3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.2.2. Tính toán các thông số cơ bản của quá trình sấy lý thuyết
Quá trình sấy lý thuyết là quá trình không có tổn thất do vật liệu sấy mang đi, do thiết bị truyền tải mang đi, không có tổn thất do tỏa ra môi trường, qua kết cấu bao che… mà chỉ có tổn thất do tác nhân sấy mang đi. Do đó bao nhiêu nhiệt lượng do tác nhân sấy cung cấp cho vật liệu sấy hoàn toàn dùng để tách ẩm khỏi vật liệu. Vì vậy quá trình sấy lý thuyết bằng không khí nóng được xem là quá trinh đẳng entanpy. Ta biểu diễn quá trình sấy lý thuyết trên đồ thị I-d.
Trên đồ thị I-d ta có:
- Điểm 0: Tương ứng với trạng thái không khí ngoài trời, được đặc trưng bởi cặp thông số t0, φ0
- Điểm 1: Tương ứng với trạng thái không khí trước buồng sấy, được đặc trưng bởi cặp thông số số t1, φ 1
- Điểm 2: Tương ứng với trạng thái không khí ra khỏi buồng sấy, được đặc trưng bởi cặp thông số số t2, φ 2
Để tránh hiện tượng nội suy khi sử dụng đồ thị làm mất tính chính xác nên ta sử dụng phương pháp giải tích làm tính toán cụ thể:
3.2.2.1. Trạng thái không khí môi trường (Điểm 0):
Lượng chứa ẩm do được xác định theo công thức:
do =0,621 (kg ẩm/kg kk) (3.1) Trong đó: - Độ ẩm tương đối của không khí ( =80%)
P - Áp suất không khí (P=760 mmHg) Pb- Phân áp suất bão hòa
Phân áp suất bão hòa được xác định theo công thức
Pb = (bar) (3.2)
Pb = = 0,026 (bar) Thay Pb vào công thức (1) ta xác định được lượng chứa ẩm:
do = 0,621. =0,013189 (kg ẩm/kg kk) Entanpy của không khí ẩm:
Entanpy của không khí ẩm là entanpy ứng với 1kg không khí khô, ta có: I0 = Ik+d.Ih.= Cpk.to+ do(r+Cph.to) (kJ/kg kk) (3.3) Trong đó:
Cpk - Nhiệt dung riêng của không khí khô, Cpk = 1,004 (kJ/kgK) Cph - Nhiệt dung riêng của hơi nước quá nhiệt, Cph = 1,842 (kJ/kgK) r là nhiệt ẩn hóa hơi, r=2500 (J/kg) Thay các giá trị vào công thức (3.3) ta có:
I0 = 1,004.22 + 0,013(2500+1,842.22) = 55,59 (kJ/kg kk)
3.2.2.2. Trạng thái không khí ra khỏi buồng sấy (Điểm 2):
Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ tác nhân sấy sau quá trình sấy ta có t2 = 40oC. Nhiệt độ này trong quá trình tính toán thiết kế máy sấy thường được chọn sao cho đủ nhỏ để giảm tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi nhưng cũng đủ lớn xa trạng thái bão hòa để tránh hiện tượng đọng sương lên bề mặt vật liệu sấy.
Lượng chứa ẩm d2 được xác định theo công thức: Từ công thức (3.3) ta suy ra:
d2= = (kg ẩm/kg kk) (3.4) I2- Entanpy của không khí sau quá trình sấy (I2=I1)
I1=I2= 1,004.t1+d1(2500+1,842.t1) = 1,004.75+0,013(2500+1,842.75) = 110,094 Thay I2 vào (3.4) ta xác định được lượng chứa ẩm của không khí sau quá trình sấy:
d2 = = 0,027173 (kg ẩm/kg kk) Xác định độ ẩm tương đối :
Từ công thức (3.1) ta suy ra: =
Trong đó Pb2 là phân áp suất hơi nước bão hòa sau quá trình sấy ở nhiệt độ t2
Pb2 = (bar) Thay t2 = 40oC vào ta được Pb2 =0,0731 (bar)
Vậy độ ẩm tương đối là:
= = 0,5805 = 58,05%
3.2.2.3. Xác định lượng không khí lý thuyết (Lo)cần thiết:
Ẩm đi vào hệ thống sấy gồm ẩm do vật liệu sấy mang vào và ẩm do không khí ngoài trời đưa vào. Ẩm ra khỏi hệ thống sấy gồm ẩm do tác nhân sấy mang ra và ẩm do vật liệu sấy mang ra. Ta có phương trình cân bằng ẩm cho hệ thống sấy:
Lodo +G1w1 = Lod2 +G2w2
Lưu lượng không khí khô cần thiết: Lo = =
Lo= = 370171,5 (kg kk) Gọi lo là lượng không khí khô cần thiết để bay hơi 1 kg ẩm, ta có công thức:
Lo=lo.W
=> lo = = = =71,5104 (kgkk/kg ẩm)
3.2.2.4. Xác định nhiệt lượng tiêu hao lý thuyết:
Phương trình cân bằng nhiệt cho toàn bộ hệ thống sấy lý thuyết:
Qo=Lo(I1-Io)=Lo(I2-Io) (kW) Nhiệt lượng tiêu hao tính cho cả quá trình sấy
Qo=370171,5(110,0943-55,59472)= 20174191 (kJ/h) =5604 (kW) Nhiệt lượng tiêu hao để bay hơi 1kg ẩm: