động học của quá trình sấy tầng sôi

Đinh Tiến Hải QT - TB K45 MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Phần Tổng quan I Thủy động lực học q trình sấy tầng sơi Cơ chế tạo lớp lỏng giả .5 Các thông số lớp sôi phương pháp xác định 2.1 Vận tốc sôi tối thiểu 2.2 Vận tốc 2.3 Trở lực lớp sôi 10 2.4 Tốc độ giới hạn làm việc 11 2.5 Trở lực lớp lưới phân phối khí 12 II Lý thuyết sấy 14 Các dạng liên kết ẩm vật liệu ẩm .14 1.1 Liên kết hóa học 14 1.2 Liên kết hóa lý 15 1.3 Liên kết lý 16 Phân loại vật liệu sấy 16 2.1 Vật xốp mao dẫn 16 2.2 Vật keo 17 2.3 Vật keo xốp mao dẫn 17 Cơ chế tách ẩm hạt 17 Các giai đoạn xảy trình sấy hạt 18 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy 19 Trao đổi nhiệt truyền ẩm sấy tầng sôi 20 Phần Phƣơng pháp nghiên cứu 23 I Hệ thống thí nghiệm 23 Cấu tạo hệ thống thí nghiệm 23 Đặc tính kĩ thuật hệ thống thí nghiệm sấy tầng sơi .24 Nghiên cứu động học q trình sấy tầng sôi Nguyên tắc làm việc hệ thống 25 Xác định vận tốc, lưu lượng 25 Xác định nhiệt độ , độ ẩm vật liệu 27 Xác định thông số hạt Xuyên Tiêu 27 II Tiến hành thực nghiệm tính tốn kết 28 Phương pháp tiến hành thí nghiệm 28 Tính tốn kết thu 29 Phần Kết thực nghiệm 33 I Kết thực nghiệm trình thủy lực .33 Sự ảnh hưởng chiều cao lớp hạt lên trình thủy lực 33 II Kết thực nghiệm trình sấy .37 Kết thực nghiệm máy sấy tầng sôi 37 Tính tốn nhiệt lượng 45 Phân tích nhận xét số kết thực nghiệm thu được.58 Kết luận 62 Tài liệu tham khảo 65 LỜI NÓI ĐẦU Trong cơng nghệ hóa chất thực phẩm, ln có yêu cầu sấy vật liệu ẩm Chính mà sấy đóng vai trò khơng thể thiếu ngành cơng nghệ hóa học Việt Nam nước có “Rừng vàng biển bạc” có ngành nơng nghiệp truyền thống lâu đời tạo điều kiện manh mẽ cho ngành công nghệ hóa chất thực phẩm phát triển mạnh mẽ Hiện giới có nhiều kĩ thuật sấy áp dụng cho trình sấy kĩ thuật sấy tầng sôi áp dụng rộng rãi năm gần So với trình trạng thái tĩnh trình trạng thái lỏng giả có nhiều ưu điểm, cụ thể là: - Pha rắn đảo trộn mãnh liệt, dẫn đến việc san nhiệt độ toàn lớp hạt - Hệ số dẫn nhiệt, cấp nhiệt từ bề mặt trao đổi nhiệt thiết bị đến lớp sôi ( hay ngược lại ) lớn - Do tính linh động lớp sơi nên dễ dàng nạp nguyên liệu tháo sản phẩm, dễ thực q trình liên tục, giới hóa tự động hóa, dễ điều chỉnh thơng số lưu lượng áp suất - Trở lực tương đối nhỏ ổn định, không phụ thuộc vào tốc độ pha khí giới hạn tồn trạng thái lỏng giả - Cấu tạo thiết bị tương đối đơn giản, gọn nhẹ dễ chế tạo Do tất ưu điểm mà kỹ thuật sấy tầng sôi sử dụng ngày rộng rãi công nghiệp phương pháp tăng cường độ trình Tuy nhiên, phương pháp có số nhược điểm: - Có tượng tích điện tĩnh điện dẫn đến khả dễ gây cháy nổ - Thời gian lưu hạt lớp sôi không - Các hạt rắn bị va đập, bào mòn, vỡ vụn tạo nhiều bụi, thiết bị phải có thiết bị thu hồi bụi, thành thiết bị tầng sôi phải chịu mài mòn, gia cơng hạt có cạnh sắc - Vận tốc pha khí bị giới hạn phạm vi cần thiết để trì trạng thái tầng sơi mà nhiều khơng phải thích hợp q trình cơng nghệ Việc nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật sấy tầng sôi lĩnh vực sấy đựoc nhiều nhà khoa học giới tiến hành từ năm 60 , nhiều thiết bị sấy tầng sơi có suất từ vài đến hàng nghìn đưa vào sản xuất ( chủ yếu Liên Xô cũ Mỹ ) để sấy vật liệu có dạng hạt có kích thước từ 1-:-2mm đến 35-:-40 mm Ở Việt Nam , có số cơng trình nghiên cứu kỹ thuật tầng sôi Tuy nhiên việc ứng dụng kỹ thuật vào sản xuất chưa phổ biến rộng rãi Hiện kĩ thuật sấy tầng sôi nghiên cứu nhiều ngành công nghiệp hóa chất Do việc nghiên cứu cách đầy đủ kĩ thuật để có cơng nghệ hồn thiện đáp ứng cho q trình sấy yêu cầu thực tế Trong đồ án điều kiện nghiên cứu có nhiều hạn chế nên em xin trình bày “ Động học trình sấy tầng sơi” PHẦN TỔNG QUAN I THỦY ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Q TRÌNH TẦNG SƠI Cơ chế tạo lớp lỏng giả (tầng sôi) Khảo sát tượng sau: Đổ lớp vật liệu dạng hạt lên lưới nằm ngang nằm bên ống đặt thẳng đứng , tiết diện ngang ống hình trụ , hình vng , hình chữ nhật Hạt khơng lọt lưới Thổi khơng khí qua lớp hạt từ lên , trạng thái hạt lớp hạt phụ thuộc vào vận tốc dòng khí xun qua lớp hạt có trạng thái sau: Khi tốc độ khí nhỏ , lớp hạt trang thái bất động (hình I.1a) ,các đặc trưng bề mặt riêng , độ xốp không thay đổi thay đổi vận tốc dòng khí Lúc dòng khí qua lớp hạt tuân theo trình lọc , chiều cao lớp hạt khơng thay đổi (đoạn AB hìnhI.1a) trở lực lớp hạt tĩnh tăng lên với tăng vận tốc dòng khí tn theo quy luật hàm số mũ : ΔP = f (vn ) (I.1) Nếu lớp hạt gồm hạt nhỏ , kích thước , khơng bị dính bết vào có lực kết dính trở lực tăng theo đường OA( hìnhI.1b) Nếu có kích thước lớn hạt có kết dính để thắng lực kết dính cần phải tiêu tốn thêm lượng, trở lực tăng theo đường cong OA’ có cực đại đường Tăng vận tốc khí đến giá trị tới hạn lớp hạt bắt đầu trở nên linh động, chiều cao lớp hạt bắt đầu tăng lên, hạt chuyển động khuấy trộn với nhau, trở lực đạt đến giá trị định giữ nguyên không đổi (đoạn BE hình I.2a, đoạn AB hình I.2b ).Đó trạng thái tầng sôi, hạt rắn lơ lửng pha khí chuyển động hỗn loạn, độ xốp hạt tăng lên theo tăng vận tốc khí.Trạng thái trì giới hạn từ vận tốc bắt đầu sơi (còn gọi vận tốc sơi tối thiểu) vs tới vận tốc (còn gọi vận tốc kéo theo) vf Tiếp tục tăng vận tốc dòng khí vượt q giá trị v f trạng thái sơi chấm dứt, hạt rắn bị dòng khí theo khỏi thiết bị Lúc xảy trình vận chuyển hạt rắn bị dòng khí thổi, vf gọi vận tốc treo độ xốp lớp hạt lớn.Thực tế hạt bị treo lơ lửng khơng khí, khơng trọng lượng hạt (có tính đến lực đẩy Acsimet) sức cản dòng khí cần tăng vận tốc khí vượt v f chút hạt rắn bị kéo theo ( hình I.1c, đoạn BC hình I.2b ) a) b) c) d) Hình I.1 Ảnh hưởng vận tốc dòng khí đến trạng thái lớp hạt lưới a Hạt đứng yên; b Thể tích khối hạt lớn lên; c Các hạt khí chuyển động giống tượng sơi, gọi tầng sơi; d Phân lớp Nếu vận tốc dòng khí giảm xuống vận tốc v s phụ thuộc trở lực vào vận tốc lớn chưa sơi ( hình I.2b).Sẽ khơng theo đường 1,2,3 mà theo đường 4.Còn chiều cao lớp hạt theo đường CD ( hình I.2a) lớn chưa sơi.Độ xốp lớp hạt lớn ban đầu Nếu tác nhân gây lỏng giả chất khí thường xảy tượng sơi khơng đều, phần khí lớp sơi dạng bọt khí, túi khí ( dạng pha liên tục ), túi khí lên bề mặt lớp sơi vỡ ra, làm cho chiều cao lớp sôi dao động ( đường CE CF hình I.2a) Khi số tầng sơi chưa lớn tượng khơng gây ảnh hưởng xấu đến trình mà làm tăng mức độ khuấy trộn cuả lớp mà thôi.Tuy nhiên, tăng số tầng sơi lên thi có bọt khí lớn xuất nhiều lớp sôi làm hạt bắn tung lên cao Nếu tiếp tục tăng lên bọt khí lớn lên hòa tan vào tạo thành tượng phân tầng thiết bị, làm tăng lượng hạt bị bắn tung lên bị kéo theo khỏi thiết bị Hiện tượng dễ xảy tăng kích thước hạt, tăng vận tốc dòng khí, giảm đường kính thiết bị Chế độ sơi phân tầng có ảnh hưởng xấu đến q trình như: Làm tiếp xúc hạt rắn pha đi, trở lực tầng sôi bị dao động Vì vậy,cần tránh khơng để tượng xảy Trong thực tế sản xuất, thường gặp hạt có kích thước khác nhau, hình dạng kích thước hình dạng khối lượng riêng khác tạo nên phân lớp Những hạt lớn nặng dưới, hạt nhỏ hơn, nhẹ lớp Hạt nhỏ nhẹ xa lưới phân khối khí Chiều cao lớp hạt E D C F A B (a) Vận tốc khí Trở lực lớp hạt lớp sôi lớp tĩnh A B (b) vs vf Vận tốc khí Hình I.2: Quan hệ trở lực chiều cao lớp hạt vào vận tốc khí a Sự phụ thuộc chiều cao lơp sơi vào vận tốc khí b Sự thay đội trở lực lớp sơi vào vận tốc khí Qua nghiên cứu cho thấy, vật liệu dạng hạt có kích thước dải 0,001÷65 mm tạo lớp sôi Nhưng để tạo lớp sôi đồng hạt có kích thước 0,01÷0,20 mm dễ có khả Những hạt lớn gây dao động chiều cao lớp sơi lớn, hạt nhỏ lại dễ dính với tạo nên tượng vòi rồng Trạng thái lỏng giá tạo nhờ tác động học, ví dụ khuấy trộn rung Khi có tượng giả lỏng học ( phân biệt với trường hợp lỏng giả khí động ) Do tầng sơi hạt khuấy trộn nên trình truyền nhiệt truyền chất xảy mạnh mẽ Để đặc trưng cho cường độ khuấy trộn hạt lớp sôi, người ta đưa đại lượng Ks (số tầng sôi), tỷ lệ vận tốc làm việc ( V lv) vận tốc sôi tối thiểu: Ks = Vlv V s (I.2) Các thông số lớp sôi phƣơng pháp xác định 2.1.Vận tốc sôi tối thiểu Để xác định vận tốc tối thiểu ( vận tốc tới hạn ), người ta cho rằng, thời điểm bắt đầu sôi, trở lực thủy lực dòng khí trọng lượng lớp sơi Nếu tiết diện thiết bị không đổi theo chiều cao điều kiện viết sau: (Độ chênh áp qua lớp sôi)x(tiết diện ngang thiết bị)=(thể tích lớp sơi)x(phần hạt lớp sơi)x(trọng lượng riêng hạt) Kết hợp với phương trình mơ tả chênh áp lớp hạt đơn phân tán trạng thái tĩnh Ergun rút cơng thức tính vận tốc sôi sau: Khi Re < 20: Vs = Khi Re > 1000 (F d)2 (r - r ) e h h k g( ) 150 m 1- e (I.3) (r h - r k ) V2 = F h d g.e3 s 1,75 rk (I.4) Đại lượng ε Ф h tính theo Wen Yu: = 14 F h.e3 Khi đó, (I.2) (I.3) có dạng: d2 (r Vs = 1- e F 2h e3 = 11 (I.5) - r ).g h k với Re < 20 (I.6) với Re > 1000 (I.7) 1650.m Vs2 = d.(r - r h k ).g 24,5.r h Trong : + d đường kính tương đương hạt (m) + ρh , ρk khối lượng riêng hạt khí (kg/m3) +μ độ nhớt khí (N.s/m2) +ε độ xốp lớp hạt trạng thái sôi Trong giới hạn Re = 0,001÷4000 cơng thức có sai số 3,4% Để xác định vận tốc sôi tối thiểu người ta dựa vào quan hệ vận tốc sôi tối thiểu vận tốc treo V s Vận tốc treo vận tốc mà đó, hạt trạng thái lơ lửng có cân ngoại lực ( ví dụ: trọng lực thủy lực ) tác dụng lên Romancov cộng đưa quan hệ sau: Vs Vl = 0,1175- 0,1046 1+ 0, 00373.Ar0,6 Ở đây, vận tốc treo xác định thực nghiệm 2.2 Vận tốc (I.8) Người ta coi vận tốc xấp xỉ vận tốc treo hạt Từ điều kịên trên, Kunni cộng đưa cơng thức tính vận tốc sau: ỉ 4.g.d(r - r ) ư1 ữ2 h k ỗ ữ 3.C.r k ứ õy, C hệ số, xác định thực nghiệm ( I.9) Đinh Tiến Hải QT - TB K45 4,5 2378 0,1194 784 284 36,22 3,2 2387 0,0716 616 171 27,76 Bảng 15 Fe Ar Re Nu λ α (w/m,®é) (w/m2®é) 49,8 92790,6 31 Qlt F(m2) Qtt (kj/h) (kj/h) 0,7146 0,0198 8,4 3,47 1776,43 3808 50,3 95504,2 31,7 0,7297 0,0184 7,99 3,01 409,096 3080 50,6 97218,3 32,1 0,7391 0,0184 8,08 2,78 359,587 2856 51,1 100564 32,9 0,7574 0,0184 8,27 2,42 300,058 2632 51,4 102277 33,3 0,7667 0,0183 8,34 2,27 246,041 2464 52 105633 34,1 0,7847 0,0182 8,49 2,02 154,393 1792 52,5 108949 34,9 0,8023 0,0182 8,65 1,82 110,507 1344 52,7 110356 35,2 0,8097 0,0181 8,69 1,75 60,929 784 52,9 111074 35,4 0,8135 0,0181 8,72 1,72 44,9329 616 *Vận tốc tác nhân sÊy lµ : v = (m/s) , ttn = 90 (oC) Bảng 16 Độ ẩm rhh Gn Qb(kj/h) QttkJ/h) Qb/ (kj/kg) (kg) 0,408 2439 0,99456 2426 5695 42,59 0,338 2422 1,05139 2547 4080 62,42 0,301 2416 1,16506 2815 3867,5 72,78 0,26 2412 1,05139 2536 3740 67,8 0,186 2408 0,93773 2258 3570 63,24 0,12 2391 0,3552 849,3 2635 32,23 0,095 2374 0,13498 320,5 2040 15,71 0,076 2364 0,09946 235,1 1700 13,83 Qtt(%) Nghiên cứu động học trình sấy tầng sôi 53 Đinh Tiến Hải QT - TB K45 0,062 2355 0,07104 167,3 1445 11,58 0,052 2353 0,03789 89,16 1317,5 6,768 B¶ng 17: Fe Ar Re λ α F Qlt Qtt (w/m,® (w/m2®é) (m2) (kj/h (kj ) /h) Nu é) 51 99704,2 32,7 0,753 0,0201 3,44 2029,84 5695 51,5 102732 33,4 0,769 0,0191 8,7 2,99 885,33 4080 51,8 104407 33,8 0,778 0,0189 8,8 2,78 706,257 3867 52,1 106329 34,3 0,788 0,0189 8,9 2,58 639,819 3740 52,7 109983 35,1 0,808 0,0189 9,1 2,27 554,693 3570 53,2 113460 35,9 0,826 0,0188 9,2 2,03 430,517 2635 53,4 114835 36,2 0,833 0,0186 9,2 1,95 342,483 2040 53,6 115902 36,5 0,839 0,0186 9,2 1,9 289,408 1700 53,7 116701 36,7 0,843 0,0185 9,3 1,86 249,267 1445 53,8 117279 36,8 0,846 0,0185 9,3 1,83 237,614 1317 *Vận tốc tác nhân sấy : v = 3,5 (m/s) , ttn = 85 (oC) Bảng 18 Độ Èm rhh ∆Gn Qtt Qb Qb/ (kj/kg) (kg) (kj/h) (kJ/h) Qtt(%) 42,4 2434 1,12 5985 2725 45,5 34,3 2421 1,051 4750 2543 53,6 30,5 2412 0,94 4370 2267 51,9 27,1 2395 0,968 3895 2317 59,5 Nghiên cứu động học q trình sấy tầng sơi 54 Đinh Tiến Hải QT - TB K45 23,6 2387 0,94 3420 2243 65,6 20,2 2376 0,78 3040 1852 60,9 14,56 2358 0,478 2375 1127 47,5 11,1 2349 0,387 1805 909 50,4 8,3 2341 0,138 1425 323 22,7 6,8 2337 0,088 1235 206 16,7 5,2 2328 0,055 1045 128 12,3 λ α B¶ng 19: Fe Ar Re Nu F Qlt Qtt (w/m.®é) (w/m2®é) (m2) (kj/h) (kj/h) 50,9 99037,1 32,5 0,749 0,0198 8,8 3,5 1708 5985 51,5 102509 33,4 0,768 0,019 8,7 2,9 814,8 4750 51,7 104224 33,8 0,777 0,0189 8,7 2,7 666,6 4370 52 105807 34,2 0,786 0,0188 8,8 2,6 539 3895 52,3 107487 34,5 0,795 0,0187 8,8 2,4 467,9 3420 52,5 109172 34,9 0,803 0,0187 8,9 2,3 393,7 3040 53 112085 35,6 0,819 0,0185 2,1 278,8 2375 53,3 113951 0,828 0,0185 9,1 230,4 1805 53,5 115506 36,4 0,837 0,0184 9,1 1,9 187,7 1425 53,7 116357 36,6 0,841 0,0184 9,2 1,8 167,3 1235 53,8 117279 36,8 0,846 0,0183 9,2 1,8 130,9 1045 36 Từ bảng kết ta lập đợc đồ thị cung cÊp nhiÖt sau : Nghiên cứu động học q trình sấy tầng sơi 55 Đinh Tiến Hải QT - TB K45 Đồ thị cung cấp nhiệt chiều cao Ho=70mm, v=2m/s nhiệt cung cấp (kj/h) 4000 Qlt Qt 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 10 15 20 25 30 35 40 45 độ ẩm(%) nhiệt cung cấp Đồ thị cung cấp nhiệt chiều cao Ho=70mm, v=3m/s 6000 Qlt 5000 Qt 4000 3000 2000 1000 0 10 15 20 25 30 35 40 45 độ ẩm(%) Đồ thị cấp nhiệt chiều cao Ho=70mm , v=3,5m/s nhiệt cung cấp(kj/h) 7000 6000 Qtt Qlt 5000 Ng h ên i cứu động học trình sấy tầng 00 3000 56 Đinh Tiến Hải QT - TB K45 Hình III.6 : Các đồ thị cấp nhiệt sấy với Ho=70mm 2.3 Tính toán kết điều kiện Ho = 85 mm *Vận tốc tác nhân sấy : v = (m/s) , ttn = 90 (oC) Bảng 20 Độ ẩm rhh (kj/kg) ∆Gn (kg) Qtt (kj/h) Qb (kJ/h) Qb/ Qtt(%) 50,5 2436 2,1 6120 5115 0,836 39,8 2422 1,96 5100 4747 0,931 35,6 2416 1,86 4930 4494 0,912 32,5 2404 1,74 4845 4182 0,863 29,8 2395 1,58 4590 3784 0,824 27,7 2393 1,5 4335 3590 0,828 25,9 2381 1,2 3910 2857 0,731 23,4 2368 1,02 3400 2415 0,71 20 2349 0,802 2720 1884 0,693 17 2335 0,56 2125 1307 0,615 14,2 2322 0,36 1785 835,9 0,468 λ α Bảng 21 Fe Ar Re Nu F Qlt Qtt (w/m.®é) (w/m2®é) (m2) (kj/h) (kj/h) 48,3 84658 29 0,626 0,028 10 5,1 Nghiên cứu động học q trình sấy tầng sơi 3691 6120 57 Đinh Tiến Hải QT - TB K45 47,7 81885 28,3 0,611 0,026 9,5 4,3 1757 5100 47,9 82431 28,4 0,614 0,026 9,4 1473 4930 48,1 83840 28,8 0,622 0,026 9,5 3,8 1282 4845 48,3 85003 29,1 0,628 0,026 9,5 3,6 1154 4590 48,3 84894 29,1 0,627 0,026 9,5 3,5 1103 4335 48,9 87962 29,8 0,644 0,025 9,7 3,3 963,8 3910 0,647 0,025 9,7 3,1 833,1 3400 0,65 0,025 9,6 659,1 2720 49,6 91892 30,8 0,664 0,025 9,7 2,8 530 2125 50,6 97436 32,2 0,693 0,025 10 2,5 424 1785 49 88625 30 49,1 89216 30,1 *VËn tốc tác nhân sấy : v = 3,5 (m/s) , ttn = 90 (oC) Bảng 22 Độ ẩm rhh ∆Gn Qtt Qb Qb/ (kj/kg) (kg) (kj/h) (kJ/h) Qtt(%) 40,6 2436 2,5 6223 6089 97,86 28,8 2429 2,02 5035 4906 97,43 24,6 2427 1,8 4655 4369 93,85 21,6 2424 1,74 4465 4218 94,48 18,7 2421 1,5 3895 3632 93,25 16,2 2404 1,32 3325 3173 95,42 14 2383 1,08 2945 2573 87,38 12,2 2366 0,702 2280 1661 72,84 9,86 2355 0,108 2090 254,4 12,17 9,5 2345 0,095 1805 222,8 12,34 8,15 2337 0,089 1615 208 12,88 B¶ng 23 Nghiên cứu động học q trình sấy tầng sơi 58 Đinh Tiến Hải Fe Ar QT - TB K45 Re λ Nu α F Qlt Qtt (w/m.®é) (w/m2®é) (m2) (kj/h) (kj/h) 51 99891 0,02 8,343 4,3 2492 6223 0,732 0,019 8,462 3,4 1615 5035 52,2 107112 34,5 0,742 0,019 8,535 3,2 1428 4655 52,5 108584 34,8 0,749 0,019 8,549 1229 4465 52,7 110045 35,1 0,756 0,019 8,548 2,9 1023 3895 52,9 111337 35,4 0,763 0,019 8,538 2,7 840,1 3325 53,1 112499 35,7 0,768 0,019 8,534 2,6 697,3 2945 53,2 113468 35,9 0,773 0,019 8,533 2,6 589,8 2280 53,4 114753 36,2 0,779 0,019 8,569 2,5 517,6 2090 53,5 114953 36,3 0,78 0,018 8,546 2,5 460,9 1805 53,6 115710 36,4 0,784 0,018 8,56 2,4 410,8 1615 51,9 105117 32,8 0,706 34 Các đồ thị tơng ứng với trờng hợp là: th cấp nhiệt chiều cao Ho=85mm ,v=3m/s nhiệt cung cấp (kj/h) 7000 Qlt 6000 Qt 5000 4000 3000 2000 1000 0 10 20 30 40 50 60 độ ẩm(%) Nghiên cứu động học q trình sấy tầng sơi 59 Đồ thị cấp nhiệt chiều cao Ho=85mm, v=3,5m/s nhiệt cung cấp(kj/h) 7000 6000 Qlt Qt 5000 4000 3000 2000 1000 0 10 15 20 25 30 35 40 45 độ ẩm(%) Hình III.6 : Các đồ thị cấp nhiệt sấy với Ho=85mm HƯsè sư dơng nhiƯt sÊy ë chiỊu cao Ho = 70mm Qb/Qtt 120 V=2m/s V=3m/s V=3,5m/s 100 80 60 40 20 0 10 15 20 25 30 35 40 § é Èm % 45 Đinh Tiến Hải QT - TB K45 Phân tích nhận xét số kết thu đƣợc 3.1 Vận tốc tác nhân sấy chiều cao lớp hạt *Vận tốc tác nhân sấy : Để đánh giá ảnh hưởng vận tốc tác nhân lên trình sấy ta xem xét số kết sau: Nhìn vào đồ thị ta thấy ảnh hưởng vận tốc gió lên q trình sấy tầng sôi giai đoạn sấy khác Đối với giai đoạn đầu trình sấy cường độ bốc ẩm cao ảnh hưởng vận tốc gió lớn có nghĩa vận tốc gió lớn tốc độ sấy cao Nhưng giai đoạn cuối trình sấy cường độ bốc ẩm nhỏ ảnh hưởng khơng rõ nột Cá c đ ờng cong c ờng độ bốc Èm cđa vËt liƯu sÊy ë Ho=70mm C• êng ®é bèc Èm v=2m/s v=3m/s v=3,5m/s 0 10 15 20 25 30 35 40 45 ®é Èm % * Ảnh hưởng chiều cao lớp hạt Ảnh hưởng chiều cao lớp hạt lên trình sấy thể rõ đồ thị Đối với lớp hạt có chiều cao thấp cường độ bốc ẩm (tính theo đơn vị khối lượng chất khơ) lớn với lớp hạt có chiều cao lớn Sự ảnh hưởng thể rõ giai đoạn đầu trình sấy độ ẩm vật liệu lớn Cuối qúa trình sấy, độ ẩm vật liệu nhỏ ảnh hưởng chiều cao khơng đồng Nghiên cứu động học trình sấy tầng sôi 61 Đinh Tiến Hải QT - TB K45 Sự ảnh h ởng chiều cao lớ p hạ t nên trình sấy v=3(m/s) c ờng độ bèc Èm 12 Ho=60mm Ho=70mm Ho=80mm 10 0 10 20 30 40 50 60 ®é Èm% 3.1 Nhiệt lƣợng cung cấp - Nhiệt lượng cung cấp theo tính tốn lý thuyết thực tế theo đồ thị đồng dạng với hình dáng Nhưng nhiệt cung cấp theo thực tế lớn , lớn so với nhiệt lượng tính theo cơng thức lý thuyết khoảng từ 2÷7 lần.Ta thấy rõ theo số liệu sấy chiều cao H0= 70mm , vận tốc gió v =3m/s nhiệt cung cấp Đồ thị cung cấp nhiệt chiều cao Ho=70mm, v=3m/s 6000 Qlt Qt Qb 5000 4000 3000 2000 1000 0 10 15 20 25 30 35 Nghiên cứu động học trình sấy tầng sôi 40 độ ẩm(%) 45 62 Đinh Tiến Hải Độ ẩm QT - TB K45 Cường độ Qb(kj/h) Qtt(kj/h) Qlt(kj/h) Qtt/Qlt bốc ẩm 0,408 4,4341 2426 5695 2030 2,81 0,338 4,6875 2547 4080 885,3 4,61 0,301 5,1943 2815 3867,5 706,3 5,48 0,26 4,6875 2536 3740 639,8 5,85 0,186 4,1807 2258 3570 554,7 6,44 0,12 1,5836 849,3 2635 430,5 6,12 0,095 0,6018 320,5 2040 342,5 5,96 0,076 0,4434 235,1 1700 289,4 5,87 0,062 0,3167 167,3 1445 249,3 5,8 0,052 0,1689 89,16 1317,5 237,6 5,54 Qua kết thu đợc ta đa vài nhận xét nh sau: - NhiƯt cung cÊp theo thùc tÕ th× thĨ hiƯn cách rõ nét qua giai đoạn tơng ứng khoảng độ ẩm từ 40,8ữ33,8%, 33,8ữ 5,2% Các giai đoạn tương ứng với giai đoạn cường độ bốc thực tế Điều chứng tỏ cung cấp nhiệt phụ thuộc rõ vào động học trình sấy Theo tính tốn lý thuyết giai đoạn q trình sấy chia làm giai đoạn rõ đốt nóng giảm tốc - Nhiệt lượng dùng để bay ẩm (Qb) thay đổi theo vùng trình sấy Tăng dần giai đoạn đốt nóng vật liệu cao giai đoạn sấy tốc độ sấy ổn định trường hợp nhiệt cung cấp cao 72,78% (bảng 16) có trường hợp lượng nhiệt dùng cho bốc lên cao đến 96,7% so với nhiệt lượng cung cấp thực tế (bảng 14) Nghiên cứu động học q trình sấy tầng sơi 63 Đinh Tiến Hải QT - TB K45 - Nhiệt cung cấp tính theo lý thuyết nhỏ so với lương nhiệt cung cấp thực tế từ 2÷ lần trường hợp khác cao thơng thường khác biệt xa giai đoạn đầu trình sấy nhỏ dần giai đoạn cuối trình sấy Điều chứng tỏ cơng thức lý thuyết nhiều hạn chế q trình tính tốn KẾT LUẬN Qua q trình nghiên cứu , tính tốn thực nghiệm lý thuyết máy sấy tầng sôi Tôi rút số kết luận sau: Ảnh hưởng chế độ thủy động - Những lớp hạt có chiều cao lớn pic trở lực chúng thể rõ nét phân bố miền rộng - Những tính tốn trở lực theo cơng thức lý thuyết thường có sai số lớn với kết thực nghiệm đo Đối với trường hợp lớp hạt mà nghiên cứu tính tốn có sai số khoảng từ 20 ÷ 47% so với kết đo Trong kết mà thu q trình sấy tầng sơi chủ yếu gồm giai đoạn Sau giai đoạn đốt nóng vật liệu giai đoạn có nhiệt lượng cung cấp giảm dần - Ảnh hưởng vận tốc tác nhân sấy lên q trình sấy khơng đồng vùng Đối với giai đoạn đầu trình sấy,khi độ ẩm cao tốc độ gió tăng làm tăng tốc độ sấy Về cuối trình sấy độ ẩm vật liệu nhỏ ảnh hưởng khơng rõ ràng - Chiều cao lớp hạt ảnh hưởng lớn giai đoạn đầu trình sấy, độ ẩm vận tốc sấy lớn Chiều cao lớp hạt lớn tốc độ sấy nhỏ so với lớp hạt co chiều cao nhỏ Càng sau trình sấy độ ẩm nhỏ ảnh hưởng khơng đáng kể Nghiên cứu động học trình sấy tầng sôi 64 - Hệ số sử dụng nhiệt (Qb/Qtt) tương đối cao thời gian dài trình sấy Khi cường độ bốc ẩm lớn hệ số sử dụng nhiệt lớn Có trường hợp lên tới 97% - Kết tính tốn nhiệt lượng cung cấp theo lý thuyết so với kết thực tế đo nhỏ khoảng vài lần Sai khác lớn giai đoạn đầu trình sấy mà nhiệt lượng cung cấp lớn , sau sai khác nhỏ Chứng tỏ cơng thức tính tốn lý thuyết phù hợp với trình sấy mà tốc độ sấy nhỏ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1.Hoàng Văn Chước , Trần Văn Phú , Phạm Văn Tùng Giáo trình kĩ thuật sấy , Đại Học Bách Khoa Hà Nội , 1997 2.Phạm Công Dũng , Nguyễn Bin Nghiên cứu số tính chất dạng hạt qúa trình sấy, Hội nghị khoa học lần thứ XVIII , Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội ,1996 3.Phạm Công Dũng , Nguyễn Hữu Tùng ,Nguyễn Bin Sấy giải pháp hữư hiệu để bảo quản nông sản Việt Nam ; Hội nghị khoa học lần thứ II, Hội kĩ thuật công nghệ hóa học Việt Nam , 1997 4.Lê Dỗn Diên Công nghệ sau thu hoạch nông nghiệp Việt Nam , thực trạng triển vọng, Nhà xuất Nông nghiệp 1994 5.Nguyễn Thị Niên Thủy động lực học chế độ vòi rồng ứng dụng cho q trình sấy vật liệu đa phân tán , Luận văn cao học , Trường đại học Bách Khoa Hà Nội,1996 Hoàng Văn Chứơc Kỹ thuật sấy , Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội , 1999 7.Phạm Công Dũng Ứng dụng kỹ thuật sấy tầng sôi để sấy hạt nông sản , Luận án tiến sỹ kỹ thuật ,1999 8.Trần Xoa , Nguyễn Trọng Khuông , Hồ Lê Viễn Sổ tay qúa trình thiết bị cơng nghệ hóa học , Nhà xuất khoa học kĩ thuật , 1978 9.Đỗ Văn Đài , Nguyễn Trọng Khuông , Trần Quang Thảo , Võ Thị Ngọc Tươi , Trần Xoa Cơ sở q tình thiết bị cơng nghệ hóa học , Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội , 1982 10 Nguyễn Văn May Giáo trình kỹ thuật sấy nơng sản thực phẩm , Nhà xuất khoa học kỹ thuật , 2004 Tiếng Anh 11.Bulk handing and storage of grain in the humid tropics , ACIAR proceedings , No 22, Canberra, 1978 12 J.F.Davidson , D.Harison Fluidization , New York , 1971 13 J.F.Davidson , D.Harison Fluidization particles , New York , 1963 14.Drying of solids – Recent international development , Iohn Wiley , Sons , 1986 15 Fluidization , proceeding of the international fluidization conference, 1980 16.Grain drying in ASIA , ACIAR proceeding , No 71, Canbera , 1996 17 Gas fluidization technology, John Wiley, Sons ,1986 ... cứu có nhiều hạn chế nên em xin trình bày “ Động học q trình sấy tầng sơi” PHẦN TỔNG QUAN I THỦY ĐỘNG LỰC HỌC CỦA QUÁ TRÌNH TẦNG SƠI Cơ chế tạo lớp lỏng giả (tầng sôi) Khảo sát tượng sau: Đổ lớp... cứu động học trình sấy tầng sơi “ ,tìm hiểu ảnh hưởng nhân tố : chế độ thủy lực lớp hạt sấy tầng sôi , trở lực lớp hạt ,chế độ sấy, nhiệt độ sấy, vận tốc tác nhân sấy, truyền nhiệt sấy tầng sôi. .. VL sấy I II III Thời gian sấy Độ ẩm vật liệu sấy Nghiên cứu động học trình sấy tầng sôi 19 Đinh Tiến Hải QT - TB K45 I II III Thời gian sấy Tốc độ sấy Thời gian sấy Hình I.5: Mơ tả giai đoạn sấy