CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY
3.2. CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA TÁC NHÂN SẤY
Tác nhân sấy là những chất dùng để truyền nhiêt cho vật liệu sấy và chuyên chở lượng dùng ẩm tách ra từ vật sấy. Trong quá trình sấy môi trường xung quanh luôn được bổ xung lượng ẩm thoát ra từ vật sấy. Nếu độ ẩm này không được mang đi thì độ ẩm tương đối của không khí bao quanh vật thể sấy sẽ tăng lên đến khi đạt giá trị cân bằng giữa vật sấy và môi trường bao quanh thì quá trình thoát ẩm vật ngừng lại. Như vậy cùng với viêc cấp nhiệt cho vật ẩm để hoá hơi ẩm lỏng, đổng thời phải tải ẩm đã thoát ra khỏi vật vào môi trường. Đó cũng chính là nhiệm vụ cơ bản của tác nhân sấy.
Tác nhân sấy có thể là khói lò, khí sạch, hơi quá nhiệt, khí khói.
3.2.1. Không khí ẩm
Không khí ẩm là loại tác nhân sấy có sẵn trong tự nhiên, không khí ẩm là hỗn hợp của nhiều chất khí khác nhau và có chứa một lượng hơi nước nhất định. Khi nghiên cứu người ta coi không khí ẩm gổm hai thành phần chính là không khí khô và hơi nước. Không khí khô (khí lý tưởng) được gọi là thành phần cố định còn hơi nước là thành phần luôn thay đổi trong không khí ẩm. Để đơn giản trong tính toán người ta coi không khí ẩm là hỗn hợp khí lý tưởng nên nó tuân theo các định luật của khí lý tưởng [5].
• Một số khái niệm:
- Khối lượng không khí ẩm bằng tổng khối lượng của không khí và hơi nước.
G=Gk+Gh (kg) (3.11) - Không khí khô và hơi nước được phân bố đều trong thể tích tức là:
V = Vk-Vh ( m3 ) (3.12)
- Nhiệt độ của không khí khô bằng nhiệt độ của hơi nước và chính là nhiệt độ của không khí ẩm.
t = tk =th (3.13)
- Áp suất của không khí bằng tổng phân áp suất không khí khô và phân áp suất của hơi nước.
P = Pk+ Ph(3.14)
Tuỳ theo trạng thái hơi nước trong không khí ẩm người ta chia không khí ẩm thành 3 loại:
- Không khí ẩm chứa bão hoà: là loại không khí ẩm mà lượng hơi nước chứa trong đó chứa đạt đến mức tối đa có nghĩa là vẫn còn khả năng chứa thêm nước.
- Không khí ẩm bão hoà: là loại không khí ẩm mà lượng hơi nước đã chứa đến mức tối đa.
- Không khí ẩm quá bão hoà là loại không khí ẩm mà lượng hơi nước đã chứa đến mức tối đa và còn chứa thêm cả nước ngưng tự.
• Các thông số cơ bản của không khí ẩm
- Độ ẩm tuyệt đối: là lượng hơi nước (tính bằng gram) chứa trong 1 m3 không khí ẩm. Độ ẩm tuyệt đối ký hiệu là f.
1000 V .
f Gh (g/m3) (3.15)
- Độ ẩm tương đối: là tỷ số giữa lượng hơi nước chứa trong không khí ẩm với lượng hơi nước lớn nhất có thể chứa trong không khí ẩm ở cùng nhiệt độ. Độ ẩm tương đối ký hiệu là φ:
% 1000 .
max h
k
G
G
(3.16) Trong đó:
Gh - là lượng hơi nước chứa trong không khí ẩm (kg)
Gh max - là lượng hơi nước chứa trong không khí ẩm ở trạng thái bão hoà (kg).
- Độ chứa ẩm của không khí ẩm: là lượng hơi nước chứa trong 1 kg không khí khô, ký hiệu là d.
% 1000 .
k h
G
d G ( g/kg không khí khô) (3.17)
- Entanpicủa không khí ẩm: trong kỹ thuật sấy người ta tính entanpi của nó ứng với 1 kg không khí khô. Theo định nghĩa, lượng chứa ẩm d là số gram hơi nước chứa trong 1 kg không khí khô nên entanpi của không khí ẩm I là entanpi của 1 kg không khí khô của d gram ẩm. Do đó entanpi của không khí ẩm bằng:
I = ik + 0,001dih (KJ/kg KK ) (3.18) 3.2.2. Không khí nóng
Không khí nóng là loại tác nhân sấy. Về cơ bản cũng giống như không khí ẩm, nó có đầy đủ các tính chất, nhiệm vụ, vai trò như trên. Để tạo ra khômg không khí nóng, người ta có thể sử dụng nguồn năng lượng như điện hơi quá nhiệt, than, dầu và một số dạng năng lượng tái tạo khác như năng lượng mặt trời.
Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy dùng không khí nóng là tác nhân:
Trong buồng đốt nhiên liệu được đốt cháy, khối thoát ra sẽ qua bộ trao đổi nhiệt (Calorife). Tại đây không khí sạch có nhiệt độ thấp được đưa qua bộ trao đổi nhiệt ở phía trong (nếu khối nóng đi ở phía trong). Lúc này không khí sạch chuyển thành không khí nóng có độ ẩm thấp và nhiệt đô thích hợp đi vào buồng sấy để thực hiện quá trình sấy và thải ra ngoài. sử dụng không khí nóng làm tác nhân sấy có ưu điểm là:
không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và không có các phản ứng hoá học, đô bền của thiết bị sấy được nâng cao. Song cũng có hạn chế phức tạp cho kết cấu buồng đốt, chi phí năng lượng cao
Hiện nay tác nhân sấy không khí nóng được sử dụng tương đối nhiều để sấy nông sản, các loại hoa, quả, rau và sấy hạt ngô.
Không khí sạch