1. Khái niệm chung
26Buồng hịa trộn
Buồng hịa trộn Khơng khí ở trạng thái M Khơng khí ở trạng thái A kh í ở ái B
Biểu diễn trên giảm đồ Ramdzim
1.1.4.Cân bằng vật chất trong thiết bị sấy 1.1.4.1. Tính độ ẩm của vật liệu
Trong kỹ thuật sấy có 2 khái niệm về độ ẩm vật liệu: x: Độ ẩm vật liệu trên căn bản vật liệu ướt (kgẩm/kgvlư).
X: Độ ẩm vật liệu trên căn bản vật liệu khô (kgẩm/kgvlk). (%kgẩm/kgvlư) (%kgẩm/kgvlk) A HA dA M H M B HB dB
Độ ẩm x và X có thể chuyển đổi qua lại
1.1.4.2. Các phương trình cân bằng vật chất:
- Lượng vật liệu khơ tuyệt đối:
- Lượng vật liệu trước khi sấy:
- Lượng vật liệu sau khi sấy:
- Lượng ẩm cần tách trong quá trình sấy: W = L1 – L2 (kg hay kg/s)
Hay W
- Lượng khơng khí khơ cần trong q trình sấy: G = (kg, kg/s)
- Lượng khơng khí ẩm cần làm bay hơi 1kg ẩm: g = (kgkkk/kgẩm)
Trong đó:
x1, x2 độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy tính theo vật liệu ướt.
d0 = d1: độ ẩm tác nhân ban đầu và sau khi đun nóng (khơng có tách ẩm cũng như tăng ẩm trong q trình đun nóng)
d2: độ ẩm tác nhân ra (sau khi mang hơi ẩm từ vật liệu sấy ra khỏi buồng sấy)
1.1.5.Cân bằng năng lượng
Nhiệt lượng cần thiết làm bay hơi 1 kg ẩm trong quá trình sấy theo lý thuyết:
HB = HC
1.1.6.Các phương thức sấy
1.1.6.1. Sấy có bổ sung nhiệt trong buồng sấy Để đơn giản bỏ qua phần nhiệt C.tvld - ∑q
B 1 1 0 A C 2 H = Const d 1 d2
Trường hợp 1: Đường cong A-B1-C: Sấy khơng có bổ sung nhiệt trong phịng sấy, chỉ có bộ phận đốt nóng. Nhiệt độ khơng khí vào buồng sấy rất cao tB1.
Trường hợp 2: Đường cong A-B2-C: Sấy có bộ phận đốt nóng và có bổ sung nhiệt trong phịng sấy.
- Bộ phận đốt nóng thì đưa nhiệt độ từ A đến B2, và entanpi từ HA đến HB2
- Bộ phận nhiệt bổ sung trong buồng sấy thì khơng làm nhiệt độ của khơng khí nóng hơn nhiệt độ do bộ phận đốt nóng đưa vào nhưng làm cho entanpi tăng từ HB2 đến HC Trường hợp 3: Đường cong A-B3-C: Sấy có bộ phận đốt nóng và có bổ sung nhiệt trong phịng sấy nhưng nhiệt độ sấy giữ không đổi = tC
- Bộ phận đốt nóng thì đưa nhiệt độ từ A đến B3, và entanpi từ HA đến HB3 B1 B 2 B 3 A d 1 d2 C
- Bộ phận nhiệt bổ sung trong buồng sấy thì duy trì nhiệt độ do bộ phận đốt nóng đưa vào = tC và làm cho entanpi tăng từ HB3 đến HC
Trường hợp 4: Đường cong A-C: Sấy khơng có bộ phận đốt nóng, chỉ có bổ sung nhiệt trong buồng sấy entanpi tăng từ HA đến HC, nhiệt độ sấy nhỏ nhất trong quá trình sấy nhiệt độ ra lớn nhất cũng chỉ bằng tC
Nhận xét: trong các trường hợp sấy nếu tốc độ bay hơi và lượng ẩm bay ra vẫn như nhau thì chọn nhiệt độ sấy nhỏ tốt cho quá trình sấy nơng sản.
Q trình sấy tốt cho nông sản thực phẩm theo thứ tự ưu tiên trường hợp 4-3-2-1. Tuy nhiên điều khiển q trình thì khó theo thứ tự khó nhất là trường hợp 4-3-2-1. 1.1.6.2. Sấy có đốt nóng giữa chừng
1.1.6.3. Sấy hồi lưu một phần khí thải
B1 B2 B3 A C1 C2 C3 t 1 t2 t0
Khơng khí tại A được đun nóng lên B1 và được sấy xuống C xả ra một phần còn một phần hồi lưu trở lại trộn với A được trạng thái M và qua caloriphe lên đến nhiệt độ sấy tB1 rồi lại về C.
Nhận xét:
- Phương pháp này có thể điều chỉnh được độ ẩm của khơng khí và tiết kiệm được năng lượng, giữ được nhiệt độ tháp.
- Một số máy sấy có hồi lưu khí thải một phầnn hưng có bộ điều chỉnh nhiệt độ theo nhiệt độ cài đặt trước và khơng cài lại nhiệt độ thì nhiệt độ sấy khơng đổi cho dù có hay khơng có hồi lưu. Ở đây ta muốn nói rằng khi sấy, ta nâng nhiệt độ lên tB sấy xuống C hồi lưu lần 1 trộn với khơng khí ở A được trạng thái M. Từ M lúc đó ta khơng cần nâng lên nhiệt độ cao như ban đầu (tB) nữa mà hạ nhiệt độ cài đặt xuống tB1 thì độ ẩm tuyệt đối cũng tăng từ d1 đến d2 và vẫn thực hiện được quá trình sấy. Đường cong sấy bây giờ là A-M-B1-C B A B1 tB 1 M d1 d2 C
- Các quá trình sấy hồi lưu đều tiết kiệm được năng lượng trong cùng một khoảng thời gian. Tuy nhiên thời gian sấy dài hơn khi khơng hồi lưu vì độ ẩm tương đối tăng.
1.2. Động học quá trình sấy 1.2.1.Các định nghĩa
Tốc độ sấy: Là lượng ẩm bay hơi trên 1m2 vật liệu sấy trong một đơn vị thời gian.
Thời gian sấy: Là thời gian bắt đầu đun nóng vật liệu đến khi vật liệu đạt độ ẩm cần thiết (độ ẩm bảo quản, hoặc độ ẩm nào đó)
1.2.2.Các giai đoạn sấy
Người ta chia các quá trình sấy ra làm các giai đoạn:
Giai đoạn tăng tốc: Giai đoạn đun nóng vật liệu nhiệt độ vật liệu tăng lượng ẩm bay hơi chậm.
Giai đoạn sấy đẳng tốc: Là giai đoạn vật liệu sấy bay hơi đều (tốc độ không đổi) theo thời gian nhiệt độ vật liệu sấy không tăng và bằng nhiệt độ vật liệu ướt.
Giai đoạn giảm tốc: Nhiệt độ vật liệu sấy tăng lượng ẩm bay hơi chậm dần. 1.2.3.Tính tốc độ sấy: Tốc độ sấy kí hiệu N N = hay dW = S.Ndt W2 – W1 = S.N.(t2 – t1)
N = (kgẩm/m2.h)
W1, W2: Là lượng lượng ẩm bay ra ở thời điểm 1 và 2 t1, t2: Là thời gian sấy từ giai đoạn 1 đến giai đoạn 2 Thời điểm mới bắt đầu sấy lượng ẩm bay ra là 0 (kg) Giai đoạn tăng tốc:
NTT =
Giai đoạn đẳng tốc: NĐT =
Giai đoạn giảm tốc: NGT =
1.2.4.Tính thời gian sấy
Thời gian sấy tính tốn lý thuyết của từng giai đoạn được tính bằng cơng thức
t =
Trong thực tế để xác định được thời gian sấy cho từng loại vật liệu ta phải làm thí nghiệm mới có kết quả chính xác
1.2.5.Giản đồ sấy: 2. Thiết bị sấy. Tăng tốc Đẳng tốc Giảm tốc X (k gẩ m /k g vậ t l iệ u kh ô) Giảm tốc Đẳng tốc Tăng tốc N X
Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy rất khác nhau nên có nhiều kiểu thiết bị sấy khác nhau, vì vậy có nhiều cách phân loại sấy như sau:
Dựa vào tác nhân sấy:
- Thiết bị sấy bằng khơng khí hoặc thiết bị sấy bằng khói lị, ngồi ra cịn các thiết bị sấy bằng phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa, sấy bằng tia hồng ngoại hay bằng dòng diện cao tần.
Dựa vào áp suất làm việc:
- Thiết bị sấy chân không, thiết bị sấy ở áp suất thường Dựa vào phương thức làm việc:
- Sấy liên tục hay sấy gián đoạn
Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy
- Thiết bị sấy tiếp xúc, thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ.
Dựa vào cấu tạo thiết bị
- Phòng sấy, hầm sấy, sấy bang tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy phun, sấy tầng sôi
Dựa vào chiều tác động của tác nhân sấy và vật liệu sấy. - Cùng chiều, nghịch chiều và giao chiều.