Quy luật truyền nhiệt truyền chất và chế độ sấy buồng một số vật liệu dạng tấm phẳng

Quy luật truyền nhiệt truyền chất và chế độ sấy buồng một số vật liệu dạng tấm phẳng Quy luật truyền nhiệt truyền chất và chế độ sấy buồng một số vật liệu dạng tấm phẳng Quy luật truyền nhiệt truyền chất và chế độ sấy buồng một số vật liệu dạng tấm phẳng luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

Bộ giáo dục đào tạo Trường Đại học Bách KHoa hµ néi - Luận văn Thạc sĩ KHoa học Quy luật truyền nhiệt truyền chất chế độ sấy dạng tủ số vật liệu dạng phẳng Ngành: Công nghệ nhiệt - Lạnh Nguyễn Thị Thu Hương Người hướng dẫn khoa học: GS.TSKH.Trần Văn Phú Hà nội, 2007 Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu Hương Lời cam đoan Em xin cam đoan công trình nghiên cứu, tính toán thiết kế em hướng dẫn thầy giáo GS.TSKH Trần Văn Phú Để hoàn thành luận văn em đà sử dụng tài liệu ghi mục tài liệu tham khảo Các kết nghiên cứu luận văn hoàn toàn trung thực chưa công bố công trình Nếu sai, em xin chịu hình thức kỷ luật theo quy định Hà nội, ngày 28 tháng 12 năm 2007 Học viên Nguyễn Thị Thu Hương Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu Hương Các chữ viết tắt ký hiệu Các chữ viết tắt TNS: tác nhân sấy VLS: vật liệu sấy NSTP: nông sản thực phẩm HTS: hệ thống sấy TNTC: truyền nhiệt truyền chất QHTG: quy hoạch trực giao BVK: bc vt khe Các ký hiệu M: Độ chứa Èm cđa vËt liƯu sÊy a 1ct vµ at 1ct hệ số chảy tràn ẳng nhiệt không đẳng nhiệt ẩm a 2k : hệ số khuếch tán ẩm lỏng gradient hàm lượng ẩm M a 1md at 1md : hệ số khuếch tán hệ số khuếch tán nhiệt ẩm mao dẫn a mmd , at mmd : hệ số khuếch tán ẩmvà hƯ sè khch t¸n nhiƯt cđa Èm mao dÉn a m , at m : hệ số khuếch tán hƯ sè khch t¸n nhiƯt cđa Èm j: mËt độ dòng dịch chuyển ẩm j 2m : mật độ dòng dịch chuyển ẩm dạng màng j 2k : mật độ dòng dịch chuyển ẩm khuếch tán j : mật độ dòng dịch chuyển ẩm dạng j 1pt : mật độ dòng ẩm khuếch tán phân tử j 1dl : mật độ dòng ẩm khuếch tán đối lưu j 1ct : mật độ dòng ẩm chảy tràn Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu Hương k 2m kt 2m : hệ số chuyển động lớp màng lỏng đẳng nhiệt không đẳng nhiệt D: hệ số khuếch tán ẩm : gradient ψ: mao dẫn ρ o : mật độ cốt khô vật liệu P i : áp suất thấm mao dẫn K ii , k ij : hệ số ảnh hưởng chéo hàm ẩm nhiệt độ, áp suất M f : ẩm tự vật liệu sấy M cb : độ chứa ẩm cân τ: thời gian W: độ ẩm khơng khí D p2 : hệ số khuếch tán ẩm lỏng hiu ỏp sut trng n Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu Hương Mục lục Trang Danh mục bảng Danh mục hình Lời nói đầu Chương I: Tổng quan trình truyền nhiệt truyền chÊt vËt liƯu sÊy 1.1 Kh¸i niƯm sÊy, Vai trò KTS đời sống, ý nghĩa việc nghiên cứu KTS 1.1.1 Khái niệm sấy 1.1.2 Vai trò cđa KTS ®êi sèng 1.1.3 ý nghÜa cđa kü thuật sấy 1.2 Các dòng dịch chuyển ẩm dịch chuyển ẩm vật liệu sấy 1.2.1 Các dòng dịch chuyển dịch chuyển vật keo 1.2.2 Các dòng dịch chuyển dịch chuyển ẩm vật xốp mao dẫn 1.2.3 Các dòng dịch chuyển ẩm vËt keo xèp mao dÉn 1.2.4 DÞch chun Èm đối lưu vật liệu sấy 1.3 Quá trình truyền nhiƯt, trun chÊt VLS 1.3.1 Các loại vật liệu ẩm 1.3.2 Các dạng liên kết lượng liên kết ẩm 1.3.3 Các đặc trưng nhiệt động vật liệu ẩm 1.3.4 Các đặc trưng nhiệt vật lý vật liệu ẩm 1.3.5 Quá trình truyền nhiệt truyền chất vt liu sy Chương II: Các phương pháp xác định thời gian sấy 2.1 Các phương pháp xác định thêi gian sÊy hiƯn cã 2.1.1 Phương pháp giải tích 2.1.2 Phương pháp nửa lý thuyết nửa thực nghiệm 2.1.3 Phng phỏp thc nghim 2.2 Phương pháp xác định thời gian sấy Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu Hương 2.2.1 Cơ sở lý luận 2.2.2 Sự tương tự nhiệt lượng vật nhận Q(0,τ) lượng ẩm cần bay W(0,τ) 2.2.3 Phương pháp xác định thời gian sấy KÕt luËn Ch­¬ng III: Mô hình thí nghiệm kết thu từ thí nghiệm 3.1 Giới thiệu thiết bị sấy buồng 3.1.1 Mô tả kết cấu thiết bị 3.1.2 Cấu tạo thiết bị 3.1.3 Hoạt động thiết bị sấy 3.1.4 Các bước tiến hành thí nghiệm 3.2 Phương pháp xác định chế độ sấy tối ưu 3.2.1 Cơ sở tốn học 3.2.2 Mơ hình hóa 3.2.3 Các phương pháp quy hoạch tốn học 3.2.4 Phân tích lựa chọn thông số tối ưu 3.2.5 Xây dựng mô hình giải tích cho đối tượng nghiên cứu 3.2.6 Lựa chọn phương pháp thích hợp KÕt ln Ch­¬ng IV: Xư lý số liệu so sánh kết 4.1 Tiến hành thí nghiệm sấy khoai tây 4.2 Xác định thời gian sấy khoai tây theo phương pháp tính toán 4.3 So sánh kết thực nghiệm tính tốn lý thuyết CHƯƠNG V: TÓM TẮT VÀ KẾT LUẬN 5.1 Tãm tắt 5.2 Kết luận kiến nghị 5.2.1 Kt lun 5.2.2 xut hng nghiờn cu Tài liệu tham khảo Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu H­¬ng DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.2 Ẩm dung riêng trung bình số vật liệu ẩm Bảng 1.3 Nhiệt dung riêng số vật liệu ẩm Bảng 4.1: S liu thớ nghim sy khoai tây cắt lát máy sấy IC 106D Bảng 4.2: Bảng số liệu tính tốn xác định mối quan hệ Q(0, τ) = F(Bi1 , Fo) Q(0, ) Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu Hương DANH MC CC HèNH Hình 3.1: Mặt trước máy Hình 3.2: Mặt thiết bị Hình 3.3: Phía sau thiết bị Hình 4.1 Khoai tây cắt lát trước sấy Hình 4.2 Khoai t©y sau sÊy Hình 4.3: Đồ thị biểu thị mối quan hệ Q/Qn Bi LuËn văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu Hương Lời nói đầu Khí hậu Việt Nam nước ta khí hậu nhiệt đới nóng ẩm với gần 80% dân số làm nghề nông nên loại nông sản thực phẩm đa dạng, phong phú có sản lượng lớn Từ thời xa xưa người nông dân đà biết ứng dụng lượng mặt trời để phơi khô sản phẩm như: lúa, ngô, đậu, lạc nhằm mục đích bảo quản dài ngày Nếu sau thu hoạch sản phẩm không bảo quản tốt bị giảm phẩm chất, màu, mùi, giảm giá trị dinh dưỡng, chí bị hỏng Sấy trình công nghệ sử dụng nhiều ngành công nông nghiệp Trong công nghiệp chế biến nông lâm, hải sản, kỹ thuật sấy đóng vai trò đặc biệt quan trọng 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 công nghệ sấy đối lưu vật liệu sấy dạng mỏng Vì em đà 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 phẳng" Trong luận văn em trình bày phương pháp xác định thời gian sấy vật liệu dạng phẳng phương pháp đồng dạng, sau tiến hành thí nghiệm để xác định thời gian sấy so sánh với kết thí nghiệm với lý thuyết đà tính toán Bản luận văn gồm chương: * Chương 1: Tổng quan trình truyền nhiệt, truyền chất vật liệu sấy * Chương 2: Các phương pháp xác định thời gian sấy * Chương 3: Mô hình thí nghiệm kết thu từ thí nghiệm * Chương 4: So sánh đánh giá kết với lý thuyết * Chương 5: Kết luận Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu Hương Chương I Tổng quan trình truyền nhiệt Truyền chất vật liệu sấy 1.1 Khái niệm sấy, Vai trò Kts đời sống, ý nghĩa việc nghiên cứu kts 1.1.1 Khái niệm sấy Sấy trình tách ẩm (hơi nước nước) khỏi VLS, VLS nhận lượng để ẩm từ lòng VLS dịch chuyển bề mặt vào môi trường tác nhân sấy (TNS) Quá trình sấy trình truyền nhiệt truyền chất xảy đồng thời Trong lòng VLS trình dẫn nhiệt khuếch tán ẩm hỗn hợp Trao đổi nhiệt - ẩm bề mặt VLS với TNS trình trao đổi nhiệt trao đổi ẩm đối lưu liên hợp Quá trình bên VLS chủ yếu chịu ảnh hưởng dạng liên kết ẩm với cốt khô vật liệu, trình bề mặt VLS chủ yếu chịu ảnh hưởng cấu trao đổi nhiệt ẩm thông số TNS VLS Sấy trình công nghệ, tính chất công nghệ luôn thay đổi TÝnh chÊt c«ng nghƯ cđa vËt liƯu gåm: tÝnh chÊt hoá lý, tính chất kết cấu, tính chất sinh hoá Quá trình sấy nhằm tăng cường số đặc tính công nghệ để phục vụ nhiều mục đích khác Khi sấy sản phẩm gốm nhằm mục đích làm độ bền tăng lên để tiếp tục gia công; sấy hạt giống phải làm tỷ lệ khả nảy mầm cao lên; sấy nông sản thực phẩm giữ hương vị, màu sắc, nguyên tố vi lượng mà tăng thời gian bảo quản, giảm giá thành vận chuyển, giảm thể tích kho bảo quản Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu Hương Nu tbj t thỡ ly j = b j Bước3: Kiểm tra phù hợp phương trình hồi quy ỹ - Dùng thí nghiệm lặp xác định sTS2 theo công thức (3.16) ước lượng σ2 phụ thuộc ỹ: S2du = N − rankX N ∑ (yi -ỹ)2 (3.19) i =1 với rankS hạng ma trận thí nghiệm X (bằng k+1) Nếu ỹ phù hợp mơ hình nghiên cứu phương sai phải Điều xác định thông qua thống kê Fisher s du 2 F = ; ( s du ≥ sTS ) sTS (3.20) Chọn mức độ tin cậy α, bảng Fisher với bậc tử bậc sdu2 (N-k-1) , bậc mẫu bậc sTS2 N.(n-1) Fα Tính F mẫu thí nghiệm theo (3.20) Nếu F < Fα công nhận giả thiết sdu2 = sTS2 , chấp nhận mơ hình ỹ Nếu F ≥ Fα bác bỏ giả thiết sdu2 = sTS2 , mơ hình ỹ khơng phù hợp Khi khơng có điều kiện tiến hành thí nghiệm lặp so sánh phương sai dư sdu2 với phương sai thí nghiệm s y2 = s y2 : N ∑ (yi – y)2 N − i =1 Xác định F = s du mẫu thí nghiệm sTS Chọn mức ý nghĩa α, tra bảng Fisher với bậc tử bậc s y2 N-1, bậc mẫu bậc s du2 N-k-1, Fα Nếu F < Fα chấp nhận mơ hình ỹ, ngược lại bác bỏ ỹ • Phương pháp quy hoch trc giao 68 Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu Hương T bng s liu thớ nghiệm 3.3: Ni x1 x2 x11 x12 X21 x22 : : N xk y x1k y1 x2k y2 : XN1 : xN2 : : xNk yN Giả thiết: ỹ = β0 + β1x1 + β2x2 + + βkxk + ξ (3.21) Gọi phương trình hồi quy lý thuyết Bằng phương pháp bình phương cực tiểu tính được: B = (XTX)-1(XTY) (3.22) Trong đó:  b0    b  B =  ; :   b   k  1x11 x12 x1k   1x 21 x 22 x k  X=  ; ::::::::::::::::::::::::   1x x x   N N Nk   y1    y  Y=  1 :   y   k Tính B theo (3.22) thay vào (3.21) ta được: ŷ = b0 + b1x1 +b2x2 + + bkxk (3.23) (3.23) phương trình hồi quy thực nghiệm X gọi ma trận tính tốn Quy hoạch trực giao quy hoạch bố trí thí nghiệm cho ma trận X có tính chất sau: N ∑x i =1 im xij = (3.24) Trong đó: - i: số thí nghim 69 Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu H­¬ng - m, j: số biến thiên m, j = 0, 1, 2, , k Khi m = xio = ∀i nên từ (3.24) suy ra: N ∑x i =1 ij = 0, ∀j ≠ (3.25) Như ma trận X lúc có tính chất sau: - Tích vơ hướng hai véc tơ cột 0; - Tổng phần tử cột (trừ cột 0) Như phương pháp quy hoạch trực giao có ưu điểm là: - Số thí nghiệm (số điểm thí nghiệm QHTG cấp 2k, cấp 2k +2k +1, với k biến); - Tính tốn gọn; - Bảo đảm mức độ xác Nhận xét: Khi xây dựng phương trình hồi quy thực nghiệm ta cần tiến hành thí nghiệm thực tế Đối với đối tượng nghiên cứu trình sấy NSTP nghiên cứu điều kiện thực tế mẻ sấy nhiều thời gian, đồng thời lượng VLS tiêu tốn lớn việc giảm thí nghiệm có ý nghĩa to lớn lựa chọn phương pháp QHTG để tiến hành nghiên cứu xây dựng phương trình hồi quy thực nghiệm (3.13) hoàn toàn phù hợp 3.2.6 Lựa chọn phương pháp thích hợp • Phương pháp tối ưu hóa khơng sử dụng đạo hàm - Phương pháp tụt theo rục tọa độ: Phương pháp xây dựng sở xác định bước theo quy tắc điều chỉnh bước đơn giản tụt theo trục tọa độ hay bước triệt để hướng vecter đơn vị Phương pháp đơn giản kết thu tin cậy, phương pháp tốc độ hội tụ chậm, nhiều tốn phức tạp khơng hi t 70 Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu Hương - Phng phỏp tỡm kim theo a diện: Phương pháp áp dụng hiệu với hàm trơn, lồi áp dụng với hàm ẩn, khe Tuy nhiên phức tạp nhiều trường hợp không hội tụ - Phương pháp tiềm kiếm trực tiếp: Mỗi bước biến đỏi biến đổi biến bước khác giữ nguyên đạt tối thiểu Phương pháp gồm giai đoạn tìm kiếm có nghiên cứu tìm kiếm mẫu - Phương pháp tìm kiếm ngẫu nhiên: Xây dựng theo quy tắc điều chỉnh bước xấp xỉ ngẫu nhiên, hướng tìm kiếm ngẫu nhiên Phương pháp thường ứng dụng để tối ưu hóa lặp hàm khơng trơn, hàm ngẫu nhiên lồi không lồi Tuy nhiên có tốc độ hội tụ chậm nên hiệu ứng dụng • Các phương pháp sử dụng đạo hàm: - Phương pháp hạ nhanh (phương pháp Gradien) Nó sử dụng hàm cấp hàm mục tiêu Phương pháp nàu đơn giản không đảm bảo độ hội tụ ổn định có trường hợp nhanh, trường hợp chậm không hội tụ - Phương pháp Newton: Dựa sở tối ưu hóa hàm tồn phương Phương pháp hội tụ nhanh đặc biệt hàm lồi hàm tồn phương khơng hội tụ hội tụ chậm điểm xa tối ưu với hàm khơng trơn, khơng lồi có khe cong - Phương pháp hướng liên hợp: Bản chất phương pháp là tìm tối ưu hàm bậc sau số hữu hạn bước Phương pháp có tốc độ hội tụ nhanh mt nhng 71 Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu Hương thut toỏn mnh nht giải hàm trơn hiệu với hàm khe hàm không trơn - Tối ưu theo nguyên lý vượt khe: Phương pháp vượt khe khác so với phương pháp khác quy tắc điều chỉnh bước Độ dài bước điểm tìm kiếm bước lặp không nhỏ độ dài bước nhỏ mà hàm mục tiêu đạt giá trị cực tiểu (địa phương) theo hướng chuyển động bước lặp Thuật tốn xây dựng quy tắc điều chỉnh bước vượt khe theo phương pháp hướng phân giác, hướng vng góc hướng chiếu Affine Nhận xét: Trong phương pháp tối ưu hóa phương pháp vượt khe phương pháp tốt ta lựa chọn phương pháp vượt khe để tiến hành tối ưu hóa phương trình hồi quy thực nghiệm (3.9) với hàm mục tiêu tìm cực đại khối lượng ẩm tách đơn vị thời gian KẾT LUẬN Ở chương giới thiệu nguyên lý cấu tạo hoạt động thiết bị thí nghiệm sấy d¹ng tđ IC 106D - Chỉ bước thao tác tiến hành thí nghiệm từ việc xác định độ ẩm ban đầu VLS độ ẩm sau vật liệu sấy - Nêu lên phương pháp xác định chế độ sấy tối ưu lựa chọn chế độ sấy thích hp 72 Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu Hương Chương IV Xử lý số liệu so sánh kết 4.1 Tiến hành thí nghiệm sấy khoai t©y Ta tiến hành thí nghiệm sấy khoai t©y có bán kính trung bình 15mm máy sấy IC 106D Vật liệu đưa vào sấy xác định độ ẩm ban đầu cách sử dụng máy sấy IC 106D cõn 340g khoai tây cắt lát (hình 4.1) sau ú sấy kiệt (h×nh 4.2) cân lại cịn 170g, từ xỏc nh m ban u ca khoai tây là: ω1 = 343 − 172,5, = 50 0 343 Đưa 200g khoai t©y có độ ẩm 50% sấy thời gian 55 phút với nhiệt độ khí vào buồng sấy 600c nhiệt độ khí 540C sau ú đọc cõn khoai tây va sy thy cũn 54g mang sấy kiệt cịn 45.9g từ xác định độ ẩm sau sấy khoai ω = 54 − 45,9 = 15% 54 Sấy nhiều lần vi khoai tây cắt lát nh trờn cú m ban đầu nhau, thời gian sấy giữ không đổi 55 phút, nhiệt độ TNS vào không đổi, khối lượng lần sấy đưa vào nhau, ta thu khối lượng khoai t©y sau sấy độ ẩm sau sấy bảng đây: Bng 4.1: S liu thớ nghim sy khoai tây cắt l¸t máy sấy IC 106D tTNSvào (0C) tTNSra (0C) GVLSvào (g) ωVLSvào(%) GVLSra (g) ωVLSra (%) 60 54 200 50 54 15 60 54 200 50 52 14.7 60 54 200 50 56 15.3 60 54 200 50 53 14.8 73 Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu H­¬ng 60 54 200 50 55 15.1 60 54 200 50 51 14.6 60 54 200 50 52 14.7 60 54 200 50 50 14.5 60 54 200 50 57 15.8 60 54 200 50 53 14.8 §é Èm trung bình vật liệu sau 10 lần sấy tính 14,9% Hình 4.1 Khoai tây cắt lát trước sấy Hình 4.2 Khoai tây sau sấy 4.2 Xác định thời gian sấy khoai tây theo phương pháp tính toán Xem khoai tây cắt lát có dạng phẳng với bán kính trung bình R = 15 mm Biết độ ẩm tuyệt đối trước sau sấy b»ng: ω1 = 50% ω2 = 14.9% Chế độ sấy đối lưu cưỡng với nhiệt độ trung bình TNS tf = 60 0C, hệ số khuếch tán am = 15,8.10-8 [m2/s], hệ cố trao ®æi chÊt βm = 50.10-6 [m/s] Trong chương ta xây dựng phương pháp tính tốn thời gian sấy Áp dụng phương pháp ta tính tốn thời gian sấy toán cụ thể Trong /6/ ta có cơng thức xác định độ ẩm cân bng ca ngụ ht nh sau: 74 Luận văn thạc sü khoa häc ω cb = k1 + 0,435k ln Nguyễn Thị Thu Hương 100 ta chn = 85% , k1 = 2,7; k2 =19,5 100 − ϕ Thay vào ω cb = 2,7 + 0,435.19,5 ln 100 = 0,108 100 − 85 Q M (0,τ ) ω1 − ω 0,5 − 0,149 = = = = 0,89 Qn M (0, ∞) ω1 − ω cb 0,5 − 0,108 Bi2 = βmR am = 50.10 −6 x15.10 −3 = 4,74 15,8.10 −8 Q = 0,89 Bi2 = 4,74 Qn Với giá trị vẽ đồ thị phụ thuộc từ biểu đồ Q(0, τ) = F(Bi1 , Fo) ta Q(0, ∞) Q(0,τ ) , Bi để xác định F0 chương trình Excel Q(0, ∞) Ta biết Q trình đốt nóng, làm nguội phẳng thu biểu thức tính phân bố nhiệt độ nhiệt độ trung bình vật thời điểm τ * θ = 2B i exp(− µ n2 F0 ) ∞ ∑µ n =1 n ( Bi + Bi + µ n ) (4.1) Với µ2 = Bi thay vào (4.1) ta có: ∞ exp(− Bi F0 ) exp(− Bi F0 ) = ∑ Bi + n =1 Bi ( Bi + 2) n =1 ∞ θ = Bi2 ∑ * Từ xác định (4.2) * Q = 1−θ Qn Để vẽ đồ thị ta cho giá trị Bi = 10-3; 10-2; 10-1;100; 101 Với giá trị Bi ta có Bi = µ2 Thay vào (4.2) ta xác định θ − θ Chọn giá trị đường F0 = 10; 5; 2; ta có bảng số liệu tính tốn đây: 75 Ln văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu Hương Bng 4.2: Bảng số liệu tính tốn xác định mối quan hệ Q(0, τ) = F(Bi1 , Fo) Q(0, ∞) µ2 0.001 0.001 0.001 Bi 0.001 0.001 0.001 Fo 10 θ 0.989555056 0.994515222 0.997503247 1−θ 0.010445 0.005485 0.002497 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 10 0.900335739 0.94649694 0.975322063 0.099664 0.053503 0.024678 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 10 0.350361373 0.577648247 0.779743574 0.649639 0.422352 0.220256 Q/Qn Bi Fo=50 Fo=20 0.3965 0.1853 0.9936 0.8711 1 1 1 F0=10 0.0996643 0.6496386 0.9999697 1 F0 = Fo=2 0.0535 0.0247 0.4224 0.2203 0.9955 0.9098 1 1 0.01 0.1 10 20 1.2000 1.0000 Fo = 50 Q/Qn 0.8000 Fo = 20 0.6000 F0 = 10 Fo= 0.4000 F0 = 0.2000 0.0000 Bi Hình 4.3: Đồ thị biểu thị mối quan hệ Q/Qn Bi 76 LuËn văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu Hương T đồ thị ta thấy với Q/Qn= 0.85 ; Bi =4,74 tra F0 = Thời gian sấy tính là: τ= Fo2 R 2.x0.015.0.015 = 2848,1 (giây) = 48 (phút) = am 15.8.10 −8 Ta thấy chu kỳ sấy liên tiếp có GVLSvào, WVLSvào khối lượng GVLSra không chênh gam 4.3 So sánh kết thực nghiệm tính tốn lý thuyết Thời gian sấy thực nghiệm 55 phút Thời gian sấy theo tính tốn lý thuyết 48 phút Sai số thời gian sấy thực nghiệm tính tốn lý thuyết là: 55 − 48 x100% = 12,73% ≈ 13% 55 Sai số chấp nhận nhỏ nhiều so với sai số tính toán thực nghiệm phương pháp xác định thời gian sấy khác KẾT LUẬN Trong chương tiến thí nghiệm thực tế sấy thiết bị IC 106D với vật liệu sấy khoai tây cắt lát có đường kính trung bình 30 mm độ ẩm ban đầu 50% sấy thời gian 55 phút Với điều kiện tương tự ta tính tốn thời gian sấy phương pháp để đưa sai số tính tốn lý thuyết thí nghiệm Kết sai số tính tốn thời gian sấy phương pháp nhỏ nhiều so với phương pháp xác định thời gian sấy có 77 Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu Hương CHƯƠNG V TĨM TẮT VÀ KẾT LUẬN 5.1 Tãm t¾t Bằng lý thuyết nhiệt động học q trình khơng 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 phẳng lý thuyết sau tiến hành thí nghiệm để so sánh kết lý thuyết tính tốn vi thc nghim 5.2 kết luận kiến nghị 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 nên kết thu thật xác mang tính tổng quát Khi có điều kiện tác giả tiếp tục hồn thiện nghiên cứu mình, cụ thể là: 78 LuËn văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu Hương + Cải tạo thiết bị để thay đổi chế độ sấy + Thí nghiệm với nhiều vật liệu sấy dạng phẳng để khẳng định tính đắn phương pháp xác định thời gian sấy xây dựng trờn 79 Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu Hương Tài liệu tham khảo 1.Trn Vn Phỳ, Vũ Văn Hải, Hoàng Anh Tuấn, Nguyễn Thị Thu Hương Tuyển tập báo cáo khoa học Đà Nẵng năm 2007 Trần Văn Phú, vấn đề chọn lọc lý thuyết truyền nhiệt truyền chất (Giáo trình Cao học), ĐH Bách khoa HN 1997 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 Tài liệu hướng dẫn sử dụng Máy sấy d¹ng tđ IC 106 D AV Luikov, lý thuyết sấy , NXB lượng Moscow 1966 (tiếng Nga) A.V Luikov, Mikhailov U.A., Lý thuyết truyền nhiệt truyền chất, Energetica, M., 1963 (tiếng Nga) 80 LuËn văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu Hương TóM TắT LUậN VĂN Quá trình xác định xác thời gian sấy chế độ sấy thích hợp đà nhiều nhà khoa học nghiên cứu đà 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 đà 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 trình dẫn nhiệt Do đó, ứng dụng phương pháp Luikov cho trường hợp sấy gỗ đà phạm phải sai số khoảng 36% so với thời gian sấy thực tế Còn phương pháp Phylonhenko ông coi tốc độ sấy trình không Nhược điểm phương pháp Phylonhenko phải xác định đến tham số A, B m cho loại vật liệu sấy, để áp dụng công thức ông 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 đà 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 vËt liƯu sÊy  TiÕn hµnh bµi thÝ nghiƯm sÊy vật liệu dạng phẳng để so sánh, đánh giá với lý thuyết đà trình bày Kết luận đề xuất hướng nghiên cứu 81 Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thu Hương Thesis summary Processing defined dry time exactly at suitable dry regime is reserched by scientists and given different methods but eache one has different weaknesses for example Luiko’s theory method which has following weaknesses: Firstly, ignore warming up period; Secondly, It is difficult to define exactly boundary point between invariable dry speed and speed period reduced slowly; Finally, basing oneself on root of moist diffuse equation with big enough Fourier but not caculate heat-conducting process Therefore, when applied method Luiko for dry sphere material perpetrated error about 36% compare with reality dry time And Phylonhenko method regarded dry speed in process is zero The weakeness of Phylonhenko is defined parameters A,B and m for each different dry material, so in order to meet the Phylonhenko’s method for different materials we have to carry out experiments for materials in order to define prameters A, B and m Start the above problems, the thesis defined and researched following contents: - Demonstrate heat-conducting process and diffuse wet individually or simutanious diffuse in thin moist material - Demonstrate homogeneity between Q(0,τ ) W (0,τ ) = Q(0, ∞) W (0, ∞) - Propose new method for caculating dry time similar basic of heatconducting processes and diffuse wet individually in dry materials - Carry out dry experiment lesson thin materials (dry potato) in order to compare, evaluate the dry time and give error value - Conclude and propose the reaseach direction 82 ... thông số vật lý khác phụ thuộc vào nhiệt độ độ ẩm 1.3.4.3 Hệ số dẫn nhiệt độ Hệ số dẫn nhiệt độ a xác định theo phương pháp Nếu biết hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng mật độ vật liệu hệ số dẫn nhiệt. .. nghệ sấy, trước hết cần nghiên cứu loại vật liệu ẩm, dạng liên kết lượng liên kết ẩm, đặc trưng nhiệt động vật liệu ẩm, đặc trưng nhiệt vật lý vật liệu ẩm, trình truyền nhiệt truyền chất vật liệu. .. riêng công nghệ sấy đối lưu vật liệu sấy dạng mỏng Vì em đà 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 phẳng" Trong luận