CHƯƠNG 7 SẤY VẬT LIỆU

QT & TB TRUYỀN KHỐI
MMH: 607050

BỘ MÔN: QT & TB CNHH
KHOA:
KỸ THUẬT HOÁ HỌC
TRƯỜNG: ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM
NGƯỜI SOẠN: PGS.TS. Trịnh Văn Dũng

18.11.2012

Truyền khối A

MSMH: 607050

1


CHƯƠNG 7a
SẤY VẬT LIỆU
7.1 Khái niệm chung
7.2 Không khí ẩm
7.3 Vật liệu sấy
7.4 Nhiệt động lực học quá trình sấy
7.5 Cân bằng vật chất
7.6 Cân bằng nhiệt
7.7 Các phương thức sấy
7.8 Tốc độ sấy
7.9 Máy sấy

18.11.2012

Truyền khối A

MSMH: 607050

2


CHƯƠNG 7a
SẤY VẬT LIỆU
7.1 Khái niệm chung
Sấy là gì?
Sấy là quá trình tách ẩm khỏi vật liệu bằng cách cấp nhiệt cho vật
liệu làm ẩm bay hơi.
Vật liệu sấy: vật rắn, bột nhão, thậm chí lỏng ...
Ẩm: một dung môi bất kỳ

18.11.2012

Truyền khối A

MSMH: 607050

3


CHƯƠNG 7a
SẤY VẬT LIỆU
7.1 Khái niệm chung
•Tác nhân sấy là gì?

•Môi trường để cấp nhiệt và để tách ẩm: tác nhân sấy
•Nhiều loại: không khí nóng và khói lò

18.11.2012

Truyền khối A

MSMH: 607050

4


CHƯƠNG 7a
SẤY VẬT LIỆU
7.1 Khái niệm chung
Có thể tách ẩm: Phương pháp cơ học: ép, lọc, ly tâm ...;
Phân biệt sấy và cô đặc: tách bằng nhiệt;
Cũng dùng các phương pháp hóa lý: axit sufusic;
clorua canxi;
silicagen...;

18.11.2012

Truyền khối A

MSMH: 607050

5

CHƯƠNG 7a
SẤY VẬT LIỆU
7.1 Khái niệm chung
•Tác nhân sấy là gì?
•Môi trường để cấp nhiệt và để tách ẩm: tác nhân sấy
•Nhiều loại: không khí nóng và khói lò

18.11.2012

Truyền khối A

MSMH: 607050

6


CHƯƠNG 7a
SẤY VẬT LIỆU
7.1 Khái niệm chung
Có những phương pháp sấy nào?
Tùy theo phương pháp cấp nhiệt:
-Cấp nhiệt bằng đối lưu nhiệt – sấy đối lưu;
-Dẫn nhiệt gọi là sấy tiếp xúc;
-Bức xạ gọi là sấy bức xạ;

18.11.2012

Truyền khối A

MSMH: 607050

7


CHƯƠNG 7a
SẤY VẬT LIỆU
7.1 Khái niệm chung
Sấy được ứng
ng dụng để làm gì?
- Giảm khối lượng (giảm công chuyên chở);
- Tăng độ bền (cơ tính);
- Tăng khả năng bảo quản;
- Tăng giá trò cảm quan ….;
Ví dụ: sấy gỗ, gạch, ngói để giảm trong lượng và tăng độ bền;
hoa quả, lúa, ngô …. để tăng khả năng bảo quản;
bột giặt, cafe tan …. để tăng chất lượng ….

18.11.2012

Truyền khối A

MSMH: 607050

8


7.2 Không khí ẩm

CHƯƠNG 7a
SẤY VẬT LIỆU

Góc HOx = 135o
Đường // OH
Đường // Ox
Đường t = const
Đường  = const
Đường p = const
Đường  = 1:
Trên: chưa BH
Dưới: quá BH
18.11.2012

Truyền khối A

MSMH: 607050

9


7.2 Khoâng khí aåm

CHÖÔNG 7a
SAÁY VAÄT LIEÄU
HD

H
H1

D

D

B

t1
E

H0

F

t0 A

x0
18.11.2012

Truyền khối A

MSMH: 607050

tS0

=1

x
x2
10


7.2 Khoâng khí aåm

CHÖÔNG 7a
SAÁY VAÄT LIEÄU
H

W

L

A
tuo, to

G0

UV
B

QC t1, H1

HD

UR

H1

t1
C
p2, 2
H0

E
F

x0
Truyền khối A

D

B

t0 A

18.11.2012

D

MSMH: 607050

tS0

=1

x
x2
11


7.2 Khoâng khí aåm

CHÖÔNG 7a

SAÁY VAÄT LIEÄU
H

W

L

A
tuo, to

G0

HD

UV

UR

H1

QC t1, H1

A
C
D


CD AD AC

C

t0 A

F

x0
18.11.2012

Truyền khối A

D

B

t1
C
p2, 2
H0

B

D

MSMH: 607050

E
tS0

=1

x
x2
12


7.2 Khoâng khí aåm

CHÖÔNG 7a
SAÁY VAÄT LIEÄU
H

W

L

A
tuo, to

G0

HD

UV

UR

H1

QC t1, H1

A
C
D


CD AD AC

C

t0 A

F

x0
18.11.2012

Truyền khối A

D

B

t1
C
p2, 2
H0

B

D

MSMH: 607050

E
tS0

=1

x
x2
13


CHƯƠNG 7a
SẤY VẬT LIỆU
7.3 Vật liệu sấy
Vật liệu sấy còn được đặc trưng bằng:
- Độ ẩm tương đối u’ [kg ẩm/kg VL ướt];
- Độ ẩm tuyệt đối u [kg ẩm/kg VL khô];
];
Có quan hệ với nhau:

W / G0
W
W
u
u 




G G0  W 1  W / G0 1  u
'

W
W
W /G
u'
u



G0 G  W 1  W / G 1  u '
18.11.2012

Truyền khối A

MSMH: 607050

14


CHƯƠNG 7a
SẤY VẬT LIỆU
7.3 Vật liệu sấy
Theo năng lượng liện kết của ẩm chia thành:
- Liên kết hóa học
- Liên kết hóa lý gồm: liên kết hấp phụ;
liên kết mao dẫn;
liên kết thẩm thấu …
- Liên kết cơ lý

Không có ranh giới rõ rệt giữa các dạng liên kết ẩm
Trong vật liệu cùng tồn tại một vài trong các dạng liên kết đó

18.11.2012

Truyền khối A

MSMH: 607050

15


CHƯƠNG 7a
SẤY VẬT LIỆU
7.3 Vật liệu sấy
Theo cấu trúc vật liệu ẩm có thể được chia làm 3 loại:
Vật liệu mao quản xốp
Vật liệu keo
Vật liệu keo xốp mao quản

18.11.2012

Truyền khối A

MSMH: 607050

16


CHƯƠNG 7a

SẤY VẬT LIỆU
7.4 Nhiệt động lực học quá trình sấy
Tất cả các vật liệu ẩm đều có khả năng:
- Hút ẩm từ môi trường xung quanh;
- Nhả ẩm từ môi trường xung quanh;
Điều đó phụ thuộc vào cái gì?
Quan hệ giữa: pm và pa.
•Khi pm > pa  ẩm được tách ra khỏi vật liệu, gọi là sấy;
•
pm < pa  ẩm bò hút vào vật liệu, làm ẩm vật liệu;
•Khi pm = pa thì cân bằng động giữa hút và nhả ẩm;

18.11.2012

Truyền khối A

MSMH: 607050

17


CHƯƠNG 7a
SẤY VẬT LIỆU
7.4 Nhiệt động lực học quá trình sấy
Đường cân bằng: * = f(U)
xây dựng bằng thực nghiệm


•

Điều đó phụ thuộc vào cái gì?
Vật liệu ẩm (U) không khí ():
•
1 < *  nhả ẩm (sấy)
•
2 > *  hút ẩm
 = *  cân bằng

•




Trạng thái háo nước của vật liệu

Ẩm

liên

•
Hút ẩm
•
•m cân bằng

TT ẩm

kết

ẩm tự do

nhả ẩm
ẩm liên kết




•0

18.11.2012

Truyền khối A

•U

MSMH: 607050

•Ugh

•U

18


CHƯƠNG 7a
SẤY VẬT LIỆU
7.4 Nhiệt động lực học quá trình sấy
•Động lực:



p


t

•

•

•Động lực trung bình:

1   2
 tb 
1
ln
2
18.11.2012

Trạng thái háo nước của vật liệu

Ẩm

liên

•
Hút ẩm
 •
•m cân bằng


TT ẩm

kết

ẩm tự do

nhả ẩm
ẩm liên kết




•0

Truyền khối A

•U

MSMH: 607050

•Ugh

•U

19


CHƯƠNG 7a
SẤY VẬT LIỆU
7.5 Cân bằng vật chất

Nhằm xác đònh:
- Lượng sản phẩm;
-Hay lượng nguyên liệu;
-Lượng tác nhân cần thiết;
Cân bằng chung:
Cho vật liệu khô:
vật liệu ẩm:

L

A
tuo, to

W
G0

UV
B

QC t1, H1

UR
C
p2, 2

GV – GR = W
G0 = GV(1 – U’V) = GR(1 – U’R)
GR = GV – W

U 'V  U ' R

U 'V  U ' R
W  GV
 GR
'
1U R
1  U 'V
18.11.2012

Truyền khối A

MSMH: 607050

20


CHƯƠNG 7a
SẤY VẬT LIỆU
7.5 Cân bằng vật chất

W

Cân bằng ẩm theo dòng khí:
•
Lx2 = Lx1 + W
•Suy ra: L(x2 – x1) = W

L

Lượng không khí để tách 1 kg ẩm:

A
tuo, to

G0

UV
B

QC t1, H1

UR
C
p2, 2

L
1
1



W x2  x1 x2  x0
•Lượng không khí khô cần:

W
W
L  W 

x2  x1 xTruyền
x0A
2 khối

18.11.2012

MSMH: 607050

21


CHƯƠNG 7a
SẤY VẬT LIỆU
7.6 Cân bằng nhiệt

W

•Cân bằng nhiệt cho calorife:
QC = L(H1 – H0) = Ghrh

L

A
tuo, to

G0

UV
B

QC t1, H1

UR
C

p2, 2

Lượng nhiệt để tách 1 kg ẩm:

QC H1  H0
qC 

W
x2  x0

18.11.2012

Truyền khối A

MSMH: 607050

22


CHƯƠNG 7a
SẤY VẬT LIỆU
7.6 Cân bằng nhiệt

W

L

A
tuo, to

G0

UV
B

QC t1, H1

UR
C
p2, 2

H2  H0
H2  H0
 qVL  qVC  qm  CH 2O1 
 q
qC  qd  qbs 
x2  x0
x2  x0
 

18.11.2012

qq

VL

 q VC

H1  H 2
 q m  C H 2O 1 

x2  x0

Truyền khối A

MSMH: 607050

23


CHƯƠNG 7a
SẤY VẬT LIỆU
7.6 Cân bằng nhiệt
•Sấy lý thuyết:
Sấy không có tổn hao nhiệt:
 = 0  H1 = H2 = const
Sấy thực:
có tổn hao nhiệt: H1  H2
Sấy thực:   0, khi đó:
Khi  > 0 : theo BC1
Khi  < 0 : theo BC2
18.11.2012

W

L

A
tuo, to

G0

UV
B

QC t1, H1

UR
C
p2, 2

l  H1  H 0   l  H2  H 0   

l  H 2  H1     H 2  H1 
l
Truyền khối A

MSMH: 607050

24


CHƯƠNG 7a
SẤY VẬT LIỆU
7.7 Các phương thức sấy
7.7.1 Sấy có bổ sung nhiệt
7.7.2 Sấy có đốt nóng trung gian
7.7.3 Sấy có tuần hoàn khí thải

18.11.2012

Truyền khối A

MSMH: 607050

25