Quy luật truyền nhiệt truyền chất và chế độ sấy đối lưu một số vật liệu dạng trụ

VŨ VĂN HẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH : CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH QUY LUẬT TRUYỀN NHIỆT TRUYỀN CHẤT VÀ CHẾ ĐỘ SẤY ĐỐI LƯU MỘT SỐ VẬT LIỆU DẠNG TRỤ 2005 – 2007 Hà Nội 2007 VŨ VĂN HI H NI - 2007 Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội - Luận văn thạc sĩ khoa học Quy luật truyền nhiệt truyền chất chế độ sấy ĐốI LƯU số vật liệu dạng TRụ Ngành: công nghệ nhiệt lạnh M S: 62.52.80.05 Vũ VĂN HảI Ngi hng dn khoa hc: GS.TSKH trần văn phú Hà nội 2007 LỜI CẢM ƠN Qua cơng trình nghiên cứu này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tồn thể thầy, giáo Viện khoa học công nghệ nhiệt - lạnh giúp đỡ, động viên, tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập nghiên cứu Trường Xin chân thành cảm ơn GS TSKH Trần Văn Phú tận tình bảo, hướng dẫn để tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, bạn bè, gia đình người thân tạo điều kiện, động viên giúp đỡ hoàn thành luận văn Cao học Hà Nội, ngày 18 tháng 11 năm 2007 Tác giả Vũ Văn Hải Luận văn thạc sỹ khoa học LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu, tính tốn thiết kế tơi hướng dẫn thầy giáo: GS TSKH Trần Văn Phú Các kết nghiên cứu luận văn hoàn toàn trung thực chưa công bố công trình khác Nếu sai, tơi xin chịu hình thức kỷ luật theo quy định Tác giả Vũ Văn Hải Vũ Văn Hải Công nghệ Nhiệt- Lạnh Luận văn thạc sỹ khoa học MỤC LỤC Trang Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình Mở đầu CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT TRUYỀN CHẤT TRONG VẬT LIỆU SẤY 1.1 Mục đích, ý nghĩa ký thuật sấy 1.1.1 Vai trò kỹ thuật s đời sống 1.1.2 Ý nghĩa việc nghiên cứu kỹ thuật sấy 11 1.2 Lịch sử phát triển công nghệ sấy gỗ, thực trạng xu pt 11 1.2.1 Các phương pháp sấy gỗ 15 1.2.2 Lịch sử phát triển công nghệ sấy gỗ, thực trạng xu 15 phát triển 1.3 Quá trình truyền nhiệt truyền chất vật liệu sấy 18 1.3.1 Các loại vật liệu ẩm 19 1.3.2 Các dạng liên kết lượng liên kết ẩm 19 1.3.3 Các đặc trưng nhiệt động vật liệu ẩm 23 1.3.4 Các đặc trưng nhiệt vật lý vật liệu ẩm 25 1.3.5 Quá trình truyền nhiệt truyền chất vật liệu sấy 29 1.3.5.1 Định luật Fourier dẫn nhiệt 29 1.3.5.2 Định luật Fich khuếch tán 31 1.3.5.3 Phương trình dẫn nhiệt khuếch tán 32 CHƯƠNG 2- CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THỜI GIAN SẤY 45 2.1 Các phương pháp xác định thời gian sấy có 45 Vũ Văn Hải Công nghệ Nhiệt- Lạnh Luận văn thạc sỹ khoa học 2.1.1 Phương pháp giải tích 45 2.1.2 Phương pháp nửa lý thuyết nửa thực nghiệm 54 2.1.3 Phương pháp thực nghiệm 55 2.2 Phương pháp xác định thời gian sấy 55 2.2.1 Cơ sở lý luận 55 2.2.2 Sự tương tự nhiệt lượng vật nhận Q(0,τ) lượng 58 ẩm cần bay 2.2.3 Phương pháp xác định thời gian sấy 60 CHƯƠNG 3- MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM VÀ CÁC KẾT QUẢ THU 61 ĐƯỢC TỪ THÍ NGHIỆM 3.1 Giới thiệu thiết bị sấy buồng bước tiến hành thí nghiệm 61 3.1.1 Kết cấu buồng sấy 61 3.1.2 Các bước tiến hành thí nghiệm 66 3.2 Các kết thu từ thí nghiệm 67 CHƯƠNG 4- SO SÁNH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VỚI 70 LÝ THUYẾT 4.1 Xác định thời gian sấy vật hình trụ phương pháp đồng dạng 4.1.1 Xây dựng đồ thị Q(0,τ)/Q(0,∞)=f(Bi, Fo) 70 70 4.1.2 Xác định thời gian sấy vật hình trụ phương pháp đồng 73 dạng 4.2 So sánh kết thí nghiệm với lý thuyết 74 CHƯƠNG 5- TÓM TẮT VÀ KẾT LUẬN 76 5.1 Tóm tắt 76 Vũ Văn Hải Cơng nghệ Nhiệt- Lạnh 5.2 Kết luận đề xuất nghiên cứu Luận văn thạc sỹ khoa học 76 5.2.1 Kết luận 76 5.2.2 Đề xuất hướng nghiến cứu 76 Vũ Văn Hải Công nghệ Nhiệt- Lạnh Luận văn thạc sỹ khoa học DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Độ ẩm gỗ quy định trước đem gia công Bảng 1.2 Ẩm dung riêng trung bình số vật liệu ẩm Bảng 1.3 Nhiệt dung riêng số vật liệu ẩm Vũ Văn Hải Công nghệ Nhiệt- Lạnh Luận văn thạc sỹ khoa học DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1: Cấu tạo thiết bị sấy Hình 3.2: Mặt thiết bị Hình 3.3 Phía sau thiết bị Hình 3.4 Đồ thị Q/Q n = f Q (Bi, F ) Vũ Văn Hải Công nghệ Nhiệt- Lạnh Luận văn thạc sỹ khoa học LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, kinh tế nước ta có bước phát triển đáng kể, bước cơng nghiệp hố, đại hố đất nước Trong ngành cơng nghiệp chế biến sản phẩm sau thu hoạch nguyên liệu trước đưa sản xuất ngày phát triển mạnh mẽ, đặc biệt trình sấy Sấy trình cơng nghệ sử dụng nhiều ngành công nông nghiệp Trong công nghiệp chế biến nông lâm, hải sản, kỹ thuật sấy đóng vai trị đặc biệt quan trọng Việt nam nước có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm với gần 70% dân số làm nghề nông nên loại nông sản thực phẩm đa dạng, phong phú có sản lượng lớn Vì vậy, nghiên cứu phát triển công nghiệp sấy loại nông sản thực phẩm coi nhiệm vụ chiến lược phát triển kinh tế Trước đây, nông sản thực phẩm phơi ánh nắng mặt trời nên sản phẩm thu thường có chất lượng thấp, thời gian phơi sấy lâu phụ thuộc vào thời tiết Công nghệ sấy phát triển cho phép tạo sản phẩm có giá trị chất lượng cao, giữ màu sắc, mùi vị sản phẩm Một công nghệ sấy nhiều nước giới nói chung Việt Nam nói riêng cơng nghệ sấy đối lưu vật liệu sấy dạng hình trụ Vì tác giả chọn đề tài: Nghiên cứu truyền nhiệt truyền chất vấn đề xác định thời gian sấy hệ thống sấy buồng để sấy vật liệu dạng hình trụ Trong luận văn tơi trình bày phương pháp xác định thời gian sấy vật liệu dạng hình trụ phương pháp đồng dạng, sau tiến hành thí nghiệm để xác định thời gián sấy so sánh với kết thí nghiệm với lý thuyết tính tốn Vũ Văn Hải Cơng nghệ Nhiệt- Lạnh 66 Luận văn thạc sỹ khoa học Quạt Bảng điều khiển Ngăn chứa vật liệu sấy Thiết bị đo gió Đường ống khí Đồng hồ đo tốc độ dịng khí (m/giây) Cân điện tử Bộ phận điều chỉnh tốc độ quạt Công tắc quạt 10 Công tắc thay đổi từ nhiệt 11 Nút khẩn cấp 12 Cơng tắc 13 Công tắc điện trở 14 Bộ phận điều chỉnh lượng nhiệt 15 Trụ đỡ cho nhiệt kế bầu khô (td) 16 Trụ đỡ cho nhiệt kế bầu ướt (tw) 17 Khoang điện trở 18 Cần gạt 19./20 Van xả khay làm ẩm 21 Cần gạt Vũ Văn Hải Công nghệ Nhiệt- Lạnh 67 Luận văn thạc sỹ khoa học IC 106D loại thiết bị sấy dạng tủ, sử dụng để tiến hành thí nghiệm vật liệu cần sấy khơ qua thu thông số việc quản lý hệ thống công nghiệp Các tham số điều khiển là: tốc độ luồng khí sấy khơ nhiệt độ bầu sấy khơ nó; trọng lượng vật liệu sấy quan sát liên tục cân số, qua xác định đặc tính đường cong sấy khơ vật liệu qua thời gian điều kiện làm việc định Buồng sấy gồm thiết bị sau: a Máng sấy khô: Thiết bị gồm máng vuông thép không gỉ Phần sau máng thiết kế phù hợp để tạo nhiễu loạn dòng khí sấy khơ cho phép khay chứa vật liệu ẩm tiếp xúc với khơng khí điều kiện giống mà khơng bị đọng nước Phía cuối bên trái máng lắp quạt đa tốc điều khiển tay; mà tốc độ luồng khí thay đổi khoảng sau: Khơng khí làm nóng cách tăng điện trở lên tới mức tối đa kW Vật liệu đặt ngăn, đặt máng quan sát Kích thước làm việc hiệu là: Tổng công suất sấy kg vật liệu Ba ngăn treo lò xo cân với độ phân giải 2gr Do vật liệu sấy khơ cân liên tục, từ xác định lượng hao hụt độ ẩm xảy vật liệu b Các dụng cụ đo: Vũ Văn Hải Công nghệ Nhiệt- Lạnh 68 Luận văn thạc sỹ khoa học Ngoài cân nêu trên, thiết bị lắp với nhiệt kế cho phép xác định nhiệt độ khơng khí bầu khí khơ ướt trước sau vật liệu sấy khô, từ xem xét độ ẩm khơng khí với hỗ trợ biểu đồ nhiệt kế 3.1.2 Các bước tiến hành thí nghiệm Đây thí nghiệm để xác định thời gian sấy sấy sấy tre hình trụ có độ ẩm ban đầu ω1 đến độ ẩm ω2 biết độ ẩm cân tre ωcb Vất sấy tre hình trụ có đường kính d = 15 mm, chiều dài l = 300 mm, khối lượng ban đầu G1 = 3032 (g) đặt cân bên buồng sấy, tốc độ tác nhân sấy v = 1,7 (m/s), nhiệt độ trung bình tác nhân sấy 51,3 (0C) Trong trình sấy nước vật sấy bay vào tác nhân sấy khơng khí khối lượng vật sấy giảm dần kết ta đọc cân, sau 10 phút khối lượng vật lại G2 = 2560 (g) Sau ta tiếp tục sấy vật đến khối lượng vật sấy không giảm coi nước vật sấy bay tồn khối lượng vật cịn lại Gk = 1398 (g) Từ ta xác định độ ẩm trước sau sấy tre theo công thức: = ω1 Ga − Gk GH2 3032 −1389 = = = = 0, 54 54% G1 G1 3032 (3.1) = ω2 G2 − Gk GH2 2560 −1389 = = = = 0, 45 45% 2560 G2 G2 (3.2) Độ ẩm cân tre xác định theo công thức: B ωcb = b   1/ n    ϕ   100   −ϕ   b  1/ n % (3.3) Với tre ta có B = 81, b = 1, n = Vũ Văn Hải Công nghệ Nhiệt- Lạnh 69   1/   81 65   = = ωcb        100 − 65    Luận văn thạc sỹ khoa học 1/ (3.4) 12 % 3.2 Các kết qủa thu từ thí nghiệm Thời gian (phút) Nhiệt độ k.khí (0C) 10 20 30 40 50 60 70 80 100 130 160 190 220 250 285 310 340 370 48 49 50 51 52 53 53 53 52 52 53 53 52 52 51 51 50 50 50 10h20 10h30 10h40 10h50 11h 11h10 11h20 11h30 11h40 12h 12h30 13h 13h30 14h 14h30 15h5 15h30 16h 16h30 Σ6h10' − t = 51.3 Khối lượng Khối lượng vật đồng hồ sấy (g) (g) 59650 3032 59576 2958 59520 2902 59480 2862 59448 2830 59430 2812 59406 2788 59392 2774 59380 2762 59360 2742 59337 2719 59316 2698 59298 2680 59282 2664 59265 2647 59250 2632 59234 2616 59200 2582 59178 2560 − t- t  3.3 2.3 1.3 0.3 0.7 1.7 1.7 1.7 0.7 0.7 1.7 1.7 0.7 0.7 0.3 0.3 1.3 1.3 1.3 đánh giá sai số nhiệt độ khơng khí vào buồng sấy Đánh giá độ xác kết đo vấn đề khó khăn thí nghiệm thí nghiệm chưa có kết chuẩn có sẵn để so sánh Thơng thường sai số kết thí nghiệm đánh giá thông qua tiêu sau: Vũ Văn Hải Công nghệ Nhiệt- Lạnh 70 Luận văn thạc sỹ khoa học - Sai số nhầm lẫn: có giá trị lớn dễ dàng nhận biết số đo có giá trị khác hẳn số đo khác Sai số loại bỏ q trình thí nghiệm tiến hành cẩn thận khơng có bất thường xảy - Sai số hệ thống: chủ yếu độ xác thiết bị đo Các thiết bị đo sử dụng thí nghiệm thiết bị có độ xác cao, kiểm tra có sai số khơng đáng kể, sai số hệ thống nhỏ bỏ qua - Sai số ngẫu nhiên: sai số tránh khỏi, gây khơng xác tất yếu nhân tố hồn tồn ngẫu nhiên Vì thừa nhận tồn khơng thể tìm kiếm khử ngun nhân gây Trong thực tế tiến hành đo giá trị nhiều lần (n lần hữu hạn) lấy giá trị trung bình làm kết đo, sai số trung bình bình phương kết đo đặc trưng cho độ xác kết đo Ví dụ đo nhiệt độ khơng khí vào buồng sấy ta đo 19 lần thời điểm khác lấy giá trị trung bình làm kết t ính tốn đó: Sai số trung bình bình phương dãy số đo: −   − T T ∑  i   i =1  = = σ 19 19 1, (3.4) Sai số trung bình bình phương kết đo: = S Vũ Văn Hải σ = n 1, = 0,32 19 (3.5) Công nghệ Nhiệt- Lạnh 71 Luận văn thạc sỹ khoa học CHƯƠNG SO SÁNH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VỚI LÝ THUYẾT 4.1 Xác định thời gian sấy vật hình trụ phương pháp đồng dạng 4.1.1 Xây dựng đồ thị Q(0,τ)/Q(0,∞)=f(Bi, Fo) Quá trình đốt nóng làm nguội trụ ta có cơng thức tính phân bố nhiệt độ trung bình vật thời điểm τ sau: θ =4Bi ∑ −* ∞ exp(-x Fo) 2 n =1 x (Bi + x ) −* Q = 1− θ Qn (3.6) (3.7) Trong đó: x.J1(x) = Bi.J0(x) J (x) = - (x/2)2 (x/2)4 (x/2)6 + − + − 1!1! 2!2! 3!3! x/2 (x/2)3 (x/2)5 J1 (x) = − + − + 0!1! 1!2! 2!3! (3.8) (3.9) (3.10) Ở ta lấy bậc Thay J0(x) J1(x) vào phương trình x.J1(x) = Bi.J0(x) ta có: (Bi + 4)x4 - (16Bi + 32)x2 + 64Bi = (3.11) AX2 + BX + C = (3.11) Ta sử dụng phần mềm Excel để tính quan hệ ba đại lượng Bi, Fo Q/Qn ta biết hai đại lượng, giả sử ta biết Bi Q/Qn ta thay vào chương trình để tính Fo Vũ Văn Hải Công nghệ Nhiệt- Lạnh Luận văn thạc sỹ khoa học 72 Bi 0.001 0.001 0.001 A 4.001 4.001 4.001 B 32.016 32.016 32.016 C 0.064 0.064 0.064 0.005 0.005 0.005 4.005 4.005 4.005 32.08 32.08 32.08 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 4.01 4.01 4.01 4.01 4.01 4.01 4.01 0.001 0.001 0.001 ∆ X2 θ 0.951241 0.980204 0.990052 Q/Qn 0.048759 0.019796 0.009948 1024 1024 1024 0.002 0.002 0.002 8 Fo 25 10 0.32 0.32 0.32 1024 1024 1024 0.009988 0.009988 0.009988 8 25 10 0.779043 0.904949 0.951287 0.220957 0.095051 0.048713 32.16 32.16 32.16 32.16 32.16 32.16 32.16 0.64 0.64 0.64 0.64 0.64 0.64 0.64 1024 1024 1024 1024 1024 1024 1024 0.01995 0.01995 0.01995 0.01995 0.01995 0.01995 0.01995 8 8 8 25 10 2.5 0.5 0.25 0.607284 0.819134 0.905057 0.951342 0.980241 0.990068 0.99502 0.392716 0.180866 0.094943 0.048658 0.019759 0.009932 0.00498 4.001 4.001 4.001 32.016 32.016 32.016 0.064 0.064 0.064 1024 1024 1024 0.002 0.002 0.002 8 25 10 0.951241 0.980204 0.990052 0.048759 0.019796 0.009948 0.005 0.005 0.005 4.005 4.005 4.005 32.08 32.08 32.08 0.32 0.32 0.32 1024 1024 1024 0.009988 0.009988 0.009988 8 25 10 0.779043 0.904949 0.951287 0.220957 0.095051 0.048713 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 4.01 4.01 4.01 4.01 4.01 4.01 4.01 32.16 32.16 32.16 32.16 32.16 32.16 32.16 0.64 0.64 0.64 0.64 0.64 0.64 0.64 1024 1024 1024 1024 1024 1024 1024 0.01995 0.01995 0.01995 0.01995 0.01995 0.01995 0.01995 8 8 8 25 10 2.5 0.5 0.25 0.607284 0.819134 0.905057 0.951342 0.980241 0.990068 0.99502 0.392716 0.180866 0.094943 0.048658 0.019759 0.009932 0.00498 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 32.8 32.8 32.8 32.8 32.8 32.8 32.8 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 1024 1024 1024 1024 1024 1024 1024 0.098765 0.098765 0.098765 0.098765 0.098765 0.098765 0.098765 8 8 8 25 10 2.5 0.5 0.25 0.084645 0.372393 0.610193 0.781089 0.905817 0.951675 0.975483 0.915355 0.627607 0.389807 0.218911 0.094183 0.048325 0.024517 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 4.14 4.14 4.14 4.14 4.14 4.14 4.14 4.14 34.24 34.24 34.24 34.24 34.24 34.24 34.24 34.24 8.96 8.96 8.96 8.96 8.96 8.96 8.96 8.96 1024 1024 1024 1024 1024 1024 1024 1024 0.270531 0.270531 0.270531 0.270531 0.270531 0.270531 0.270531 0.270531 8 8 8 8 25 10 2.5 0.87 0.25 0.05 0.001154 0.066773 0.258257 0.5079 0.762103 0.789383 0.933701 0.986257 0.998846 0.933227 0.741743 0.4921 0.237897 0.210617 0.066299 0.013743 Vũ Văn Hải X1 Công nghệ Nhiệt- Lạnh Luận văn thạc sỹ khoa học 73 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 40 40 40 40 40 40 40 32 32 32 32 32 32 32 1024 1024 1024 1024 1024 1024 1024 0.888889 0.888889 0.888889 0.888889 0.888889 0.888889 0.888889 8 8 8 2.5 0.5 0.25 0.1 0.05 0.0116 0.107046 0.406104 0.633639 0.793023 0.910597 0.95502 0.9884 0.892954 0.593896 0.366361 0.206977 0.089403 0.04498 1 1 1 5 5 5 48 48 48 48 48 48 48 64 64 64 64 64 64 64 1024 1024 1024 1024 1024 1024 1024 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 8 8 8 2.5 0.5 0.25 0.1 0.05 0.01 0.017611 0.19415 0.433065 0.652057 0.844332 0.924852 0.997561 0.982389 0.80585 0.566935 0.347943 0.155668 0.075148 0.002439 5 5 9 9 112 112 112 112 112 320 320 320 320 320 1024 1024 1024 1024 1024 4.444444 4.444444 4.444444 4.444444 4.444444 8 8 0.5 0.25 0.1 0.05 0.009101 0.089747 0.302816 0.660159 0.865793 0.990899 0.910253 0.697184 0.339841 0.134207 Vẽ đồ thị Q/Qn = fQ(Bi, F0) Với F0 cho trước ta hoàn toàn vẽ đồ thị biểu diễn quan hệ Q/Qn = fQ(Bi, F0) cách: Cho Bi giá trị ta tìm nghiệm x thay vào phương trình (3.6) ta −* tính θ từ tính Q/Qn Như ta xác định điểm đồ thị, cho Bi thay đổi, ứng với giá trị Bi ta xác định điểm đồ thị, sau nối điểm lại ta có đồ thị Q/Qn = fQ(Bi, F0) Vũ Văn Hải Công nghệ Nhiệt- Lạnh Luận văn thạc sỹ khoa học 74 Q/Qn 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 Fo=25 10 2.5 0.5 0.25 0.1 0.05 0 10 -3 20 30 -2 40 50-1 60 700 80 90 100 110 120 10 10 10 10 10 20 40 60 Bi Hình 3.4 đồ thị Q/Qn = fQ(Bi, F0) 4.1.2 Xác định thời gian sấy vật hình trụ phương pháp đồng dạng Để so sánh lý thuyết với kết thí nghiệm ta tính thời gian sấy tre hình trụ có đường kính d = 12 (mm), dài 300 (mm), biết độ ẩm tương đối trước sau sấy là: ω1 = 54% ω2 = 45%, độ ẩm cân ωcb = 12% Chế độ sấy đối lưu cưỡng với nhiệt độ trung bình tác nhân sấy tf = 51,3 (0C) Để ứng dụng phương pháp tương tự cần biết hệ số trao đổi chất βm bề mặt vật liệu sấy hệ số khuếch tán ẩm lịng vật am Trong đó, hệ số trao đổi chất βm, tương tự hệ số trao đổi nhiệt đối lưu α, xác định từ phương trình tiêu chuẩn từ số liệu thí nghiệm/5/ Còn hệ số khuếch tán ẩm am, tương tự hệ số dẫn nhiệt độ dẫn nhiệt, xác định thực nghiệm cho vật liệu sấy Đối với vật liệu sấy tre ta phải thí nghiệm để xác định hệ số βm am hạn chế thời gian thiết bị thí nghiệm nên luận văn tác giả sử dụng hệ số khuếch tán ẩm lòng vật am gỗ; am = 1,278.10-9 [m2/s], số trao đổi chất βm bề mặt vật liệu chưa có tiêu chuẩn Biot chưa Vũ Văn Hải Cơng nghệ Nhiệt- Lạnh 75 tính Bi m = Luận văn thạc sỹ khoa học βm R Vì ta sử dụng giá trị Bim theo số liệu thực nghiệm am Nga Với độ ẩm trung bình vật liệu sấy ω = 49 % ta xác định Bim = 0,14 Khi đó: M(0, τ) ω1 − ω2 0,54 − 0, 45 = = = 0,21 M(0, ∞) ω1 − ωcb 0,54 − 0,12 Với giá trị M(0, τ) Q(0, τ) = F(Bi1 , Fo) ta tìm = 0,21 Bi = 0,14 từ biểu đồ Q(0, ∞) M(0, ∞) Fo2 = 0,87 Do thời gian sấy xác định theo công thức: Fo R 0,87.(0,006)2 = = 24507 giây hay τ = 6,8 τ = am 1,278.10−9 Hình vẽ Vũ Văn Hải Cơng nghệ Nhiệt- Lạnh 76 Luận văn thạc sỹ khoa học 4.2 So sánh kết thí nghiệm với lý thuyết So sánh kết q trình thí nghiệm với tính tốn lý thuyết ta thấy có bị sai lệch, nguyên nhân nhiều yếu tố: - Buống sấy đặt phịng nhí nghiệm, q trình sấy nhiệt độ độ ẩm phịng ln ln thay đổi khơng khí nóng khỏi buồng sấy phần lớn lại tuần hoàn trở lại để vào buồng sấy nhiệt độ độ ẩm tác nhân sấy thay đổi Trong khi tính tốn lý thuyết ta lấy giá trị không đổi - Khi xây dựng đồ thị Q/Qn = f(Bi, Fo) hàm tính tốn ta vơ hạn, tính tốn ta khơng thể tính hết số hạng mà bỏ qua số hạng vơ bé đằng sau, tra đồ thị ta mắc sai số định - Đối với vật sấy tre, tính tốn ta sử dụng hệ số am tiêu chuẩn Bim gỗ hệ số chưa thật xác Vũ Văn Hải Công nghệ Nhiệt- Lạnh 77 Luận văn thạc sỹ khoa học CHƯƠNG TĨM TẮT VÀ KẾT LUẬN 5.1 Tóm tắt Bằng lý thuyết nhiệt động học trình không thuận nghịch chứng minh dẫn nhiệt khuếch tán ẩm riêng rẽ liên hợp mơ hình tốn học trường nhiệt độ độ ẩm có dạng Do phân bố nhiệt độ độ ẩm có dáng điệu nhau, chúng khác hệ số Từ tương tự mặt mơ hình tốn học ta rút đồng hai quan hệ Q(0,τ)/Q(0,∞) quan hệ W(0,τ)/W(0,∞) Từ đó, xây dựng phương pháp xác định thời gian sấy Sau xây dựng phương pháp xác định thời gian sấy tác giả tính thời gian sấy vật liệu dạng trụ lý thuyết sau tiến hành thí nghiệm để so sánh kết lý thuyết tính tốn với thực nghiệm 5.2 Kết luận đề xuất hướng nghiên cứu 5.2.1 Kết luận Qua việc nghiên cứu, phân tích đánh giá kết tính tốn lý thuyết kết hợp với kết thực nghiệm ta thấy: Việc tính tốn xác thời gian sấy vật liệu vấn đề phức tạp, phức tạp mà khi tính tốn thiết kế thực tế thường lấy giá trị trung bình điều kiện tiêu chuẩn Cũng độ phức tạp mà có nhiều nhà khoa học giới tiến hành nghiên cứu đưa nhiều công thức khác nhau, công thức khác có độ sai số định 5.2.2 Đề xuất hướng nghiên cứu Do hoàn cảnh thực tế, đặc biệt hạn chế mặt thời gian thiết bị thí nghiệm kết thu thật xác mang tính tổng Vũ Văn Hải Cơng nghệ Nhiệt- Lạnh 78 Luận văn thạc sỹ khoa học quát Khi có điều kiện tác giả tiếp tục hoàn thiện nghiên cứu mình, cụ thể là:  Cải tạo thiết bị để thay đổi chế độ sấy  Thí nghiệm với nhiều vật liệu sấy dạng trụ để khẳng định tính đắn phương pháp xác định thời gian sấy xây dựng Vũ Văn Hải Công nghệ Nhiệt- Lạnh 79 Luận văn thạc sỹ khoa học TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Văn Phú, Nguyễn Đình Thọ, Về phương pháp xác định thời gian sấy, Khoa học & Công nghệ nhiệt, N061-tháng 1/2005 Trần Văn Phú, Vũ Văn Hải, Hoàng Anh Tuấn, Nguyễn Thị Thu Hương, Tuyển tập báo cáo khoa học, Đà nẵng 10-2007 Krechetov I.V.,Sấy gỗ, NXB “Công nghiệp rừng”,Moscow, 1980 (tiếng Nga) Li H., Morey R., Thin-layer Drying Rate of Yellow Dent Corn (as Affected by Drying Air Temperature, Air-Flow Rate, Initial Moisture Content and Relative Humidity).Transactions of The American Society of Agricultural Engineers, 27(2) 1984 Đặng Quốc Phú, trần Thế Sơn, trần Văn Phú, Truyền nhiệt, NXB “Giáo dục” HN 2001 Trần Văn Phú, Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, NXB “Giáo dục” HN 2001 Hồ Xuân Các, Nguyễn Hữu Quang, Công nghệ sấy gỗ, NXB "Nông nghiệp" HN 2005 Luikov A V Lý thuyết sấy, NL, Moscow 1968 Vũ Văn Hải Công nghệ Nhiệt- Lạnh 80 Luận văn thạc sỹ khoa học TĨM TẮT LUẬN VĂN Q trình xác định xác thời gian sấy chế độ sấy thích hợp nhiều nhà khoa học nghiên cứu đưa công thức khác nhau, phương pháp lại có nhược điểm khác nhau, ví dụ phương pháp lý thuyết Luikov có số nhược điểm sau: thứ bỏ qua giai đoạn đốt nóng, nhược điểm thứ hai khó xác định xác điểm ranh giới giai đoạn tốc độ sấy không đổi giai đoạn tốc độ sấy giảm dần nhược điểm cuối vào nghiệm phương trình khuếch tán ẩm với Fourier đủ lớn mà chưa tính đến ảnh hưởng hiển nhiên q trình dẫn nhiệt Dođó, ứng dụng phương pháp Luikov cho trường hợp sấy gỗ phạm phải sai số khoảng 36% so với thời gian sấy thực tế Cịn phương pháp Phylonhenko ơng coi tốc độ sấy q trình khơng Nhược điểm phương pháp Phylonhenko phải xác định đến tham số A, B m cho loại vật liệu sấy, để áp dụng cơng thức ơng cho vật liệu khác phải tiến hành nhiều thí nghiệm cho loại vật liệu để xác định tham số A, B m Xuất phát từ vấn đề đặt luận văn đề cập nghiên cứu nội dung sau:  Xây dựng phương pháp xác định thời gian sấy sở đồng dạng hai trình dẫn nhiệt trình khuếch tán ẩm vật liệu sấy,  Tiến hành thí nghiệm sấy vật liệu dạng trụ để so sánh, đánh giá với lý thuyết trình bày  Kết luận đề xuất hướng nghiên cứu Vũ Văn Hải Công nghệ Nhiệt- Lạnh ... cơng nghệ sấy đối lưu vật liệu sấy dạng hình trụ Vì tác giả chọn đề tài: Nghiên cứu truyền nhiệt truyền chất vấn đề xác định thời gian sấy hệ thống sấy buồng để sấy vật liệu dạng hình trụ Trong... trưng nhiệt động vật liệu ẩm 23 1.3.4 Các đặc trưng nhiệt vật lý vật liệu ẩm 25 1.3.5 Quá trình truyền nhiệt truyền chất vật liệu sấy 29 1.3.5.1 Định luật Fourier dẫn nhiệt 29 1.3.5.2 Định luật. .. liệu ẩm, đặc trưng nhiệt vật lý vật liệu ẩm, trình truyền nhiệt truyền chất vật liệu sấy 1.3.1 Các loại vật liệu ẩm Vật liệu ẩm vật có khẳ hấp phụ nước, vật liệu ẩm vật có cấu trúc xốp, mao dẫn