Truyền khối - chương 4
CHƯƠNG SẤY VẬT LIỆU Mục tiêu - Tác nhân sấy thông số TNS - Phân biệt được độ ẩm tuyệt đối độ ẩm tương đối - Giải thích được biểu đồ Ranzim - Giải thích được vai trò tác nhân sấy - Đưa được số ví dụ về trình sấy - Phân biệt được loại thiết bị sấy - Vẽ được nguyên lý cấu tạo thiết bị sấy - Hiểu cách vận hành thiết bị sấy - Hiểu sự cố thường gặp trình vận hành Tại cần phải sấy? - Vật liệu khô bảo quản tốt - Giảm lượng chi phí tiêu tốn vận chuyển - Đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cho khâu gia công tiếp theo Các phương pháp làm khô vật liệu •Phương pháp học •Phương pháp hóa lý •Phương pháp nhiệt Khái niệm sấy Quá trình làm thoát nước khỏi vật liệu nhiệt gọi sấy •sấy tự nhiên (dùng ánh sáng mặt trời) •sấy nhân tạo (dùng thiết bị sấy) Vật liệu chứa ẩm gọi vật liệu sấy, tác nhân dùng để tách ẩm khỏi vật liệu gọi tác nhân sấy Mục đích sấy Mục đích trình sấy là: •Làm giảm khối lượng vật liệu (giảm công chuyên chở) •Làm tăng độ bền (các vật liệu gốm sứ, gỗ) •Bảo quản được tốt, hạn dùng lâu Tác nhân sấy •Khơng khí ẩm (sử dụng rộng rãi) •Khói lị (dùng trường hợp sản phẩm khơng cần độ tinh khiết cao) •Điện trở… Khơng khí ẩm thông số đặc trưng Hỗn hợp không khí ẩm Hỗn hợp khơng khí nước cịn gọi hỗn hợp không khí ẩm thông số bản đặc trưng cho trạng thái không khí ẩm: t, ϕ, Y, H •t: nhiệt độ (độ C) ∀ϕ: độ ẩm tương đối (%) • (Y): hàm ẩm (kg nước / kg khơng khí khơ) • (H): nhiệt lượng riêng không khí ẩm (kJ/kg không khí khô) Độ ẩm tuyệt đối không khí Độ ẩm tuyệt đối không khí lượng nước chứa 1m3 không khí ẩm ký hiệu: ρ h ,[kg/m3] Độ ẩm tương đối không khí Độ ẩm tương đối khơng khí hay cịn gọi độ bão hòa nước tỷ số lượng nước chứa 1m3 khơng khí với lượng nước khơng khí bão hịa nước nhiệt độ áp suất, thường ký hiệu: ϕ ρh ϕ= ρ bh 10 Ví dụ Sử dụng đồ thị I-x xác định nhiệt độ điểm sương ts Nhiệt độ điểm sương ts giới hạn trình làm lạnh hỗn hợp không khí ẩm điều kiện x = const 22 Điểm A biểu diễn trạng thái khí ẩm Xác định ts khí Kéo đường x = const cắt đường ϕ = Đường t qua giao điểm nhiệt độ điểm sương trạng thái không khí ẩm có x = xA 23 Ví dụ Sử dụng đồ thị I-x xác định nhiệt độ bầu ướt tư Nhiệt độ bầu ướt tư thống số đặc trưng cho khả cấp nhiệt không khí để làm bay nước cho đến không khí bão hoà nước 24 Điểm A biểu diễn trạng thái khí ẩm Xác định ts khí Kéo đường x = const cắt đường ϕ = Đường ts qua giao điểm đường nhiệt độ điểm sương trạng thái không khí ẩm có x = xA 25 Sơ đồ sấy khơng khí 26 Cân vật liệu nhiệt lượng máy sấy không khí Một số ký hiệu: Gd,Gc - lượng vật liệu trước vào sau khỏi máy sấy, kg/s; Gk –lượng vật liệu khô tuyệt đối qua máy sấy, kg/s; x , x - độ ẩm vật liệu trước sau sấy, tính theo % khối lượng vật liệu ướt; X ,X - độ ẩm vật liệu trước sau sấy, tính theo % khối lượng vật liệu khô tuyệt đối; d d c c 27 W- lượng ẩm được tách khỏi vật liệu qua máy sấy, kg/s; L - lượng không khí khô tuyệt đối qua máy sấy, kgkkk/s; Yo– hàm ẩm không khí trước vào caloriphe sưởi kg/kg kkk; Y1,Y2 – hàm ẩm không khí trước vào máy sấy (sau qua caloriphe sưởi) sau khỏi máy sấy kg/kg kkk; 28 Chuyển từ độ ẩm (%kl) sang độ ẩm (% tỷ số kl) xd Xd = 100% 100 − x d xc Xc = 100% 100 − x c Xd Xc xd = 100% x c = 100% 100 − X c 100 − X d 29 Cân vật liệu Trong q trình sấy, ta xem khơng có hiện tượng mát vật liệu 100 − x d 100 − x c Gk = Gd = Gc 100 100 Suy ra: 100 − x c Gd = Gc 100 − x d 100 − x d G c = Gd 100 − x c 30 Lượng ẩm tách khỏi vật liệu trình sấy tính theo công thức: W = G d – Gc Suy ra: x d − xc xd − xc W = Gc = Gd 100 − x d 100 − x c 31 Lượng khơng khí khơ qua máy sấy: Khi q trình làm việc ổn định, lượng không vào máy sấy mang theo lượng ẩm w1 sau sấy xong, lượng ẩm bốc khỏi vật liệu W khơng khí sấy có thêm lượng ẩm W Lượng ẩm ban đầu không khí: L.Y1 Lượng ẩm sau khỏi máy sấy: L.Y2 Vậy ta có: L.Y1 + W = L.Y2 32 Lượng khơng khí riêng cần thiết cho q trình sấy L l= = kgkkk / kgâm W Y −Y1 33 Câu hỏi Q1 Khơng khí ẩm gì? Q2 Nhiệt độ điểm sương gì? Nhiệt độ bầu ướt gì? Q3 Xác định thơng số cịn lại khơng khí ẩm có x = 0,03 t = 70OC Q4 Xác định nhiệt độ điểm sương nhiệt độ bầu ướt khí có x = 0,04 kg/kg kkk I = 25 kJ/kg kkk 34 Ví dụ Một thiết bị sấy lý thuyết suất 1000 kg/h (theo vật liệu ướt) Khơng khí có nhiệt độ 200C với nhiệt độ điểm sương 100C được đốt nóng caloriphe đến 950C để sấy vật liệu có độ ẩm đầu 55%, độ ẩm cuối 8% (theo vật liệu ướt) caloriphe sử dụng nước bão hịa có áp suất tụt đối 19,62.104Pa Thế sấy cửa thiết bị 100C Xác định lượng ẩm tách lượng tiêu hao không khí 35 Bài giải Tóm tắt •Gđ = 1000 kg/h •xđ = 55% (vật liệu ướt) •xc = 8% (vật liệu ướt) 36 ... thơng số cịn lại khơng khí ẩm có x = 0,03 t = 70OC Q4 Xác định nhiệt độ điểm sương nhiệt độ bầu ướt khí có x = 0, 04 kg/kg kkk I = 25 kJ/kg kkk 34 Ví dụ Một thiết bị sấy lý thuyết suất 1000 kg/h... nhiệt độ ρ = ρ kk + ρ h , kg / m 17 Biểu đồ H-Y không khí ẩm Đồ thị thành lập áp suất khí 745 mmHg, góc hợp hai trục chính đồ thị 135o cấu tạo theo góc tù vậy để sử dụng đồ thị được... thống số đặc trưng cho khả cấp nhiệt không khí để làm bay nước cho đến khơng khí bão hồ nước 24 Điểm A biểu diễn trạng thái khí ẩm Xác định ts khí Kéo đường x = const cắt đường ϕ = Đường