Trong mục này, QTS khoai tây lát mỏng cũng được tách biệt với HTS. Phạm vi thông số TNS vào buồng sấy được giả thiết ở đây là nhiệt độ: 200C 400C; độ ẩm:
25% 50%. Dải thông số này phù hợp với chế độ hoạt động phổ biến của HTS bằng bơm nhiệt đơn (không kết hợp) [92]. Áp suất trong BS của HTS bơm nhiệt được giả thiết là bằng áp suất khí quyển. Chiều dày lát khoai được đưa vào nghiên cứu là 5 mm. Nhiệt độ ban đầu của VLS được giả thiết là 290C ngoại trừ việc nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ban đầu đến QTS. Độ ẩm tương đối ban đầu của VLS giả thiết là 83,5% (M = 5,06 kg/kg khô). 0
4.2.1. Động học quá trình sấy
Các hình 4.8 đến hình 4.12 là các đồ thị đường cong sấy, đường cong tốc độ sấy, đường cong nhiệt độ sấy khi sấy liên tục với chế độ sấy 300C, 35%, 1,8 m/s.
0 1 2 3 4 5 6
0 100 200 300 400 500 600 700
Thời gian sấy, phút
Độ chứa ẩm trung bình VLS, kg/kgkhô
Hình 4.8. Đường cong sấy khi SLT ở 300C, 35%, 1,8 m/s.
Từ hình 4.2 và 4.9 có thể thấy rằng, với khoai tây lát mỏng, giai đoạn sấy tốc độ không đổi không tồn tại, kể cả ở phạm vi nhiệt độ sấy bằng bơm nhiệt.
Với hình 4.9 ta có thể thấy rằng đường cong tốc độ sấy phản ánh hiện tượng quá trình sấy tốc độ giảm dần có một điểm uốn và như Trần Văn Phú đã nêu trong tài liệu [28], đây là điểm tới hạn thứ hai. Đặc điểm này cũng thể hiện ở trường hợp sấy ở nhiệt độ cao hơn như đã nêu trong mục 4.1 (hình 4.2). Hình 4.10 là đường cong nhiệt độ sấy khi sấy ở nhiệt độ 300C. Trong giai đoạn đầu, nhiệt độ VLS giảm
83
xuống nhiệt độ nhiệt kế ướt [4], không giống như sự thay đổi nhiệt độ VLS ở chế độ sấy nóng (hình 4.3). Cũng cần chú ý rằng nhiệt độ ban đầu của VLS là 290C, nhiệt độ TNS là 300C. Tuy nhiên với hình 4.11 và 4.12, có thể thấy rằng, thời gian xảy ra hiện tượng này là tương đối ngắn (1,8 phút), nhiệt độ đạt được là 28,3860C. Cũng từ hình 4.12 có thể thấy rằng, mặc dù nhiệt độ ban đầu của VLS là 290C, và như đã nói trên, sau 1,8 phút, nhiệt độ trung bình VLS bắt đầu tăng, nhưng phải tới gần 400 phút (khoảng 2/3 thời gian sấy), nhiệt độ VLS mới đạt tới nhiệt độ TNS là 300C.
0 5 10 15 20 25
0 1 2 3 4 5 6
Độ chứa ẩm trung bình VLS, k g/k gk hô
Tốc độ sấy dM/dt, g/kgkhô.s
Hình 4.9 Đường cong tốc độ sấy khi SLT ở 300C, 35%, 1,8 m/s.
28.2 28.4 28.6 28.8 29 29.2 29.4 29.6 29.8 30 30.2
0 1 2 3 4 5 6
Độ chứa ẩm trung bình VLS, k g/k gkhô
Nhiệt độ trung bình VLS, C
Hình 4.10. Đường cong nhiệt độ sấy khi SLT ở 300C, 35%, 1,8 m/s.
28.2 28.4 28.6 28.8 29 29.2 29.4 29.6 29.8 30 30.2
0 100 200 300 400 500 600 700
Thời gian sấy, phút
Nhiệt độ TB VLS, C
Hình 4.11. Sự thay đổi nhiệt độ TB VLS theo thời gian khi SLT ở 300C, 35%, 1,8 m/s.
28.2 28.4 28.6 28.8 29 29.2 29.4 29.6 29.8
0 5 10 15 20 25 30 35
Thời gian sấy, phút
Nhiệt độ TB VLS, C
Hình 4.12. Sự thay đổi nhiệt độ trung bình VLS trong giai đoạn đầu QTS khi sấy liên tục ở 300C, 35%, 1,8 m/s.
Hình 4.13 là biến thiên nhiệt độ bề mặt và tâm VLS theo thời gian. Trong khoảng thời gian rất ngắn ban đầu, nhiệt độ tâm lớn hơn nhiệt độ bề mặt. Đây cũng là khoảng thời gian mà nhiệt độ trung bình VLS hạ tới nhiệt độ nhiệt kế ướt. Sau khi đạt nhiệt độ nhiệt kế ướt, nhiệt độ bề mặt bắt đầu tăng và luôn luôn lớn hơn nhiệt độ tâm VLS. Và như vậy, gradient độ chứa ẩm và gradient nhiệt độ cũng vẫn là ngược chiều nhau cho dù nhiệt độ TNS chỉ lớn hơn nhiệt độ ban đầu của VLS là
85
10C. Đồng nghĩa với sự ngược chiều này là sự cản trở dịch chuyển ẩm.
28.2 28.4 28.6 28.8 29 29.2 29.4 29.6 29.8 30 30.2
0 1 2 3 4 5 6
Độ chứa ẩm trung bình VLS, k g/k g k hô
Nhiệt độ, C
Nhiệt độ bề mặt VLS Nhiệt độ tâm VLS
a)
28.2 28.4 28.6 28.8 29 29.2 29.4 29.6 29.8 30 30.2
0 100 200 300 400 500 600 700
Thời gian sấy, phút
Nhiệt độ, C
Nhiệt độ bề mặt VLS Nhiệt độ tâm VLS
b)
Hình 4.13. Đường cong nhiệt độ bề mặt và tâm VLS khi SLT ở 300C, 35%, 1,8 m/s.
a) theo độ chứa ẩm trung bình VLS; b) theo thời gian sấy.
Một minh chứng khác cho sự vắng mặt của giai đoạn sấy tốc độ không đổi ở đây là nhiệt độ bề mặt VLS sau khi giảm xuống tới nhiệt độ nhiệt kế ướt thì ngay lập tức tăng lên (hình 4.10, 4.12), không giống với quy luật về sự thay đổi nhiệt độ
Bề mặt VLS
Tâm VLS
bề mặt trong QTS có tồn tại giai đoạn sấy tốc độ không đổi [4], [22], [28].
0 1 2 3 4 5 6
0 100 200 300 400 500 600 700
Thời gian sấy, phút
Độ chứa ẩm, kg/kgkhô
Độ chứa ẩm trung bình VLS Độ chứa ẩm bề mặt VLS Độ chứa ẩm tâm VLS
Hình 4.14. Đường cong độ chứa ẩm bề mặt và tâm VLS khi SLT ở 300C, 35%, 1,8 m/s.
Hình 4.14 thể hiện sự thay đổi của độ chứa ẩm tại bề mặt, tại tâm và độ chứa ẩm trung bình của VLS theo thời gian ở chế độ sấy 300C, 35%, 1,8 m/s. Có thể nhận thấy rằng, trong phần lớn thời gian sấy, luôn có một độ chênh lệch lớn giữa độ chứa ẩm tại tâm và tại bề mặt VLS. Mặc dù chế độ sấy là ở nhiệt độ xấp xỉ môi trường, độ ẩm TNS tương đối thấp (nhằm giải quyết vấn đề động lực truyền ẩm) [27], [28]
nhưng theo hình 4.12 và hình 4.13, sự mâu thuẫn giữa gradient nhiệt độ và gradient độ chứa ẩm vẫn tồn tại.
4.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy
4.2.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ tác nhân sấy
Hình 4.15 là đường cong sấy khi sấy liên tục với TNS có độ ẩm 35%, 1,8 m/s và các giá trị nhiệt độ 250C, 300C và 350C. Có thể thấy, ở cùng một độ chứa ẩm cuối QTS, khi nhiệt độ TNS cao hơn, thời gian sấy sẽ ngắn hơn. Đây cũng là điểm giống với QTS nhiệt độ cao hơn (mục 4.1).
0 1 2 3 4 5 6
0 200 400 600
Thời gian sấy, phút
Độ chứa ẩm trung bình VLS, kg/kgkhô
25 C 30 C 35 C
Hình 4.15. Đường cong sấy khi sấy liên tục ở 250C, 300C và 350C, 35%, 1,8 m/s.
Bề mặt Tâm
350C
250C
300C
87 4.2.2.2. Ảnh hưởng của độ ẩm tác nhân sấy
Hình 4.16 là đường cong sấy khi sấy liên tục với TNS cố định nhiệt độ và tốc độ cố định 300C, 1,8 m/s và các độ ẩm 25%, 30% và 35%. Dễ dàng nhận thấy rằng, độ ẩm của TNS ảnh hưởng đến chế độ sấy không rõ rệt, các đường cong sấy gần như trùng nhau. Tuy nhiên, vẫn có thể nhận thấy rằng, với độ ẩm của TNS là 25%
thì đường cong sấy nằm dưới cùng trong 3 đường cong sấy, chứng tỏ khi độ ẩm TNS giảm, thời gian sấy được rút ngắn.
0 1 2 3 4 5 6
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Thời gian sấy, phút
Độ chứa ẩm trung bình VLS, kg/kgkhô
Độ ẩm TNS 25% Độ ẩm TNS 30% Độ ẩm TNS 35%
Hình 4.16. Đường cong sấy khi SLT ở 300C, 1,8 m/s và các độ ẩm 25%, 30% và 35%.
0 1 2 3 4 5 6
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Thời gian sấy, phút
Độ chứa ẩm TB VLS, kg/kgkhô
Tốc độ TNS 0,2 m/s Tốc độ TNS 0,6 m/s Tốc độ TNS 1,0 m/s
Hình 4.17. Đường cong sấy khi SLT ở 300C, 30% và các tốc độ 0,2 m/s, 0,6 m/s, 1,0 m/s.
25%
35%
30%
1 m/s 0,2 m/s
0,6 m/s
4.2.2.3. Ảnh hưởng của tốc độ tác nhân sấy
Hình 4.17 là đường cong sấy khi sấy liên tục với TNS cố định nhiệt độ và độ ẩm 300C, 30% và các tốc độ 0,2 m/s, 0,6 m/s và 1,0 m/s.
Vì các đường cong sấy trên hình 4.17 khá sít nhau nên vẫn cần tìm hiểu thêm về ảnh hưởng của tốc độ TNS. Hình 4.18 là đường cong sấy khi sấy liên tục với TNS cố định nhiệt độ và độ ẩm 300C, 30% và các tốc độ sấy 1,0 m/s, 1,4 m/s, 1,8 m/s và 2,2 m/s. Giữa hình
4.17 và hình 4.18 có điểm chung là có cùng đường cong sấy với tốc độ 1 m/s. Căn cứ hai hình này, có thể thấy ảnh hưởng của tốc độ TNS đến QTS là không lớn, nhất là ở tốc độ lớn hơn 1,4 m/s. Việc nghiên cứu ảnh hưởng của chúng có thể bổ sung thêm khi xét đến yếu tố thời gian sấy và lượng nhiệt hấp thụ bởi VLS ở mục tiếp theo dưới đây.
4.2.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ ban đầu vật liệu sấy
Hình 4.19 thể hiện sự ảnh hưởng của nhiệt độ ban đầu của VLS đến QTS khi sấy ở chế độ 350C, 25% và 1,2 m/s, các nhiệt độ ban đầu là 250C, 270C và 290C.
Đường cong sấy trong cả ba trường hợp này gần như trùng vào nhau. Thời gian sấy để đạt độ ẩm tương đối 9% là xấp xỉ 470 phút (cách xác định thời gian sấy đã được minh họa ở mục 4.1) nhưng có một điểm khác hẳn về nhiệt lượng VLS hấp thụ. Với nhiệt độ ban đầu 290C thì lượng nhiệt VLS hấp thụ là 137.536,1 J/m2 trong khi đó ở 270C và 250C thì giá trị này lần lượt là 156.496,3 và 175.453,5 J/m2. Như vậy, có
0 1 2 3 4 5 6
0 100 200 300 400 500
Thời gian sấy, phút
Độ chứa ẩm trung bình VLS, kg/kg khô/s
Tốc độ TNS 1,0 m/s Tốc độ TNS 1,4 m/s Tốc độ TNS 1,8 m/s Tốc độ TNS 2,2 m/s
Hình 4.18. Đường cong sấy khi sấy liên tục ở 300C, 30%
và các tốc độ 1,0 m/s, 1,4 m/s, 1,8 m/s và 2,2 m/s.
89
thể thấy rằng nhiệt độ ban đầu của VLS ảnh hưởng không nhiều đến thời gian sấy nhưng lại ảnh hưởng tương đối rõ rệt đến nhiệt lượng cấp cho VLS. Nhiệt độ ban đầu giảm, nhiệt lượng VLS hấp thụ tăng lên.
0 1 2 3 4 5 6
0 100 200 300 400 500 600
Thời gian sấy, phút
Độ chứa ẩm TB VLS, kg/kg khô
25C 27C 29C
Hình 4.19. Ảnh hưởng của nhiệt độ ban đầu VLS đến QTS khi sấy ở 350C, 25% và 1,2 m/s.
4.2.3. Nhiệt lượng vật liệu sấy hấp thụ trong quá trình sấy
Hình 4.20 thể hiện sự biến thiên của lượng nhiệt VLS hấp thụ trong quá trình sấy với chế độ sấy 300C, 30% và 1,4 m/s. Cũng giống như khi nghiên cứu QTS ở nhiệt độ cao hơn (mục 4.1), ở đây cũng sử dụng đơn vị đo là J/m2. Lượng nhiệt này có giá trị lớn tại giai đoạn đầu của quá trình sấy, sau đó giảm dần.
4.2.4. Xác định thời gian sấy và lượng nhiệt hấp thụ ở các chế độ khác nhau Bảng 4.2 dưới đây là kết quả tính toán các QTS với các chế độ sấy bơm nhiệt (từ 250C 400C, độ ẩm từ 25% 35%), từ độ ẩm tương đối ban đầu của VLS là 83,5% (giả thiết bài toán) đến độ ẩm cuối 9%. Kết quả tính toán gồm thời gian sấy và lượng nhiệt VLS hấp thụ tính theo đơn vị J/m2.
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
0 200 400 600 800
Thời gian sấy, phút
Nhiệt lượng kJ/m2
Hình 4.20. Sự thay đổi nhiệt lượng VLS hấp thụ theo thời gian trong QTS liên tục ở 300C,
30% và 1,4 m/s
Bảng 4.2. Kết quả tính toán QTS với các chế độ sấy lạnh bằng bơm nhiệt khác nhau đến cùng độ ẩm cuối 9%
STT
Nhiệt độ TNS,
0C
Độ ẩm TNS,
%
Độ chứa ẩm cân bằng Mcb,
kg/kg.khô
Tốc độ TNS,
m/s
Thời gian sấy,
phút
Tổng lượng nhiệt VLS hấp
thụ, J/m2
1 25 25 0,068032 0,2 696,4 44.338,0
0,6 680,8 43.813,3
1 676 43.549,5
1,4 673,4 43.359,5 1,8 671,8 43.206,2 2,2 670,6 43.074,7 2,6 669,6 42.957,8
3 669 43.024,1
3,4 668,4 42.755,6 3,8 668 42.665,7 4,2 667,4 42.580,1
2 25 30 0,074163 0,2 714,6 44.321,9
0,6 711,8 43.842,9 1 706,8 43.577,1 1,4 704 43.385,8 1,8 702,4 43.232,1 2,2 701,2 43.100,3 2,6 700,2 42.983,3
3 30 25 0,064931 0,2 584 90.716,4
0,6 567,4 90.509,5 1 562,2 90.472,4 1,4 559,6 90.467,1 1,8 557,8 90.471,4 2,2 556,6 90.480,7 2,6 555,6 90.491,7
4 30 30 0,071138 0,2 608,4 90.742,4
0,6 591,2 90.524,5
1 586 90.485,2
1,4 583,2 90.459,0 1,8 581,4 90.481,3 2,2 580,2 90.490,1 2,6 579,2 90.500,8
91
STT
Nhiệt độ TNS,
0C
Độ ẩm TNS,
%
Độ chứa ẩm cân bằng Mcb,
kg/kg.khô
Tốc độ TNS,
m/s
Thời gian sấy,
phút
Tổng lượng nhiệt VLS hấp
thụ, J/m2
5 30 35 0,077462 0,2 639,8 90.769,6
0,6 622 90.541,1 1 616,4 90.498,0 1,4 613,6 90.489,3 1,8 611,6 90.491,4 2,2 610,4 90.499,6 2,6 609,4 90.509,9
6 35 25 0,061749 0,2 494,2 137.150,0
0,6 476,8 137.252,6 1 471,4 137.444,1 1,4 468,6 137.624,5 1,8 466,8 137.789,5 2,2 465,4 137.940,4 2,6 464,4 138.081,2
7 35 30 0,068033 0,2 513,4 137.165,6
0,6 495,4 137.252,9
1 490 137.441,1
1,4 487 137.618,4 1,8 485,2 137.782,3 2,2 483,8 137.932,6 2,6 482,8 138.072,9
3 482 138.204,3
8 35 35 0,074386 0,2 537,4 137.182,5
0,6 518,8 137.254,9
1 513 137.437,6
1,4 510 137.613,3 1,8 508 137.774,9 2,2 506,6 137.924,6 2,6 505,6 138.064,3 3 504,8 138.195,2
9 40 30 0,064854 0,2 437,4 183.647,5
0,6 418,6 184.026,0
1 413 184.441,4
1,4 409,8 184.804,6 1,8 408 185.130,6 2,2 406,6 185.425,2
Với bảng 4.2, ta có thể đánh giá một cách tổng quan hơn về các QTS trong phạm vi thông số TNS của HTS lạnh dùng bơm nhiệt. Dưới đây là một vài nhận xét.
Trước hết, về vấn đề tốc độ TNS. Khi tăng tốc độ TNS thì thời gian sấy giảm nhưng đến một giá trị nào đó thì thời gian sấy giảm không đáng kể. Ví dụ ở nhiệt độ 350C, độ ẩm 35%, khi tốc độ TNS là 1,4 m/s tăng lên 1,8 m/s thì thời gian sấy giảm 2 phút (0,4%), từ 1,8 m/s lên 2,2 m/s - giảm 1,4 phút (0,27%). Nếu so sánh giữa hai chế độ sấy 1,4 m/s và 3,0 m/s thì thời gian sấy giảm 1%. Như đã nêu trong mục 4.1.2.3, trong giai đoạn sấy tốc độ giảm dần, ảnh hưởng của tốc độ TNS đến QTS là không rõ rệt. Vấn đề vừa nêu trên là một minh chứng cho nhận xét này.
Thứ hai, về vấn đề tổng lượng nhiệt VLS hấp thụ thì cũng giống như trường hợp sấy nóng đã thu được ở bảng 4.1, mục 4.1, nhiệt lượng này phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ TNS. Ví dụ, cùng ở độ ẩm và tốc độ TNS là 30% và 1 m/s, khi nhiệt độ TNS là 250C thì tổng nhiệt lượng VLS hấp thụ là 43.577,1 J/m2, với 300C là 90.485,2 J/m2 (tăng 2,07 lần), với 350C là 137.441,1 J/m2 (tăng so với trường hợp 250C là 3,15 lần), với 400C là 184.441,4 J/m2 (tăng so với trường hợp 250C là 4,23 lần). Như vậy, khi kích thước của VLS không đổi, cùng độ ẩm tương đối đầu và cuối QTS tức cùng lượng ẩm tách ra, nhiệt lượng VLS hấp thụ tăng theo nhiệt độ TNS đồng nghĩa với tiêu hao năng lượng lớn hơn.
4.2.5. Lựa chọn chế độ sấy phù hợp
Việc đánh giá một quá trình sấy và một chế độ sấy được thực hiện với nhiều khía cạnh: thời gian sấy, năng lượng, chất lượng sản phẩm sấy. Minskin [91] cho rằng chế độ sấy phù hợp nên chọn điều kiện thích hợp giữa nhiệt độ của TNS là không khí và thời gian sấy. Trong phạm vi nghiên cứu này, chất lượng sản phẩm sấy chưa được đề cập tới. Bên cạnh đó, vấn đề tối ưu đa mục tiêu tương đối phức tạp, nằm ngoài phạm vi của luận án nên việc xem xét chế độ sấy phù hợp ở đây chỉ dừng ở một số khía cạnh nhất định.
Như các kết quả nghiên cứu lý thuyết về động học sấy đã thu được ở trên, khi rút ngắn thời gian sấy thì có các phương án: một là nhiệt độ của TNS sẽ cần phải tăng lên hoặc hai là giảm độ ẩm TNS và ba là tăng tốc độ TNS. Khi giảm tiêu hao năng lượng cấp cho VLS thì nhiệt độ TNS phải giảm theo nhưng ngược lại, thời gian sấy lại tăng lên.
Phạm vi nhiệt độ TNS ở đây được đề nghị là 200C đến 400C (phù hợp với phạm vi
93
nhiệt độ TNS khi xác định mối quan hệ giữa hệ số trao đổi nhiệt đối lưu và hệ số trao đổi ẩm đối lưu trong chương 3), độ ẩm TNS là 25% 35%, tốc độ từ 0,2 3 m/s.
Theo khía cạnh năng lượng
Như đã nhận xét ở trên, nhiệt lượng VLS hấp thụ trong QTS phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ TNS. Do vậy, khi cho rằng nhiệt lượng này bằng với lượng nhiệt phải bỏ ra để hóa hơi ẩm lỏng, dịch chuyển ẩm và đốt nóng VLS thì nếu chỉ xét về khía cạnh năng lượng, nên chọn nhiệt độ TNS thấp nhất. Và với phạm vi nghiên cứu kể trên thì nhiệt độ TNS nên là 200C.
Theo khía cạnh tốc độ TNS
Giả thiết nhiệt độ và độ ẩm TNS là 300C và 30%. Thông số còn lại thay đổi là tốc độ TNS. Theo bảng 4.2, có thể thấy, trong phạm vi tốc độ TNS tăng từ 0,2 đến 2,6 m/s, thời gian sấy giảm từ 608,4 phút xuống 579,2 phút (tương ứng giảm 4,8%).
Nếu tăng từ 0,6 m/s lên 1 m/s thì thời gian sấy giảm 0,8%. Nếu tăng từ 1 m/s lên 1,4 m/s thì thời gian sấy giảm 0,4%. Điều này đồng nghĩa với việc tăng tốc độ TNS lớn hơn 1 m/s thực sự không rút ngắn được thời gian sấy. Tuy nhiên, như đã đề cập đến ở mục 4.1, việc tăng tốc độ TNS sẽ dẫn đến lãng phí năng lượng từ HTS ra ngoài môi trường. Bên cạnh đó, với HTS lạnh dùng bơm nhiệt, khi tốc độ TNS tăng, ẩm lỏng hình thành trên bề mặt dàn lạnh có nguy cơ bị cuốn theo dòng TNS nhiều hơn, dẫn đến tăng độ ẩm TNS, hiệu quả tách ẩm giảm đi [16]. Vậy, ở đây có thể coi tốc độ TNS là 1 m/s là tốc độ phù hợp. Nhận xét này cũng trùng với các chế độ nhiệt độ và độ ẩm khác của TNS (bảng 4.2).
Trên cơ sở lập luận về ảnh hưởng của tốc độ TNS đến TGS, ta trích các kết quả tính toán lý thuyết TGS và lượng nhiệt cấp cho VLS từ bảng 4.2 với trường hợp tốc độ TNS là 1 m/s và đưa vào bảng 4.3 để có sự đánh giá chế độ sấy một cách phù hợp hơn khi kết hợp các yếu tố thời gian, tốc độ và lượng nhiệt tiêu hao.
Theo bảng 4.3, khi tốc độ TNS là 1 m/s thì thời gian sấy ngắn nhất ứng với nhiệt độ và độ ẩm TNS là 400C và 30%, nhưng lượng nhiệt cấp cho VLS lại lớn nhất. Và như đã phân tích ở trên thì theo khía cạnh thời gian và năng lượng thì nên chọn chế độ 300C và 25%. Tuy nhiên, cần chú ý, ở chế độ sấy 25% thì nguy cơ nứt vỡ, cong vênh sản phẩm là lớn do tốc độ thoát ẩm lớn.
Như vậy, cũng giống như các kết quả nghiên cứu về QTS đã nêu trong các tài liệu về kỹ thuật sấy nóng [4], [28], [29], ... giữa việc rút ngắn thời gian sấy và tiết kiệm
năng lượng luôn tồn tại sự đối ngược. Và nếu như vấn đề chất lượng sản phẩm sấy và chi phí năng lượng không phải là vấn đề lớn khi thiết kế một HTS thì phương án sấy ở nhiệt độ cao luôn là lựa chọn ưu tiên.
Bảng 4.3. Kết quả tính toán QTS với cùng tốc độ TNS 1 m/s (trích từ bảng 4.2) STT Nhiệt độ
TNS, 0C
Độ ẩm TNS, %
Thời gian sấy, phút
Tổng lượng VLS hấp thụ, J/m2
1 25 25 676 43.549,5
30 706,8 43.577,1
2 30 25 562,2 90.472,4
30 586 90.485,2
35 616,4 90.498,0
3 35 25 471,4 137.444,1
30 490 137.441,1
35 513 137.437,6
4 40 30 413 184.441,4
4.2.6. Xác định thời gian sấy theo công thức (3.56)
Ở đây, chúng tôi sử dụng chế độ sấy vừa lựa chọn trong mục 4.2.5 nêu trên để đối chiếu với phương pháp xác định thời gian sấy lạnh phát triển từ phương pháp của Trần Văn Phú nêu trong chương 3.
Với chế độ TNS 300C và 25% thì theo mô hình GAB (công thức (2.9)), ta có độ chứa ẩm cân bằng của khoai tây là 0,061749 kg/kg khô. Độ chứa ẩm trung bình ban đầu đã được giả thiết để tính toán QTS là M0 = 5,06 kg/kg khô. Theo kết quả tính toán từ bảng 4.2, độ ẩm tương đối cuối QTS là 9%, tương ứng với độ chứa ẩm trung bình của VLS là:
098 , 9 0 100
M2 9
kg/kg khô.
Như vậy, ta có:
061749 ,
0 06 , 5
098 , 0 06 , 5 M
M M M ) , 0 ( W
) , 0 ( W
cb 0
2
0 0,992747
Ở nhiệt độ TNS 300C, ta xác định Deff theo công thức (2.7), được:
Deff = 1,0418.10-5.exp
) 273 30 .(
10 . 314 , 8
77 , 25
3 = 3,77953.10-10 m2/s
95
Kích thước đặc trưng của VLS dày 5 mm là R = 2,5.10-3 m. Thế các giá trị vừa tìm được vào phương trình (3.56) với ba số hạng đầu của chuỗi, ta thu được một phương trình có ẩn số là thời gian sấy sấy. Giải ra tìm được thời gian sấy sấy = 31620 giây = 527 phút. Sai lệch so với kết quả tính theo phương pháp sai phân hữu hạn (562,2 phút) là 6,32%. Đây là kết quả khả quan và bước đầu khẳng định kết quả nghiên cứu lý thuyết khi phát triển phương pháp xác định thời gian sấy của Trần Văn Phú cho sấy lạnh bằng bơm nhiệt.