Trong phương phỏp này tỏc nhõn sấy và vật liệu sấy ủều ủược ủốt núng. Do tỏc nhõn sấy ủược ủốt núng nờn ủộẩm tương ủối (ϕ) giảm dẫn ủến phõn ỏp suất của hơi (pẩm) trong tỏc nhõn sấy giảm. Mặt khỏc do nhiệt ủộ của vật liệu sấy tăng nờn mật ủộ hơi nước trong cỏc mao quản tăng lờn theo cụng thức Kenvin[4, 6]: ) 2 exp( ρ σρ ϕ r p p p o h o r = − = (1) Trong ủú: pr: ỏp suất trờn bề mặt cột mao dẫn, N/m2. po: ỏp suất trờn bề mặt thoỏng, N/m2. σ: sức căng bề mặt thoỏng, N/m. ρh: mật ủộ hơi trờn cột dịch thể trong ống mao dẫn, kg/m3. ρ: mật ủộ dịch thể, kg/m3. r: bỏn kớnh cong của bề mặt dịch thể, m, Phõn ỏp suất hơi nước (pab) trờn bề mặt vật liệu tăng như vậy trong cỏc hệ thống sấy núng cú hai cỏch ủể tạo ra ủộ chờnh lệch phõn ỏp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và mụi trường: Cỏch thứ nhất: Giảm ủộẩm của tỏc nhõn sấy bằng cỏch ủốt núng nú. Cỏch thứ hai: tăng phõn ỏp suất hơi nước trong vật liệu sấy.
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ...19 Túm lại: Nhờ ủốt núng cả tỏc nhõn sấy và vật liệu sấy hay chỉủốt núng vật liệu sấy mà hiệu phõn ỏp giữa hơi nước trờn bề mặt vật liệu (pab) và phõn ỏp suất của hơi nước tỏc nhõn sấy (pẩm) tăng dẫn ủến làm tăng quỏ trỡnh dịch chuyển ẩm từ trong lũng vật liệu sấy ra bề mặt và ủi vào mụi trường.
Phương phỏp sấy núng: sấy ủối lưu, sấy tiếp xỳc, sấy bức xạ, sấy bằng
ủiện cao tần,Ầ
1. Hệ thống sấy ủối lưu
Trong hệ thống này, vật liệu sấy ủược cấp nhiệt bằng cỏch trao ủổi nhiệt ủối lưu (tự nhiờn hay cưỡng bức). Trong trường hợp này mụi chất sấy làm nhiệm vụ cấp nhiệt. Thiết bị sấy ủối lưu bao gồm: thiết bị sấy buồng, thiết bị sấy hầm, thiết bị sấy khớ ủộng, thiết bị sấy tầng sụi, thiết bị sấy thỏp, thiết bị sấy thựng quay, thiết bị sấy phunẦ
2 Hệ thống sấy tiếp xỳc
Trong hệ thống này, vật liệu sấy ủược cấp nhiệt bằng dẫn nhiệt do vật liệu sấy tiếp xỳc với bề mặt cú nhiệt ủộ cao hơn. Thiết bị sấy tiếp xỳc gồm hai kiểu: thiết bị sấy tiếp xỳc với bề mặt núng kiểu tang quay hay lụ quay; thiết bị
sấy tiếp xỳc trong chất lỏng.
3. Hệ thống sấy bức xạ
Vật liệu ẩm ủược gia nhiệt bằng trao ủổi nhiệt bức xạ. Nguồn bức xạ là
ủốn hồng ngoại hay cỏc bề mặt rắn cú nhiệt ủộ cao hơn ủể bức xạ nhiệt tới vật
ẩm. Trường hợp này mụi chất sấy khụng làm nhiệm vụ gia nhiệt cho vật ẩm. Quỏ trỡnh tỏch ẩm mạnh do hấp thụ và phản xạ nhiều lần.
4. Hệ thống sấy sử dụng ủiện trường cao tần
Hệ thống sấy này sử dụng năng lượng ủiện trường xoay chiều cú tần số
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ...20 dũng ủiện cao tần cú tần số cao làm dao ủộng cỏc phần tử vật chất gõy ma sỏt làm núng vật sấy.
*Ưu ủiểm của phương phỏp sấy nhiệt ủộ cao:
- Thời gian sấy của phương phỏp này thường ngắn hơn so với phương phỏp sấy lạnh.
- Năng suất cao và chi phớ ủầu tư ban ủầu thấp.
- Nguồn năng lượng sử dụng ủa dạng cú thể tận dụng năng lượng của cỏc hệ thống khỏc như khúi thải, hơi nước núng, hay cỏc nguồn nhiệt từ dầu mỏ, than ủỏ, rỏc thảiẦvà cảủiện năng.
- Thời gian làm việc của hệ thống cũng rất cao. * Nhược ủiểm của hệ thống
- Sử dụng khi cỏc vật liệu sấy khụng cú yờu cầu gỡ ủặc biệt về nhiệt ủộ. - Sản phẩm sấy thường biến màu và chất lượng sấy khụng cao.
1.3.3.2.Phương phỏp sấy lạnh
Khỏc với phương phỏp sấy núng, ủể tạo ra sự chờnh lệch ỏp suất giữa tỏc nhõn sấy và vật liệu sấy, người ta giảm phõn ỏp suất hơi nước trong tỏc nhõn sấy bằng cỏch giảm dung ẩm trong tỏc nhõn sấy và ủộẩm tương ủối (ϕ). Theo cụng thức [6]: d d B pa + = 621 , 0 . Trong ủú: pa: Phõn ỏp suất hơi nước, kN/m3. B: Áp suất khớ trời, kN/m3. d: Dung ẩm trong khụng khớ, kg ẩm/kg kkk.
Phõn ỏp suất của khụng khớ bờn ngoài mụi trường giảm xuống, ủộ
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ...21 chuyển dịch từ trong vật ra bề mặt và từ bề mặt chuyển dịch vào mụi trường. Nhiệt ủộ của mụi trường sấy lạnh thường thấp (cú thể thấp hơn nhiệt ủộ mụi trường bờn ngoài) cú khi xuống ủến gần 0oC.
1. Sấy lạnh dựng mỏy hỳt ẩm hấp phụ chuyờn dụng kết hợp với mỏy lạnh
Phương phỏp sấy này là sự kết hợp giữa mỏy hỳt ẩm dựng chất hấp phụ
và mỏy lạnh. Mỏy hỳt ẩm ủược ủặt trong buồng kớn. Khụng khớ trong buồng
ủược hỳt ẩm nhờ mỏy, cũn dũng khụng khớ ngoài trời ủược làm núng ủể hoàn nguyờn chất hấp phụ sau khi ủó hỳt ẩm. Như ủó núi ở trờn về nguyờn lý hoạt
ủộng của mỏy hỳt ẩm, dũng khụng khớ sau khi ủược khửẩm cú nhiệt ủộ tương
ủối cao. Chớnh vỡ thế, người ta cần thiết kế thờm một mỏy lạnh cú tỏc dụng làm giảm nhiệt ủộ khớ núng xuống. Nhiệt ủộ dũng khớ sau khi ủi qua mỏy lạnh cú nhiệt ủộ thấp và ủộẩm nhỏ.
Trờn ủồ thị I-d (hỡnh 1.8), ta biểu diễn trạng thỏi thay ủổi của khụng khớ như sau: khụng khớ ẩm từ ủiểm 2, ủược hỳt ẩm và làm núng lờn tới ủiểm 3. Từ ủõy, khụng khớ khụ ủược giảm nhiệt ủộủẳng dung ẩm xuống ủiểm 1. Sau
ủú, khụng khớ ủược tiếp xỳc với cỏc vật cần sấy. Lượng ẩm từ trong vật ủược hấp thụ bởi dũng khớ khụ và trạng thỏi dũng khớ lại chuyển vềủiểm 2. đõy là một vũng tuần hoàn của quỏ trỡnh hoạt ủộng tỏc nhõn sấy.
Hỡnh 1.9. Sơủồ phương phỏp sấy lạnh bằng chất hấp phụ và quỏ trỡnh thay ủổi trạng thỏi khụng khớ
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ...22 1- Trạng thỏi khụng khớ khụ sau khi ủó ủược làm lạnh
2- Trạng thỏi khụng khớ khi ủó nhận ẩm của vật
3- Trạng thỏi khụng khớ khi ủó ủược bài ẩm bằng bỏnh hấp phụ
* Ưu ủiểm là cú khả năng hỳt ẩm lớn. Năng suất hỳt ẩm khỏ cao. * Nhược ủiểm:
+ Giỏ thành thiết bị tương ủối lớn, ngoài ra cũn phải kết hợp thờm một mỏy lạnh ủể giảm nhiệt ủộ khụng khớ khụ nờn chi phớ ban ủầu rất cao.
+ Chất hỳt ẩm phải thay thế ủịnh kỳ, thường một năm một lần ủối với cỏc sản phẩm nước ngoài sản suất, cũn của Việt Nam thỡ ngắn hơn nhiều.
+ Chi phớ cho việc bảo dưỡng tốn kộm
+ điện năng cho thiết bị lớn vỡ ngoài việc cần nung núng dõy ủiện trở
giỳp cho quỏ trỡnh hoàn nguyờn cũn cần cung cấp cho việc chạy mỏy lạnh. + Trong ủiều kiện làm việc nhiều bụi, thỡ mỏy cần phải cú thời gian ngừng hoạt ủộng ủể làm sạch cho chất hấp phụ của mỏy hỳt ẩm.
2. Sấy lạnh dựng bơm nhiệt cú mỏy nộn hơi
Cũng giống như phuơng phỏp dựng mỏy hỳt ẩm chuyờn dụng, nhưng ở ủõy người ta sử dụng mỏy hỳt ẩm kiểu bơm nhiệt nộn hơi ủể khửẩm và chuẩn bị sấy.
Trờn ủồ thị I-d(hỡnh 1.9), khụng khớ ẩm trong phũng (ủiểm 2) ủi qua giàn lạnh của mỏy hỳt ẩm kiểu bơm nhiệt. Ẩm trong khụng khớ ủược ngưng tụ
trờn giàn lạnh. Dung ẩm của dũng khớ giảm xuống, nhưng do nhiệt ủộ của dũng khớ cũng giảm nờn ủộ ẩm tương ủối của khụng khớ sau khi ra khỏi dàn cũng cao (≈95%). Trạng thỏi khụng khớ lỳc này ở ủiểm 3. Dũng khớ tiếp tục
ủược chuyển qua giàn núng, khụng khớ ủược làm núng ủẳng dung ẩm lờn trạng thỏi ở ủiểm 1. Tại ủiểm này, nhiệt ủộ, ủộ ẩm cũng cú giỏ trị tương
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ...23 khớ khụ ủược chuyển ủến cỏc vật liệu sấy và hấp thụ ẩm trong vật. Sau khi ra khỏi buồng sấy, trạng thỏi dũng khớ ở ủiểm 2.
Hỡnh 1.10. Sơ ủồ phương phỏp sấy lạnh bằng bơm nhiệt và quỏ trỡnh thay ủổi trạng thỏi khụng khớ.
1- Trạng thỏi khụng khớ khụ sau khi ủó ủược gia nhiệt 2- Trạng thỏi khụng khớ sau khi ủó hấp thụẩm của vật 3- Trạng thỏi khụng khớ trong dàn lạnh
4- Trạng thỏi khụng khớ sau khi ủó qua dàn lạnh khửẩm. * Ưu ủiểm:
+ Giảm ủược chi phớ thiết bị, vận hành và bảo dưỡng.
+ Năng lượng của dàn núng và dàn lạnh ủều ủược sử dụng triệt ủể. + Quỏ trỡnh hoạt ủộng của thiết bị khụng bị giỏn ủoạn do khụng phải thay ủổi chất hấp thụ như trong phương phỏp dựng mỏy bài ẩm.
+ Tuổi thọ thiết bị cao. Trong khoảng thời gian 10 năm, thiết bị hầu như khụng phải bóo dưỡng lớn. 3 B ϕ = 100% d1 d 2 d t4 I 1 ϕ2 ϕ3 t1 t2 t3 2 3 4
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ...24 + điện năng sử dụng cũng thấp hơn nhiều so với phương phỏp dựng mỏy hỳt ẩm hấp phụ.
+ Chất lượng và màu sắc của sản phẩm sấy giữủược tốt hơn.
+ Thớch hợp ủể sấy khụ cỏc vật phẩm khụng chịu ủược nhiệt ủộ cao. * Nhược ủiểm:
+ Thời gian sấy thường lõu hơn
3. Phương phỏp sấy thăng hoa
Khỏc với hai phương phỏp trờn, sấy thăng hoa thực hiện ở ủiều kiện nhiệt ủộ và ỏp suất thấp hơn và ẩm trong vật liệu sấy ở thể rắn. Quỏ trỡnh sấy
ủược thực hiện trong buồng kớn. Giai ủoạn ủầu là giai ủoạn làm lạnh và hỳt chõn khụng buồng sấy. Nhiệt ủộ trong buồng phải thấp hơn 0,0098oC và ỏp suất phải dưới 610,5 N/m2(ủõy là ủiểm ba thể của nước). Vỡ vậy ẩm trong vật sẽở dưới dạng rắn, ẩm chuyển từ thể rắn sang thể hơi khụng qua lỏng. đõy là giai ủoạn thăng hoa. Lượng ẩm thoỏt ra ủến bỡnh ngưng và ngưng lại thành lỏng sau ủú thành băng bỏm trờn bề mặt ống giai ủoạn này nhiệt ủộ của vật khụng ủổi. Tiếp ủú vật sấy sẽ ủược làm núng, ẩm cũn lại trong vật sẽ chuyển thành lỏng và bay hơi ra khỏi vật liệu sấy. Giai ủoạn này giống như sấy cỏc vật thể trong mụi trường chõn khụng thụng thường.
* Ưu ủiểm:
+ Sản phẩm sấy cú chất lượng cao, khụng làm biến chất albumin; + Khụng xảy ra cỏc quỏ trỡnh vi sinh, giữ nguyờn cỏc vitamin như lỳc cũn tuơi, giữ nguyờn thể tớch ban ủầu của vật liệu sấy nhưng xốp hơn nờn dễ hấp phụ nước ủể trở lại dạng ban ủầu.
* Nhược ủiểm:
+ Giỏ thành ủắt, thiết bị phức tạp, vốn ủầu tư lớn.
+ điện năng tiờu thụ cho phương phỏp này lớn, năng suất nhỏ. + Cỏc thiết bị cho buồng chõn khụng cũng cần ủược kớn.
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ...25 + Dầu bụi trơn cho cỏc mỏy múc hoạt ủộng cũng là loại ủặc biệt, ủắt tiền và khú kiếm ủể thay thế, bổ sung.
4. Phương phỏp sấy chõn khụng
Vật liệu sấy ủược cho vào buồng kớn. Sau ủú hỳt chõn khụng, ủể tạo ủộ
chõn khụng. Nhiệt cấp cho vật liệu sấy theo phương phỏp tiếp xỳc hay bức xạ.
Ẩm trong vật ủược tỏch ra khỏi vật và hỳt thải vào mụi trường. Nhiệt ủộ sấy theo phương phỏp này thấp. Phương phỏp này bị giới hạn về năng suất do thể
tớch thiết bị giới hạn do phải giữ ủộ chõn khụng. Chớnh vỡ vậy phuơng phỏp này khụng ủược sử dụng phổ biến như cỏc phương phỏp sấy khỏc. Thường
ủược ứng dụng ủể sấy cỏc vật liệu, dược liệu quý hiếm với số lượng nhỏ.
5. So sỏnh phương phỏp sấy bơm nhiệt nộn hơi với cỏc phương phỏp sấy khỏc
a) So sỏnh với phương phỏp sấy núng
Xột về năng suất sấy, phương phỏp sấy bằng bơm nhiệt nộn hơi thấp hơn phương phỏp sấy núng bởi ủộ chờnh phõn ỏp (pab-pam) của phương phỏp sấy núng lớn hơn.
Về mặt năng lượng, phương phỏp sấy núng cú thể tận dụng cỏc nguồn nhiệt khỏc nhau. Trong khi ủú, phương phỏp sấy bơm nhiệt nộn hơi chỉ dựng mỗi một loại năng lượng ủú là ủiện năng trong quỏ trỡnh sấy. Chớnh vỡ thế giỏ thành năng lượng của phương phỏp sấy bơm nhiệt cú thể cao hơn.
Thiết bị cho phương phỏp sấy núng cú thể ủược gia cụng hay chế tạo trong nước, trong khi ủú thiết bị chớnh cỳa bơm nhiệt là mỏy nộn phải nhập ở
nước ngoài nờn giỏ thành chi phớ ban ủầu cũng cao hơn.
Về mặt chất lượng sấy, phương phỏp sấy núng làm giảm hàm lượng vitamin, biến ủổi màu sắc cũng như chất lượng sản phẩm. đặc biệt ủối với một số loại sản phẩm ủũi hỏi nhiệt ủộ sấy thấp thỡ phương phỏp sấy núng khụng ủỏp ứng ủược. Ngược lại, phương phỏp sấy bằng bơm nhiệt nộn hơi ủó giải quyết ủược vấn ủề này. Chớnh vỡ vậy, tựy thuộc vào từng sản phẩm cụ thể
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ...26 chỳng ta lựa chọn một phương phỏp sấy cụ thể cho phự hợp. Ngoài vấn ủề tài chớnh thỡ chất lượng sản phẩm cũng là một nhõn tố quan trọng ủể chọn lựa. b) So sỏnh với phương phỏp sấy lạnh khỏc
* So sỏnh với sấy thăng hoa và sấy chõn khụng
Về mặt chất lượng sấy, phương phỏp sấy thăng hoa và sấy chõn khụng tốt hơn và ủảm bảo tốt hơn cỏc yờu cầu ủối với sản phẩm sấy vỡ nhiệt ủộ sấy của cả hai phương phỏp này ủều thấp hơn nhiệt ủộ mụi trường và quỏ trỡnh sấy giữ trong ủiều kiện chõn khụng nờn khụng chịu ảnh hưởng của bờn ngoài. Hơn nữa, tốc ủộ sấy của cả hai phương phỏp này cũng nhanh hơn do ủộ chờnh ỏp (pab - pam) lớn hơn.
Nhưng năng suất sấy của phương phỏp sấy sử dụng bơm nhiệt nộn hơi lớn hơn hẳn vỡ thể tớch buồng sấy của nú lớn hơn nhiều so với hai phương phỏp kia, thể tớch của buồng sấy thăng hoa và sấy chõn khụng luụn bị hạn chế, vỡ ủể giữ ủộ chõn khụng với buồng cú thể tớch lớn gặp rất nhiều khú khăn. Cũn bơm nhiệt cú thể tiến hành trong buồng cú thể tớch lớn. Diện tớch buồng sấy cú thể tới 300ữ400 2
m , nờn cú thể tăng năng suất dễ dàng theo yờu cầu sử
dụng. Bờn cạnh ủú, cỏc phụ kiện cũng như dầu mỡ bụi trơn cho thiết bị sấy thăng hoa cũng ủũi hỏi rất khắt khe ủểủảm bảo trong mụi trường chõn khụng nờn giỏ thành cho việc bảo dưỡng rất cao. đối với bơm nhiệt, trờn thị trường Việt Nam luụn cú sẵn cỏc phụ kiện cũng như dầu bụi trơn, mụi chất