Giáo trình thực hành máy và quá trình thiết bị ( hệ trung cấp ) - Bài 4 ppsx

Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò
23
BÀI 4. SẤY ĐỐI LƯU
I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM :
Khảo sát quá trình sấy đối lư u vật liệu là giấy lọc trong thiết bò sấy bằng
không khí đư ợc nung nóng nhằm :
 Xác đònh đư ờng cong sấy W = f (T).
 Xác đònh đư ờng cong tốc độ sấy
dW
dT
f W ( )
.
II. LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM :
1.Khái niệm, phân loại & đặc điểm của quá trình sấy :
Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng phư ơng pháp nhiệt, kết quả
của quá trình sấy là hàm lư ợng chất khô trong vật liệu tăng lên.
Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lư ợng nhiệt biến đổi trạng
thái pha của lỏng trong vật liệu thành hơi.
Sấy là một quá trình phư ùc tạp, điển hình về quá trình không thuận nghòch
và không ổn đònh. Trong đó hàm ẩm của vật liệu biến đổi theo cả không gian
và thời gian mà bản thân quá trình tư ïtiến dần tới trạng thái cân bằng. Quá trình
sấy xảy ra đồng thời 4 quá trình: Truyền nhiệt cho vật liệu, chuyển pha tư ø lỏng
sang hơi, tách ẩm vào môi trư ờng xung quanh, dẫn ẩm trong lòng vật liệu.
m trong vật liệu tồn tại ở các trạng thái : liên kết hóa học, liên kết hóa lý
và liên kết cơ lý. Sấy chỉ tách đư ợc toàn bộ ẩm liên kết vật lý, một phần ẩm
liên kết hóa lý và không tách đư ợc ẩm liên kết hóa học. Phần ẩm trong vật
liệu tách đư ợc khi sấy gọi là ẩm tư ï do, phần không tách đư ợc gọi là ẩm liên kết.
2. Các giai đoạn sấy :
Phân tích đư ờng cong sấy và đư ờng cong tốc độ sấy cho ta thấy quá trình
A
A '

B
C
D
E
X = k g a åm / k g v a ät l i e äu k h o â
x *
o = t h ơ øi g i a n h
Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò
24
sấy nói chung diễn ra theo 3 giai đoạn : giai đoạn đốt nóng, giai đoạn đẳng tốc
và giai đoạn giảm tốc. Tuy nhiên đối với đa số vật liệu ẩm thì quá trình sấy đối
lư u diễn ra theo 2 giai đoạn chủ yếu : giai đoạn đẳng tốc và giai đoạn giảm tốc.
 Giai đoạn đốt nóng vật liệu : Nếu ban đầu nhiệt độ của vật liệu thấp hơn nhiệt
độ bay hơi đoạn nhiệt của không khí thì trong giai đoạn đốt nóng, nhiệt độ của
vật liệu tăng lên. Trong giai đoạn này hàm ẩm của vật liệu thay đổi rất chậm
vàthời gian diễn tiến nhanh, kết thúc giai đoạn này, nhiệt độ của vật liệu đạt
đến nhiệt độ bầu ư ớt của không khí. Nếu vật liệu có độï dày nhỏ và quá trình
sấy là đối lư u thì thời gian này không đáng kể.
 Giai đoạn sấy đẳng tốc : Sau giai đoạn đốt nóng, hàm ẩm của vật liệu giảm
tuyến tính theo thời gian (đoạn thẳng trên đư ờng cong sấy hay đoạn nằm
ngang trên đư ờng cong tốc độ sấy). Nếu gọi sư ï giảm hàm ẩm của vật liệu
trong một đơn vò thời gian là tốc độ sấy
dW
d
thì trong giai đoạn này
dW
d
=
const nên đư ợc gọi là giai đoạn sấy đẳng tốc, giai đoạn sấy đẳng tốc kéo dài
cho đến thời điểm mà hàm ẩm của vật liệu đạt giá trò W

k
nào đấy thì kết thúc,
W
k
được gọi là độ ẩm tới hạn của vật liệu.
Thời gian sấy trong giai đoạn đẳng tốc :

1
1

W W
N
kqu
(h)
(1)
Trong đó :
 W
1
: Độ ẩm ban đầu của vật liệu (%).
 W
kqu
: Độ ẩm tới hạn qui ư ớc (%).
 N : Tốc độ sấy trong giai đoạn đẳng tốc (%/h).
 Giai đoạn sấy giảm tốc : Khi độ ẩm của vật liệu đạt giá trò tới hạn W
k
thì tốc
độ sấy bắt đầu giảm dần và đư ờng cong sấy chuyển tư ø đư ờng thẳng sang
đư ờng cong tiệm cận dần đến độ ẩm cân bằng của vật liệu trong điều kiện của
quá trình sấy. Khi độ ẩm của vật liệu đạt đến giá trò cân bằng W
c

thì hàm
ẩm của vật liệu không giảm nư õa và tốc độ sấy bằng 0. Quá trình sấy kết thúc.
Tốc độ sấy trong giai đoạn này thay đổi theo các qui luật khác nhau tùy thuộc
tính chất và dạng vật liệu. Trong giai đoạn này J
m
 const, 
m
, 
q
biến thiên và
phụ thuộc vào hàm ẩm và nhiệt độ bề mặt vật liệu. Để dễ dàng cho việc tính
toán, ngư ời ta thay các dạng đư ờng cong phư ùc tạp của tốc độ sấy bằng đư ờng
thẳng và phải đảm bảo sao cho việc thay thế này có sai số bé nhất, khi này giá
trò độ ẩm tới hạn sẽ dòch chuyển về điểm tới hạn qui ư ớc K
qư
với độẩm tới hạn
qui ư ớc W
kqư
. W
kqư
là giao điểm giư õa đư ờng đẳng tốc N và đư ờng thẳng giảm
tốc.
a) Tốc độ sấy trong giai đoạn giảm tốc :
  
dW
d
K W W
c

( )

(2)
Dấu (-) chỉ tốc độ sấy giảm dần.
Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò
25
K gọi là hệ số sấy, phụ thuộc vào chế độ sấy (tốc độ sấy đẳng tốc N) và tính
chất của vật liệu (1/h). K là hệ số góc của đư ờng thảng giảm tốc và đư ợc tính :
K
N
W W
kqư c


(3)
b) Thời gian sấy trong giai đoạn giảm tốc :

2
2 2
1

 

















W W
N
W W
W W K
W W
W W
kqư c kqư c
c
kqư c
c
.ln .ln (h)
(4)
Trong đó W
2
là độ ẩm sau cùng của vật liệu sấy (W
2
< W
c
).
I. MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM:
1. Thiết bò:
Hệ thống thiết bò sấy đư ợc trang bò calorife đốt bằng điện trở. Nhiệt độ không
khí ổn đònh nhờ bộ điều chỉnh tư ï động. Lư ợng ẩm tách ra tư ø vật liệu đư ợc ghi nhận
bằng hệ thống cân đặt phía trên. thay đổi lư ợng không khí bằng hai cư ûa thông gió

và một cư ûa hoàn lư u.
2. Dụng cụ và vật liệu:
- Đồng hồ để đo thời gian.
- 3 tấm giấy lọc, mỗi tấm đư ợc ghép tư ø 4 tờ giấy lọc. Mỗi tấm có kích thư ớc
200 x300 x 0.001 (mm).
Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò
26
II. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM:
- Đem cân giấy lọc để xác đònh G
0
, sau đó làm ẩm đều.
- Kiểm tra thiết bò sấy: đổ nùc vào chỗ đo nhiệt độ bầu ư ớt.
- Bật công tắc tổng, bật công tắc quạt (chờ một phút cho phòng sấy khô), ấn nút
cài đặt nhiệt độ sấy, bật công tắc điện trở để gia nhiệt.
- Khi nhiệt độ phòng sấy đạt nhiệt độ mong muốn, mở cư ûa phòng sấy, đặt nhẹ
nhàng các tờ giấy lọc lên giá đỡ, ghi nhận giá trò cân.
- Ghi nhận các giá trò: chỉ số cân, nhiệt độ bầu khô, nhiệt độ bầu ư ớt trong
phòng sấy sau mỗi thời gian 5 phút.
- Tiến hành thí nghiệm ở các nhiệt độ 40
0
C, 50
0
C, 60
0
C, 70
0
C.
- Đối với mỗi thí nghiệm thì độ ẩm ban đầu W
1
phải bằng nhau.

III. TÍNH TOÁN:
1. Các thông số ban đầu:
 Khối lư ợng giấy lọc khô tuyệt đối : G
0
(g).
 Độ ẩm của giấy lọc :
(%)100.
0
0
G
GG
W
i
i


G
i
là khối lư ợng vật liệu theo thời gian (g).
2. Đường cong tốc độ sấy:
- Vẽ đồ thò đư ờng cong sấy W = f(t)
- Dư ïng đư ờng cong tốc độ sấy bằng cách lấy vi phân đư ờng cong sấy. Tư ø điểm I
trên đư ờng cong sấy vẽ tiếp tuyến với đư ờng cong tại I, giá trò hệ số góc của
tiếp tuyến là giá trò tốc độ sấy. (Tiếp tuyến căt trục tung tại K, trục hoành tại
H)
IV. TÀI LIỆU THAM KHẢO.
1. Hoàng Văn Chư ớc. Kỹ thuật sấy. Nhà xuất bản khoa học và kỹ
thuật. Hà nội 1999
2. Sổ tay quá trình và thiết bò công nghệ hóa học. Nhà xuất bản khoa
học và kỹ thuật. Hà nội 1982

3. Nguyễn Văn Lụa. Kỹ thuật sấy vật liệu. Trư ờng đại học bách khoa
thành phố Hồ Chí Minh.
4. Đỗ Trọng Đài, Nguyễn Trọng Khuông, Trần Quang Thảo, Võ Thò
Nhọc Tư ơi, Trần Xoa. Cơ sở quá trình và thiết bò công nghệ hóa học.
Tập 2. NXB đại học và trung học chuyên nghiệp. Hà Nội 1974
Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò
27
1 Thiết bò sấy
2 Calorifer
3 Quạt
4 Cân
5 Buồng sấy
6 Bảng điều khiển
7 Cư ûa hút khí
8 Cư ûa xả khí
1
2
4
6
5
7 8
3