công nghệ sấy phần 1

Chơng 4
Thiết bị sấy bức xạ
4.1.Khái niệm
Sấy bức xạ là phơng pháp sấy dùng tia bức xạ chiếu vào đối tợng cần làm khô.
Nguồn nhiệt bức xạ thờng dùng đèn hồng ngoại, điện trở, chất lỏng hay khí, tấm đợc đốt
nóng tới nhiệt độ nhất định, để vật nóng phát ra bức xạ hồng ngoại. Tia hồng ngoại chiếu vào
vật liệu sấy(gồm nớc và hợp chất hữu cơ). Nớc trở thành vật đen, hấp phụ đa số năng lợng;
hợp chất hữu cơ trở thành vật trong suốt, tia xuyên qua không sinh nhiệt. Hiện tợng này chỉ
xảy ra ở giai đoạn sóng có bớc nhất định( bớc sóng = 0,4ữ40àm). u điểm nổi bật của
thiết bị sấy bức xạ là cờng độ bay hơi ẩm lớn hơn vài lần so với phơng pháp sấy đối lu và
tiếp xúc. Sở dĩ vậy là vì nguồn nhiệt có thể chọn rất cao(500 ữ600oC), dòng nhiệt tới vật sấy có
thể tới 22500 Kcal/m2h( gấp 30 lần)

4.2.Nguyên tắc cấu tạo
4.2.1 Thiết bị gia nhiệt bằng điện: Thiết bị loại này có thể dùng đèn hồng ngoại, hoặc dây
điện trở lồng trong ống gốm hoặc tấm điện trở làm bằng bức xạ nhiệt.
a/ Thiết bị dùng đèn hồng ngoại.
Đèn hồng ngoại đợc sản xuất với các công suất khác nhau: 125, 250, 500W và lớn
hơn. Trên 1m2 có thể bố trí nhiều bóng. Thuỷ tinh làm đèn hồng ngoại phải cho các tia hồng
ngoại xuyên qua dễ dàng.Dùng đèn hồng ngoại có u điểm là quán tính nhiệt không đáng kể,
điều khiển dễ dàng. Nhợc điểm là toàn bộ sóng hồng ngoại phát ra có bớc sóng khá rộng từ
0,76 ữ400àm, khi dùng sấy nông sản để tách nớc lại cần bớc sóng thấp từ 0,4 ữ40àm (trùng
một phần với ánh sáng trắng), do đó tiêu hao năng lợng cao, hiệu suất thiết bị thấp. Bố trí đèn
cần lu ý chó dòng nhiệt bức xạ phân bố đều trên sản phẩm. Khoảng cách này lớn hơn 300mm.

Hình 4.1. Các kiểu đèn hồng ngoại dùng để sấy hiện đợc sử dụng ở Pháp
Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- -----------------------------------------

84

Bảng 4.1. Các kiểu đèn hồng ngoại của Pháp
Dạng
Watt
Cầu- parabôn
Cầu- parabôn
Cầu
Cầu
Trụ

250
375
250
375
100

Vôn
115 , 125
Hoặc 220

Kích thớc(mm)
Đờng kính
Chiều dài
125
195
125
195
120
225
120
225

46
310

Hình4.2. Thiết bị sấy bức xạ dùng thanh điện trở.
1- Thanh điện trở 2- Giá treo vật liệu
3- Cách nhiệt
4- Khung máy

Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- -----------------------------------------

85


Hình 4.3. Thiết bị sấy bằng đèn hồng ngoại 250W để sấy ôxít kim loại.
b/ Thiết bị sấy bằng điện trở (hình 4.2).
nguồn nhiệt là dây điện trở đặt trong ống kim loại, thanh điện trở hay điện trở tấm.
Công suất riêng trên đơn vị diện tích bề mặt khá lớn. Ví dụ tấm bức xạ nhiệt điện trở do nhà
máy Ulianiôp sản xuất có nhiệt độ bề mặt nung 460oC, công suất riêng 20-30KW/m2.
4.2.2. Thiết bị sấy bức xạ gia nhiệt bằng hơi đốt.
Phơng pháp này rẻ tiền hơn sử dụng điện nhng gây ô nhiễm môi trờng. Bề mặt bức
xạ là các tấm gạch chịu lửa, đốt nóng bằng khí ga. Thiết bị này dùng để sấy giấy (ngời ta có
thể dùng máy sấy lô).

4.3. Lý thuyết tính toán
4.3.1 Đặc tính tối u của vật liệu khi sấy bằng bức xạ hồng ngoại .
Nhiều tác giả đ nghiên cứu đặc tính phổ của các vật liệu khác nhau khi gia công bằng
bức xạ( quả, rau, chè lá, bánh kẹo, giấy, vải...) đ đa tới nhận xét rằng: đặc tính phổ của tia
hồng ngoại có bớc sóng 0,4 ữ15àm là khoảng tốt nhất để gia công vật liệu bằng bức xạ.
Thực nghiệm cho thấy tính chất phổ tối u của các vật liệu khác nhau, có tính riêng
biệt. Do đó đối với các vật liệu khác nhau và quá trình công nghệ khác nhau cần thiết phải có

nguồn với tính chất khác nhau. Ví dụ rau, quả, lúa mì vùng phổ có chiều dài sóng 1,2ữ2,4àm.
Sự phụ thuộc của đờng đặc tính vào hàm lợng ẩm rất phức tạp, ảnh hởng của nhiều
yếu tố: tính chất chất khô, dạng liên kết của ẩm trong vật liệu, cấu trúc của vật liệu, trạng thái
bề mặt của nó....vv
Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- -----------------------------------------

86


4.3.2. Các tính toán cơ bản.
Năng lợng của tia hồng ngoại đi sâu vào trong vật liệu, lan truyền trong thể tích của
nó, ảnh hởng tới đặc điểm của trờng nhiệt độ bên trong vật liệu, thực hiện việc trao đổi
nhiệt. Ta có phơng trình dẫn nhiệt đối với bài toán một kích thớc, đa vào thành phần bổ
xung năng lợng.

1
2T
T
Qv ( x, T )
= a 2 +
c

x

(4.1)

ở đây: Qv(x,T) là năng lợng của tia lan toả trong một đơn vị thể tích của vật liệu
trong mặt phẳng x(W/m3), đại lợng có dạng
2

Qv(x,T) =

q ( x, , T ) d

(4.2)

v

1

ở đây qv(x,,T) năng lợng tia đơn sắc xuyên sâu vào vật liệu và lan toả trong đơn vị
thời gian, đơn vị thể tích với toạ độ x, tính cho 1 đơn vị khoảng chiều dài sóng.
Giả sử biết qui luật lan truyền có dạng
qA(x, ,T) = A(x, ,T).qn()
(4.3)
ở đây : qA(x, ,T) - phần hấp thụ của mật độ dòng bức xạ đơn sắc.
A(x, ,T) - khả năng hấp thụ phổ của vật liệu, là hàm của chiều dày lớp trong mặt
phẳng x; T- nhiệt độ vật liệu, - chiều dài sóng.
qn()
mật độ phổ của dòng trên mặt vật liệu, tính cho 1 đơn vị chiều dài sóng của
2
phổ (W/m . àm).
Khi độ lớn qv (x, ,T) bằng đạo hàm bậc nhất của qA(x, ,T)
q A( x , ,T )
A ( x, , T )
qv(x, ,T) =
= qn ( )
(4.4)
x
x

Thay (4.4) vào (4.3) ta có
2
A ( x, , T )
Qv = qn
d
x
1
Khi đó phơng trình dẫn nhiệt đối với bài toán 1 kích thớc, có thành phần bổ xung sẽ là
A ( x, , T )
T
2T 1 2
qn ( )
d
(4.5)
= a
+


x
x 2 c 1
Độ lớn A(x, ,T) xác định theo công thức của C.T iliacôva( khi tác động về một phía)

1
12
qx ( , T )


= 1
exp , x +
exp , x

(4.6)
A(x, ,T) = 1 1

2

qx = o

1



a + s +
=
Trong đó:
s

(

)

(

)

Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- -----------------------------------------

87


= a (a + 2 s )

= exp( l )

hệ số hiệu dụng tình trạng suy yếu

Trong đó : a - hệ số hấp phụ
S - hệ số phân tán
l - chiều dày của tấm
K = a + S - hệ số tổng quát tình trạng suy yếu
Giới hạn phụ thuộc vào hình dạng cụ thể phổ của tia. Theo Pha- bri(Anh)
1 =0,5max; 2 = 4,3max . Các nhà khoa học khuyên nên tính đối với giới hạn 0,4max < <4,0 max
Đờng cong của max có dạng (max = f(T))
max = 0,666 + 0,509exp[(2100 T).9,64.10-4] (àm)
(4.7)
Trong giới hạn: 1200K T 3200K
Trong thiết kế, đa tới hai bài toán:
- Khi biết mật độ bề mặt dòng bức xạ(W/m2), chọn nguồn phát( phù hợp với yêu cầu
chế độ công nghệ gia công tối u của sản phẩm), ta xác định thời gian của quá trình.
- Khi biết thời gian của quá trình, xác định nhu cầu năng lợng. Cơ sở của phơng pháp
là xây dựng phơng trình cân bằng năng lợng của thiết bị. Đặc điểm của thiết bị là vật liệu
chịu tác động trực tiếp của bức xạ trong buồng, ta có phơng trình
dQbx = dQv dQmt
(4.8)
ở đây: dQbx năng lợng bức xạ chiếu vào vật liệu (J)
dQv năng lợng hấp thụ trong thể tích vật liệu
dQmt năng lợng trao đổi giữa bề mặt vật liệu và môi trờng( dấu phụ thuộc vào nhiệt
độ tơng đối của bề mặt vật liệu tb.m)
Tính từng thành phần của phơng trình:

dQbx = qn(Tt,S,ho)Fbx. Avl (T,)d

(4.9)

Trong đó:
qn(Tt,S,ho) - mật độ dòng tia phụ thuộc nhiệt độ Tt, bớc(khoảng cách
giữa bộ phát tia) S và khoảng cách giữa bộ phát tia và đối tợng ho(W/m2)
Fbx
diện tích tiếp nhận bức xạ của vật liệu(m2)
Avl (T,) - khả năng hấp thụ của bề mặt vật liệu, trung bình theo phổ
bộ phận bức xạ (khi nhiệt độ T), trờng hợp chung là hàm thời gian mật độ dùng bức xạ xác
định theo số liệu thực nghiệm hoặc theo giải tích.
Khi T= const và qn =const, Avl thay đổi nhiều theo thời gian; thì tính toán cần tiến
hành theo thời gian và trung bình Avl theo thời gian tiến hành trong vùng giới hạn. Nếu máy
phát tia cung cấp bộ phận phản xạ dùng phân bố trong không gian dòng tia và khả năng sử
dụng hợp lý nó, thì:
dQbx =[qn(Tt,S,ho) Avl + qp(Tt,S,hp) Avl ]Fbxd
(4.10)

ở đây: qp mật độ dòng phản xạ
khoảng cách giữa bộ phận phản xạ và đối tợng
hp
Avl khả năng hấp thụ của vật liệu, trung bình theo phổ của năng lợng tia,
phản xạ từ bộ phận phản xạ.
Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- -----------------------------------------

88


Để tính sự phản xạ lặp lại giữa bức xạ và phản xạ của đối tợng, cũng nh tính đối với môi
trờng hấp phụ của buồng làm việc, độ lớn dQbx tăng thêm 5 10%.
kí hiệu

qn(Tt,,S,ho). Avl + qp(Tt,S,ho) Avl = qbx

(4.11)

(4.12)
Khi đó:
dQbx = qbx.Fbx.d
Năng lợng vật liệu hấp thụ chi phí để đốt nóng và bốc hơi ẩm
dQv = dQvl +dQ bh
( 4.13)
Năng lơng(nhiệt) chi phí đốt nóng vật liệu
(4.14)
dQvl = GvlCvl.dtvl
Trong đó:
Gvl khối lợng vật liệu đợc chiếu xạ(Kg/s)
Cvl nhiệt dung riêng của nó( trờng hợp chung là hàm của độ ẩm)(J/KgoK).
dtvl Sự thay đổi nhiệt độ của vật liệu (0C)
(4.15)
Năng lợng (nhiệt) chi phí để bốc hơi ẩm:
dQbh = qtb.r.Fd
2
ở đây: qtb mật độ trung bình dòng ẩm(Kg/m s)
r - nhiệt ẩm hoá hơi (coi bằng hằng số) (J/Kg)
F - diện tích hoàn toàn của bề mặt vật liệu( giả thiết, bốc hơi xảy ra trên tất cả
bề mặt vật liệu) (m2)
Năng lợng( nhiệt) của vật liệu nóng đa vào môi trờng.
4
4

dQmt = đl(tvl tkk)F.d + 4,9qd Tvl Tbt F d
(4.16)
100 100
đl hệ số trao đổi nhiệt đối lu(W/m2 oK)
Trong đó:
tvl nhiệt độ trung bình bề mặt vật liệu trong khoảng thời gian d
tkk nhiệt độ không khí
Tbt nhiệt độ bề mặt giữ bên trong (oK)
qd - độ đen qui dẫn của vật liệu 4,8qd = Cqd
Cqd hệ số qui dẫn của bức xạ
Công thức (4.16) có thể trình bày dới dạng:
dQmt = đl(tvl tkk)Fd +bx(tvl tkk)Fd = (bx + đl)(tvl tkk)Fd
= c(tvl tkk)Fd
(4.17)
-8
2
2
ở đây:
c = đl +bx =đl +Cqd.10 (Tvl +Tbt )(Tvl +Tbt)
Theo .D. Lêbêđep khuyên nên lấy c 18,6 ữ23,2(W/m2 oK)
Khi xác định các thành phần của phơng trình (4.8) đó là phơng trình dạng khai triển
(4.18)
qbxFbxd = GvlCvldtvl + qtb.r.Fd + c(tvl tkk)Fd
Nếu Gvl = Vvl.vl và kí hiệu
F
F
và
m=
Kf =
Fbx

Vvl

Ta có thể viết

Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- -----------------------------------------

89


C vl vl
K f dt vl + q tb r K f d + c (t vl t kk )K f d
m
ta có phơng trình cuối cùng
dt vl
d =
(4.20)
B + D(t vl t kk )

qbxd =

Trong đó:

B=
D=

(q

bx

(4.19)

qtb r K f )m
C vl vl K f

c m
C vl vl

Giả thiết nhiệt độ bề mặt của vật liệu là tvl, quan hệ với nhiệt độ trung bình của vật liệu ttb, ta có
(4.21)
tvl = Kttb
ở đây hệ số K phụ thuộc vào tính chất quay và nhiệt vật lý của vật liệu cũng nh vào thời gian:
khi đốt nóng K 1; trờng hợp riêng khi sấy đối lu vật liệu mỏng trong thời kì tốc độ không
đổi có thể nhận K = 1.
Trong phơng pháp tính toán theo vùng có thể nhận Kh = const, khi đó ta có:
dt vl
(4.22)
d =
t kk

B + DK t tb
K

Tích phân trong giới hạn thay đổi của nhiệt độ vật liệu từ tđầu đến tcuối; ta xác định thời đốt nóng
khi sấy bằng bức xạ đối lu
t

B + DK t cuoi KK
K
1

=
(4.23)
t KK
DK

B + DK t dau

K

Trờng hợp nếu qbx >>qđl, thành phần c(tvl tKK)Kfd có thể bỏ qua, và cho phép (với B= const)
1
= (tcuối tđầu)
B
Trờng hợp chung, hợp lý tính toán theo chuẩn Rêbinđe. Giải quyết vấn đề sấy khá phức tạp,
nên sử dụng công thức tính toán thông thờng trên cơ sở số liệu thực nghiệm.

câu hỏi ôn tập chơng iv
1. Trình bày nguyên tắc làm việc của thiết bị sấy bức xạ.
2. Cơ sở lý thuyết về sấy bức xạ hồng ngoại.

Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- -----------------------------------------

90


Chơng5
Thiết bị sấy thăng hoa
5.1. Khái niệm
Sấy thăng hoa là quá trình tách ẩm khỏi vật liệu sấy trực tiếp từ trạng thái rắn sang

trạng thái hơi nhờ quá trình thăng hoa. Để tạo điều kiện sấy thăng hoa, vật liệu sấy phải đợc
làm lạnh dới điểm ba thể(lỏng, khí, rắn), nhiệt độ t = 0,0098oC và áp suất p = 4,6 mmHg.
Trên (hình 5.1) đơng AS là ranh giới giữa pha rắn và pha khí, đờng SC ranh giới giữa pha rắn
và pha lỏng. ở áp suất nhất định nhiệt độ thăng hoa của vật liệu không đổi. Khi áp suất tăng thì
nhiệt độ thăng hoa tăng.
Ví dụ điểm K, ẩm trong vật liệu đóng băng; nếu đợc
hâm nóng đẳng áp tới điểm K tơng ứng nhiệt độ tK
thì nớc ở thể rắn sẽ thực hiện thăng hoa theo quá trình
KK. Đồ thị cho thấy; áp suất càng thấp thì nhiệt độ
thăng hoa của nớc càng nhỏ:
Bảng 5.1. Quan hệ giữa nhiệt độ và áp suất
thăng hoa của nớc đá
Nhiệt độ(0C)
áp suất(N/m2)
4,60
613,333
0,0098
1,000
133,333
-175
0,100
13,333
-39,3
0,001
0,133
-57,6

-

Hình5.1. đồ thị p.t của nớc

Quá trình sấy thăng hoa có 3 giai đoạn.
Giai đoạn 1: làm lạnh sản phẩm.
Sản phẩm đợc làm lạnh từ nhiệt độ môi trờng xuống -10 ữ -150C. Nhiệt độ vật liệu
biến đổi đờng 3. Trong giai đoạn này, không gian trong bình thăng hoa có áp suất nhỏ( chân
không), do đó phần áp suất hơi nớc cũng giảm so với phần áp suất hơi nớc trong lòng vật
liệu, làm thoát ẩm vào khoảng không trong bình thăng hoa (Khoảng 10 15%), nhiệt độ vật
liệu sấy giảm xuống dới điểm S.
- Giai đoạn 2: giai đoạn thăng hoa. ẩm trong vật liệu rắn sẽ thăng hoa thành
hơi và thoát ra khỏi vật liệu. Giai đoạn thăng hoa có thể xem tốc độ sấy không đổi. Nhiệt độ
vật liệu sấy(đờng 3) hầu nh không đổi; cuối giai đoạn này nhiệt độ vật liệu tăng từ (10 ữ
150C) lên tới 00. Tại đây quá trình thăng hoa kết thúc.
-Giai đoạn 3: giai đoạn bốc hơi ẩm còn lại.
ở giai đoạn này nhiệt độ vật liệu tăng (trên điểm 3), do đó độ ẩm trong vật liệu trở về
dạng lỏng. áP suất trong bình thăng hoa vẫn nhỏ hơn áp suất khí trời nhờ bơm chân không và
vật liệu vẫn tiếp tục gia nhiệt nên ẩm vẫn bốc hơi và đi vào bình thăng hoa. Nh thế quá trình
bốc hơi ẩm còn lại chính là quá trình sấy chân không trong bình thờng.

Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- -----------------------------------------

91


Sấy thăng hoa, các phần tử nớc thoát ra không va chạm nhau, nên bảo toàn chất lợng
sinh học của sản phẩm cháy.

Hình 5.2. Đồ thị chế độ làm việc thiết bị sấy thăng hoa khi sấy thịt.
1 - Nhiệt độ tấm gia nhiệt; 2 - Nhiệt độ môi trờng giữa các tấm gia nhiệt; 3 - Nhiệt độ sản phẩm
4 - Nhiệt độ môi chất ra khỏi bình (0C) 5 - độ ẩm vật liệu 6 - áp suất trung bình thăng hoa

5.2. Nguyên lý cấu tạo

Cấu tạo chung của thiết bị sấy thăng hoa gồm: bình thăng hoa, bình ngng đóng băng
bơm chân không, máy nén, máy lạnh...
- Bình thăng hoa: cấu tạo dạng trụ, đáy và nắp dạng chỏm cầu. Nắp có gioăng kín vì
bình làm việc trong điều kiện chân không (1 - 0,1mmHg). Vật liệu đặt vào các khay trung
bình. Nhiệt cấp cho quá trình thăng hoa thực hiên bằng bức xạ từ các hộp kim loại đặt xen kẽ
với các khay chứa vật liệu. Trong hộp là nớc nóng chuyển động. Quá trình trao đổi nhiệt giữa
thành hộp chứa nớc nóng với vật liệu là bức xạ nhiệt.

Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- -----------------------------------------

92


- Bình ngng đóng băng.
Bình ngng đóng băng là thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống, các ống có đờng kính 51/57
mm liên kết với nhau giữa phần trên và phần dới. Hỗn hợp hơi nớc và không khí nhờ bơm
chân không hút từ bình thăng hoa qua bộ phận phân phối phái dới vào các ống. Amôniác
cung cấp từ phái trên, chứa đầy không gian ngoài giữa các ống. Tại đây hỗn hợp hơi nớc không khí đợc làm lạnh và hơi nớc ngng tụ bám vào thành trong của ống, còn không khí
khô qua bơm chân không thải vào không khí. Amôniắc lỏng nhận nhiệt của hỗn hợp hơi nớc không khí, bay hơi qua bình tách lỏng về máy nén của máy lạnh.
Nguyên tắc làm việc của hệ thống nh sau:

Hình 5.3. Sơ đồ thiết bị sấy thăng hoa.
1 - Bình thăng hoa 2 - van 3 - Xyphông 4 - Bể chứa nớc nóng 5 - Bình ngng đóng băng
6 - Bình tách lỏng 7 - Giàn ngng amôniắc 9 - máy nén 10 - Bơm chàn không
11, 12, 13 - Động cơ điện 14 - Bơm nớc 15 - Phần tử lọc 16 - Tấm gia nhiệt
17 - Chân không kế 18 - Van điều chỉnh 19 - Khay chứa vật liệu
20 - Tấm gia nhiệt dới 21 - Bộ điều chỉnh nhiệt.
Vật liệu đợc làm lạnh tới (10 ữ 15 0C) đợc cho vào bình thăng hoa (1). Bình thăng
hoa nối với bơm chân không (10) qua bình ngng - đóng băng 5, và đợc làm lạnh bằng máy
lạnh amôniắc. Máy lạnh gồm máy nen 9, giàn ngng 7, bình tách lỏng 6 và bình chứa amôniắc

8. Nhờ bình ngng - đóng băng, ẩm thoát từ vật liệu dới dạng băng, máy hút chân không 10
làm việc với không khí khô. Ngoài ra bình thăng hoa nối với hệ thống cung cấp nớc nóng từ
bình chứa 4 làm nguồn gia nhiệt cho vật liệu.

Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- -----------------------------------------

93


Hình 5.4. Cấu tạo bình thăng hoa

Hình 5.5. Cấu tạo bình ngng đóng băng

5.3. Lý thuyết tính toán
Thiết bị chính trong hệ thống sấy thăng hoa là bình thăng hoa và bình ngng đóng
băng. Quá trình trao đổi nhiệt trong bình thăng hoa là bức xạ và trong bình ngng đóng băng là
quá trình dẫn nhiệt là chủ yếu.

Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- -----------------------------------------

94


5.3.1. Tính toán nhiệt bình thăng hoa.
Trong hệ thống sấy thăng hoa, bình thăng hoa không có tổn thất cho thiết bị vận
chuyển Qvc = 0, tổn thất ra môi trờng Qmt = 0. Và cũng không có tổn thất do tác nhân sấy
mang đi Qz = 0.
Nhiệt tiêu hao trong sấy thăng hoa gồm: Nhiệt làm lạnh vật liệu Qll, nhiệt cần trong quá
trình thăng hoa Qth, nhiệt cần bay hơi ẩm còn lại Qcl, nhiệt vật lý để đa vật liệu từ nhiệt ban
đầu tới nhiệt độ thăng hoa Q (tính cho một chu kỳ sấy), nhiệt lợng tiêu hoa trong quá trình

đông đặc Q cuối cùng ta có.
Q = ( Qll + Qth ) + Qcl ( Q ' + Q" )

(5.1)

Vì Qll = Q ' + Q" nên cuối cùng ta có Q = Qth + Qcl
Thực tế, vật liệu trong bình thăng hoa nhận nhiệt từ các tấm đợc đốt nóng nhờ bức xạ,
dẫn nhiệt và đối lu; nhng trong điều kiện chân không, lợng nhiệt chủ yếu nhận đợc qua
con đờng bức xạ (chiếm 75 - 85%), sau đó là dẫn nhiệt và nhỏ nhất là đối lu (3 ữ 5%). Do
đó trong tính toán lấy truyền nhiệt bằng bức xạ làm cơ sở; nhiệt truyền dẫn là đối lu, ta đa hệ
số thực nghiệm K = 1,2 ữ 1,25. Truyền nhiệt bức xạ giữa các tấm đốt nóng và vật liệu nh là
truyền nhiệt giữa hai tấm phẳng song song, ta có thể tính đợc lợng nhiệt vật liệu sấy nhận đợc.

T1 4 T2 4
Q = K F C0 qd


100 100

(5.2)

ở đây:
F - Diện tích tấm đốt nóng và cũng là diện tích bề mặt vật liêu (m2).
C0 - Hằng số vật đen tuyệt đối
qd - Độ đen qui dẫn
1
qd =
(5.3)
1 1
+ 1

1

2

1, 2 - độ đen của nguồn bức xạ và của vật liệu
T1 - Nhiệt độ tấm đốt nóng (0K)
T2 - Nhiệt độ thăng hoa của vật liệu T2 = Tth (0K)
Trờng hợp vị trí giữa vật và tấm nóng không coi là hai tấm phẳng song song thì ta có.

T 4 T 4
Q = K H F C0 qd 1 2
100 100

ở đây:

(5.4)

H - Là hệ số tính quan hệ tơng hỗ giữa các bề mặt truyền nhiệt.
1
qd =
(5.5)
1 F1 1
+ 1
1 F2 2

ở đây: F1, F2 Diện tích tấm gia nhiệt và vật liệu tiếp nhận bức xạ.

Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- -----------------------------------------

95


5.3.2. Nhiệt toả ra trong bình ngng - đóng băng.
Đây là loại thiết bị trao đổi nhiệt kiểu chùm ống. Ngoài ống là amôniăc bay hơi nhận
nhiệt của hơi nớc không khí bên trong ống, làm cho nớc đóng băng.
Nhiệt toả ra trong bình ngng.
Qn = Wb ( r + rd ) + C ph ( th tb )

(5.6)

Trong đó:
Wb
- Lợng ẩm cần ngng (kg/h)
r và rd - Nhiệt ẩm hoá hơi và đông đặc của nớc
Cph
- Nhiệt dung riêng của hơi nớc
th và tb - Nhiệt độ hơi và băng.
Mặt khác theo phơng trình truyền nhiệt qua vách ngăn giữa hỗn hợp hơi nớc - không
khí trong ống và amôniăc sôi ở ngoài ống ta có:
Qn = K F t
Trong đó F là diện tích bề mặt truyền nhiệt, K hệ số truyền nhiệt và t độ chênh nhiệt
độ giữa hai dịch thể.ống trao đổi nhiệt rất mỏng (1 = 3mm) và chiều dày lớp băng cũng
không lớn (2 =6 ữ 8 mm). Bài toán dẫn nhiệt coi nh qua một vách phẳng hai lớp, có hệ số
truyền nhiệt K là.
1
K=
1 1 2 1
+ + +

1

1

2

2

1 và 2 là hệ số trao đổi nhiệt khi sôi của amôniắc và khi ngng của hơi nớc.
Để xác định 1 và 2 ta thờng dùng công thức thực nghiệm
1 = 4, 2 (1 + 0, 007 tv ) q o ,7
kcal/m2h0K

2 =

2, 75 q '
1,1
(Tbh Tm )
g à 3600

kcal/m2h0K

Trong đó:
tv - nhiệt độ vách (0C)
q - Mật độ dòng nhiệt (kcal/m2)
Để tính 1 ta phải biết tv và q, ta sẽ kiểm tra giá trị này khi tính đợc bề mặt truyền nhiệt.
- Hệ số dẫn nhiệt của hỗn hợp hơi - không khí (kcal/m2h0K)
q' - Cờng độ ngng tụ (kg/m2h)
à - độ nhớt động lực của hơi (kgs/m2)
Tbh - Nhiệt độ b o hoà của hơi (0K)

Tm - Nhiệt độ bề mặt làm lạnh, hay nhiệt độ bề mặt băng (0K)
Trờng hợp tính theo hệ SI (q1, 1tơng ứng bằng w/m2, w/m2 0K; (w/m0k) 2 (w/m2 0K) thì
các công thức trên trở thành.
1 = 4,395 (1 + 0, 007 tv ) q 0,7
(w/m2 oK)
Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- -----------------------------------------

96


q ' Tbh Tm
2 = 6,568 10


g à Tbh

1,1

(w/m2 oK)

4

Để tăng khả năng làm việc của bình ngng - đóng băng ngời ta dùng nhiều bình luôn
phiên thay đổi nhau; vì băng bám trên bề mặt làm kém đi quá trình truyền nhiệt, nên cần xả
băng. Việc xả băng dùng hơi NH3 nóng 30 - 25oC hoặc dùng hơi thoát từ quá trình sấy ở giai
đoạn 3 thổi trực tiếp vào băng. Khi đó bình ngng - đóng băng giữ vai trò nh giàn ngng máy
lạnh. Nếu n bình, mỗi bình có diện tích truyền nhiệt Fn thì cờng độ ngng.
w
q' =
n Fn

5.3.3. Nhiệt cần thiết làm tan băng
Nhiệt lợng cần thiết trong bình ngng đóng băng bao gồm: nhiệt vật lý của băng,
nhiệt đông đặc , nhiệt vật lý của khối lợng ống thép. Ta có

(

Qx = Gb rb + C pb ( tn tb ) + Gô C p ô tô2 tô1

)

(5.7)

Trong đó:
gb, gô - Khối lợng của băng và toàn bộ ống
rb
- Nhiệt đông đặc của nớc rb = 333,37 kK/kg 80 kcal/ kg
- Nhiệt dung riêng của băng = 2,174 kJ/kgoK = 0,52kxal/kgoK
Cpb
tn và tb - Nhiệt độ nớc sau khi tan và nhiệt độ băng
- Nhiệt dung riêng thép làm ống
Cpô
tô1, tô2 - Nhiệt độ ống thép sau và trớc xả băng.
Thông thờng ngời ta biết trớc Gô còn Gb tính theo.
Gb = Fb b b
Chiều dày lớp băng b 6 ữ 8 mm, b 920 kg/m2; Fb - Diện tích mặt bám băng (m2)
5.3.4. Hệ số trao đổi nhiệt đối lu giữa hơi NH3 tới bề mặt ống
Dùng hơi amôniắc để xả băng thì amôniắc sẽ ngng tụ lại. Do đó 1 có thể tính nh hệ
trao đổi nhiệt khi ngng theo công thức thực nghiệm sau.

1 = 1,177 3

r 2 3
à qF

ở đây:
r - Nhiệt hoá hơi của NH3 (kcal/kg)
- Trọng lợng riêng của NH3 (KG/m3)
- Hệ số dẫn nhiệt của hơi NH3 (kcal/mhoc)
à - Độ nhớt động lực của hơi NH3 (kg/m2s)
QF - Phụ tải nhiệt của bình ngng trong điều kiện làm việc định mức (kcal/m2h)
Q
qF =
F
Q - Nhiệt truyền cho bình ngng (kcal/h)
Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- -----------------------------------------

97


5.3.5. Thời gian xả băng X và thời gian lùa khí trong bình thăng hoa đ
Nếu nhiệt lợng cần để xả băng bằng hơi amôniắc tính theo (5.7) là Qx, ta có thời gian
xả băng
Qx
x =
K Fn t
Hệ số truyền nhiệt K giữa amôniắc ngng với lớp băng đang tan có thể tính theo.
1
K=
1 1 2

+ +

1

1

2

t - độ chênh lệch nhiệt độ giữa hơi nóng và băng.
Biết đợc thời gian lùa khí cho phép ta xác định đợc kích thớc bình thăng hoa và
năng suất bơm chân không.
B Po
V
đ = ln
(h)
Vh
P Po

Trong đó:
V - Thể tích bình kín thăng hoa (m3)
Vh - Tốc độ lùa khí (l/s)
B - áp suất khí trời (mmhg)
Pc - áp suất cần thiết trong bình thăng hoa (mmHg)
Po - áp suất giới hạn tạo nên bởi bơm chân không (mmHg)
- Hệ số dự phòng.

câu hỏi ôn tập chơng v
1. Trình bày nguyên tắc làm việc của sấy thăng hoa.
2. Cơ sở lý thuyết tính toán nhiệt bình thăng hoa.
3. Tính toán nhiệt toả ra trong bình ngng - đóng băng.

4. Tính nhiệt cần thiết làm tan băng.
5. Xác định thời gian xả băng và thời gian lùa khí trong bình thăng hoa.

Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- -----------------------------------------

98


Chơng 6
các thiết bị phụ trợ hệ thống sấy
6.1. Thiết bị gia nhiệt
Để hâm nóng không khí đa vào sấy, ngời ta thờng sử dụng hai loại calorife: calorife
khí - hơi và calorife khí - khói. Loại calorife khí - hơi thờng dùng trong trờng hợp, cần nhiệt
độ không khí vợt qua 1500C. Loại calorife khí - khói khi không khí cần đốt nóng tới nhiệt độ
200 - 3000C. Thông thờng các loại calorife sử dụng chất mang nhiệt (tác nhân sấy) là hỗn hợp
khói lò hoặc nớc quá nhiệt (áp suất tới 1,2 Mpa nhiệt độ tới 1900C).
Calorife thờng chọn theo catalô, độ lớn diện tích trao đổi nhiệt F, xác định trên cơ sở
tính toán nhiệt. Chi phí nhiệt trong calorife tính toán trên cơ sở phơng trình nhiệt khi sấy. Hệ
số truyền nhiệt K tính theo phơng pháp giải thích hoặc chọn theo sổ tay tra cứu phụ thuộc vao
tốc độ không khí. Chi phí nhiệt để hâm nóng không khí tính trên cơ sở phơng trình cân bằng
nhiệt sấy hoặc theo phơng trình.
Qk = c L ( t1 t2 )
(6.1)
Trong đó:
L - Chi phí không khi (kg/h)
C - Nhiệt dung của không khí
t1, t2 - Nhiệt độ tơng ứng cuối và đầu của không khí
Calorife khí - hơi là loại thiết bị trao đổi nhiệt có vách ngăn. Trong ống là hơi b o hoà
ngng tụ và ngoài ống là không khí chuyển động.
Hệ số trao đổi nhiệt khi ngng của hơi nớc

n rất lớn so với hệ số trao đổi nhiệt đối lu
giữa mặt ngoài ống với không khí K. Để tăng
cờng trao đổi nhiệt với không khí ngời ta
thờng làm cánh. Trong các loại calorife khí hơi, không khí đợc đốt không quá 1200C và
áp suất hơi (4 ữ 6) at.
Bề mặt truyền nhiệt của calorifer bằng
C L ( t1 t2 )
Q
=
(6.2)
F=
K ttb c
K ttb c
Trong đó:
K - Hệ số truyền nhiệt của calorifer
ttb - Độ chênh lệch nhiệt độ trong
bình giữa không khí và hơi
c - Hiệu suất của calorifer.

Hình 6.1. Calorife khí - hơi
1 - Khung calorife 2 - ống có cánh
3 - Mặt bích 4 - ống hơi vào và nớc ngng ra

Hệ số truyền nhiệt
K=

1


1

+ +
n K c
1

(6.3)

Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- -----------------------------------------

99


ở đây:
- Chiều dày ống
- Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống
c - Hệ số số cánh
Đối với các blốc calorifer theo tiêu chuẩn, các thông số trên đợc nhà chế tạo cho.
Bảng 6.1. Hệ số truyền nhiệt K và trở kháng thuỷ lực của calorifer khí - hơi (áp suất 4 - 6 at)
Hệ số truyền nhiệt K
Trở lực phía không khí
Lu lợng không khí
2
2
(w/m K)
(mmHg)
(kg/m s)
4
20,818
3,0
5
22,911

4,4
6
24,656
6,0
7
26,284
7,8
8
27,912
9,8
9
29,191
11,7
10
30,587
14,0
11
31,866
16,8
12
33,029
20,0
13
34,192
22,2
14
35,239
25,0
Đối với các loại calorifer sản xuất tai liên xô cũ, kiểu KCK3, KCK4, hệ số truyền nhiệt K,
độ giảm áp suất P trong khoảng không gian giữa các ông xác định theo.

n

K = a (v ) ur
m
P = b ( v )

(6.4)

Trong đó:

v - Tốc độ khối lợng của dòng không khí (Pas)
u - Tốc độ nớc chảy trong ống (m/s)
a, b, n, m, r - Hệ số
Bảng 6.2. Giá trị các hệ số

Hệ số
3 hàng ống
4 hàng ống
a
24,88
21,69
n
0,455
0,515
r
0,14
0,17
b
0,736
0,894

m
1,71
1,73
Các phơng trình (6.4) đúng khi v = 20 - 70 (Pas) và u = 0,5 ữ 1,35 m/s. Tổn thất
thuỷ lực của calorifer P trong khoảng không gian ống xác định theo phơng trình.
2
2

fx
fx
l
P = 50 u 4, 47 + ( n 1) 5, 2 + 0, 044 n (6.5)
d

fn
fk

2

Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- ----------------------------------------- 100


Trong đó:
fx, fn, fk - Diện tích tiết diện của đờng thứ nhất, ống, nắp colectơ (m2)
n
- Số đờng của chất mang nhiệt.
l
- Chiều dài ống (m)
d
- Đờng kính trong ống (m)

6.1.1. Bộ gia nhiệt không khí bằng khói lò.
Khi nhiệt độ không khí cần từ 200 - 300 0C hay ở nơi cha đặt lò hơi, cần dùng thiết bị
gia nhiệt bằng khói. Thiết bị gia nhiệt dùng khói lò gồm các kiểu.
- Kiểu hồi nhiệt: bề mặt gia nhiệt bằng gạch bằng kim loại. Loại thiết bị bằng gạch ít
đợc dùng vì hiệu quả truyền nhiệt thấp, tổn thất thuỷ lực lớn và có sự hoà lẫn giữa khói và
không khi. Thiết bị loai này thờng dùng trong thiết bị sấy bề mặt kiểu kim loại quay. Kiểu
này có nhợc điểm là hay xảy ra quá nhiệt cục bộ ở bề mặt trao đổi nhiệt, làm nhiệt độ ở đó
lớn hơn nhiệt độ cho phép.
- Kiểu phiến: chỉ dùng khi nhiệt độ khói thấp.
- Kiểu ống thep: kiểu này đợc dùng khá phổ biến, cho phép gia nhiệt cho không khí
tới 300 - 4000C.
Trong vận hành thiết bị cần lu ý, nhiệt độ khói không thể thấp hơn nhiệt độ đọng
sơng, vì xảy ra ngng tụ nớc, khí CO2, SO2 hoà tan trong nớc tạo nên axít ăn mòn các bề
mặt kim loại.
6.1.2 Bộ gia nhiệt không khí bằng hơi nớc nóng.
Không khí đợc gia nhiệt tới nhiệt độ không cao (tới 1200C) nên có thể dùng hơi nớc
b o hoà ở áp suất 4 - 6at
Cấu tạo bộ gia nhiệt gồm các ống thép trơn hoặc có cánh mắc song song thanh d y so
le. Hơi nớc ngng tụ bên trong ống; trở lực phía không khí nhỏ. Sử dụng ống có cánh làm
tăng cờng việc trao đổi nhiệt ở phía tiếp xúc với dòng khí. Thiết bị gia nhiệt kiểu tấm cũng
đợc dùng trong thiết bí sấy.

6.2. Buồng đốt trong thiết bị sấy
- Tạo ra khói lò có nhiệt độ cao, cung cấp nhiệt để đốt nóng không khí trong calorifer
khí - khói (sấy gián tiếp).
- Tạo ra khói lò có nhiệt độ thích hợp dùng làm tách nhân sấy (sấy trực tiếp) sấy trực
tiếp so với sấy gián tiếp tiết kiệm nhiên liệu hơn 2 lần, do đó nó đợc sử dụng khá rộng r i
trong sản xuất. Bảng 6.2 cho ta 1 đặc điểm 1 số loại nhiên liệu chính.
Bảng 6.3. Đặc điểm hoá học 1 số nhiên liệu chính
Loại nhiên liệu

Thành phần hoá học %
Năng suất tảo
nhiệt QHp(kcal/s)
Hp
Np
Op
Sp
Ap
Wp
Cp
Than ăngtraxít
70,4 1,4
1,8
1,9
0,7
17,3 6,5
6000
Than bùn
30,9 3,2
1,3
17,8 0,2
6,6
40,0
2560
MaJút và nhiên 85,0 12,5 0
0,4
0,1
6,6
2,0
9740ữ9970

liêu đông cơ
Gỗ (hỗn hợp)
32,8 3,9
0,4
27,3 0
0,6
35,0
2700

Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- ----------------------------------------- 101


Hình 6.2. Buồng lửa ghi ngang cho máy sây trực tiếp
1 - Ghi lò 2 - Buòng lủa 3 - Tấm chắn dập tàn lửa 4 - Buòng lắng
5 - Bộ phận lọc bụi
6 - Buồng hỗn hợp
6.2.1. Buồng đốt dùng nhiên liệu rắn.
Buồng đốt dung nhiên liệu rắn có cấu tạo phức tạp. Để sấy sản phẩm không sợ bám bụi
(gạch, ngói...) thì buồng đốt đơn giản. Khi sản phẩm yêu cầu sạch thì cần có bộ phận lắng bụi,
bộ phận dập tắt tàn la, bộ phận lọc bụi...
Hàm lợng tro trong khói có thể lấy gần đúng nh sau:
- Đối với buồng lửa ghi thủ công lợng bụi trong khói chiếm 20 ữ 30% hàm lợng tro
của nhiên liệu. Buồng lửa ghi xích là 20%; buông lửa than bùn là 60 - 80%. Trong buông đốt
cũng xảy ra quá trình hoá khí nhng với mức độ hạn chế, do đó nhiệt tự của khí cháy tạo ra
thấp 600 ữ 900kcal/m3 tiêu chuẩn. Nh vậy quá trình cháy xảy ra vừa ở lớp nhiên liệu rắn vừa
trong không gian buông lửa do khí cháy tạo thành.
Trên hình 6.2 Buồng lửa ghi ngang, cho máy sấy trực tiếp. Hình 6.3 các kiểu ghi lò

Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- ----------------------------------------- 102

Hình 6.3. Các kiểu ghi lò
a - Kiểu đối xứng b - Kiểu không đối xứng c - Kiểu tấm
Có ba kiểu ghi lò thông dụng: ghi đối xng (a) tạo thành sàng diện tích có ích 35%
(diện tích rơi); ghi lò không đối xứng (b) diện tích có ích là 38,6% và 21,8% phụ thuộc cách
đặt ghi các phần lồi về phía hoặc hai phía; ghi tấm, diện tích có ích là 12% (c).
Đối với lò đốt dùng than bùn hoặc củi, dùng loại ghi có diện tích có ích lớn. Trong quá
trình cháy, khí lò nóng trộn với không khí sạch đi vào buồng sấy. Xỉ, tro chui qua khe hở ghi
lò, đợc thải ra ngoài.
Trên hình 6.4 trình bày kiểu buồng đốt nửa hoá khí kiểu VII với ghi nghiêng.

Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- ----------------------------------------- 103


Hình 6.4. Buồng lửa ghi nghiêng nửa hoá khí.
1 - Buồng đốt; 2, 3 - Buồng lắng bụi; 4 - Xyclôn; 5 - Buồng lấy tro;
6 - Cửa thoát; 7 - ống khói; 8 - ống dẫn khí sấy.
6.2.2. Buồng đốt dùng nhiên liệu lỏng, khí.
Buồng đốt dùng nhiên liệu lỏng có cấu tạo đơn giản, buồng làm bằng thép. Chi phí
nhiên liệu giờ là 80Kg/h dầu diezen cho công suất nhiệt là 800.000Kcal/h để đốt nóng khoảng
400.000m3/h không khí từ nhiệt độ môi trờng tới nhiệt độ 1500C. Khi đốt các nhiên liệu khí
nhiệt độ thấp cũng sử dụng các buồng đốt bằng gạch.

Hình 6.5. Buồng đốt dùng nhiên liệu lỏng.
1 - Buồng đốt; 2 - Vòi phun; 3 - Quạt; 4 - Động cơ; 5 - Thùng nhiên liệu;
6 - Bộ điều chỉnh nhiệt độ; 7 - ống dẫn không khí cho vòi phun;
8 - Kênh dẫn không khí; 9 - Vỏ trong; 10 - Vỏ ngoài.
Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- ----------------------------------------- 104

Nhờ tính toán nhiệt thiết bị sấy ta đ tính đợc lợng nhiệt mà calorifer cần cung cấp Q
(KJ/h); Nhiệt lợng buồng đốt cần tạo ra là Qt.
Q
(6.6)
Qt =
b ô c
Trong đó:
b - hiệu suất buồng đốt.
ô - hiệu suất các ống dẫn khói nóng
c - hiệu suất calorifer.
Các giá trị trên có thể lấy theo kinh nghiệm. b = 0,6 ữ 0,85; ô = 0,85 ữ 0,95; c = 0,5 ữ 0,75. Để
tính diện tích ghi R, thể tích buồng đốt Vb ta dùng phơng pháp đơn giản thờng tính buồng đốt trong
kỹ thuật sấy:
- Đặc trng nhiệt thế trên ghi Qt/R.
- Đặc trng nhiệt thế thể tích Qt/Vb.
Các đặc trng này xác định bằng thực nghiệm cho trong bảng 6.4
Bảng 6.4. Các đặc trng của buồng đốt nhiên liệu rắn.
Đặc trng
Đơn vị
Gỗ
Than bùn
Than nâu
Antraxit
t
kcal
400 ữ 800
450 ữ 700
450 ữ 700
450 ữ 700
Q

103 2
m .h
R
t
300
300
kcal
250 ữ 300
250 ữ 300
Q
103 2
m .h
Vb
b

1,4 ữ 1,45

1,4 ữ 1,45

1,4 ữ 1,45

1,4 ữ 1,45

qh

%

2ữ3

2ữ3

2ữ3

2 ữ 2,5

qc

%

0,5 ữ 1

4,5 ữ 5

7ữ9

9,5 ữ 12

pb

mmHg

3

3

3

3

pg

mmHg



24 ữ 40

50 ữ 80

50 ữ 100

Ngoài hai đặc trng cơ bản trên, ngời ta còn cho hệ số thừa không khí b, tổn thất
nhiệt do cháy không hết về hoá học qh, tổn thất nhiệt do cháy không hết về cơ khí qc, áp suất
cho phép trong buồng đốt pb và áp suất không khí dới ghi pg.

6.3. Quạt gió

Để hút khí qua hệ thống calorifer - ống dẫn - buồng sấy, khử ẩm bốc hơi, tạo áp suất
hoặc chân không trong thiết bị sấy, ngời ta thờng dùng quạt hớng trục hoặc ly tâm.
Quạt hớng trục sử dụng khi áp suất tới 0,3KPa hoặc để cung cấp thể tích không khí lớn.
Quạt hớng trục có nhiều u điểm: cấu tạo đơn giản, lợng kim loại cần dùng ít hơn
quạt ly tâm, có giới hạn điều chỉnh rộng về năng suất, khí chuyển động thẳng theo trục, không
có sự thay đổi đột ngột hớng dòng khí, có thể đảo chiều nghĩa là khi thay đổi hớng quay
bánh công tác sẽ làm thay đổi hớng dòng khí, hệ số tác dụng hữu ích cao.

Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- ----------------------------------------- 105


Quạt ly tâm dùng trong hệ thống sấy có các kểu: áp suất thấp (đến 1KPa), áp suất trung
bình (1 ữ 4KPa) và áp suất cao (> 4KPa). Hình dới cho ta sơ đồ quạt ly tâm.

Hình 6.6. Sơ đồ quạt ly tâm.
Khi bánh công tác 2 quay, không khí đợc hút qua cửa hút 1 vào r nh giữa các cánh
của bánh công tác. Dới tác dụng của lực ly tâm, không khí di chuyển theo r nh 3, tập hợp ở
vỏ xoắn 4 và hớng nó qua cửa thoát 5.
Ngời ta chọn quạt theo năng suất thể tích V (m3/h), xác định theo số liệu cân bằng
nhiệt và cân bằng vật liệu, sức cản chung của hệ H gồm sức cản trong ống dẫn và sức cản của
tất cả các bộ phận trớc đó. ta có thể sử dụng đồ thị đặc tính của quạt (Hình 6.7).
Mỗi kiểu quạt, tính chất của nó hoàn toàn có thể xác định đặc tính khí động. Trên hình
6.7 trình bày đặc tính của quạt U-4.70. Sức cản chung của cả hệ H xác định theo phơng trình.
H = hô + hcb + hb + hK + hS + hđl
(6.7)
Trong đó:

l v2
hô = K - sức cản trong ống.
d 2g
hcb =

vK2
2g

hcb

- sức cản cục bộ

,
hb
hK
hS

- hệ số cản; l, d - chiều dài và đờng kính ống; vK - tốc độ khí
- sức cản của cơ cấu tách bụi;
- sức cản của calorifer.
- sức cản của thiết bị sấy; chọn hoặc tính toán theo kiểu máy sấy.

hđl =

vr2
- tổn thất động học.
2g

Tổng lực cản của hệ H đợc chọn tăng thêm dự trữ 10 ữ 20%. Theo giá trị nhận đợc
của H và chi phí không khí V đ cho trên đồ thị, tìm điểm tơng ứng với (hiệu suất quạt) và
số vòng quay n, ta tìm đợc kiểu quạt có hiệu suất cực đại. Xác định công suất động cơ.
H V
(6.8)
N=
3600 102 1 2

Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- ----------------------------------------- 106


Trong đó:

1 = 0,96 ữ 0,97 - hiệu suất gối đỡ phụ thuộc vào kiểu, trạng thái gối đỡ.
2 = 0,90 ữ 0,95 - hiệu suất bộ truyền đai.
Công suất động cơ, đối với bụi và khí nóng tính theo công thức:
V H
N=

(1 + K C )
3600 102 1 2

N=

V H
293


3600 102 1 2 t + 273

(6.9)

ở đây: K - hệ số; K = 0,6 ữ 0,7.
C - mật độ bụi (Kg/Kg) của không khí;
t - nhiệt độ không khí (0C).
Các đặc tính của quạt cho trong các sổ tay kỹ thuật là tính trong điều kiện bình thờng,
vì vậy khi chọn quạt áp lực H, trong điều kiện sấy nào đó ta phải tính theo:
H1 = 1,1

1
H
2

1 - mật độ không khí ở t = 200C.
2 - mật độ không khí ở điều kiện nhiệt độ trung bình trong máy sấy.
Công suất lắp đặt động cơ:
Nlđ = K3 N

K3 - hệ số .....

H1 (Pa)

K3 = 1,1 ữ 1,5. Đối với công suất nhỏ ta nhận giá trị lớn.

Hình 6.7. Đồ thị đặc tính của quạt.

6.4. Hệ thống làm sạch bụi
Trong thiết bị sấy, để tách bụi và làm sạch tác nhân sấy ngời ta sử dụng các kiểu thiết
bị tách bụi nh sau: kiểu buồng, kiểu quán tính, kiểu ly tâm (xyclôn), kiểu túi lọc, kiểu ớt,
kiểu lọc điện, ...

Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- ----------------------------------------- 107


6.4.1. Bộ phận tách bụi kiểu buồng.
Đây là thiết bị khử bụi đơn giản thờng khử đợc bụi có kích thớc lớn và loại nhỏ của
sản phẩm sau sấy. Bụi có kích thớc phân tử dp.tử < 100àm thì khả năng tách sẽ kém. Trong
thời gian hiện nay, bộ phận tách bụi kiểu buồng chỉ dùng làm sạch sơ bộ, đặc biệt khi mật độ
bụi ban đầu cao.
Nguyên tắc làm việc của thiết bị nh sau:
Trên đờng đi của dòng khí nằm ngang có bụi, cho va chạm liên tiếp vào các vách ngăn
(chuyển động zích zắc). Tốc độ giảm đột ngột và bi va đập nên dới tác dụng của lực trọng
trờng các hạt bụi sẽ lắng xuống.

Hình 6.8. Kết cấu buồng khử bụi.
Trong trờng hợp này, điều kiện để bụi lắng xuống là tốc độ dòng khí phải thoả m n.
L
v < v1
H
Trong đó: L, H - chiều dài và chiều cao buồng khử bụi.

v1 - tốc độ lơ lửng của hạt bụi (tốc độ Vitanhia)
Năng suất buồng khử bụi:
V = 3600 B H v (m3/h)
Trong đó: B, H - chiều rộng và chiều cao buồng khử bụi (m).
6.4.2. Bộ phận tách bụi kiểu quán tính.
Nguyên tắc làm việc của bộ phậ tách bụi kiểu quán tính là dựa trên cơ sở thay đổi đột
ngột chuyển động của dòng khí. Khí đó phân tử bụi dới tác dụng của lực quán tính, bị văng ra
khỏi dòng khí.

Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut synụng sn -------- ----------------------------------------- 108