BÁO CÁO THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SẤY ĐỐI LƯU

Mục Lục
I. MỤC DÍCH THÍ NGHIỆM: ...............................................................................2
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT..........................................................................................2
2.1. Đònh nghóa:....................................................................................................... 2
2.2. Đặc trưng của quá trình sấy: ............................................................................ 2
2.3. Xác đònh tốc độ sấy theo cân bằng nhiệt của quá trình sấy: ........................... 3
2.4. Phương tình cơ bản của động học quá trình sấy: ............................................. 4
2.5. Lượng nhiệt cấp cho vật liệu: .......................................................................... 6
2.5.1 Lượng nhiệt cấp cho vật liệu trong giai đoạn sấy giảm tốc (q2): .................. 6
2.5.2 Lượng nhiệt cung cấp cho vật liệu trong giai đoạn sấy đẳng tốc (q1): .......... 8
2.6. Cường độ trao đổi nhiệt (q(x)): ........................................................................ 8
2.7. Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy: .................................................... 8
2.7.1 Đường cong sấy: ............................................................................................ 8
2.7.2. Đường cong tốc độ sấy: ................................................................................ 9
2.8. Các giai đọan của quá trình sấy: ..................................................................... 9
2.8.1 Giai đoạn đun nóng vật liệu: ......................................................................... 9
2.8.2

Giai đoạn sấy đẳng tốc: .............................................................................. 9

2.8.3

Giai đoạn sấy giảm tốc: ............................................................................ 10

2.9. Thời gian sấy vật liệu: ................................................................................... 10

III. THIẾT BỊ – DỤNG CỤ – CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM: ...........12


IV. PHƢƠNG PHÁP TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM .........................................13
4.1 Nội dung thí nghiệm ....................................................................................... 13

4.2 Tiến hành ..................................................................................................... 13
4.2.1 Chuẩn bò thí nghiệm: ................................................................................... 13
4.2.2

Khởi động hệ thống: ................................................................................. 14

4.2.3

Tiến hành các chế độ thí nghiệm: ............................................................ 14

4.3 Đo số liệu trong chế độ thí nghiệm. ............................................................. 14
4.3.1 Các số liệu cần đo: ..................................................................................... 14
4.3.2 Cách đọc: .................................................................................................... 14
4.4 Chuyển chế độ thí nghiệm:............................................................................. 15
4.5 Kết thúc thí nghiệm ........................................................................................ 15

V. PHÚC TRÌNH ................................................................................................15
5.1 Số liệu thí nghiệm .......................................................................................... 15
5.2 Kết quả thí nghiệm ...................................................................................... 16
5.3 Đồ thị ............................................................................................................ 19
5.4 Bàn luận ........................................................................................................... 21

VI. PHỤ LỤC......................................................................................................23
Bảng số liệu đo được ................................................................................................. 23

VII. TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................24

1

BÀI 9: SẤY ĐỐI LƢU

I. MỤC DÍCH THÍ NGHIỆM:
Khảo sát quá trình sấy đối lưu bằng thực nghiệm nhằm:
-

Xây dựng đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy.

-

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.

-

Đánh giá sai số của quá trình sấy.

II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. 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.
2.2. 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.

2

2.3. 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  :
dQ = αF(t-θ)d 

(1)

Nhiệt này được tiêu hao để:
-

Đun nóng vật liệu: (GoCo+GaCa)dθ

(2)

-

Bay hơi ẩm và quá nhiệt hơi: [r + Ch(t-th)]dGa

(3)

Trong đó:
α: hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy vào vật liệu sấy, W/m2độ
F: bề mặt vật liệu, m2
t, θ, th: nhiệt độ của tác nhân sấy, vật liệu và hơi ẩm bão hòa, độ
Go,Co: khối lượng và nhiệt dung riêng của vật liệu sấy, kg ; J/kgđộ
Ga,Ca: khối lượng và nhiệt dung riêng của ẩm, kg ; J/kgđộ
r: ẩn nhiệt hóa hơi của ẩm, J/kg
Ch: nhiệt dung riêng của hơi ẩm, J/kgđộ
Lượng ẩm bốc hơi trong thời gian d  :
dGa = d(GoU) = GodU

(4)

Với U: hàm ẩm (hay độ ẩm) của vật liệu – tính theo vật liệu khô, kg ẩm/kg vật
liệu khô

3


Từ (1), (2), (3) và (4) thiết lập cân bằng nhiệt:
αF(t-θ)d  = (GoCo+GaCa)dθ + Go[r + Ch(t-th)]dU

(5)

Từ đó rút ra:

dU

d

F t     Go Co  Ga Ca 
Gv r  Ch t  th ) 

d
d

(6)

Đây là biểu thức tính tốc độ sấy theo cân bằng nhiệt.
2.4. Phương tình cơ bản của động học quá trình sấy:
 Động lực q trình:

Chênh lệch độ ẩm ở bề mặt và trong vật liệu, nói cách khác là do chênh lệch áp suất
hơi riêng phần của ẩm ở bề mặt vật liệu và mơi trường xung quanh.
Bản chất của q trình sấy là chuyển lượng nước trong vật liệu từ pha lỏng sang pha
hơi, q trình chuyển pha này chỉ xảy ra khi áp suất riêng phần của hơi nước trên bề mặt
vật liệu lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong mơi trường khơng khí xung quanh.
Theo phương trình truyền ẩm từ vật liệu vào tác nhân sấy:
dGa = kpF(pm – p)d 

(7)

Với:
kp: hệ số truyền ẩm trong pha khí, kg/m2.h.∆p=1 (1at hay 1mmHg...)
pm, p: áp suất của hơi ẩm trên bề mặt vật liệu và trong pha khí, mmHg
(hay at)
Thay Ga = GoU vào và biến đổi, ta có:

4


dU k p F

(p m  p)
d
Go

(8)

Khi hơi ẩm không bò quá nhiệt (tức t = th) thì biểu thức được biến đổi thành:

G  d

dU dQ
 C o  C o a G o
 rG o

F  qF
G o  d
d Fd


(9)

Với q: là cường độ dòng nhiệt hay mật độ dòng nhiệt.
Ga
 U;
Go

Go
 o ;
Vo

Co + CaU = C và

Vo
 Ro
F

Với:
ρo: khối lượng riêng của vật liệu khô, kg/m3
Vo: thể tích vật khô, m3
C: nhiệt dung riêng của vật liệu ẩm, J/kgđộ

Ro: bán kính qui đổi của vật liệu ẩm, m
Khi đó, nếu bỏ qua nhiệt làm quá nhiệt hơi ẩm, ta có:
dU
d   C  d 
dU 
 C o R o
 1   
 o R o r


d
d   r  dU 
d 
dU
 1  R b  o R o r
d
q  o R o r

Với R b  1 

(10)

C d
: Chuẩn số Rebinde đặc trưng cho động học qúa trình sấy.
r dU

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

5

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.
2.5. Lượng nhiệt cấp cho vật liệu:
2.5.1 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:


dU
 K U  U*
d





(11)

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:
K

N
 N
U th  U *



(12)



Với:


1
: hệ số sấy tuyệt đối, phụ thuộc vào tính chất vật liệu ẩm.
U th  U *





Uth: 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:

6


U  U*
 exp N
U th  U *

(13)

Hay logarit hóa (8) ta có:









lg U  U *  log U th  U * 

-

1
N
2,3

(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:


1,8
U

(15)

Với Uo : độ ẩm ban đầu của vật liệu.
Từ đó, ta có:
U th 

U
1
 U*  0  U*

1,8

(16)

Thay (12) và (15) vào phng trình (11), ta được:
 U  U* 
dU


 1,8N
d
 U0 

(17)

Thay (17) vào (10), ta được:
 U  U* 

q 2   0 R 0 r1  R b .1,8N
 U0 

7

(18)


2.5.2 Lượng nhiệt cung cấp cho vật liệu trong giai đoạn sấy đẳng tốc (q1):
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:
q1   0 R 0 r

dU
  0 R 0 rN
d

(19)

2.6. Cường độ trao đổi nhiệt (q(x)):
q(x) 

q2
U  U*
1  R b 
 1,8

q1
U0

(20)

Như vậy, theo biểu thức (20), khi biết chuẩn số Rb sẽ tính được cường độ trao đổi
nhiệt theo độ ẩm của vật liệu.
2.7. Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy:
2.7.1 Đường cong sấy:
Là đøng cong biểu diễn sự thay đổi của độ ẩm vật liệu (U) theo thời gian sấy ():
U = f()

(21)

Dạng của đường cong sấy:
-

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.

-

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.

8


2.7.2. 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:
dU
 g(U)
d

(22)

Từ biểu thức (22), (23) rõ ràng đường cong tốc độ sấy là là đạo hàm của đường cong
sấy.
2.8. Các giai đọan của quá trình sấy:
2.8.1 Giai đoạn đun nóng vật liệu:
-

Toànbộ nhiệt cung cấp để đun nóng vật liệu, ẩm bốc hơi không đáng kể.

-

Nhiệt độ vật liệu tăng nhanh từ 1= t0 đến nhiệt độ bầu ướt tư 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.

-

Thường giai đoạn này được bỏ qua trong tính toán.

2.8.2 Giai đoạn sấy đẳng tốc:
-

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.

9


-

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 do bốc hơi từ bề mặt, nên bề mặt luôn bão hoà ẩm.

2.8.3 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*.

-

Lúc này, trong vật liệu xuất hiện 3 vùng: ẩm, bốc hơi và khô.

-

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.

-

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.

2.9. Thời gian sấy vật liệu:
Thời gian sấy trong giai đoạn đẳng tốc (thời gian sấy đẳng tốc -  1 ) được xác đònh từ:


dU
 N1  const
d

(23)

nên tích phân (23) lên ta có:
1 

U 0  U th
N1

(24)

10


Với Uth : 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; N2 = ax+b) thì ta có thể tích phân để tính thời gian sấy giai

đoạn sấy giảm tốc (  2 ):
U th  U * U th  U *
 2
ln
N1
U2 U *

(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 , sấy dẳng tốc (  1 ) và sấy giảm tốc (  2 ); 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:
U 0  U th 2,3
U th  U *
*
  1   2 

 (U th  U )  lg(
)
N
N
U 2  U*

(26)

Với U2 : độ ẩm của vật liệu cuối quá thình sấy, tương ứng với  2 ; U2 > U* và
thường

được lấy: U2 =U* +2 ÷ 3 (%).

11

III. THIẾT BỊ – DỤNG CỤ – CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM:
Hệ thống thiết bò sấy được trang bò:
-

Caloriphe: gồm hai chùm điện trở khô, có công suất 10KW và được ổn đònh
nhiệt độ nhờ bộ điều nhiệt tự ngắt.

-

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.

-

Hệ thống cân: xác đònh lượng ẩm tách ra từ vật liệu.

-

Hai cửa gió: có van lá, để thay đổi lượng tác nhân.

-

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:

Sơ đồ hệ thống thí nghiệm sấy đối lƣu

12


IV. PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
4.1 Nội dung thí nghiệm
Tiến hành sấy giấy lọc ở 3 chế độ của Caloriphe:500C, 600C, và 700C. Đặt giấy
lọc vào buồng sấy, ghi nhận khối lượng vật liệu sau khi làm ẩm (G1). Sau đó cứù 5
phút ghi nhận giá trò cân và giá trò nhiệt độ bầu khô, bầu ướt. Tiếp tục 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.
4.2 Tiến hành
4.2.1 Chuẩn bò thí nghiệm:
Xác đònh khối lượng khô ban đầu (Go) 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 (Go).

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.

13


-

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.

4.2.2 Khởi động hệ thống:
-

Khởi động quạt: bật công tắc của quạt để hút dòng tác nhân vào và thổi qua
caloriphegia nhiệt dòng tác nhân.

-

Khởi động caloriphe, bật công tắc Caloriphe.

-

Cài đặt nhiệt độ cho Caloriphe ở nhiệt độ thí nghiệm..

4.2.3 Tiến hành các chế độ thí nghiệm:
Chờ hệ thống hoạt động ổn đònh khi: nhiệt độ của Caloriphe đạt giá trò mong muốn
(±1÷2 0C)
Tiến hành sấy vật liệu ở nhiệt độ khảo sát:
-

Đặt giá đỡ vật liệu lên cân.

-

Đóng kín cửa buồng sấy

4.3 Đo số liệu trong chế độ thí nghiệm.
4.3.1 Các số liệu cần đo: Khối lượng, nhiệt độ bầu khô, bầu ướt và thời gian.
4.3.2 Cách đọc:
-

Khối lượng (gam) khi đặt giá đỡ vật liệu sấy, đọc số hiển thò trên cân.

-

Nhiệt độ (0C) : Nhấn nút tương ứng các vò trí cần đo và đọc số trên đồng hồ
hiện số.

14


4.4 Chuyển chế độ thí nghiệm:
-

Mở cửa buồng sấy, lấy giấy lọc ra làm ẩm tiếp (lặp lại như ban đầu).

-

Cài nhiệt độ Caloriphe ở giá trò tiếp theo cho chế độ sấy mới.

-

Chờ hệ thống hoạt động ổn đònh.

-

Lặp lại trình tự như chế độ đầu.

4.5 Kết thúc thí nghiệm
-

Tắt công tắt của điện trở Caloriphe.

-

Sau khi tắt Caloriphe được 5 phút, tắt quạt cho Caloriphe nguội.

V. PHÚC TRÌNH
5.1 Số liệu thí nghiệm
Bảng 1: Số liệu thô
Chế độ sấy 400C

Chế độ sấy 500C

Chế độ sấy 600C

τ(ph)

G(g)

T(ƣ)(0C)

T(k)(0C)

τ(ph)

G(g)

T(ƣ)(0C)

T(k)(0C)

τ(ph)

G(g)

T(ƣ)(0C)

T(k)(0C)

0

154.2

33.9

40.6

0

150.0

37.2

49.4

0

152.7

45.1

60.7

5

152.5

33.8

43.5

5

140.0

38.5

50.1

5

135.7

45.2

60.3

10

144.8

33.8

42.4

10

128.7

38.9

51.0

10

124.5

45.5

59.9

15

138.9

33.8

42.6

15

114.5

39.0

50.7

15

110.9

45.4

59.9

20

131.8

33.8

42.3

20

104.1

38.9

50.3

20

92.1

45.5

59.2

25

126.6

33.7

42.7

25

90.5

39.1

50.9

25

73.0

45.6

59.0

30

120.3

33.5

42.1

30

83.5

39.2

50.6

30

62.9

45.6

59.1

35

116.6

33.5

42.1

35

74.5

39.2

50.9

35

59.9

45.6

59.1

40

110.2

33.3

41.8

40

65.9

39.2

51.1

40

59.9

45.6

59.1

45

101.6

33.5

42.8

45

60.0

39.2

51.1

50

95.5

33.5

42.7

50

59.9

39.2

51.1

15


55

89.3

33.3

42.5

60

85.5

33.2

42.1

65

80.0

33.3

42.0

70

72.6

33.4

42.3

75

66.8

33.3

41.6

80

60.8

33.2

41.3

85

59.7

33.2

41.3

90

59.7

33.2

41.3

55

59.9

39.2

51.1

*Khối lượng mẫu khơ: G0=59.2g
5.2 Kết quả thí nghiệm
Bảng 2.1: kết quả tính toán từ các thông số đã xử lýở chế độ sấy 400C
Chế độ sấy 400C

∆(G)=∆U
N (%/h) T(ƣ) (0C) T(k) (0C)
(%)

τ(h)

G(kg)

U(%)

0.0000

0.1542

160.47

2.87

34.44

33.9

0.0833

0.1525

157.60

13.01

156.12

0.1667

0.1448

144.59

9.97

0.2500

0.1389

134.63

0.3333

0.1318

0.4167

Pm(mmHg)

P(mmHg)

Thế sấy

40.6

56.654

39.420

6.7

33.8

43.5

65.927

39.202

9.7

119.52

33.8

42.4

62.266

39.202

8.6

11.99

143.88

33.8

42.6

62.918

39.202

8.8

122.64

8.78

105.48

33.8

42.3

61.942

39.202

8.5

0.1266

113.85

10.64

127.68

33.7

42.7

63.247

38.985

9.0

0.5000

0.1203

103.21

6.25

75.00

33.5

42.1

61.299

38.554

8.6

0.5833

0.1166

96.96

10.81

129.72

33.5

42.1

61.299

38.554

8.6

0.6667

0.1102

86.15

14.53

174.36

33.3

41.8

60.344

38.127

8.5

0.7500

0.1016

71.62

10.30

123.60

33.5

42.8

63.576

38.554

9.3

16


0.8333

0.0955

61.32

10.47

125.76

33.5

42.7

63.247

38.554

9.2

0.9167

0.0893

50.84

6.42

76.92

33.3

42.5

62.592

38.127

9.2

1.0000

0.0855

44.43

9.29

111.48

33.2

42.1

61.299

37.915

8.9

1.0833

0.0800

35.14

12.50

150.00

33.3

42.0

60.979

38.127

8.7

1.1667

0.0726

22.64

9.80

117.60

33.4

42.3

61.942

38.340

8.9

1.2500

0.0668

12.84

10.14

121.68

33.3

41.6

59.715

38.127

8.3

1.3333

0.0608

2.70

1.86

22.32

33.2

41.3

58.782

37.915

8.1

1.4167

0.0597

0.84

0.00

0.00

33.2

41.3

58.782

37.915

8.1

1.5000

0.0597

0.84

0.00

0.00

33.2

41.3

58.782

37.915

8.1

Tính toán số liệu: Chế độ sấy 400C
- Khối lượng vật liệu khô: Go=0.0592kg
-

Khối lượng vật liệu ướt ở t = 0 phút: G1=0.1542kg

-

Hàm ẩm : U (%) 

-

Tốc độ sấy đẳng tốc: N (% / h) 

-

Dùng nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ bầu ướt đầu vào dựa vào giản đồ H-x ta xác

G1  Go
*100 =
Go

*100 = 160.47%

U U 1  U 2 (160.47  157.60) * 60
=
=
= 34.44 %/h

50
t 2  t1

định:
-

Pm (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 định dựa vào tư và tk bằng cách dùng
giản đồ I-d của không khí ẩm.
4026,42 

P  exp 12 
 ; 1 bar = 750.0617 mmHg
235,5  t 


-

Thế sấy : = Tk-Tư

17

Tương tự ta có các bảng số liệu với hai chế độ sấy 500C và 600C:
Bảng 2.2: kết quả tính toán từ các thông số đã xử lýở chế độ sấy 500C
Chế độ sấy 500C
τ(h)

G(kg)

U(%)

∆(G)=∆U
(%)

N(%/h)

T(ƣ)(0C)

T(k)(0C)

Pm(mmHg)

P(mmHg)

Thế sấy

0.0000

0.1500

153.38

16.89

202.68

33.9

40.6

88.891

47.235

12.2

0.0833

0.1400

136.49

19.09

229.08

33.8

43.5

92.024

50.663

11.6

0.1667

0.1287

117.40

23.99

287.88

33.8

42.4

96.191

51.760

12.1

0.2500

0.1145

93.41

17.57

210.84

33.8

42.6

94.784

52.037

11.7

0.3333

0.1041

75.84

22.97

275.64

33.8

42.3

92.936

51.760

11.4

0.4167

0.0905

52.87

11.82

141.84

33.7

42.7

95.720

52.316

11.8

0.5000

0.0835

41.05

15.20

182.52

33.5

42.1

94.319

52.596

11.4

0.5833

0.0745

25.84

14.53

174.24

33.5

42.1

95.720

52.596

11.7

0.6667

0.0659

11.32

9.97

119.64

33.3

41.8

96.664

52.596

11.9

0.7500

0.0600

1.35

0.17

2.04

33.5

42.8

96.664

52.596

11.9

0.8333

0.0599

1.18

0.00

0.00

33.5

42.7

96.664

52.596

11.9

0.9167

0.0599

1.18

0.00

0.00

33.3

42.5

96.664

52.596

11.9

Pm(mmHg)

P(mmHg)

Thế sấy

Bảng 2.3: kết quả tính toán từ các thông số đã xử lýở chế độ sấy 600C
Chế độ sấy 600C
∆(G)=∆U
N (%/h) T(ƣ) (0C) T(k) (0C)
(%)

τ(h)

G(kg)

U(%)

0.0000

0.1527

157.94

28.72

344.64

33.9

40.6

152.409

71.581

15.6

0.0833

0.1357

129.22

18.92

227.04

33.8

43.5

149.633

71.948

15.1

0.1667

0.1245

110.30

22.97

275.64

33.8

42.4

146.900

73.058

14.4

0.2500

0.1109

87.33

31.76

381.12

33.8

42.6

146.900

72.687

14.5

0.3333

0.0921

55.57

32.26

387.12

33.8

42.3

142.221

73.058

13.7

0.4167

0.0730

23.31

17.06

204.72

33.7

42.7

140.907

73.432

13.4

0.5000

0.0629

6.25

5.07

60.84

33.5

42.1

141.563

73.432

13.5

0.5833

0.0599

1.18

0.00

0.00

33.5

42.1

141.563

73.432

13.5

0.6667

0.0599

1.18

0.00

0.00

33.3

41.8

141.563

73.432

13.5

18


5.3 Đồ thị

19


Tính toán kết quả: Chế độ sấy 400C
-

Độ ẩm tới hạn: Uth = 4 %

-

Độ ẩm cuối quá trình sấy: U2 = 0.84 %

-

Độ ẩm cân bằng: U* = U2 – 2 = - 1.16 %

-

Tốc độ sấy đẳng tốc: N = 121.38 %/h

-

Hệ số sấy tương đối:
 = 1/(Uth- U*) = 1/(4 + 1.16) = 0.194

-

Hệ số sấy:
K = .N = 0.194x121.38 = 23.548

-

Thời gian sấy đẳng tốc:
1 = (U0 – Uth)/N= (160.47 – 4)/121.38 = 1.29 h

20


Với U0 = 160.47% : độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy sau khi làm ẩm,%
-

Thời gian sấy giảm tốc:

2 =

U th  U * U th  U * 4  (1.16)
4  (1.16)
ln

ln
 0.040 h
N
U2 U *
121.38
0.84  (1.16)

Bảng 3.1: Kết quả tính toán từ đồ thò:
Chế độ sấy 400C
U0
160.47

Uth
4

U*
-1.16

U2
0.84

N(%/h)
121.38


0.194

K
23.548

(1), h
1.290

(2), h
0.040

K
29.42

(1), h
0.721

(2), h
0.043

K
35.65

(1), h
0.477

(2), h
0.067

Chế độ sấy 500C
U0
153.38

Uth
5

U*
-2

U2
0

N(%/h)
205.94


0.143

Chế độ sấy 600C
U0
157.94

Uth
8

U*
-0.82

U2
1.18

N(%/h)
314.41


0.113

5.4 Bàn luận
 Đường cong tốc độ sấy:
Có dạng giống lý thuyết khi ta vi phân đường cong sấy và dựng lên trên đồ
thị. Ở đồ thị của đường cong tốc độ sấy thì ta dễ dàng xác định được độ ẩm
Uth và U* của vật liệu. Nếu ta dựng đường cong tốc độ sấy theo N(%/h)
tức là theo U/ tính tốn ở bảng trên thì thu được kết quả sai khác rất nhiều
so với lý thuyết do ta xem U/  dU/d nhưng thực tế thì U và  được lấy
ở các giá trị cách xa nhau nên giá trị thu được khơng thể bằng với vi phân những
khoảng cách vơ cùng nhỏ dU và d. 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.

21


 Dựa vào kết quả thu được khi tính toán trên đồ thị ta thấy:
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 tk của không khí trong khi tư 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.
Nhiệt độ càng cao thì Uth , 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 trị 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 phải tổn thất động lực để làm bốc hơi một
lượng ẩm nhiều hơn nên kết qu ả Uth và U* thu được là không chính xác.
Theo lý thuyết thì khi nhiệt độ tăng th ì tốc độ sấy N tăng, K cũng tăng theo do 
là hằng số, tổng thời gian sấy sẽ giảm xuống.
 Sai số trong quá trình thí nghiệm có thể do các nguyên nhân sau:
-

Sai số khi đọc giá trị của cân do kim cân rất nhạy và rất dễ dao động khi có
một tác động nhỏ từ bên ngoài.

-

Vật liệu sấy hút ẩm từ môi trường bên ngoài làm ảnh hưởng đến giá trị
G0 của vật liệu.

-

Sai số khi đọc nhiệt độ bầu khô và bầu ướt.

-

Sai số do hệ thống thí nghiệm hoạt động không ổn định.

-

Sai số do hệ thống cấp nhiệt không ổn định

 Để khắc phục sai số và thu kết quả chính xác nhất ta có thể tiến hành như sau:
-

Quan sát thật kỹ và chờ cho kim cân dao động ít nhất mới đọc giá trị.

-

Không bật quạt, mở cửa tại nơi đặt hệ thống thí nghiệm để không làm ảnh
hưởng đến cân.

-

Phải nắm rõ thao tác và trình tự thí nghiệm, tiến hành đúng trình tự và
chính xác trong thao tác.

22


-

Kiểm tra bảo dưỡng hệ thống thường xuyên để đảm bảo hệ thống hoạt
động ổn định.

VI. PHỤ LỤC
Bảng số liệu đo đƣợc

23


VII. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Võ Văn Dài và các tác giả “ Cơ sở Qúa trình và thiết bị trong Công nghệ Hóa Học”.
[2] Các tác giả “ Qúa trình và thiết bị công nghệ hóa học và thực phẩm tập 3” ĐHQG

TP.HCM.
[3] Các tác giả “ sổ tay quá trình và thiết bị tập 1,2 “ ĐHQG Hà Nội.

24