Sấy đối lưu

SẤY ĐỐI LƯU
1. Định nghóa quá trình sấy đối lưu.
Sấy đối lưu là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng cách
cấp nhiệt cho ẩm bay hơi. Trong đó, cả hai quá trình truyền nhiệt
và truyền ẩm đều được thực hiện bằng phương pháp đối lưu.
2. Thế nào là truyền nhiệt và truyền ẩm bằng phương
pháp đối lưu ?

3.

4.
a.
b.
c.
d.
5.

Truyền nhiệt đối lưu
Truyền ẩm đối lưu
Sự chuyển động của lưu chất
Sự chuyển động của lưu chất
do chênh lệch về mật độ
do chênh lệch vầ độ ẩm.
(khối lượng riêng) ở các vùng
có nhiệt độ khác nhau.
Kể tên các phương pháp sấy đã học ? Dựa vào các yếu
tố nào mà phân biệt các phương pháp sấy ?
Tùy theo phương pháp cấp nhiệt cho quá trình sấy mà phân
chia:
Cấp nhiệt bằng đối lưu nhiệt: sấy đối lưu.
Cấp nhiệt bằng dẫn nhiệt: sấy tiếp xúc.

Ví dụ: sấy giấy,…
Cấp nhiệt bằng bức xạ nhiệt: sấy bức xạ.
Cấp nhiệt bằng dòng điện cao tần: sấy cao tần.
Làm lạnh để tách ẩm ở nhiệt độ thấp: sấy thăng hoa.
Các quá trình xảy ra khi sấy vật liệu ?
Quá trình sấy diễn ra rất phức tạp, đặc trưng cho tính không
thuận nghịch và không ổn định. Nó diễn ra đồng thời 4 quá trình:
Truyền nhiệt cho vật liệu.
Dẫn ẩm trong lòng vật liệu.
Chuyển pha.
Tách ẩm vào môi trường xung quanh.
Quá trình sấy có mấy giai đoạn ? Đặc trưng nhiệt độ của
từng giai đoạn ?
u t
N
A
u1

B

A

t2

B

B
tư
to A
u*

D

No

C

C
C

D

21

4
D

3


u



u*

uth

uo

Hình 1
Hình 2
 AB – giai đoạn đun nóng vật liệu :
- Toàn bộ nhiệt cung cấp để đun nóng vật liệu, ẩm bốc hơi không
đáng kể.
- Nhiệt độ vật liệu tăng nhanh từ 1 = to đến nhiệt độ bầu ướt t ư
của tác nhân sấy.
- Độ ẩm thay đổi không nhiều.
- Tốc độ sấy tăng nhanh từ 0 đến cực đại.
- Thời gian ngắn không đáng kể.
 BC – giai đoạn sấy đẳng tốc :
- Nhiệt cung cấp để bốc hơi ẩm tự do ở bề mặt vật liệu.
- Nhiệt độ của vật liệu bằng tư không đổi.
- Độ ẩm của vật liệu giảm nhanh theo đường thẳng.
- Tốc độ sấy không đổi.
- Trong giai đoạn này tốc độ khuếch tán ẩm từ trong lòng vật liệu
ra bề mặt lớn hơn tốc độ bốc hơi từ bề mặt, trên bề mặt luôn
bão hòa ẩm.
 CD – giai đoạn sấy giảm tốc :
- Nhiệt độ của vật liệu tăng dần từ tư lên t2 của tác nhân.
- Độ ẩm giảm chậm đến độ ẩm cân bằng u*.
- Tốc độ sấy giảm dần từ tốc độ đẳng tốc N o xuống 0, tùy theo
cấu trúc vật liệu mà có biên dạng khác nhau :
+ Đường số 1 : vật liệu xốp nhưng mỏng (giấy, bìa cactong, vải,..)
+ Đường số 2 : vật liệu keo
+ Đường số 3 : vật liệu xốp (cục)
+ Đường số 4 : vật liệu keo xốp
- Tốc độ khuếch tán trong chậm hơn tốc độ bốc hơi ở bề mặt,
nên tốc độ chậm dần và có hiện tượng co bề mặt bốc hơi.
6. Nêu mục đích bài thí nghiệm? Và ý nghóa khảo sát của

các vấn đề trong mục đích?
 Mục đích thí nghiệm: Khảo sát quá trình sấy đối lưu bằng thực
nghiệm.
 Ý nghóa khảo sát:
- Xây dựng đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy.
- Xác định các thông số sấy: tốc độ sấy đẳng tốc, độ ẩm tới
hạn, độ ẩm cân bằng, thời gian sấy đẳng tốc và giảm tốc.
- Đánh giá sai số của quá trình sấy.
7. Vẽ và nêu ý nghóa đường cong sấy? Từ đường cong sấy
có mấy phương pháp xây dựng đường cong tốc độ sấy?
- Đường cong sấy là đường cong biểu diễn quan hệ độ ẩm vật
liệu sấy theo thời gian : u = f() (Hình 1).
- Từ phương trình đường cong sấy ta đạo hàm  đường cong tốc độ
sấy.


dU
=g(U )
dτ

8. Vẽ và nêu ý nghóa của đường cong tốc độ sấy?
- Đường cong tốc độ sấy là đường cong biểu diễn quan hệ giữa
tốc độ sấy và độ ẩm của vật liệu : N = f(u) (Hình 2)
9. Các yếu tố ảnh hưởng đến đến quá trình sấy? Bài này
khảo sát và cố định những yếu tố nào?
 Tốc độ sấy phụ thuộc và một số yếu tố chủ yếu sau:
- Bản chất của vật liệu sấy: cấu trúc, thành phần hoá học, đặc
tính liên kết ẩm,…
- Hình dạng vật liệu sấy: kích thước mẫu sấy, bề mặt lớp vật liệu
.. Diện tích bề mặt riêng của vật liệu càng lớn thì tốc độ sấy

càng nhanh.
- Độ ẩm đầu, độ ẩm cuối và độ ẩm tới hạn của vật liệu.
- Độ ẩm, nhiệt độ và tốc độ của không khí.
- Chênh lệch giữa nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối của không khí
sấy, nhiệt độ cuối cao thì nhiệt độ trung bình của không khí càng
cao, do đó tốc độ sấy cũng tăng. Nhưng nhiệt độ cuối không
nên quá cao vì không sử dụng triệt để nhiệt.
- Cấu tạo thiết bị sấy, phương thức và chế độ sấy.
 Bài này khảo sát và cố định các yếu tố:
10. Tác nhân sấy là gì? Kể tên các loại tác nhân sấy? Bài
này dùng tác nhân sấy là gì? Tại sao?
- Tác nhân sấy là những chất dùng để gia nhiệt cho vật liệu sấy,
nhằm tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu sấy.
- Các loại tác nhân sấy:
+ Không khí nóng: là loại môi chất phổ biến, rẻ tiền thường
dùng làm tác nhân sấy.
+ Khói lò: có thể dùng than, củi, trấu, dầu, khí… để tạo khói lò.
+ Hơi quá nhiệt: bao gồm : hơi bão hòa ẩm, hơi bão hoà khô, hơi
quá nhiệt.
- Trong bài này sử dụng không khí nóng làm tác nhân sấy. Vì:
+ Cần độ sạch.
+ Rẻ.
+ Đáp ứng được các yêu cầu của tác nhân sấy: ít tác dụng
với vật liệu sấy,…
+ Lượng ẩm ít.
11. Định nghóa nhiệt độ bầu khô? Cách đo nhiệt độ bầu
khô? Nhiệt độ bầu khô có phải là nhiệt độ tác nhân
sấy? Tại sao?
Nhiệt độ bầu khô t k là nhiệt độ của hỗn hợp khí được xác
định bằng nhiệt kế thông thường.

Cách xác định: sử dụng nhiệt kế thủy ngân thông thường để
đo.


Nhiệt độ bầu khô là nhiệt độ của tác nhân sấy vì bầu thủy
ngân của nó tiếp xúc trực tiếp với tác nhân sấy.
12. Định nghóa nhiệt độ bầu ướt? Cách đo nhiệt độ bầu
ướt? Nhiệt độ bầu ướt có phải là nhiệt độ đọng sương?
Tại sao?
Nhiệt độ bầu ướt tư : là nhiệt độ ổn định đạt được khi một
lượng nhỏ nước bốc hơi vào hỗn hợp khí chưa bão hòa hơi nước ở
điều kiện đoạn nhiệt.
Nhiệt độ bầu ướt là một thông số đặc trưng khả năng cấp
nhiệt của không khí để làm bay hơi nước từ vật liệu ẩm cho đến
khi không khí bão hòa hơi nước. t ư giúp để chọn nhiêt độ sấy thích
hợp. Nhiệt độ giới hạn của vật liệu phải lớn hơn nhiệt độ t ư
Cách đo: được đo bằng nhiệt kế thông thường có bọc vải ướt
ở bầu thủy ngân. Cho nước vào cốc bọc đầu thủy ngân, nước
bốc hơi đoạn nhiệt trong không khí ẩm thu nhiệt làm nhiệt độ
trong không khí giảm, chờ cho đến khi nhiệt độ không thay đổi
nữa thì nhiệt độ đó chính là nhiệt độ bầu ướt. Do đó phải
thường xuyên theo dõi để thêm nước vào cốc.
Nhiệt độ điểm sương ts: làm lạnh hỗn hợp khí trong điều kiện
hàm ẩm không đổi, nhiệt độ của không khí giảm đến một trị
số nào đó thì hỗn hợp đạt được trạng thái bão hòa ( =1) . Nhiệt
độ tương ứng với trạng thái bão hòa gọi là nhiệt độ điểm sương.
Vậy nhiệt độ điểm sương là nhiệt độ giới hạn của quá trình làm
lạnh không khí ẩm với hàm ẩm không đổi.
Ý nghóa của nhiệt độ điểm sương: Biết được t s thì sẽ không
chọn nhiệt độ cuối của quá trình sấy gần điểm t s để tránh hiện

tượng ngưng tụ hơi nước trên bề mặt vật liệu.
Do đó nhiệt độ bầu ướt không phảo là nhiệt độ điểm sương.
13. Ý nghóa của việc đo nhiệt độ bầu khô-bầu ướt? Cách
sử dụng giản đồ Trạng thái không khí ẩm?
Trong các thông số của tác nhân sấy thì nhiệt độ bầu ướt
và nhiệt độ bầu khô là dễ xác định nhất. Từ hai nhiệt độ này,
dựa vào giản đồ Trạng thái không khí ẩm có thể xác định các
thông số còn lại của không khí ẩm (p, , x, ts)
Cách sử dụng Giản đồ:
Trạng thái của hỗn hợp không khí ẩm được đặc trưng bằng giao điểm của 4 đường trên giản đồ
( đường t, H, x, ). Do đó, muốn xác định trạng thái của hỗn hợp không kí ẩm ta chỉ cần hai trong 4
thông số rồi từ đó xác định các thông số còn lại.

Xác định nhiệt độ điểm sương: giả sử hỗn hợp khí được xác
định ở vị trí A trên giản đồ. Từ A theo đường x = const hạ xuống
đến đường  =1 cắt đường này tại điểm B. Đường đẳng nhiệt t đi
qua B là điểm sương của hỗn hợp không khí ẩm tại A
Xác định nhiệt độ bầu ướt: Từ điểm A ban đầu theo đường H =
const đến đường  =1, cắt đường này tại C. Nhiệt độ t ư là nhiệt
độ không đổi đi qua C.
14. Thế sấy là gì? Ý nghóa thế sấy?
Thế sấy là hiệu số nhiệt độ t = tk – tư.


Ý nghóa: thế sấy là đại lượng đặc trưng cho khả năng hút
ẩm của không khí, không khí ẩm có thế sấy càng lớn càng có
khả năng chứa nhiều hơi nước, có nghóa là khả năng sấy của
nó càng lớn.
15. Động lực của quá trình sấy là gì?
 Là chênh lệch giữa áp suất hơi của nước (ẩm) trên bề mặt

vật liệu (Pm) và áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí
ẩm (Ph) :
- Nếu Pm > Ph : vật nhả ẩm  Quá trình sấy.
- Nếu Pm < Ph : vật hút ẩm  Làm ẩm vật liệu.
- Nếu Pm = Ph : có cân bằng động giữa hút và nhả ẩm.
 Trong thực tế ta xây dựng đường cân bằng pha dưới dạng * =
f(u) :
- Nếu  > * : vật hút ẩm  Làm ẩm vật liệu.
- Nếu  < * : vật nhả ẩm  Quá trình sấy.
- Nếu  = * : có cân bằng động giữa hút và nhả ẩm.
 Các cách biểu diễn động lực quá trình sấy:
- Dùng thế sấy:  = tk - tư
- Dùng 
- Dùng P
- Dùng (t - )
- Dùng x
16. Nêu và giải thích các đại lượng trong phương trình cơ bản
của động lực quá trình sấy?
Phương trình cơ bản của động học quá trình sấy:
q = (1+ Rb)( oRor)dU/dt
q : cường độ dòng nhiệt hay mật đôï dòng nhiệt.
o : khối lượng riêng của vật liệu khô, kg/m3
Ro : bán kính qui đổi của vật liệu, m.
r : ẩn nhiệt hoá hơi của ẩm, J/kg
U : hàm ẩm hay độ ẩm của vật liệu – tính theo vật liệu khô, Kg
ẩm/ Kg vật liệu khô.
Rb : Chuẩn số Rebinde đặc trưng cho động học của quá trình sấy
Rb = 1+ C/r ( d/dU)
 : nhiệt độ của vật liệu, oC
17. Nêu chuẩn số đặc trưng cho động học quá trình sấy ? Ý

nghóa?
Chuẩn số đặc trưng cho động học quá trình sấy: chuẩn số
Rebinde ( Rb) với:
Rb = 1+ C/r (d/dU)
Ta thấy: C.d : nhiệt đun nóng vật liệu
r.dU : nhiệt bốc hơi ẩm.
Do đó chuẩn số Rb là tỷ số giữa lượng nhiệt tiêu hao để đun
nóng vật liệu ( vô ích) và làm bốc hơi ẩm trong quá trình sấy .
18. Các loại liên kết ẩm? Quá trình sấy thường tách được
loại ẩm nào?


DẠNG LIÊN
KẾT

Liên kết
hóa học

Liên
kết
hấp
phụ
Liê
n
kết
hóa
lý

Liên
kết

mao
dẫn
Liên
kết
thẩm
thấu

Liên kết cơ
lý

KHÁI NIỆM
- Là liên kết của ẩm với
vật liệu dưới dạng OH- hoặc
tinh thể ngậm nước.
Ví dụ: CaSO4.2H2O, SiO2.7H2O,…

- Do lực hấp phụ, lực điện
trường, lực từ trường,… tạo
nên lớp đơn phân tử ở bề
mặt vật liệu, dần dần tạo
thành lớp đa phân tử, có
liên kết yếu hơn, cuối cùng
chúng gần đến trạng thái
ẩm tự do.
- Do lực mao dẫn giữ trong
các mao quản nhỏ hoặc
các lỗ xốp nhỏ một lớp
ẩm.
- Dạng liên kết này chỉ tồn
tại trong dung dịch.

- Do áp suất thẩm thấu
làm cho áp suất hơi ở trên
bề mặt dung dịch nhỏ hơn
áp suất hơi ở trên dung
môi nguyên chất.
- Ẩm nằm tự do trên bề
mặt hoặc trong các lỗ xốp
và mao quản lớn.

ẢNH HƯỞNG
CỦA SẤY ĐẾN
LIÊN KẾT
- Đây là liên kết
bền,
không
thể
tách
bằng
sấy.
Muốn tách ẩm này
phải dùng phương
pháp hóa học hoặc
nung chảy.
Ví dụ: dùng H2SO4đđ
để hút,…
- Quá trình sấy chỉ
tách
được
một
phần ẩm này.

- Liên kết này là
một liên kết yếu
và sẽ tách được
bằng sấy.
- Quá trình sấy để
tách ẩm từ dung
dịch sẽ khó hơn
tách ẩm từ dung
môi nguyên chất.
- Liên kết này là
liên kết yếu, có
thể tách được bằng
sấy, thậm chí là
bằng phương pháp
cơ học.

19. Nêu ngắn ngọn tiến hành thí nghiệm? Thí nghiệm ở mấy
chế độ? Mỗi chế độ đo những thông số nào? Tại sao?

Tiến hành thí nghiệm:
 Quan sát hệ thống nắm được các chi tiết của thiết bị sấy .
 Chuẩn bị thí nghiệm: Xác định khối lượng khô ban đầu (Go) của 3
sấp giấy lọc.
 Làm ẩm giấy lọc .


 Kiểm tra hệ thống.
 Khởi động hệ thống: khởi động quạt, calorife, cài đặt nhiệt độ
cho calorife.

 Tiến hành các chế độ thí nghiệm, đo các số liệu.

Các chế độ thí nghiệm: chế độ sấy ở 50oC, 60oC, 70oC .
 Các số liệu cần đo trong mỗi chế độ thí nghiệm : khối lượng,
nhiệt độ bầu khô – bầu ướt và thời gian.
20. Quá trình sấy kết thúc khi nào? Cách nhận biết?
Quá trình sấy sẽ kết thúc khi giá trị khối lượng vật liệu không
đổi trong vòng 15 phút ( kim của cân sẽ không dao dộng ).
21. Nêu các mối quan hệ giữa các thông số sấy?
Các thông số sấy bao gồm các thông số của vật liệu sấy và các thông số của tác nhân sấy.

 Các thông số của vật liệu sấy: thời gian sấy, nhiệt độ, độ
ẩm và khối lượng của vật liệu sấy. Trong đó, quan hệ giữa độ
ẩm và khối lượng của vật liệu sấy là quan hệ tuyến tính tỷ lệ
thuận. Còn mối quan hệ giữa thời gain sấy, nhiệt độ và độ ẩm
đã được biểu diễn trong Hình 1.
 Các thông số của tác nhân sấy : độ ẩm tương đối , hàm
ẩm x, nhiệt hàm H, nhiệt độ bầu khô t k, nhiệt độ bầu ướt t ư,
thế sấy , nhiệt độ điểm sương t S. Ngoài ra còn có thông số thời
gian sấy.
Khi thời gian sấy tăng thì: , x, H, tk, tư, , tS
22. Vật liệu sấy trong bài thí nghiệm là gì? Tại sao không
dùng loại vật liệu khác như gỗ, cát, giấy cacton,…?
Vật liệu sấy trong bài thí nghiệm là giấy lọc. Ta dùng loại vật
liệu này vì:
- Đây là vật liệu dạng bản mỏng, xốp  đường cong tốc độ sấy
là đường thẳng  dễ dàng tính được thời gian sấy (như công thức
trong bài đã nêu ra).
- Thời gian sấy vật liệu ngắn, phù hợp với thời gian làm thí
nghiệm có hạn.

23. Trong thí nghiệm và tính toán xử lý kết quả thu được,
thường mắc phải sai số nào? Các phương pháp để tính sai
số trong bài thí nghiệm này?

Trong thí nghiệm:
- Phơi giấy lọc: khi phơi giấy lọc bên ngoài phải chờ hết nhiễu nước
mới bắt đầu chế độ thí nghiệm để xác định được G1 chính xác.
- Cách đặt giấy lọc lên lưới sấy: phải theo chiều nếp gấp giấy lọc
từ trái sang phải, tức theo chiều tác nhân và phải đặt một
cách phẳng phiu không xếp góc. Không được đặt ngược lại, vì khi
đó dòng tác nhân thổi qua sẽ bung giấy lọc (do giấy lọc được
gấp đôi), thay đổi bề mặt bốc hơi, dẫn đến các thông số sấy
sẽ thay đổi và cuối cùng gây sai số thí nghiệm.
- Hoạt động của bộ điều nhiệt: luôn theo dõi hoạt động của bộ
điều nhiệt để xem có chính xác giá trị nhiệt độ cài đặt hay
không. Trường hợp ở chế độ sấy nhiệt độ cao mà nhiệt độ


calorife không đạt giá trị cài đặt thì phải khép bớt cửa dòng khí
ra (chỉ khép bớt không được đóng kín).
- Bầu nước: châm nước liên tục vào bầu nước để đo nhiệt độ
bầu ướt.
- Quạt: không được mở quạt trần ngay bài thí nghiệm vì sẽ làm kim
cân dao động.
- Đọc giá trị đo : sai số do quá trình đọc các giá trị khối lượng và
nhiệt độ không chính xác.

Trong tính toán và xử lý kết quả thu được:
- Sai số thực nghiệm khi dựng đường cong sấy và đường cong tốc
độ sấy.

- Sai số khi tính toán các thông số ở “Bảng 4”
24. Để xử lý số liệu thí nghiệm tương đối chính xác, nên
dùng phương pháp nào để giảm sai số?
Dùng phương pháp “Bình phương cực tiểu”
25. Các thông số tính toán trong bài thí nghiệm được tính
theo lý thuyết hay thực nghiệm?
Được tính theo lý thuyết
26. Tại sao nói thế sấy đặc trưng cho động lực quá trình
sấy?
Động lực quá trình sấy: là chênh lệch về áp suất giữa áp
suất hơi của nước (ẩm) trên bề mặt vật liệu (P m) và áp suất
riêng phần của hơi nước trong không khí ẩm (Ph).
Thế sấy: là chênh lệch về nhiệt độ giữa nhiệt độ bầu khô
và nhiệt độ bầu ướt.
Mà khi chênh lệch về áp suất tăng thì chênh lệch về nhiệt
độ cũng tăng. Cho nên thế sấy đặc trưng cho động lực của quá
trình sấy.
27. Tại sao gọi quá trình sấy là sấy đối lưu? Đặc trưng nhận
biết.
Ta gọi quá trình sấy là sấy đối lưu vì ta cấp nhiệt bằng đối lưu
nhiệt.
Đặc trưng nhận biết: có calorife để làm nóng tác nhân sấy.