C- hệ số trở lực của mỏy, chọn C= 1,8 2,5.
a) Cơ sở vật lý của quỏ trỡnh sấy
Sấy là quỏ trỡnh nước từ vật liệu ẩm khuyếch tỏn, bốc hơi ra khụng khớ xung quanh nú. Quỏ trỡnh này được thực hiện do sự chờnh lệch ỏp suất hơi nước ở mụi trường xung quanh và trờn bề mặt vật liệu ẩm. Để làm cho lượng ẩm trờn bề mặt sản phẩm bốc hơi cần cú điều kiện :
Pm > Pk
Pm - Pk = ΔP Pm- ỏp suất hơi nước trờn bề mặt vật liệu;
Pk - ỏp suất riờng phần của hơi nước trong khụng khớ;
ΔP - động lực của quỏ trỡnh sấy.
Trị số ΔP càng lớn, thỡ lượng ẩm chuyển ra mụi trường xung quanh càng mạnh và quỏ trỡnh sấy được thực hiện nhanh hơn.
Như vậy, quỏ trỡnh bốc hơi nước ra khụng khớ xung quanh phụ thuộc vào cả Pm và Pk, trong đú Pm phụ thuộc vào nhiệt độ sấy, độ ẩm ban đầu của vật liệu và tớnh chất liờn kết của nước trong vật liệu, cũn Pk phụ thuộc chủ yếu vào lượng hơi nước cú trong khụng khớ.
Trong vật liệu ẩm nước tồn tại ở hai trạng thỏi : liờn kết và tự do. ở cả
hai dạng ẩm đú, nước đều cú thể khuếch tỏn và bốc hơi ra khụng khớ. Nước liờn kết do được giữ bởi lực liờn kết húa học rất lớn nờn rất khú bay hơi. Nước này chỉ bay hơi khi vật liệu được đốt núng ở nhiệt độ cao và trong quỏ trỡnh bay hơi thường gõy nờn sự biến đổi cấu trỳc phõn tử của vật liệu.
Do tớnh chất hỳt, nhả ẩm của vật liệu trong khụng khớ nờn giữa độ ẩm trong vật liệu và trong khụng khớ luụn cú quỏ trỡnh cõn bằng động.
http://www.ebook.edu.vn - 116 - khụng khớ làm cho ỏp suất hơi trờn bề mặt vật liệu Pm giảm xuống. Từ
trong vật liệu nước sẽ được khuyếch tỏn ra bề mặt và bốc hơi thiết lập cõn bằng mới giữa ỏp suất bề mặt và độ ẩm. Độ ẩm của vật liệu được giảm dần theo quỏ trỡnh ấy. Theo mức độ khụ của vật liệu, sự bốc hơi nước chậm dần và tới khi độ ẩm cũn lại của vật liệu đạt tới một giỏ trị nào đú, cũn gọi là độ ẩm cõn bằng wcb, khi đú ΔP = 0, nghĩa là Pm = Pk thỡ quỏ trỡnh sấy ngừng lại.
Nếu Pm < Pk thỡ ngược lại vật liệu sẽ hỳt ẩm và quỏ trỡnh này được gọi là quỏ trỡnh hấp thụ nước, nú được diễn ra cho đến khi độ ẩm của vật liệu
đạt tới trị số độ ẩm cõn bằng thỡ dừng lại.
Quỏ trỡnh nước từ vật liệu ẩm bay hơi, kốm theo sự thu nhiệt. Vỡ thế, nếu khụng cú sự đốt núng, cung cấp nhiệt từ ngoài vào thỡ nhiệt độ của vật liệu giảm xuống. Khi nhiệt độ giảm sẽ làm giảm ỏp xuất hơi trờn bề mặt, dẫn đến làm chậm tốc độ bốc hơi nước. Do đú, muốn sấy nhanh, phải cung cấp lượng nhiệt từ ngoài vào để làm tăng nhiệt độ của vật liệu sấy.
Qui luật thay đổi độ ẩm được đỏnh giỏ bằng tốc độ sấy, đú là tốc độ
khuếch tỏn của nước từ vật liệu ra khụng khớ. Tốc độ sấy được xỏc định bằng lượng nước bốc hơi từ 1m2 bề mặt hay từ 1kg vật liệu ẩm trong một
đơn vị thời gian : Us W Fτ = hay Us W Gτ = Us- tốc độ sấy, kg/m2.h hay ( kg/kg.h);
W- lượng hơi nước bốc hơi từ bề mặt vật liệu cú diện tớch F(m2) hay từ G(kg) vật liệu trong thời gian τ(h).
Khi tốc độ sấy cao, nghĩa là thời gian cần làm khụ vật liệu ngắn, năng suất thiết bị sấy cao.
Cho tới nay vẫn chưa cú những phương phỏp hoàn chỉnh để tớnh toỏn lựa chọn trước tốc độ sấy, vỡ nú chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố biến
đổi trong quỏ trỡnh sấy. Người ta chỉ cú thể tớnh toỏn tương đối chớnh xỏc trờn cơ sở cỏc đường cong sấy được vẽ theo kết quả thực nghiệm cho từng loại vật liệu trong những điều kiện nhất định như : nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ
http://www.ebook.edu.vn - 117 - luật thay đổi nhiệt, ẩm của phần lớn cỏc loại nụng sản đều cú dạng chung như trờn đồ thị hỡnh 2.9.
Căn cứ vào sự biến thiờn của tốc độ sấy, cú thể chia hai giai đoạn chủ
yếu : tốc độ sấy khụng đổi (giai đoạn I) và tốc độ sấy giảm (giai đoạn II). Nếu căn cứ theo trỡnh tự thời gian thỡ quỏ trỡnh sấy được chia theo 3 giai
đoạn :
- Giai đoạn đầu làm núng vật liệu, ứng với thời gian rất ngắn τo nhằm
đưa vật liệu sấy từ nhiệt độ thấp lờn nhiệt độ cao cú thể bay hơi được. ở
giai đoạn này nhiệt độ vật liệu tvl tăng nhanh đồng thời tốc độ sấy Us cũng tăng nhanh nhưng độ ẩm vật liệu wvl giảm khụng đỏng kể (đoạn AB) vỡ thời gian ngắn.
- Giai đoạn thứ hai ứng với thời gian τ1. ở giai đoạn này tốc độ sấy khụng thay đổi. Toàn bộ nhiệt từ khụng khớ truyền vào cho vật liệu dựng
để bốc hơi nước. Nhiệt độ của vật liệu hầu như khụng đổi và bằng nhiệt độ
hơi nước bốc ra. Độ ẩm vật liệu giảm xuống rất nhanh (đoạn BC).
Tốc độ sấy khụng đổi là do trong vật liệu cũn nhiều nước, lượng ẩm rời đến bề mặt vật liệu để bốc hơi tương ứng với lượng ẩm đó bốc hơi trờn bề mặt. Giai đoạn này chủ yếu làm tỏch lượng nước tự do trong vật liệu, nước bay hơi ra khỏi bề mặt vật liệu sấy tương tự như khi bay hơi từ mặt nước tự do. E τ0 τ1 τ2 B C I II D τ (h) B C τ (h) A Wh(%)
Đ−ờng cong giảm ẩm của hạt
Đ−ờng nhiệt độ của hạt θ
Độ ẩm cân bằng
Đ−ờng cong tốc độ sấy
http://www.ebook.edu.vn - 118 -
Hỡnh 2.9. Đồ thị quỏ trỡnh sấy hạt
- Giai đoạn cuối ứng với thời gian τ2. ở giai đoạn này tốc độ sấy giảm,
độ ẩm của vật liệu cũng giảm dần (đoạn CD), trong khi đú nhiệt độ vật liệu tăng dần. Giai đoạn này được diễn ra cho đến khi vật liệu cú độ ẩm cõn bằng (ứng với điểm D) thỡ tốc độ sấy bằng 0, quỏ trỡnh sấy dừng lại.
Nguyờn nhõn làm cho vận tốc sấy giảm là do vật liệu đó khụ hơn, tốc
độ khuyếch tỏn ẩm trong vật liệu nhỏ hơn tốc độ bay hơi nước trờn bề mặt do phải khắc phục trở lực khuyếch tỏn. Cuối giai đoạn này, lượng ẩm liờn kết bền nhất bắt đầu được tỏch ra. Nhiệt cung cấp một phần để nước tiếp tục bốc hơi, một phần để vật liệu tiếp tục núng lờn. Nhiệt độ vật liệu sấy
được tăng lờn cho đến khi vật liệu đạt được độ ẩm cõn bằng thỡ nhiệt độ
vật liệu bằng nhiệt độ tỏc nhõn sấy (tương ứng với điểm E). Vỡ vậy, ở giai
đoạn này cần giữ nhiệt độ tỏc nhõn sấy khụng vượt quỏ nhiệt độ cho phộp của vật liệu.