Nghiên cứu quá trình truyền nhiệt và chuyển chất trong sấy vật chuyển động ảnh hưởng của chuyển động của vật lên chuyển khối khi sấy

Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hà nội - Cao Duy hữu nghiên cứu trình truyền nhiệt chuyển chất sấy vật chuyển động : ảnh hởng chuyển động vật lên chuyển khối sấy Chuyên ngành : Quá trình thiết bị công nghệ hóa học Mà số : Luận văn th¹c sü khoa häc Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: pgs.ts Đỗ Ngọc Cử Hà nội 2008 Mục lục Trang Mở đầu Chơng I Tổng quan I.1 Sự truyền nhiệt chuyển chất trình sấy I.1.1 Quá trình truyền ẩm vật sấy I.1.2 Quá trình truyền ẩm bề mặt sấy môi trờng I.1.3 Quan hệ nhiệt truyền ẩm I.2 Các giai đoạn sấy I.3 Mô tả tợng truyền nhiệt chuyển chất trình sấy phơng trình chuẩn số 10 I.4 Sấy tầng sôi 13 Chơng II Phơng pháp nghiên cứu 16 II.1 Hệ thống thí nghiệm 16 II.2 Phơng pháp đo thông số thí nghiệm 19 II.3 Phơng pháp xử lý số liệu 21 Chơng III Kết thí nghiệm phân tích III.1 Kết thí nghiệm chuyền chất 26 26 III.2 Kết truyền nhiệt chuyển chất sấy tầng sôi với hạt lớp hạt 47 Kết luận 52 Tài liệu tham khảo 53 Phụ lục 55 Mở đầu Vấn đề truyền nhiệt chuyển chất trình công nghệ hóa học lĩnh vực rộng lớn Các trình truyền nhiệt, thoát ẩm vật ẩm đặt môi trờng khí nóng ta gặp thờng xuyên đời sống sản xuất nghiên cứu khoa học Vấn đề sở nghiên cứu, tính toán thiết kế trình thiết bị phục vụ sản xuất, nghiên cứu Ví dụ nh trình sấy làm khô sản phẩm thực phẩm sản phẩm hóa học khác Các nghiên cứu trình sấy đà đợc làm từ lâu, ngời ta đợc tiếp tục ngiên cứu, bổ xung kết nhằm hoàn thiện lí thuyết trình sấy phức tạp Sau tham khảo tìm hiểu số nghiên cứu gần nh tài liệu nớc nớc ngoài, nhận thấy nghiên cứu cho trình cần thiết Các kết nghiên cứu tảng cho lý thuyết sấy nói chung Trong trình truyền nhiệt thoát ẩm vai trò vật ẩm đóng vai trò quan trọng, định đến tính chất trình Vật ẩm trạng thái tĩnh trạng thái dao động, thay đổi mặt trạng thái chuyển động phần ảnh hởng đến trình truyền nhiệt chuyển khối vật ẩm tơng tác với môi trờng khí nóng Từ tìm hiểu nhận định trên, để góp phần vào nghiên cứu cho trình đợc giao nhiệm vụ : Nghiên cứu trình truyền nhiệt chuyển chất sấy vật chuyển động : ảnh hởng chuyển động vật lên chuyển khối sÊy Ch−¬ng I Tỉng quan I.1 Sù trun nhiƯt chuyển chất trình sấy Sấy trình tách ẩm cách cấp nhiệt cho vật liệu ®Ĩ Èm bay h¬i VËt liƯu sÊy cã thĨ ë dạng rắn ẩm, bột nhÃo dung dịch Sấy đối lu dùng không khí nóng khí lò làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ phù hợp, chuyển động chảy bao trùm vật sấy làm cho ẩm vật sấy bay theo tác nhân sấy Sấy đối lu thực theo mẻ (gián đoạn) hay liên tục Quá trình sấy đối lu bao gồm giai đoạn: Dòng khí cấp nhiệt cho vật sấy, trình truyền ẩm từ vật sấy bề mặt sấy, trình truyền ẩm từ bề mặt vật sấy vào môi trờng Các trình truyền nhiệt truyền chất xảy đồng thời vật sấy, chúng có ảnh hởng qua lại lẫn chịu ảnh hởng nhiều nhân tố, số thuộc tác nhân sấy, mét sè thc vỊ thiÕt bÞ, mét sè thc vỊ vật liệu sấy nh kích thớc, cấu trúc liên kết ẩm vật liệu ẩm, trạng thái vật đứng yên hay chuyển động Các dạng liên kết nớc vật liệu Nớc có vật liệu ẩm chia làm hai loại: nớc tự nớc liên kết Nớc tự nằm vật ẩm lợng nớc mà nớc có áp suất riêng phần giá trị bÃo hòa nhiệt độ vật ẩm Nớc liên kết với vật ẩm có áp suất riêng nhỏ áp suất bÃo hòa ứng với nhiệt độ vật Năng lợng liên kết lớn, áp suất p nhỏ, khó tách Muốn tách nớc khỏi vật ẩm cần có lợng hay lớn lợng liên kÕt cđa nã víi vËt Èm §Ĩ cã thĨ lựa chọn phơng pháp tách nớc tốt nhất, cần biết dạng liên kết với vật ẩm I.1.1 Quá trình truyền ẩm vật sấy Quá trình truyền ẩm từ lòng vật sấy bề mặt nhìn chung chênh lệch độ ẩm chênh lệch nhiệt độ vật ẩm môi trờng Phơng trình dÉn Èm cã d¹ng: qm = qma + qmt [I-1] Trong đó: qma - dòng ẩm dẫn ẩm qmt - dòng ẩm khuếch tán nhiệt qma = - D.gradU qmt = - DTgradt D : hÖ sè dÉn Èm DT: hƯ sè dÉn nhiƯt Khi sÊy ®èi l−u, vật sấy đặt dòng khí nóng Quá trình truyền nhiệt thực từ bề mặt vào lòng vật sấy Nhiệt độ bề mặt vật lớn nhiệt độ bên vật sấy, điều ảnh hởng xấu đến trình dẫn ẩm từ vật sấy Việc dẫn ẩm từ vật sấy gây nên gradien độ ẩm, gradien nhiệt độ ngợc lại làm chậm dẫn ẩm Sự bay ẩm bề mặt vật liệu tạo nên dòng ẩm vËt sÊy Dßng Èm tõ vËt sÊy trun sấy đối lu là: qm = qma - qmt [I-2] I.1.2 Quá trình truyền ẩm bề mặt sấy môi trờng Quá trình trao đổi nhiệt trao đổi chất bề mặt vật sấy môi chất sấy phức tạp, mô tả hệ thống phơng trình vi phân điều kiện đơn trị chúng Dòng ẩm thoát từ vật vào môi trờng bao gồm ba thành phần: dòng ẩm khuếch tán, dòng ẩm khuếch tán nhiệt dòng ẩm khuếch tán phân tử qm = qmk + qmt + qmp [I-3] Dòng khuếch tán qmk gây nên chênh lệch nồng độ ẩm bề mặt môi trờng Dòng khuếch tán nhiệt qmt gây nên chênh lệch nhiệt độ bề mặt môi trờng Còn dòng khuếch tán phân tử gây nên chênh lệch phân áp suất bề mặt môi trờng Dòng khuếch tán khuếch tán phân tử đóng vai trò chính, dòng khuếch tán nhiệt rÊt nhá, nhiỊu tr−êng hỵp cã thĨ bá qua Khó phân định dòng nên trình thực tế, truyền ẩm từ bề mặt vật ẩm vào môi trờng khí đợc biểu thị qua ®Þnh luËt cÊp khèi: m = β.F.τ(pbm - pmt) [I-4] Trong đó: m - lợng ẩm cấp từ bề mặt m«i tr−êng khÝ, kg; F - diƯn tÝch bỊ mỈt, m2; τ - thêi gian, s; β - hƯ số cấp khối, kg/m2s; pbm, pmt - áp suất bề mặt môi trờng, mmHg; Lợng ẩm truyền môi trờng phụ thuộc vào chế độ chảy hớng chuyển động dòng khí, nhiệt độ bề mặt vật ẩm, trạng thái vật đứng yên(tĩnh) hay chuyển động Hệ số cấp khối đại lợng phức tạp Nó phụ thuộc vào tính chất vật lý pha, nhiệt độ, áp suất, lu lợng, kích thớc hình học đặc trng cấu tạo thiết bị Cách tính thông qua phơng trình chuÈn sè: β= Nu'.D l [I-5] Trong ®ã: Nu’ - chuẩn số Nusselt đặc trng cho trình cấp khối; D - hệ số khuếch tán động, m2/s ; l - kích thớc hình học đặc trng, m ; Hệ số cấp khối đợc xác định từ phơng trình : Nu = A.Ren(Pr)0,33Gu0,135 Trong : Nu ' = β l D ; Re = [I-6] ν ω.l ω.l.ρ T − Tu ' = ; Pr = ; Gu = ; ν µ D T l - chiều dài bề mặt bay theo hớng dòng khí, m; D - hệ số khuếch tán, m2/s; - tốc độ dòng khí, m/s; - độ nhớt động học, m2/s; T, T nhiệt độ bầu khô bầu ớt, oK; A n hệ số phụ thuộc vào chế độ chuyển động dòng khí số yếu tố ảnh hởng khác I.1.3 Quan hệ nhiệt truyền ẩm Quan hệ nhiệt truyền ẩm thể qua phơng trình vi phân sau: Q1 = (C m + C n m n ) Q2 = r dt dτ dm n du = r m dτ dτ [I-7] [I-8] Trong đó: C0,Cn nhiệt dung riêng chất khô ẩm (nớc), kJ/kg.độ; r nhiệt hóa nớc liên kết vật ẩm, kJ/kg; m0,mn khối lợng chất khô nớc ttrong vật Èm, kg; Q1,Q2 – nhiƯt l−ỵng nung nãng vËt Èm, nhiệt lợng để nớc bay hơi; u độ chứa Èm trung b×nh vËt sÊy; dt - biĨu diƠn gia tăng nhiệt độ trung bình vật sấy, d gọi tốc độ nung nóng du - thay đổi độ ẩm trung bình vật sấy, gọi tốc độ d sấy Nhiệt hóa nớc liên kết vật ẩm tổng nhiƯt hãa h¬i cđa n−íc, nhiƯt nung nãng h¬i n−íc, nhiệt lợng thắng lợng liên kết nớc với chÊt kh« r = rn + Ch(t – tb) + r [I-9] Trong đó: rn nhiệt hóa nớc, kJ/kg; Ch nhiệt dung riêng nớc, kJ/kg.độ; t nhiệt độ bị đốt nóng, oC; tb nhiệt độ bay nớc, oC; r nhiệt lợng liên kết nớc, kJ/kg; Cờng độ truyền nhiệt từ tác nhân sấy đến vật sấy đợc thĨ hiƯn ë c«ng thøc : q= mn ⎞ dt 1 ⎡⎛ du⎤ ⎟ ⎜ ( ) + qdF Q Q C C m r m = + = + ⎢ ⎥ n 0 F (∫F) F F ⎣⎜⎝ m0 ⎟⎠ dτ dτ [I-10] Trong đó: F bề mặt vật ẩm, m2 I.2 Các giai đoạn sấy Trong trình sấy, ®é Èm cđa vËt Èm liªn tơc thay ®ỉi theo hớng giảm dần Tùy cấu tạo vật ẩm phơng pháp sấy mà độ ẩm nhiệt độ vật sấy phần bên bề mặt khác theo giai đoạn sấy Các giai đoạn sấy gồm: giai đoạn đầu hay gọi giai đoạn nung nóng vật sấy đến nhiệt độ bay ẩm, giai đoạn thứ hay giai đoạn có tốc độ sấy không đổi, giai đoạn thứ hai giai đoạn tốc độ sấy giảm dần giai đoạn đầu (nung nóng), nhiệt độ tác nhân sấy cao nhiệt độ bay ẩm, nhiệt độ vật sấy đợc nâng lên đến nhiệt độ bay ẩm (t) Do đợc làm nóng nên độ ẩm vật có giảm bay ẩm Sự tăng nhiệt độ xảy không đồng phần phần vật Vùng vật đạt đến t chậm Đối với vật dễ sấy, giai đoạn làm nóng vật xẩy nhanh Quá trình sấy xảy nhiệt ®é cđa vËt sÊy cao h¬n nhiƯt ®é ®iĨm s−¬ng tác nhân sấy, ngợc lại nớc từ tác nhân sấy ngng thấm vào vật sấy Trong giai đoạn sấy thứ nhất, nhiệt độ vật sấy nhiệt độ bay nớc Tốc độ bay nớc nhiệt độ vật sấy không thay đổi Nhiệt lợng từ tác nhân sấy truyền cho vËt sÊy cÊp hÕt cho n−íc bay h¬i: q = α(tt-tm) [I-11] ®ã: α - hƯ sè táa nhiệt từ tác nhân sấy cho vật sấy; tt- nhiệt độ tác nhân sấy; tm- nhiệt độ bề mặt vật sấy; Trong giai đoạn chủ yếu làm bay h¬i n−íc tù vËt sÊy H¬i bay lên từ bề mặt vật sấy nớc bÃo hòa, nhiệt hóa nhiệt hóa nớc tự nên nhiệt độ bề mặt thấm ớt nhiệt độ bầu ớt Tốc độ sấy giai đoạn tỉ lệ với tốc độ truyền nhiệt vào vật U= dm ~q Fd [I-12] Để có tốc độ sấy không đổi, lợng ẩm đà bay phải lợng ẩm sâu bên truyền bề mặt vật sấy Giai đoạn U = const kết thúc tốc ®é bay h¬i lín h¬n tèc ®é dÉn Èm bề mặt Tiếp giai đoạn tốc độ sấy giảm dần Đó sau ẩm cần tách có lợng liên kết lớn, áp suất nhỏ, tách khó Phơng trình tốc độ giai đoạn sau: U2 = (u-ucb) [I-13] Năng lợng để bay ẩm liên kết lớn so với ẩm tự tăng độ ẩm vật nhỏ Quá trình sấy tiếp diễn, độ ẩm vật giảm, tốc độ sấy giảm cho ®Õn ®é Èm cđa vËt sÊy b»ng víi độ ẩm cân ứng với điều kiện môi trờngkhông khí ẩm buồng sấy(ucb,cb) trình thoát ẩm vật dừng lại có nghĩa tốc độ sấy không ( u = ) Nhiệt độ lớp bên bề mặt tăng nhanh, vào sâu bên vật nhiệt độ tăng chậm hình thành gradien nhiệt độ vật sấy cuối trình sấy tốc độ sấy giảm nên thời gian sấy kéo dài Về lý thuyết ®Ĩ cho ®é Èm vËt sÊy ®¹t ®Õn ®é Èm cân thời gian sấy tức đờng cong u = f() tiệm cận với đờng thẳng ucb=const Trong thực tế ngời ta sấy đến độ ẩm cuối U2 lớn độ ẩm cân Tốc độ sấy không đổi giai đoạn thứ nhất, giảm dần giai đoạn thứ hai không u = ucb VÊn ®Ị vËt sÊy dao ®éng trình sấy đối lu Trong trình sấy đối lu, vật sấy trạng thái tĩnh trạng thái dao động Các dạng chuyển động vật sấy qui chuyển động học nh : chuyển động dao động tuần hoàn, chuyển động tự chuyển động theo dòng khí(bị lôi theo dòng khí) trạng thái tĩnh, bao quanh vật sấy lớp biên thủy động lớp biên nhiệt Các tợng truyền nhiệt chuyển khối diễn lớp biên Khi vật trạng thái dao động, không gian bao quanh vật sấy liên tục thay đổi làm cho cấu trúc lớp biên bị thay đổi So sánh trờng hợp dòng khí nóng thổi lớt qua bề mặt tĩnh, dòng khí nóng thổi lớt qua bề mặt dao động, ta thấy dòng khí nóng thổi lớt qua bề mặt vật ẩm dao động làm Table 14 : Kết tần số f = 10,44 Hz Thời gian (phót) 10 15 20 25 30 Khèi NhiƯt độ bề tkhô tớt mặt (oC) (oC) (oC) 26.12 35.08 35.7 35.9 36.2 36.5 39.4 29 29 29 29 29 29 29 21 21 21 21 21 21 21 l−ỵng kh« (g) 91.685 91.685 91.685 91.685 91.685 91.685 91.685 Khèi lợng Diện tích bề mẫu ẩm (g) mặt F (m2) 117.54 115.35 113.902 111.023 105.29 103.922 100.89 0.02156 0.02156 0.02156 0.02156 0.02156 0.02156 0.02156 giã (m/s) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 Độ ẩm theo vl khô tuyệt đối (kg/kg) 28.20% 25.81% 24.23% 21.09% 14.84% 13.35% 10.04% Đường tốc độ sấy Đường độ ẩm - thời gian 30.00% 0.014 28.00% 0.012 26.00% 0.01 24.00% dw/dt Độ ẩm (kg ẩm/kg vl khô) VËn tèc 22.00% 20.00% 18.00% 0.008 0.006 0.004 16.00% 0.002 14.00% 12.00% 10 15 20 0.1 25 0.15 0.2 Độ ẩm (kg ẩm/kg vl khô) Thời gian (phút) 40 0.25 Table 15 : KÕt qu¶ tần số f = 11,67 Hz Thời gian (phút) 10 15 20 25 30 Khèi NhiƯt ®é bề tkhô tớt mặt (oC) (oC) (oC) 27.3 36.5 36.8 37.1 37.7 39.2 41.8 30 30 30 30 30 30 30 25 25 25 25 25 25 25 lợng khô (g) 91.685 91.685 91.685 91.685 91.685 91.685 91.685 Khèi l−ỵng DiƯn tÝch bỊ mÉu Èm (g) mỈt F (m2) 117.54 114.967 113.434 110.962 107.09 103.5 99.997 0.02156 0.02156 0.02156 0.02156 0.02156 0.02156 0.02156 Đường độ ẩm - thời gian giã Độ ẩm theo vl khô tuyệt đối (kg/kg) (m/s) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 28.20% 25.39% 23.72% 21.03% 16.80% 12.89% 9.07% Đường tốc độ sấy 30.00% 0.008 28.00% 26.00% 0.007 24.00% 0.006 22.00% 0.005 dw /dt Độ ẩm (kg ẩm/kg vl khô) VËn tèc 20.00% 18.00% 16.00% 0.004 0.003 0.002 14.00% 0.001 12.00% 10.00% 10 15 20 0.17 25 0.18 0.19 0.2 0.21 0.22 Độ ẩm (kg ẩm/kg vl khô) Thời gian (phút) 41 0.23 0.24 0.25 Từ kết thực nghiệm bảng từ Table11 đến Table15 đờng độ ẩm - thời gian tơng ứng, vẽ đợc đờng tốc độ sấy chứa vùng nghiên cứu, cụ thể trình sấy từ 10 phút đến 15 phút Sau đó, dựa vào đờng cong vẽ đợc ta tiến hành số tính toán kết cho bảng sau: Table 16 : Kết tính toán tần số f = Hz Tốc độ Thời gian W%(kg Lợng ẩm lại gió (phút) ẩm/kg vl kh«) vËt liƯu (g) (s) (m/s) 300 1,5 28.20% 25.858 300 1.5 26.48% 24.281 10 300 1.5 24.41% 22.383 15 300 1.5 21.99% 20.165 Table 17 : Kết tính toán tần số f = 6,66 Hz Tốc độ Thời gian W%(kg Lợng ẩm lại ∆τ giã (phót) Èm/kg vl kh«) vËt liƯu (g) (s) (m/s) 1.5 0.27026 24.778 15 600 1.5 0.20986 19.241 42 Khối lợng vật khô (g) F (m2) Re 91.685 91.685 91.685 0.02156 0.02156 0.02156 7462 7462 7462 Khèi lợng vật khô (g) F (m2) Re 91.685 91.685 0.02156 0.02156 7462 7462 ⎡ kg kg ⎤ ⎥ ⎣ m s kg ⎦ β⎢ 0.121 0.146 0.171 ⎡ kg kg ⎤ ⎥ ⎣ m s kg ⎦ β⎢ 0.214 Nu’ 393.83 473.98 554.12 Nu’ 691,5 Table 18 : Kết tính toán tần số f = 9,8 Hz Tốc độ Thời gian W%(kg Lợng ẩm lại ∆τ giã (phót) Èm/kg vl kh«) vËt liƯu (g) (s) (m/s) 300 1.5 26.61% 24.39 10 300 1.5 23.91% 21.92 15 300 1.5 19.71% 18.07 20 300 1.5 14.01% 12.84 Table 19 : Kết tính toán tần số f = 10,44 Hz Tốc độ Thời gian W%(kg Lợng ẩm lại gió (phút) ẩm/kg vl kh«) vËt liƯu (g) (s) (m/s) 300 1.5 26.55% 24.342 10 300 1.5 23.80% 21.821 15 300 1.5 19.55% 17.924 20 300 1.5 13.80% 12.653 43 Khèi l−ỵng vËt kh« (g) F (m2) Re 91.685 91.685 91.685 91.685 0.02156 0.02156 0.02156 0.02156 7462 7462 7462 7462 Khèi l−ỵng vËt kh« (g) F (m2) Re 91.685 91.685 91.685 91.685 0.02156 0.02156 0.02156 0.02156 7462 7462 7462 7462 ⎡ kg kg ⎤ ⎥ ⎣ m s kg ⎦ β⎢ 0.191 0.297 0.403 ⎡ kg kg ⎤ ⎥ ⎣ m s kg ⎦ β⎢ 0.195 0.301 0.408 Nu’ 618.2 961.7 1305.1 Nu’ 629.68 973.14 1316.6 Table 20 : KÕt tính toán tần số f = 11,67 Hz Tốc độ Thời gian W%(kg Lợng ẩm lại giã (phót) Èm/kg vl kh«) vËt liƯu (g) (s) (m/s) 300 1.5 26.06% 23.893111 10 300 1.5 23.71% 21.7385135 15 300 1.5 20.86% 19.125491 20 300 1.5 17.51% 16.0540435 Khối lợng vật khô (g) F (m2) Re 91.685 91.685 91.685 91.685 0.02156 0.02156 0.02156 0.02156 7462 7462 7462 7462 ⎡ kg kg ⎤ ⎥ ⎣ m s kg ⎦ β⎢ 0.1666 0.2020 0.2374 Nu’ 538.09 652.57 767.06 Tổng hợp số liệu biên độ, tần số dao động, vận tốc góc, chuẩn số không thứ nguyên R đặc trng cho ảnh hởng dao động lên chuyển khối sấy ta đợc bảng sau: 44 Table 21 Re 7462 7462 7462 7462 7462 A (m) 0,0125 0,0125 0,0125 0,0125 0,0125 f (Hz) 6,66 9,8 10,44 11,67 ω = 2.п.f (rad/s) 31.400 41.825 61.544 65.563 73.288 Aω (m/s) 0.393 0.523 0.769 0.820 0.916 Aω2 (m/s2) 12.325 21.866 47.346 53.732 67.138 R = Aω /g 1.256 2.229 4.826 5.477 6.844 ⎡ kg kg ⎤ ⎥ ⎣ m s kg ⎦ 0.171 0.214 0.297 0.301 0.202 45 Với định hớng tìm mối liên hệ Nu tổ hợp số chuẩn số nh đà nêu phần tổng quan: Nu' = A' Ren ' R m ' Với giả thiết yếu tố ảnh hởng lên trình độc lập với nhau, kết tính đợc từ thí nghiệm sấy tĩnh Nu = 1,5979*Re0,6613 có mặt phơng trình Khi phơng trình chuẩn số cho trạng thái vật ẩm dao động có dạng: Nu ' = A' '.1,5979 Re0,6613 R m ' Thùc hiƯn logarit c¬ sè e cho hai vế ta đợc: ln(Nu) = ln(A.1,5979.Re0,6613) + m.ln(R) Với phơng trình nh ln(Nu) ln(R) phụ thuộc lẫn theo hàm bậc nhất, số mũ m đóng vai trò hệ số góc Tổng hợp số liệu từ bảng từ Table16 đến Table18 ta đợc bảng sau : Table 22 ln(R) 0.2281 0.8015 1.5740 1.7006 ln(Nu') 6.3173 6.5388 6.8686 6.8805 Đường liên hệ ln(Nu') - ln(R) 6.9 ln(Nu') 6.8 6.7 6.6 6.5 6.4 6.3 6.2 0.5 ln(R) 46 1.5 Tõ ®å thị ta đa đợc biểu thức: ln(Nu) = 6,2266 + 0,3948ln(R) Víi ®é tin cËy r2 = 0.9967 Để tìm A ta thành lập phơng trình: ln(A.1,5979.Re0,6613) = 6,2266 biÕt Re = 7462 Sau gi¶i ta đợc A = 0,8699 Chuẩn số Pr theo tính toán không đổi Pr = 0,649 Liên hệ A Pr ta đợc biểu thức : A = (Pr)0,322 Cuối sau trình xử lí nói ta dẫn đến phơng trình : Nu = 1,5979.Re0,6613.(Pr)0,322.R0,3948 III.2 Kết truyền nhiệt chuyển chất sấy tầng sôi với hạt lớp hạt : Đối tợng nghiên cứu thí nghiệm tầng sôi với lớp hạt hạt chè đen Các thông số hạt chè đợc tiến hành thí nghiệm riêng Đem cân lợng chè khoảng 1g, sau tiến hành đếm xem có hạt mẫu Để xác định thể tích mẫu chè, đa mẫu vào ống nghiệm có chứa nớc, xác định thể tích nớc dâng lên thể tích mẫu chè Từ số liệu tính đợc khối lợng trung bình hạt chè, khối lợng riêng hạt chè dtđ hạt Đờng kính tơng đơng(dtđ) đợc tính theo công thức: d td = 1,24 exp(ln(m.0,001 /( ρ n)) / 3) Trong ®ã : - m: khối lợng mẫu hạt, g; - : khối lợng riêng hạt chè, g/ml; - n : số hạt chè đếm đợc mẫu 47 Table 23 Mu M1 M2 1,003 756 0,001327 10 8,850 1,150 0,872174 1,426 KL mÉu hạt (g) Số hạt KL hạt (g) Vo(ml) Vnước(ml) Vhạt(ml) ρ (g/ml) dtđ(mm) M3 1,002 792 0,001625 10 8,850 1,150 0,871304 1,404 Trung bình 1,000 767 0,001304 10 8,850 1,150 0,869565 1,419 1,002 772 0,001299 10 8,850 1,150 0,871014 1,416 Table 24 : Kết sấy tầng sôi với hạt, mật độ va chạm nhỏ Tkhớ = 95oC thời Mẫu gian(s) Mtổng (g) Mkhô (g) Re 27.5 46 54 62 70 94 43.18% 12.99% 5.96% 5.19% 4.05% 3.69% 1.018 0.921 1.013 1.013 1.003 1.012 0.711 0.815 0.956 0.963 0.964 0.976 131.5 131.5 131.5 131.5 131.5 131.5 60 120 180 300 420 Quan hệ độ ẩm - thời gian 50% 40% Độ ẩm M0 M1 M2 M3 M4 M5 Tbm( C) W ẩm/khô o 30% Với tập hợp hạt 20% 10% 0% 100 200 300 Thi gian (phỳt) 48 400 500 Lợng ẩm thoát(g) 0.307 0.106 0.057 0.050 0.039 0.036 Đường thể tốc độ sấy 0.006 0.005 dw/dt 0.004 0.003 0.002 0.001 0.00% 10.00% 20.00% 30.00% 40.00% 50.00% Độ ẩm (kg âm/kg vl khơa0 Table 25 : KÕt qu¶ thÝ nghiƯm víi tập hợp hạt Tkhí = 95oC thi W Mu Tbm Mtổng Mkhô Re gian ẩm/khô M0 27.5 43.18% 1.018 0.711 131.5 M1 60 39 35.58% 1.006 0.742 131.5 M2 120 40 24.80% 1.097 0.879 131.5 M3 180 55 18.06% 1.033 0.875 131.5 M4 300 68 7.68% 1.023 0.95 131.5 M5 420 90 4.58% 1.005 0.961 131.5 M6 540 94 3.57% 1.102 1.064 131.5 M7 660 94 3.16% 1.011 0.98 131.5 49 Lượng H2O 0.307 0.264 0.218 0.158 0.073 0.044 0.038 0.031 Quan hệ độ ẩm - thời gian 50% Độ ẩm 40% 30% Với lớp hạt 20% 10% 0% 200 400 600 800 Thời gian (phút) Đường tốc độ sấy 0.0020 0.0018 0.0016 d w /d t 0.0014 0.0012 0.0010 Series1 0.0008 0.0006 0.0004 0.0002 0.0000 0.00% 10.00% 20.00% 30.00% 40.00% 50.00% Độ ẩm (kg ẩm/kg vl khô) Từ kết thực nghiệm, ta tiến hành số tính toán dẫn đến tính hệ số cấp khối cho hạt chè, từ tính chuẩn số Nu đặc trng cho trình chuyển chất 50 Table 26 : Tính toán cho thí nghiệm với lợng hạt, mật độ va chạm nhỏ Mu M0 M1 M2 M3 M4 M5 Thời gian (s) Tkh 60 120 180 300 420 95 95 95 95 95 95 F (m2) 6.29588E-06 6.29588E-06 6.29588E-06 6.29588E-06 6.29588E-06 6.29588E-06 mỈt ∆p (mmHg) L−ỵng H2O (g) 27.5 46 54 62 70 94 608.62625 558.00914 521.05762 469.35197 400.33265 21.6237 0.307 0.106 0.057 0.050 0.039 0.036 TbÒ β (kg/m2s) 0.00080051 0.00039335 0.00038027 0.00017370 0.00293187 Table 27 : TÝnh to¸n cho thÝ nghiƯm víi líp hạt, mật độ va chạm lớn Lợng Thi Tbề p β F (m2) H2O Mẫu gian Tkh (kg/m2s) (mmHg) mỈt (g) (s) M0 95 6.29588E-06 27.5 608.62625 0.307 M1 60 95 6.29588E-06 39 581.32449 0.264 0.0021039 M2 120 95 6.29588E-06 40 578.6914 0.218 0.0014732 M3 180 95 6.29588E-06 55 515.95325 0.158 0.0012031 M4 300 95 6.29588E-06 68 418.77899 0.073 0.0003154 M5 420 95 6.29588E-06 90 108.1185 0.044 0.0007279 M6 540 95 6.29588E-06 94 21.6237 0.038 0.0028388 M7 660 95 6.29588E-06 94 21.6237 0.031 0.0025144 51 H2 O trung b×nh/1 hạt (g) 0.000561 0.000169 0.000077 0.000067 0.000053 0.000048 H2 O trung b×nh/1 hạt (g) 0.000561 0.000462 0.000322 0.000234 0.000100 0.000059 0.000046 0.000041 D (m2/s) 3.44591E-05 3.44591E-05 3.44591E-05 3.44591E-05 3.44591E-05 3.44591E-05 D (m2/s) 3.44591E-05 3.44591E-05 3.44591E-05 3.44591E-05 3.44591E-05 3.44591E-05 3.44591E-05 Nu' 0.032895 0.016164 0.015626 0.007138 0.120477 Nu' 0.086455 0.060538 0.049437 0.012960 0.029910 0.116652 0.103320 Kết luận Qua nghiên cứu kết đợc trình bày trên, rút số kết sau đây: Trong trình sấy tĩnh, chuẩn số Nu Re quan hệ với theo phơng trình : Nu = 1,5979*Re0,6613 Trong trình sấy vật dao động, ảnh hởng yếu tố dao động thể qua phơng trình: Nu = 1,5979.Re0,6613.(Pr)0,322.R0,3948 Trong trình sấy tầng sôi với lớp hạt, giai đoạn đầu hệ số cấp khèi tÝnh cho mét h¹t sÊy víi Ýt h¹t nhỏ so với sấy với lớp hạt, hiệu truyền nhiệt trờng hợp sấy hạt nhỏ so với trờng hợp sấy với lớp hạt 52 Tài liệu tham khảo Ting Vit Nguyn Bin (2005), Các trình, thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩ, tập 4, NXB KH&KT, Hµ Néi Nguyễn Bin (1994), Cơ sở tÝnh toán chuyn quy mô thit b công ngh, Trng H Bách khoa H Ni, H Ni Phm Công Dng (2000), Nghiên cu qúa trình v thit b sy tng s«i, ứng dụng cho sấy bảo quản ng« hạt, Luận văn tiến sỹ, Đại học B¸ch Khoa Hà Néi, Hà Nội Nguyn Vn May (2004), Giáo trình K thut sấy n«ng sản thực phẩm, NXB KH&KT, Hà Nội Phm Xuân Ton (2003), Các qúa trình, thit b c«ng nghệ hãa chất thực phẩm, tập 3, NXB KH&KT, Hà Nội Nguyễn Minh Tuyển, Phạm Văn Thiªm (1997), Kỹ Thuật c«ng nghệ hãa học, tập 1, NXB KHKT, Hà Nội Nguyễn Minh Tuyển, Phạm Văn Thiªm (2001), Kỹ Thuật c«ng nghệ hãa học, tập 2, NXB KHKT, Hà Nội Nguyễn Minh Tuyển (2005), Quy hoạch hãa thực nghiệm, NXB KH&KT, Hà Nội TS Trần Xoa, TS Nguyn Trng Khuông, KS H Lê Viên (2004), S tay Qúa trình v thit b công ngh hóa chất tËp I, NXB KH&KT, Hà Nội 10 TS Trần Xoa, TS Nguyn Trng Khuông, TS Phm Xuân Ton (2004), S tay Qúa trình v thit b công ngh hóa cht tập II, NXB KH&KT, H Ni 53 11 Đỗ Văn Đài, Nguyễn Bin, Phạm Xuân Toản, Đỗ Ngọc Cử (1999), Cơ sở trình thiết bị công nghệ hóa học, tập I, Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội 12 Tạ Văn Đĩnh (1997), Phơng pháp tính, NXB Giáo Dục 13 Hoàng Văn Chớc (1997), Kỹ thuật Sấy, NXB KH&KT, Hà Nội 14 Đào Văn Phúc, Dơng Trọng Bái, Nguyễn Thợng Chung, Vũ Quang (2006), Vật Lý 12, NXB Giáo Dục, Hà Nội Ting Anh 15 R.B.Keey (1972), Drying Principles and practice, volume 13, Pergamon Press, New York 16 D Kunii, O.Levenspiel (1969), Fluidization engineering, John Wiley & Sons 17 H Littman (1970), Fluidization fundamentals and application, Volume 66, New York Phơ lơc Tãm t¾t néi dung Trong công nghệ hóa chất, trình truyền nhiệt chuyển chất đợc quan tâm nghiên cứu nhằm làm sở cho tính toán, thiết kế phục vụ sản xuất Trong luận văn tiến hành nghiên cứu Nghiên cứu trình truyền nhiệt chuyển chất sấy vật chuyển động : ảnh hởng chuyển động vật lên chuyển khối sÊy.” 54 ... phần vào nghiên cứu cho trình đợc giao nhiệm vụ : Nghiên cứu trình truyền nhiệt chuyển chất sấy vật chuyển động : ảnh hởng chuyển động vật lên chuyển khối sấy Chơng I Tổng quan I.1 Sự truyền nhiệt. .. (Nghiên cứu trình truyền nhiệt chuyển chất sấy vật chuyển động : ảnh hởng chuyển động vật lên chuyển khối sấy) Luận văn tập trung giải nhiệm vụ cụ thể sau đây: Nghiên cứu trình chuyển khối với vật. .. vật sấy, trình truyền ẩm từ vật sấy bề mặt sấy, trình truyền ẩm từ bề mặt vật sấy vào môi trờng Các trình truyền nhiệt truyền chất xảy đồng thời vật sấy, chúng có ảnh hởng qua lại lẫn chịu ảnh