Bài thí nghiệm sấy đối lưu

I. TRÍCH YẾU
I.1. Mục đích thí nghiệm:
- Khảo sát quá trình sấy đối lưu bằng thực nghiệm nhằm:
o Xây dựng đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy.
o Xác đònh 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.
o Đánh giá sai số của quá trình sấy.
I.2. Phương pháp thí nghiệm:
-
Tiến hành sấy giấy lọc ở 3 chế độ nhiệt độ của caloriphe: 50
o
, 60
o
, 70
o
- Đặt giấy lọc vào buồng sấy, ghi nhận khối lượng của vật liệu sau khi làm ẩm (G
1
).
- Sau đó cứ 5 phút, ghi nhận giá trò cân và hai giá trò nhiệt độ bầu khô – bầu ướt;
tiếp tục sấy đến khi giá trò khối lượng vật liệu không đổi trong vòng 15 phút thì
dừng chế độ thí nghiệm này và chuyển sang chế độ thí nghiệm khác.
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT:
II.1. Đònh nghóa:
- 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.
II.2. Đặc trưng của quá trình sấy:
- Quá trình sấy diễn ra rất phức tạp, đặc trưng cho tính không ổn đònh và không
thuận nghòch, gồm 4 quá trình diễn ra đồng thời: truyền nhiệt cho vật liệu, dẫn ẩm
trong lòng vật liệu, chuyển pha và tách ẩm vào môi trường xung quanh.
II.3. Xác đònh tốc độ sấy theo cân bằng nhiệt của quá trình sấy:

- Lượng nhiệt do dòng tác nhân sấy cung cấp trong khoảng thời gian d
τ
:
dQ = αF(t-θ)d
τ
(1)
được tiêu hao để:
o Đun nóng vật liệu: (G
o
C
o
+G
a
C
a
)dθ (2)
o Bay hơi ẩm và quá nhiệt hơi: [r + C
h
(t-t
h
)]dG
a
(3)
Trong đó:
α: hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy vào vật liệu sấy, W/m
2
độ
F: bề mặt vật liệu, m
2
t, θ, t

h
: nhiệt độ của tác nhân sấy, vật liệu và hơi ẩm bão hòa, độ
G
o
,C
o
: khối lượng và nhiệt dung riêng của vật liệu sấy, kg ; J/kgđộ
G
a
,C
a
: khối lượng và nhiệt dung riêng của ẩm, kg ; J/kgđộ
r: ẩn nhiệt hóa hơi của ẩm, J/kg
C
h
: nhiệt dung riêng của hơi ẩm, J/kgđộ
- Lượng ẩm bốc hơi trong thời gian d
τ
:
dG
a
= d(G
o
U) = G
o
dU (4)
Với U: hàm ẩm (hay độ ẩm) của vật liệu – tính theo vật liệu khô, kg ẩm/kg vật
liệu khô
- Thiết lập cân bằng nhiệt:
αF(t-θ)d

τ
= (G
o
C
o
+G
a
C
a
)dθ + G
o
[r + C
h
(t-t
h
)]dU (5)
-1-
Từ đó rút ra:
( )
[ ]
( )
[ ]
)
d
dU
hhv
aaoo
ttCrG
d
d

CGCGtF
−+
+−−
=
τ
θ
θα
τ
(6)
là biểu thức tính tốc độ sấy theo cân bằng nhiệt.
II.4. Phương tình cơ bản của động học quá trình sấy:
- Theo phương trình truyền ẩm từ vật liệu vào tác nhân sấy:
dG
a
= k
p
F(p
m
– p)d
τ
(7)
Với:
k
p
: hệ số truyền ẩm trong pha khí, kg/m
2
.h.∆p=1 (1at hay 1mmHg )
p
m
, p: áp suất của hơi ẩm trên bề mặt vật liệu và trong pha khí, mmHg

(hay at)
Thay G
a
= G
o
U vào và biến đổi, ta có:
)pp(
G
Fk
d
dU
m
o
p
−=
τ
(8)
- Khi hơi ẩm không bò quá nhiệt (tức t = t
h
) thì biểu thức được biến đổi thành:

qFF
Fd
dQ
d
dU
rG
d
d
G

G
G
CC
oo
o
a
oo
=
τ
−
τ
+
τ
θ








+
(9)
Với q là cường độ dòng nhiệt hay mật độ dòng nhiệt.

U
G
G
o

a
=
;
o
o
o
V
G
ρ=
; C
o
+ C
a
U = C và
o
o
R
F
V
=
Với:
ρ
o
: khối lượng riêng của vật liệu khô, kg/m
3
V
o
: thể tích vật khô, m
3
C: nhiệt dung riêng của vật liệu ẩm, J/kgđộ

R
o
: bán kính qui đổi của vật liệu ẩm, m
Khi đó, nếu bỏ qua nhiệt làm quá nhiệt hơi ẩm, ta có:
( )
τ
ρ+=






τ
ρ






θ






+=
τ

θ
ρ+
τ
ρ=
d
dU
rRR1
d
dU
rR
dU
d
r
C
1
d
d
RC
d
dU
rRq
oob
oooooo
(10)
Với
dU
d
r
C
1R

b
θ
+=
: Chuẩn số Rebinde đặc trưng cho động học qúa trình sấy.
- Biểu thức trên là phương trình cơ bản về động học quá trình sấy, nó cho biết sự
biến đổi ẩm của vật liệu theo thời gian. Ta có thể nhận được biểu thức này khi giải
hệ phương trình vi phân mô tả truyền nhiệt - truyền ẩm trong vật liệu. Nhưng nói
chung hệ phương trình này không giải được bằng phương pháp giải tích.
II.5. Lượng nhiệt cấp cho vật liệu:
II.5.1 Lượng nhiệt cấp cho vật liệu trong giai đoạn sấy giảm tốc (q2):
- Ta thấy rằng trong giai đoạn sấy giảm tốc, đường cong tốc độ sấy có dạng đường
thẳng, nên tốc độ sấy trong giai đoạn này được biểu diễn:
( )
*
UUK
d
dU
−=
τ
−
(11)
-2-
Với:
K: Hệ số tỷ lệ, gọi à hệ số sấy. Nó phụ thuộc vào tốc độ sấy và tính chất của
vật liệu ẩm, 1/s
K: chính là hệ số góc của đường cong tốc độ sấy ở giai đọan sấy giảm tốc, nên:
( )
N
UU
N

K
*
th
χ=
−
=
(12)
Với:

( )
*
UU
th
−
=
1
χ
: hệ số sấy tuyệt đối, phụ thuộc vào tính chất vật liệu ẩm.
U
th
: độ ẩm tới hạn.
U
*

: độ ẩm cân bằng.
N: tốc độ sấy đẳng tốc, kg ẩm/(kg vật liệu khô.s)
- Tích phân phương trình trên ta nhận được:
( )
τχ−=
−

−
Nexp
UU
UU
*
th
*
(13)
Hay logarit hóa (8) ta có:
( ) ( )
τχ−−=− N
3,2
1
UUlogUUlg
*
th
*
(14)
- Như vậy nếu biết được hệ số sấy K, có thể xác đònh được thời gian cần thiết để
thực hiện giai đoạn sấy giảm tốc.
- Hệ số sấy tương đối được xác đònh bằng thực nghiệm và có thể tính gần đúng như
sau:
U
8,1
=χ
(15)
Với U
o
: độ ẩm ban đầu của vật liệu.
Từ đó, ta có:

*
0
*
th
U
8,1
U
U
1
U +=+
χ
=
(16)
Thay (12) và (15) vào phng trình (11), ta được:








−
=
τ
−
0
*
U
UU

N8,1
d
dU
(17)
Thay (17) vào (10), ta được:
( )








−
+ρ=
0
*
b002
U
UU
N8,1.R1rRq
(18)
II.5.2 Lượng nhiệt cung cấp cho vật liệu trong giai đoạn sấy đẳng tốc (q
1
):
- Trong giai đoạn sấy đẳng tốc, toàn bộ lượng nhiệt cung cấp từ dòng tác nhân bằng
lượng nhiệt bốc hơi ẩm và nhiệt độ vật liệu không đổi nên:
rNR
d

dU
rRq
00001
ρ=
τ
ρ=
(19)
II.6. Cường độ trao đổi nhiệt (q(x)):
( )
b
0
*
1
2
R1
U
UU
8,1
q
q
)x(q +
−
==
(20)
-3-
- Như vậy, theo biểu thức (20), khi biết chuẩn số R
b
sẽ tính được cường độ trao đổi
nhiệt theo độ ẩm của vật liệu.
II.7. Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy:

II.7.1 Đường cong sấy:
- Là đøng cong biểu diễn sự thay đổi của độ ẩm vật liệu (U) theo thời gian sấy (τ):
U = f(τ) (21)
- Dạng của đường cong sấy:
o
Phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: liên kết giữa ẩm và vật liệu, hình dáng,
kích thước, cấu trúc vật liệu, phương pháp và chế độ sấy.
o
Đường cong sấy là hàm của quá trình sấy, vì vậy tùy chế độ và phương
pháp sấy khác nhau nhưng đường cong sấy vẫn có dạng tương tự nhau.
II.7.2. Đường cong tốc độ sấy:
- Là đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa tốc độ sấy và độ ẩm (hàm ẩm) của vật
liệu sấy:
)U(g
d
dU
=
τ
(22)
- Từ biểu thức (22), (23) rõ ràng đường cong tốc độ sấy là là đạo hàm của đường
cong sấy.
II.8. Các giai đọan của quá trình sấy:
- Giai đoạn đun nóng vật liệu:
o
Toànbộ nhiệt cung cấp để đun nóng vật liệu, ẩm bốc hơi không đáng kể.
o
Nhiệt độ vật liệu tăng nhanh từ θ
1
= t
0

đến nhiệt độ bầu ướt t
ư
của tác nhân
sấy.
o
Độ ẩm thay đổi không nhiều.
o
Tốc độ sấy tăng nhanh từ 0 đến cực đại.
o
Thời gian ngắn không đáng kể.
o
Thường giai đoạn này được bỏ qua trong tính toán.
- Giai đoạn sấy đẳng tốc:
o
Nhiệt cung cấp để bốc hơi ẩm tự do ở bề mặt vật liệu. Và bề mặt bốc hơi là
bề mặt ngoài của vật liệu không đổi nên các thông số sấy và độ ẩm của vật
liệu sẽ giảm nhanh.
o
Nhiệt độ của vật liệu bằng t
ư
không đổi.
o
Độ ẩm của vật liệu giảm nhanh theo đường thẳng.
o
Tốc độ sấy không đổi.
o
Trong giai đoạn này tốc độ khuếch tán ẩm từ trong lòng vật liệu ra bề mặt
lớn hơn tốc độ do bốc hơi từ bề mặt, nên bề mặt luôn bão hoà ẩm.
- Giai đoạn sấy giảm tốc:
o

Nhiệt độ của vật liệu tăng dần từ t
ư
lên t
2
của tác nhân.
o
Độ ẩm giảm chậm đến độ ẩm cân bằng U
*
.
o
Lúc này, trong vật liệu xuất hiện 3 vùng: ẩm, bốc hơi và khô.
o
Tốc độ sấy giảm tốc từ tốc độ đẳng tốc N
o
xuống 0, tuỳ theo cấu trúc vật
liệu mà có biến dạng khác nhau.
-4-
o
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.

II.9. Thời gian sấy vật liệu:
- Thời gian sấy trong giai đoạn đẳng tốc (thời gian sấy đẳng tốc -
1
τ
) được xác đònh
từ:
constN
d
dU

1
==
τ
−
(23)
nên tích phân (23) lên ta có:
1
0
1
N
UU
th
−
=
τ
(24)
Với U
th
: là độ ẩm tới hạn, độ ẩm cuối gian đoạn sấy đẳng tốc.
- Thời gian sấy trong giai đoạn giảm tốc:
Trong giai đoạn này, nếu đường cong tốc độ sấy có dạng đường thẳng (hoặc qui
đổi sang đường thẳng; N
2
= ax+b) thì ta có thể tích phân để tính thời gian sấy giai đoạn
sấy giảm tốc (
2
τ
):
*
2

*
1
*
2
ln
UU
UU
N
UU
thth
−
−−
=
τ
(25)
Với U
*
: độ ẩm cân bằng, độ ẩm kết thúc giai đoạn sấy giảm tốc.
- Thời gian sấy vật liệu:
Thời gian sấy vật liệu được tính bằng tổng thời gian của 3 giai đoạn sấy: đốt nóng
vật liệu
0
τ
, sấy dẳng tốc (
1
τ
) và sấy giảm tốc (
2
τ
); có thể bỏ qua giai đoạn đốt

nóng vật liệu, vì giai đoạn này xảy ra rất nhanh. Biểu thức tính thời gian như sau:
)
UU
UU
lg()UU(
N
3,2
N
UU
*
2
*
th
*
th
th0
21
−
−
×−×+
−
=τ+τ=τ
(26)
Với U
2
: độ ẩm của vật liệu cuối quá thình sấy, tương ứng với
2
τ
; U
2

> U
*
và thường
được lấy: U
2
=U
*
+2 ÷ 3 (%).
III. THIẾT BỊ – DỤNG CỤ – CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM:
III.1. Thiết bò – Dụng cụ:
- Hệ thống thiết bò sấy được trang bò:
o Caloriphe: gồm hai chùm điện trở khô, có công suất 10KW và được ổn đònh
nhiệt độ nhờ bộ điều nhiệt tự ngắt.
o Quạt hút: có tốc độ 0,85 m/s, để hút không khí ( tác nhân sấy) và thổi qua
caloriphe để nâng nhiệt độ dòng tác nhân lên nhiệt độ cần thiết.
o Hệ thống cân: xác đònh lượng ẩm tách ra từ vật liệu.
o Hai cửa gió: có van lá, để thay đổi lượng tác nhân.
o Hệ thống đo nhiệt độ: gồm hai đầu dò nhiệt độ bầu khô – bầu ướt được đặt
trong buồng sấy – bên trái giàn lưới đặt vật liệu sấy và đồng hồ cơ đo bằng
nhiệt độ.
- Hệ thống thiết bò thí nghiệm được mô tả trên sơ đồ sau:
-5-
III.2. Vật liệu sấy:
- Gồm 3 sấp giấy lọc được gấp lại.
III.3. Cách tiến hành thí nghiệm:
Quan sát hệ thống.
Chuẩn bò thí nghiệm:
• Xác đònh khối lượng khô ban đầu (G
o
) của 3 sấp giấy lọc:

- Mở cửa buồng sấy ra – đặt cẩn thận lên bàn (vì cửa khá nặng – nguy hiểm).
- Cách đặt lọc vào buồng sấy: đặt nhẹ nhàng từng sấp giấy lọc lên trên lưới sấy phía
trong buồng sấy (đặt cả ba sấp), khi đó kim của cân dao động – chờ kim hết dao
động đọc giá trò cân (G
o
).
• Làm ẩm giấy lọc:
- Lấy khoảng 2/3 chậu nước inox
- Sau khi cân xong, lấy giấy lọc ra và nhúng nhẹ nhàng từng sấp giấy (tránh rách
giấy) vào chậu nước – chờ khoảng 30 giây cho nước thấm đều giấy, lấy giấy lọc
lên – phơi ngoài khôngkhí (trên song sắt cửa sổ) cho đến khi hết nhiễu nước.
- Chuẩn bò đồng hồ đeo tay để đo thời gian.
• Kiểm tra hệ thống:
- Lắp lại cửa buồng sấy – vặn chặt các con tán của cửa.
- Mở hết các van lá của hai cửa khí vào, ra.
- Châm đầy nước vào bầu nước (phía sau hệ thống, không phải là các cốc nước đối
trọng trên cân) để đo nhiệt độ bầu ướt.
Khởi động hệ thống:
• Khởi động quạt:
- Đóng cầu dao của quạt để hút các dòng tác nhân vào và thổi qua caloriphe gia
nhiệt dòng tác nhân ( tìm cầu dao quạt bằng cách nhìn đường dây dẫn điện vào
quạt).
• Khởi động caloriphe:
- Đóng cầu dao của caloriphe để dẫn điện vào hộp điều khiển, (nhìn đường dây điện
sẽ tìm được cầu dao caloriphe)
- Bật công tắc của chùm điện trở thứ hai (HEATER II) ở vò trí chính giữa sang ON. Ở
chế độ 70°C thì bật thêm công tắc của chùm điện trở thứ nhất (HEATER I) ở phía
bên trái của công tắc điện trở thứ hai.
• Cài đặt nhiệt độ cho caloriphe:
- Mở nắp mica của hộp cài đặt nhiệt độ (phía trên công tắc của chùm điện trở II) và

cài đặt nhiệt độ cần thiết. Đồng hồ điện tử trên hộp cài đặt cho biết nhiệt độ của
caloriphe.
Tiến hành các chế độ thí nghiệm:
• Chờ hệ thống hoạt động ổn đònh khi:
- Nhiệt độ của caloriphe đạt giá trò cài đặt ± (1÷2
o
C).
- Giấy lọc phơi không còn nhiễu nước.
• Tiến hành sấy vật liệu ở chế độ cần khảo sát:
- Mở cửa buồng sấy ra – đặt cửa lên bàn
-6-
- Đặt nhẹ nhàng từng sấp giấy lọc lên các lưới sấy
- Lắp kín cửa buồng sấy lại.

• Đo số liệu trong một chế độ thí nghiệm:
- Các số liệu cần đo: khối lượng, nhiệt độ bầu khô – bầu ướt và thời gian.
Cách đọc giá trò đo:
- Khối lượng (gam): khi đặt giấy lọc vào buồng sấy, kim của cân sẽ dao động (cân
gồm hai kim, chỉ đọc dây kim mảnh nhỏ, không đọc số lớn). Nếu dây kim nằm
giữa hai số thì cộng lại chia đôi.
- Nhiệt độ (
°
F): đồng hồ cơ hiển thò nhiệt độ đo theo nguyên tắc cơ học: có tất cả 4
kim (hai kim nhỏ bên trong và hai kim lớn bên ngoài) quan tâm hai kim lớn (kim
lớn bên phải chỉ nhiệt độ bầu khô; kim lớn bên trái chỉ nhiệt độ bầu ướt).Đầu nhọn
của các kim này sẽ chỉ vào các vòng tròn có ghi giá trò nhiệt độ (vòng đậm có giá
trò cụ thể, vòng mảnh không ghi giá trò – mỗi vòng là hai đơn vò độ). Giá trò nhiệt
độ tăng từ trong ra ngoài, nếu đầu kim nằm giữa hai vòng mảnh thì lấy giá trò lẻ 1
độ.
- Thời gian: đo bằng đồng hồ đeo tay.

-7-
-8-
IV. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:
Bảng 1: Kết quả đo số liệu thô
Khối lượng mẫu khô Go = 47.5(g) Go = 45(g)
Chế độ sấy 50
0
C Chế độ sấy 60
0
C Chế độ sấy 70
0
C
τ
(phút
)
G
(g)
t
ư
(F)
t
k
(F)
τ
(phút)
G
(g)
t
ư
(F)

t
k
(F)
τ
(phút
)
G
(g)
t
ư
(F
)
t
k
(F)
0 142,50 58 103,00 0 147,50 58 111 0 147,50 78 138
1 140,00 58 103,00 2 145,00 58 111 2 137,50 79 139
2 139,00 58 104,00 4 138,00 58 111 4 125,00 80 141
3 135,50 58 104,00 6 132,50 58 111 6 115,00 82 142
4 130,00 58 104,30 8 130,00 58 111 8 107,50 82 142
6 122,50 58 104,75 10 120,00 58 111 10 95,00 82 143
8 117,50 58 105,00 12 115,00 58 111 12 85,00 83 143
10 112,50 58 105,00 14 110,00 58 111 14 75,00 83 143
12 108,00 58 105,00 16 102,50 58 111 16 65,00 83 143
14 102,00 58 105,00 18 97,50 58 111 18 60,00 83 144
16 98,00 58 105,00 20 92,50 58 111 20 55,00 83 144
18 92,50 58 105,00 22 85,00 58 111 22 50,00 83 144
20 87,00 58 105,00 24 77,50 58 111 24 47,50 83 144
22 82,50 58 105,00 26 72,50 58 111 26 47,50 83 144
24 78,00 58 105,00 28 67,50 58 111 28 45,00 83 144

26 74,00 58 105,00 30 65,00 58 111 30 45,00 83 144
28 67,00 58 105,00 32 60,00 58 111 32 45,00 83 144
30 65,00 58 105,00 34 57,50 58 111
32 62,50 58 105,00 36 55,00 58 111
34 60,00 58 105,00 38 52,50 58 111
36 55,00 58 105,00 40 50,00 58 111
38 52,50 58 105,00 42 47,50 58 111
43 47,50 58 105,00 44 45,00 58 111
45 47,50 58 105,00 46 45,00 58 111
47 47,50 58 105,00 48 45,00 58 111
50 47,50 58 105,00
-9-
Bảng 2: Kết quả sử lý số liệu thô
Chế độ sấy 50
0
C Chế độ sấy 60
0
C Chế độ sấy 70
0
C
τ
(h)
G
(kg)
t
ư
(
0
C)
t

k
(
0
C)
τ
(h)
G
(kg)
t
ư
(
0
C)
t
k
(
0
C)
τ
(h)
G(kg) t
ư
(
0
C)
t
k
(
0
C)

0,0000 0,1425 14,44 39,44 0,0000 0,1475 14,44 43,89 0,0000 0,1475 25,56 58,89
0,0167 0,1400 14,44 39,44 0,0333 0,1450 14,44 43,89 0,0333 0,1375 26,11 59,44
0,0333 0,1390 14,44
40,0
0 0,0667 0,1380 14,44 43,89 0,0667 0,1250 26,67 60,56
0,0500 0,1355 14,44
40,0
0 0,1000 0,1325 14,44 43,89 0,1000 0,1150 27,78 61,11
0,0667 0,1300 14,44 40,17 0,1333 0,1300 14,44 43,89 0,1333 0,1075 27,78 61,11
0,1000 0,1225 14,44
40,4
2 0,1667 0,1200 14,44 43,89 0,1667 0,0950 27,78 61,67
0,1333 0,1175 14,44
40,5
6 0,2000 0,1150 14,44 43,89 0,2000 0,0850 28,33 61,67
0,1667 0,1125 14,44
40,5
6 0,2333 0,1100 14,44 43,89 0,2333 0,0750 28,33 61,67
0,2000 0,1080 14,44
40,5
6 0,2667 0,1025 14,44 43,89 0,2667 0,0650 28,33 61,67
0,2333 0,1020 14,44
40,5
6 0,3000 0,0975 14,44 43,89 0,3000 0,0600 28,33 62,22
0,2667 0,0980 14,44
40,5
6 0,3333 0,0925 14,44 43,89 0,3333 0,0550 28,33 62,22
0,3000 0,0925 14,44
40,5
6 0,3667 0,0850 14,44 43,89 0,3667 0,0500 28,33 62,22

0,3333 0,0870 14,44
40,5
6 0,4000 0,0775 14,44 43,89 0,4000 0,0475 28,33 62,22
0,3667 0,0825 14,44
40,5
6 0,4333 0,0725 14,44 43,89 0,4333 0,0475 28,33 62,22
0,4000 0,0780 14,44
40,5
6 0,4667 0,0675 14,44 43,89 0,4667 0,0450 28,33 62,22
0,4333 0,0740 14,44
40,5
6 0,5000 0,0650 14,44 43,89 0,5000 0,0450 28,33 62,22
0,4667 0,0670 14,44
40,5
6 0,5333 0,0600 14,44 43,89 0,5333 0,0450 28,33 62,22
0,5000 0,0650 14,44
40,5
6 0,5667 0,0575 14,44 43,89
0,5333 0,0625 14,44
40,5
6 0,6000 0,0550 14,44 43,89
0,5667 0,0600 14,44
40,5
6 0,6333 0,0525 14,44 43,89
-10-
0,6000 0,0550 14,44
40,5
6 0,6667 0,0500 14,44 43,89
0,6333 0,0525 14,44
40,5

6 0,7000 0,0475 14,44 43,89
0,7167 0,0475 14,44
40,5
6 0,7333 0,0450 14,44 43,89
0,7500 0,0475 14,44
40,5
6 0,7667 0,0450 14,44 43,89
0,7833 0,0475 14,44
40,5
6 0,8000 0,0450 14,44 43,89
0,8333 0,0475 14,44
40,5
6
Bảng 3: Kết quả tính toán từ các thông số đã sử lý
Chế độ sấy 50
0
C
τ
(h)
G
(kg)
U
(%)
∆G=∆
U
N
(%/h)
t
ư
(

0
C)
t
k
(
0
C)
P
m
(mmHg
)
P
(mmHg
)
Th
ế
sấy
0,0000 0,1425 200,00 5,26 315,79 14,44 39,44 10 1 9
0,0167 0,1400 194,74 2,11 126,32 14,44 39,44 10 1 9
0,0333 0,1390 192,63 7,37 442,11 14,44
40,0
0 10 1 9
0,0500 0,1355 185,26 11,58 694,74 14,44
40,0
0 10 1 9
0,0667 0,1300 173,68 15,79 473,68 14,44 40,17 10 1 9
0,1000 0,1225 157,89 10,53 315,79 14,44
40,4
2 10 1 9
0,1333 0,1175 147,37 10,53 315,79 14,44

40,5
6 10 1 9
0,1667 0,1125 136,84 9,47 284,21 14,44
40,5
6 10 1 9
0,2000 0,1080 127,37 12,63 378,95 14,44
40,5
6 10 1 9
-11-
0,2333 0,1020 114,74 8,42 252,63 14,44
40,5
6 10 1 9
0,2667 0,0980 106,32 11,58 347,37 14,44
40,5
6 10 1 9
0,3000 0,0925 94,74 11,58 347,37 14,44
40,5
6 10 1 9
0,3333 0,0870 83,16 9,47 284,21 14,44
40,5
6 10 1 9
0,3667 0,0825 73,68 9,47 284,21 14,44
40,5
6 10 1 9
0,4000 0,0780 64,21 8,42 252,63 14,44
40,5
6 10 1 9
0,4333 0,0740 55,79 14,74 442,11 14,44
40,5
6 10 1 9

0,4667 0,0670 41,05 4,21 126,32 14,44
40,5
6 10 1 9
0,5000 0,0650 36,84 5,26 157,89 14,44
40,5
6 10 1 9
0,5333 0,0625 31,58 5,26 157,89 14,44
40,5
6 10 1 9
0,5667 0,0600 26,32 10,53 315,79 14,44
40,5
6 10 1 9
0,6000 0,0550 15,79 5,26 157,89 14,44
40,5
6 10 1 9
0,6333 0,0525 10,53 10,53 126,32 14,44
40,5
6 10 1 9
0,7167 0,0475 0,00 0,00 0,00 14,44
40,5
6 10 1 9
0,7500 0,0475 0,00 0,00 0,00 14,44
40,5
6 10 1 9
0,7833 0,0475 0,00 0,00 0,00 14,44
40,5
6 10 1 9
0,8333 0,0475 0,00 0,00 0,00 14,44
40,5
6 10 1 9

-12-
Bảng 4: Kết quả tính toán từ các thông số đã sử lý (tt)
Chế độ sấy 60
0
C
τ
(h)
G
(kg)
U
(%)
∆G=∆U N
(%/h)
t
ư
(
0
C)
t
k
(
0
C)
P
m
(mmHg)
P
(mmHg
)
Thế

sấy
0,0000 0,1475 210,5260 5,2632 157,8947 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,0333 0,1450 205,2630 14,7368 442,1053 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,0667 0,1380 190,5260 11,5789 347,3684 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,1000 0,1325 178,9470 5,2632 157,8947 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,1333 0,1300 173,6840 21,0526 631,5789 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,1667 0,1200 152,6320 10,5263 315,7895 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,2000 0,1150 142,1050 10,5263 315,7895 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,2333 0,1100 131,5790 15,7895 473,6842 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,2667 0,1025 115,7890 10,5263 315,7895 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,3000 0,0975 105,2630 10,5263 315,7895 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,3333 0,0925 94,7368 15,7895 473,6842 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,3667 0,0850 78,9474 15,7895 473,6842 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,4000 0,0775 63,1579 10,5263 315,7895 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,4333 0,0725 52,6316 10,5263 315,7895 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,4667 0,0675 42,1053 5,2632 157,8947 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,5000 0,0650 36,8421 10,5263 315,7895 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,5333 0,0600 26,3158 5,2632 157,8947 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,5667 0,0575 21,0526 5,2632 157,8947 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,6000 0,0550 15,7895 5,2632 157,8947 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,6333 0,0525 10,5263 5,2632 157,8947 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,6667 0,0500 5,2632 5,2632 157,8947 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,7000 0,0475 0,0000 5,2632 157,8947 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,7333 0,0450 -5,2632 0,0000 0,0000 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,7667 0,0450 -5,2632 0,0000 0,0000 14,44 43,89 10 0,001 9,999
0,8000 0,0450 -5,2632 -5,2632 6,5790 14,44 43,89 10 0,001 9,999
-13-
Bảng 5: Kết quả tính toán từ các thông số đã sử lý
Chế độ sấy 70
0

C
τ
(h)
G
(kg)
U
(%)
∆G=∆U N
(%/h)
t
ư
(
0
C)
t
k
(
0
C)
P
m
(mmHg
)
P
(mmHg
)
Thế
sấy
0,0000 0,1475 227,778 22,2222 666,6667
25,5

6 58,89 22,0 6,5 15,5
0,0333 0,1375 205,556 27,7778 833,3333 26,11 59,44 22,5 7,0 15,5
0,0667 0,1250 177,778 22,2222 666,6667 26,67
60,5
6 22,5 7,0 15,5
0,1000 0,1150 155,556 16,6667 500,0000 27,78 61,11 27,0 11,0 16,0
0,1333 0,1075 138,889 27,7778 833,3333 27,78 61,11 27,0 11,0 16,0
0,1667 0,0950 111,111 22,2222 666,6667 27,78 61,67 27,0 11,0 16,0
0,2000 0,0850 88,889 22,2222 666,6667 28,33 61,67 29,0 13,0 16,0
0,2333 0,0750 66,667 22,2222 666,6667 28,33 61,67 29,0 13,0 16,0
0,2667 0,0650 44,444 11,1111 333,3333 28,33 61,67 29,0 13,0 16,0
0,3000 0,0600 33,333 11,1111 333,3333 28,33
62,2
2 29,0 13,0 16,0
0,3333 0,0550 22,222 11,1111 333,3333 28,33
62,2
2 29,0 13,0 16,0
0,3667 0,0500 11,111 5,5556 166,6667 28,33
62,2
2 29,0 13,0 16,0
0,4000 0,0475 5,556 0,0000 0,0000 28,33
62,2
2 29,0 13,0 16,0
0,4333 0,0475 5,556 5,5556 166,6667 28,33
62,2
2 29,0 13,0 16,0
0,4667 0,0450 0,000 0,0000 0,0000 28,33
62,2
2 29,0 13,0 16,0
0,5000 0,0450 0,000 0,0000 0,0000 28,33

62,2
2 29,0 13,0 16,0
0,5333 0,0450 0,000 0,0000 0,0000 28,33
62,2
2 29,0 13,0 16,0
-14-
-15-
Hỡnh 2: ẹửụứng cong saỏy ụỷ cheỏ ủoọ saỏy 50
0
C
-16-
Hình 3: Đường cong tốc độ sấy ở chế độ 50
0
C
-17-
Hỡnh 4: ẹửụứng cong saỏy ụỷ cheỏ ủoọ 60
0
C
-18-
Hình 5: Đường cong tốc độ sấy ở chế độ 60
0
C
-19-
Hỡnh 6: ẹửụứng cong saỏy ụỷ cheỏ ủoọ 70
0
C
-20-
Hình 7: Đường cong tốc độ sấy ở chế độ 70
0
C

-21-
Bảng 6: Kết quả tính toán từ đồ thò
Bảng 7: Kết quả tính toán theo lý thuyết
Chế độ sấy 50
0
C
U
th
(%) U*(%) U
2
(%) N(%/h) χ K τ
1
(h) τ
2
(h)
111,8734 0,7623 3,7623 267,3000 0,0090 2,4057 0,32969 1,5014
Chế độ sấy 60
0
C
U
th
(%) U*(%) U
2
(%) N(%/h) χ K τ
1
(h) τ
2
(h)
117,8261 0,8670 3,8670 297,0000 0,0086 2,5394 0,31212 1,4426
Chế độ sấy 70

0
C
U
th
(%) U*(%) U
2
(%) N(%/h) χ K τ
1
(h) τ
2
(h)
127,0011 0,4579 3,4579 475,2000 0,0079 3,7552 0,21207 0,9965
Bảng 8: Kết quả tính toán sai số
Chế độ sấy 50
0
C
U
th
U* U
2
N χ K τ
1
(h) τ
2
(h)
∆(%
)
73,45 0,00 0,00 -23,04 -283,97 -372,42 -57,06 86,72
Chế độ sấy 60
0

C
U
th
U* U
2
N χ K τ
1
(h) τ
2
(h)
∆(%
)
90,12 0,00 0,00 -25,92 -985,67 -1267,03 -61,37 97,45
Chế độ sấy 70
0
C
U
th
U* U
2
N χ K τ
1
(h) τ
2
(h)
∆(%
)
79,88 0,00 0,00 -40,29 -404,31 -607,52 -23,39 91,98
-22-
Chế độ sấy 50

0
C
U
th
(%) U*(%) U
2
(%) N(%/h) χ K τ
1
(h) τ
2
(h)
29,70 0,7623 3,7623 328,88 0,0346 11,36 0,5178 0,1994
Chế độ sấy 60
0
C
U
th
(%) U*(%) U
2
(%) N(%/h) χ K τ
1
(h) τ
2
(h)
11,64 0,8670 3,8670 373,97 0,0928 34,71 0,5037 0,0368
Chế độ sấy 70
0
C
U
th

(%) U*(%) U
2
(%) N(%/h) χ K τ
1
(h) τ
2
(h)
25,55 0,4579 3,4579 666,67 0,0399 26,57 0,2617 0,0799
V. BÀN LUẬN:
- Dùng phương pháp bình phương cực tiểu dựng đường cong sấy, sau đó lấy vi phân
đường cong sấy để dựng đường cong tốc độ sấy ta thấy:
o Đường cong sấy: chia làm 3 đoạn gần giống với lý thuyết như sau:
 Đoạn 1: Giai đoạn đun nóng vật liệu: theo lý thuyết thì giai đoạn
này diễn ra trong khoảng thời gian rất ngắn và độ ẩm của vật liệu
thay đổi không đáng kể nên có thể bỏ qua. Tuy nhiên, trên đồ thò
đường cong sấy dựng được ta lại thấy đoạn này trên đồ thò rất dốc,
độ ẩm thay đổi nhiều. Kết quả này sai lệch so với lý thuyết do sai số
trong quá trình thí nghiệm.
 Đoạn 2: Giai đoạn sấy đẳng tốc: trong giai đoạn này thì độ ẩm của
vật liệu giảm nhanh gần như theo đường thẳng và tốc độ sấy không
đổi. Độ ẩm của vật liệu giảm đến độ ẩm tới hạn (tiếp tuyến của
đoạn 2 và đoạn 3).
 Đoạn 3: Giai đoạn sấy giảm tốc: độ ẩm của vật liệu giảm chậm
trong giai đoạn này và tốc độ sấy giảm dần từ cực đại về 0. Độ ẩm
của vật liệu giảm đến U
2
và dần tiệm cận đến U*. Tuy nhiên trên đồ
thò ta dựng được thì giá trò U* và U
th
rất khó xác đònh được chính xác

và U* luôn tiệm cận với trục hoành. Ở một chế độ sấy 50
0
C và chế
độ sấy 60
0
C, U* có giá trò = 0 và < 0; điều này do sai số trong quá
trình làm thí nghiệm và có thể là do khi phơi giấy ngoài môi trường
thì giấy lại hút thêm 1 phần ẩm của môi trường nên ngoài lượng ẩm
do ngâm nước mà có thì giấy còn có thêm một lượng ẩm của môi
trường, làm tăng lượng ẩm, ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm.
o Đường cong tốc độ sấy: Có dạng giống lý thuyết khi ta vi phân đường cong
sấy và dựng lên trên đồ thò. Ở đồ thò của đường cong tốc độ sấy thì ta dễ
dàng xác đònh được độ ẩm U
th
và U* của vật liệu. Nếu ta dựng đường cong
tốc độ sấy theo N(%/h) tức là theo ∆U/∆τ tính toán ở bảng trên thì thu được
kết quả sai khác rất nhiều so với lý thuyết do ta xem ∆U/∆τ ≈ dU/dτ nhưng
thực tế thì ∆U và ∆τ được lấy ở các giá trò cách xa nhau nên giá trò thu được
không thể bằng với vi phân những khoảng cách vô cùng nhỏ dU và dτ. Do
đó khi dựng đường cong tốc độ sấy bằng cách lấy vi phân đường cong sấy
sẽ thu được kết quả chính xác hơn.
- Dựa vào kết quả thu được khi tính toán trên đồ thò ta thấy:
o Nhiệt độ càng cao thì tốc độ sấy đẳng tốc càng tăng và tổng thời gian sấy
vật liệu càng giảm vì nhiệt độ tăng làm tăng nhanh t
k
của không khí trong
khi t
ư
tăng với tốc độ chậm hơn làm tăng thế của quá trình sấy => tăng động
lực của quá trình => làm tăng tốc độ và rút ngắn thời gian sấy.

o Nhiệt độ càng cao thì U
th
, U* phải càng giảm do tăng động lực quá trình và
hiệu quả của quá trình sấy. Tuy nhiên ở đây ta thấy 2 giá trò này thay đổi
không phù hợp với lý thuyết nêu trên do độ ẩm ban đầu của mỗi chế độ sấy
đều tăng dần nên tuy thời gian sấy có ngắn hơn khi nhiệt độ tăng nhưng do
-23-
phải tổn thất động lực để làm bốc hơi một lượng ẩm nhiều hơn nên kết quả
U
th
và U* thu được là không chính xác.
o Theo lý thuyết thì khi nhiệt độ tăng thì tốc độ sấy N tăng, K cũng tăng theo
do χ là hằng số, tổng thời gian sấy sẽ giảm xuống.
- Dựa vào bảng đánh giá sai số ta thấy mức độ sai số giữa kết quả thí nghiệm và tính
theo lý thuyết là rất lớn. Mặc dù khi đánh giá sai số của U* và U
2
có mức độ sai số
là 0 nhưng không có nghóa là 2 giá trò này được tính chính xác hoàn toàn. Do U*
phụ thuộc vào từng loại vật liệu và sẽ được xác đònh bằng thực nghiệm và cho dưới
dạng bảng số nên ở đây ta muốn có kết quả U* theo lý thuyết thì phải chấp nhận
giá trò U* theo thí nghiệm tính được để đánh giá, vì vậy không có sai số ở giá trò
này là hiển nhiên. U
2
cũng không xác đònh được chính xác mà phải lấy theo U*
cộng thêm 2-3% nên U
2
tính theo thực nghiệm và lý thuyết đều có cùng một giá trò
nên mức độ sai số là 0. Tuy nhiên U* xác đònh được trong điều kiện thí nghiệm
chòu ảnh hưởng của nhiều yếu tố gấy sai số nên U* xác đònh được, bản thân nó đã
có sai số nhưng sai số là bao nhiêu thì ta không đủ điều kiện để đánh giá chính

xác. Sai số trong quá trình thí nghiệm có thể do các nguyên nhân sau:
o Sai số khi đọc giá trò của cân do kim cân rất nhạy và rất dễ dao động khi có
một tác động nhỏ từ bên ngoài.
o Vật liệu sấy hút ẩm từ môi trường bên ngoài làm ảnh hưởng đến giá trò G
0
của vật liệu.
o Sai số khi đọc nhiệt độ bầu khô và bầu ướt.
o Sai số do hệ thống thí nghiệm hoạt động không ổn đònh.
Để khắc phục sai số và thu kết quả chính xác nhất ta có thể tiến hành như sau:
o Quan sát thật kỹ và chờ cho kim cân dao động ít nhất mới đọc giá trò.
o Không bật quạt, mở cửa tại nơi đặt hệ thống thí nghiệm để không làm ảnh
hưởng đến cân.
o Phải nắm rõ thao tác và trình tự thí nghiệm, tiến hành đúng trình tự và chính
xác trong thao tác.
o Kiểm tra bảo dưỡng hệ thống thường xuyên để đảm bảo hệ thống hoạt động
ổn đònh.
-24-
VI. PHỤ LỤC:
- Độ ẩm ban đầu của giấy lọc được xác đònh theo công thức :
100
0
×
−
=
o
oa
G
GG
U (%)

- Chuyển đổi từ
0
F ->
0
C theo công thức sau:
[ ]
32)(
9
5
)( −°×=° FtCt
- Độ ẩm của vật liệu theo thời gian sấy được xác đònh theo công thức sau:
100
0
0
×
−
=
G
GG
U
i
i
(%)
Với: G
i
: khối lượng của vật liệu theo thời gian sấy.

ii
UUUG −=∆=∆
−1

(%)(%)
- Tốc độ sấy được tính bằng công thức:
τ
∆
∆
=
U
hN )/(%
- P
m
(áp suất hơi ẩm trên bề mặt vật liệu – mmHg)

và P (áp suất riêng phần của hơi
nước trong không khí - mmHg) được xác đònh dựa vào t
ư
và t
k
bằng cách dùng giản
đồ I-d của không khí ẩm.
- Thế sấy (ε) có thể được xác đònh dựa theo ∆t hoặc ∆P. Ở đây, thế sấy được xác
đònh theo ∆P:
ε = P
m
- P
- Các thông số sấy được xác đònh theo lý thuyết như sau:
U
8,1
=
χ
*

0
*
8,1
1
U
U
UU
th
+=+=
χ

.
.

.
.
)/(% fJ
G
J
V
FJ
R
J
hN
m
mm
v
m
100
100100100

000
====
ρρ
Với:
F : Bề mặt bay hơi của vật liệu (m
2
).
V : Thể tích của vật liệu (m
3
).
ρ
0
: Khối lượng riêng chất khô trong vật liệu (kg/m
3
).
G
0
: Khối lượng vật liệu khô tuyệt đối (kg).
f
F
G
=
0
:Bề mặt riêng khối lượng của vật liệu (m
3
/kg).
88,7
0475,0
6*21.0*297.0
G

F
f
0
===
(m
3
/kg)
J
m
: cường độ bay hơi ẩm (kg/m
2
,h)
( )
)h.(kg/m
B
760
.pp.J
2
mpm
−α=
-25-