoạn II ... suất riêng nước môi trường xung quanh -Quá trình khuyếch tán phụ thuộc vào cường độ khuyếch tán 4- Diễn biến trình sấy: -Quá trình sấy trình biến đổi phức tạp, chủ yếu chênh lệch áp suất bề mặt... nhạy cao -Sấy khói lò: tác nhân sấy có nhiệt độ cao nhiệt lượng cung cấp buồng đốt thiết bị sấy 4- Thiết bị sấy: Trong sản xuất gốm xây dựng, thiết bị sấy chủ yếu phân loại theo cấu tạo, phương