- Trong động lực học: sẽ khảo sát mối liên hệ giữa sự biến thiên của
4.1.3. Các phương pháp sấy nhiệt trong mơi trường khí quyển 1 Sấy đối lưu
4.1.3.1. Sấy đối lưu
Nguyên lý hoạt động
nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ phù hợp, chuyển động chảy trùm lên vật sấy làm cho ẩm trong vật sấy bay hơi rồi đi theo tác nhân sấy. Khơng khí có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc cắt ngang dòng chuyển động của sản phẩm.
Sấy đối lưu có thể thực hiện theo mẻ (gián đoạn) hay liên tục.
Hình 4.1. Sơ đồ hệ thống sấy đối lưu 1 – quạt; 2 – calorifer; 3 – buồng sấy
Sản phẩm sấy có thể lấy ra khỏi buồng sấy theo mẻ hoặc liên tục tương ứng với nạp vào. Caloriphe (2) đốt nóng khơng khí có thể là loại caloriphe điện, caloriphe hơi nước v.v...
Kết cấu thực của hệ thống rất đa dạng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: chế độ làm việc, dạng vật sấy, áp suất làm việc, cách nung nóng khơng khí, chuyển động của tác nhân sấy, sơ đồ làm việc, cấu trúc buồng sấy,...
Đây là hệ thống sấy phổ biến nhất, phân loại theo cấu tạo, gồm có:
Hệ thống sấy buồng
Cấu tạo chủ yếu của hệ thống sấy buồng là buồng sấy. Trong buồng sấy bố trí các thiết bị đỡ vật liệu gọi chung là thiết bị truyền tải. Nếu dung lượng của buồng sấy bé và thiết bị truyền tải là các khay sấy thì được gọi là tủ sấy. Nếu dung lượng buồng sấy lớn và thiết bị truyền tải là xe gng với các thiết bị chứa vật liệu thì gọi là hệ thống sấy buồng kiểu xe gng… Nói chung, thiết bị truyền tải trong hệ thống sấy buồng rất đa dạng. Ví dụ hệ thống sấy buồng để sấy sơ chế thuốc lá mà chúng ta gặp phổ biến ở các địa phương trồng thuốc lá, thiết bị truyền tải chỉ là các sào bằng tre để treo thuốc. Do đặc điểm nói trên, hệ
thống sấy buồng là một hệ thống sấy chu kỳ từng mẻ. Do đó, năng suất sấy khơng lớn. Tuy nhiên, hệ thống sấy buồng có thể sấy nhiều dạng vật liệu sấy khác nhau từ dạng cục, hạt như các loại nông sản đến các vật liệu dạng thanh, tấm như gỗ, thuốc lá,…
Hệ thống sấy hầm
Khác với hệ thống sấy buồng, trong hệ thống sấy hầm, thiết bị sấy là một hầm sấy dài, vật liệu sấy vào đầu này và ra đầu kia. Thiết bị truyền tải trong hệ thống sấy hầm thường là các xe goòng với các khay chứa vật liệu sấy hoặc băng tải. Đặc điểm chủ yếu của thiết bị sấy hầm là bán liên tục hoặc liên tục. Cũng như thiết bị sấy buồng, thiết bị sấy hầm có thể sấy nhiều dạng vật liệu khác nhau. Tuy nhiên, do hoạt động liên tục hoặc bán liên tục nên năng suất nó lớn hơn rất nhiều so với hệ thống sấy buồng.
Hệ thống sấy tháp
Đây là hệ thống sấy chuyên dùng để sấy vật liệu sấy dạng hạt như thóc, ngơ, lúa mì,… Hệ thống sấy này có thể hoạt động liên tục hoặc bán liên tục. Thiết bị sấy trong hệ thống sấy này là một tháp sấy, trong đó người ta đặt một loạt các kênh dẫn xen kẽ với một loạt các kênh thải. Vật liệu sấy đi từ trên xuống và tác nhân sấy từ kênh dẫn xuyên qua vật liệu sấy thực hiện quá trình trao đổi nhiệt - ẩm với vật liệu sấy rồi đi vào kênh thải và thải vào môi trường.
Hệ thống sấy thùng quay
Là một hệ thống sấy chuyên dùng để sấy các vật liệu sấy dạng cục, hạt. Thiết bị sấy ở đây là một hình trụ trịn đặt nghiêng một góc nào đó. Trong thùng sấy có thể bố trí các cánh xáo trộn hoặc khơng. Khi thùng sấy quay, vật liệu sấy vừa dịch chuyển từ đầu này đến đầu kia vừa bị xáo trộn và thực hiện quá trình trao đổi nhiệt - ẩm vời dịng tác nhân sấy.
Hình 4.2a. Sơ đồ hệ thống sấy thùng quay
Nguyên lý hoạt động: Máy sấy thùng quay gồm một thùng hình trụ
(1) đặt nghiêng với mặt phẳng nằm ngang 1 ÷ 60. Tồn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên 2 bánh đai đỡ (2). Bánh đai được đặt trên bốn con lăn đỡ (3), khoảng cách giữa 2 con lăn cùng một bệ đỡ (11) có thể thay đổi để điều chỉnh các góc nghiêng của thùng, nghĩa là điều chỉnh thời gian lưu vật liệu trong thùng. Thùng quay được là nhờ có bánh răng (4). Bánh răng (4) ăn khớp với các bánh răng dẫn động (9) nhận chuyển động của động cơ (10) qua bộ giảm tốc. Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu chứa (13) và được chuyển động dọc theo thùng nhờ các đệm ngăn. Các đệm ngăn vừa có tác dụng phân bố đều vật liệu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy. Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước của vật liệu sấy tính chất và độ ẩm của nó. Vận tốc của khói lị hay khơng khí nóng đi trong máy sấy khoảng 2 ÷ 3 m/s, thùng quay 5 ÷ 8 vịng/phút. Vật liệu khơ ở cuối máy sấy được tháo qua cơ cấu tháo sản phẩm (5) rồi nhờ băng tải xích (12) vận chuyển vào kho.
Khói lị hay khơng khí thải được quạt (7) hút vào hệ thống tách bụi,… để tách những hạt bụi bị cuốn theo khí thải. Các hạt bụi khơ được tách ra, hồi lưu trở lại băng tải xích (12). Khí sạch thải ra ngồi.
Hệ thống sấy khí động
Có nhiều dạng hệ thống sấy khí động. Thiết bị sấy trong hệ thống sấy này có thể là một ống trịn hoặc phễu, trong đó tác nhân sấy có nhiệt độ thích hợp với tốc độ cao vừa làm nhiệm vụ trao đổi nhiệt-ẩm vừa làm nhiệm vụ đưa vật liệu sấy đi từ đầu này đến đầu kia của thiết bị sấy. Do đó, vật liệu sấy trong hệ thống sấy này thường là dạng hạt hoặc các mảnh nhỏ và có độ ẩm lấy đi thường là ẩm bề mặt.
Phương pháp tính tốn thiết kế hệ thống sấy
Để tạo dựng được hệ thống sấy phù hợp, ta phải dựa vào rất nhiều yếu tố như vật sấy, tác nhân sấy, năng suất và chất lượng sản phẩm sấy, cấu trúc hệ thống sấy, chế độ sấy, phương pháp vận chuyển vật sấy trong buồng sấy, nguồn năng lượng cấp cho hệ thống sấy, mức độ cơ giới hóa và tự động hóa…
Căn cứ vào các số liệu đã cho ta tiến hành các bước như sau:
Bước 1: Lựa chọn kiểu và sơ đồ hệ thống sấy Bước 2: Tính thiết kế buồng sấy:
Xác định khối lượng nước bay hơi từ vật sấy theo năng suất đã cho. Tính kích thước buồng (hầm) sấy bao gồm: dài, rộng, cao và vật liệu cấu tạo nên buồng sấy.
Tính khối lượng tác nhân cần thiết phải chảy qua buồng sấy. Tính tổn thất nhiệt.
Xác định quá trình sấy thực tế trên đồ thị I-d của khơng khí. Tính nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình sấy.
Bước 3: Chọn mua hoặc thiết kế chế tạo caloriphe
Bước 4: Xác định kích thước của các tuyến ống dẫn tác nhân sấy, xác
Bước 5: Chọn mua hoặc thiết kế chế tạo quạt, chọn động cơ có cơng
suất và vịng quay phù hợp.
Bước 6: Tính kết cấu chịu lực cho buồng hoặc tồn bộ hệ thống sấy. Bước 7: Tính hệ thống vận chuyển gồm: đưa vật sấy vào buồng sấy,
vận chuyển vật sấy trong buồng sấy và lấy sản phẩm.
Bước 8: Xác định các chỉ tiêu năng lượng và vật tư tiêu hao trên mỗi
kg sản phẩm hay trên 1 kg ẩm bay hơi, [7].