KIẾN THỨC CĂN BẢN KỸ THUẬT SẤY

Kiến thức căn bản Kỹ Thuật Sấy

Chương 1: NGHIÊN CỨU VỀ VẬT LIỆU SẤY
Khối lượng VLS = khối lượng VLK + khối lượng hơi nước
G = Gk + Ga

Ga
.100%
G
Ga
.100%
Độ ẩm tuyệt đối: ωk =
Gk
Độ ẩm tương đối: ω =

Quan hệ giữa độ ẩm tương đối và độ ẩm tuyệt đối: ω =
hay

ωk =

ωk
.100%
100 + ωk

ω
.100%
100 − ω

Lượng nước bốc hơi từ VLA: W = Gam .

ω1 − ω2

100 − ω2

Khối lượng sản phẩm sấy: Gsp = Gam + W
Khối lượng riêng thể tích VL: ρv =

G
, kg / m3
V0

Độ ẩm cân bằng:
1

 ln ( 1 − ϕ )  N
Mô hình toán của Henderon: ω = 1 . 

cb
100  −k ( tc + C ) 
và

N
ϕ = 1 − exp  − k . ( tc + C ) . ( 100.ω ) 



Mô hình toán của Chung - Pfost: ωcb = E − F .ln  − ( tc + C ) .ln ϕ 
 −A

.exp ( − B.ω ) 
 tc + C


Và ϕ = exp 

1
n




ϕ ÷
Thực nghiệm của Phylonhenco: ω =  B  . 
÷
cb
 ÷ 100
b 
−ϕ ÷
 b

1
n

Mô hình toán của Egorov: ω = k + 0, 435.k .ln  100
cb
1
2


1
2


÷
 100 − ϕ 

Phan Văn Nguyện(0979598463)


Kiến thức căn bản Kỹ Thuật Sấy

Chương 2: TÁC NHÂN SẤY
Không khí ẩm
PT trạng thái khí lý tưởng: ρ =

1
P
=
V RT

P = pk+ph
• Đối với không khí ẩm: P.V = G.R.T
• Đối với hơi nước: Pa.V = Ga.Ra.T
• Đối với không khô: Pk.V = Gk.Rk.T
Khối lượng kk ẩm = khối lượng kkkhô + hơi nước G = Gk+Gh
gk + ga=1

, gk =

Độ ẩm tương đối: ϕ =

Gk

G

, ga =

Ga
G

ρa
ρ
= h
ρ max ρb

Hàm ẩm( độ chứa ẩm, dung ẩm) d: d =

d = 1000

Ga
, gam / kgkk mà
Gk

=>

d=

Ga =

ρ a .V
Ra .T

Ga

ρ
, kgam / kgkk hay d = h
Gk
ρ kkk

và Gk =

ρ k .V
Rk .T

Rk Ph
.
Rh Pk

Ta có: Pk= P - Ph

ϕ=

ph
pbh

=>

Rk
= 0, 621
còn Rh

ph = ϕ . pbh

ϕ . pbh

d = 0, 621.
, kg / kgkkk
Ta được
P − ϕ . pbh
P
d = 0, 621. h , kg / kgkkk
Hay
=>
P−P
h

Phan Văn Nguyện(0979598463)

ph =

ϕ=
=>

p.d
pbh . ( 0, 621 + d )

P.d
0, 621 + d


Kiến thức căn bản Kỹ Thuật Sấy

Khi ϕ = 100% ( điểm sương)

d = 0, 621.

P.d
pbh
pbh =
, kg / kgkkk
0, 621 + d
P − pbh
=>

Ngoài ra còn xác định được d khi biết I: d =

I − 1, 0048.t
2500 + 1,842.t

Nhiệt lượng riêng (Entanpi) của không khí ẩm:
I = ik + d .ia

=>

mà

ik = C pk .t = 1, 0048.t

và ia = r0 + C ph .t = 2500 + 1,842.t

I = 1, 0048.t + d .(2500 + 1,842.t )

Áp suất hơi bão hòa được xác định theo công thức:

4026, 42 


pbh = exp 12 −

235,5 + t 

Thể tích của không khí ẩm: v =
hay v =

Vk
V Vk
=
=
G G ( 1 + 0.001.d )

287.T
, m3/kg
( P − ϕ.Pbh ) . ( 1 + 0.001.d )

Khối lượng riêng của không khí: ρ =
Hay ρ =

1 ( p − ϕ . pbh ) . ( 1 + 0, 001.d )
=
, kg / m3
v
287.T

P  0,387.ϕ . pbh 
3
. 1 −

÷, kg / m
287.T 
P


Thể tích riêng của không khí: v =

Phan Văn Nguyện(0979598463)

1 3
, m / kg hay v = 4, 62.10−6.T . ( 621 + d ) , m3 / kg
ρ


Kiến thức căn bản Kỹ Thuật Sấy

Chương 3: CÂN BẰNG CHẤT VÀ CÂN BẰNG NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH
SẤY
Cân bằng vật chất trong thiết bị sấy:
Lượng ẩm bốc hơi = VLA vào máy sấy – VLK ra khỏi máy sấy

W = G1 − G2
pt căn bằng của vật liệu: G = G1.
=> G2 = G1.

100 − ω3
100 − ω1
100 − ω2
= G2 .
= G3 .

100
100
100

100 − ω1
100 − ω2

=> W = G1 − G1

 100 − ω1 
100 − ω1
= G1  1 −
÷
100 − ω2
 100 − ω2 

Cân bằng ẩm trong quá trình sấy:
ω
d
ω
d
G1. 1 + L. 1 = G2 . 2 + L. 2
100
1000
100
1000
<=>

G1.

ω1
ω
d −d
− G2 . 2 = L. 2 1 = W
100
100
1000

=> Chi phí tác nhân khô cho qt sấy VLA: L =

1000.W
, kg
d 2 − d1

=> Chi phí riêng của tác nhân khô cho qt sấy trên 1kg ẩm bốc hơi: l =
=> Lượng không khí khô cần thiết cho qt sấy:

W = L.(d 2 − d1 ), kg / h

Cân bằng nhiệt lượng trong máy sấy bằng không khí:
Sơ đồ máy sấy đối lưu tác nhân sấy bằng không khí:

Phan Văn Nguyện(0979598463)

L
1000
=
, kg
W d 2 − d1

Kiến thức căn bản Kỹ Thuật Sấy

G1,t1,ω1
Buồng đốt
(Calorifer)

tt00,,ϕϕ00,,dd00,,ii00

t1,,d1,i1

t0 , ϕ0 , d0 , i0

Buồng sấy

t2 , ϕ 2 , d 2 , i2

G2 , t2 , ω2
Buồng làm
mát

G3,t3,ω3

t ,ϕ , d , i
,
2

,
2

, ,
2 2

• Q – Nhiệt lượng tiêu hao chung cho máy sấy, kJ
• QS – Nhiệt lượng sưởi nóng không khí ở Calorifer, kJ
• Qb – Nhiệt lượng bổ sung trong phòng sấy, kJ
Q
- nhiệt lượng tiêu hao riêng cho máy sấy, kJ/kg ẩm
W

•

q=

•

qs =

Qc
- nhiệt lượng tiêu hao riêng cho Calorifer sưởi, kJ/kg ẩm
W

•

qb =

Qb
- nhiệt lượng tiêu hao riêng cho Calorifer bổ sung, kJ/kg ẩm
W

•

qm =

Qm
- nhiệt lượng mất mát khi có 1kg ẩm bốc hơi ra khỏi VL , kJ/kg ẩm
W

• θ1 ,θ 2 - Nhiệt độ của VL vào và ra khỏi máy sấy, oC
• Cvl - nhiệt dung riêng của VLS
• Cvc – nhiệt dung riêng của các bộ phận vận chuyển trong máy sấy
• C – nhiệt dung riêng của nước
• Gvc – khối lượng của bộ phận vận chuyện VLS
• tđ, tc - nhiệt độ đầu và cuối của bộ phận vận chuyển
• Qm - Nhiệt lượng mất mát của qt vận chuyển
Từ sơ đồ trên ta thành lập được phương trình cân bằng nhiệt:
Nhiệt lượng do không khí mang vao = L.I0
-

Phan Văn Nguyện(0979598463)


Kiến thức căn bản Kỹ Thuật Sấy

-

Nhiệt lượng do VL mang vào = G2.Cvl. θ1 + W. θ1 .C

Nhiệt lượng do vận chuyển mang vào = GVC.CVC.tđ
Nhiệt lượng do calorifer chính cung cấp = Qs

Nhiệt lượng do calorifer bổ sung cung cấp = Qb
Tổng cộng thành phần nhiệt lượng vào = L.I0 + G2.Cvl. θ1 + W. θ1 .C + GVC.CVC.tđ+Qs+ Qb
-

-

Nhiệt lựơng do không khí mang ra = L.I2
Nhiệt lựơng do VLS mang ra = G2.Cvl. θ 2

Nhiệt lượng do bộ phận vận chuyển mang ra = GVC.CVC.tc
Nhiệt lượng mất mát = Qm
Tổng cộng thành phần nhiệt lượng mang ra = L.I2 + G2.Cvl. θ 2 + GCV.CCV.tc + Qm
-

Ptcb: L.I0 + G2.Cvl. θ1 + W. θ1 .C + GVC.CVC.tđ+Qs+ Qb = L.I2 + G2.Cvl. θ 2 + GVC.CVC.tc + Qm
<=> Qs+ Qb = L(I2+I0) + G2. Cvl.( θ 2 - θ1 ) + GVC.CVC (tc – tđ) + Qm - W. θ1 .C
+ Nhiệt lượng đun nóng VLS : Qvl = G2. Cvl.( θ 2 - θ1 )
+ Nhiệt lượng đun nóng bộ phận vận chuyển : Qvc = GVC.CVC (tc – tđ)
=> Qs+ Qb = L(I2+I0) + Qvl + Qvc + Qm - W. θ1 .C
Nhiệt lượng tiêu hao chung cho máy sấy cần cung cấp: Q = Qs+ Qb
Chi phí nhiệt lượng riêng : q =

Q
W

Hoặc q = qs+ qb = L(I2+I0) + qvl + qvc + qm - θ1 .C
I −I
q = q s + q b =   2 0 + q vl + q vc + q m − θ1.C
d 2 − d0

Đặt qvl + qvc + qm =

∑q
I 2 − I0
-∆ = l.( I 2 − I 0 ) − ∆
d2 − d0

Đặt ∆ = − ∑ q + qb + θ1.C : Nhiệt lượng bổ sung thực tế => q s =  
l0 .( I1 − I 0 ) = l.( I 2 − I 0 ) − ∆

Nếu ∆ = 0 => I1=I2
Nếu ∆ > 0 => I2 > I1
Nếu ∆ < 0 => I2 < I1

Phan Văn Nguyện(0979598463)


Kiến thức căn bản Kỹ Thuật Sấy

Chương 4: TỐC ĐỘ SẤY VÀ THỜI GIAN SẤY
Tốc độ sấy : U =

G . ( ωkd − ωkc )
dW
, kg / m3 .h => τ = c
,h
F .dτ
U .F

Đồ thị đường cong sấy:

ω (%)

A-B : gđ đốt nóng vật liệu
B-C : gđ giảm ẩm đẳng tốc
C-D : gđ giảm ẩm giảm tốc
D- E : gđ độ ẩm cân bằng

B

ω1
A

ωx1

C

ω2
ωcb

D

E

τ
Giai đoạn đốt nóng VL( đoạn A-B): tm > tư > tb > θt và

ωb < ωtb < ωt

tm : nhiệt độ tác nhân

tư : nhiệt độ bầu ướt
tb : nhiệt độ bề mặt VL
θt : nhiệt độ tâm VL

ωb : độ ẩm bề mặt
ωtb : độ ẩm trung bình
ωt

: độ ẩm tâm VL

Giai đoạn giảm ẩm đẳng tốc( đoạn B-C): tm > tư = tb > θt và
Trong đó: tb = tư = tm −

r .J 2
α1

ωb = ư < ωtb < ωt

, mật độ dòng ẩm(cường độ trao đổi ẩm): J 2 = α 2 .( Pab − Pam )

α1 – hệ số trao đổi nhiệt đối lưu, W/ m.độ
α1 – hệ số trao đổi ẩm đối lưu, kg am/m2.h.bar
Pab – áp suất hơi trên bề mặt VL( áp suất bão hòa theo tb)
Phan Văn Nguyện(0979598463)


Kiến thức căn bản Kỹ Thuật Sấy

Pam – áp suất hơi của tác nhân sấy
Giai đoạn giảm ẩm giảm tốc( đoạn C-D): tm > tb> tư ≤ θt và

ωb ≈ ωt ≈ ωtb ≈ ωcb

Giai đoạn độ ẩm cân bằng( đoạn D-E)
TÍNH TỐC ĐỘ SẤY:
Giai đoạn đẳng tốc:
Tính u theo hệ số cấp khối Kt( theo nhiệt độ)
Lựơng ẩm bay hơi: dW = b.dQ với dQ = α .F . ( t − θ ) .dτ thế vào ta được:
dW = b.α .F . ( t − θ ) .dτ đặt Kt = b.α => dW = K t .F . ( t − θ ) .dτ

 tốc độ sấy u =

dW
= K t . ( t − θ ) , kg / m3 .s
F .dτ

Tính u theo hệ số cấp khối Kp( theo áp suất)
u=

dW
= K p . ( Pbh − Ph ) , kg / m 3 .s với
F .dτ

=> u =

K p = 0, 0745.(v.ρ .g ) 0.8 , N / m 2

dW
= 0,0745.(v.ρ .g ) 0.8 . ( Pbh − Ph ) , kg / m3 .s
F .dτ

4026, 42 

Pbh = exp 12 −

235,5
+
θ


Với
Tính u theo hệ số cấp khối dung ẩm Kd:
u=

dW
= K d . ( d bh − d h ) , kg / m 3 .s
F .dτ

d 2' = 0, 621.

với K d = K p .

760
≈ 1220.K p
0, 621

ϕ . pbh
pbh
, kg / kgkkk , d 2 = 0, 621.
, kg / kgkkk

P − pbh
P − ϕ . pbh

Tính u qua mật độ dòng nhiệt:
u=

100.J 2b
, % / h với R: ½ chiều dài VLS,m
R.ρVLS

Ta có: J 2b =

J1b
, kg / m 2 .h , J1b: mật độ dòng nhiệt, J2b : cường độ trao đổi ẩm bề mặt VL
r

J1b = α1. ( tm − tb ) , W / m 2

- vận tốc tác nhân: v ≤ 2 m/s => α1=5,6 + 4.v , W/m2.K
- vận tốc tác nhân: v ≤ 5 m/s => α1=6,15 + 4,17.v , W/m2.K
- vận tốc tác nhân: v > 5 m/s => α1=7,5.v0,78 , W/m2.K

Phan Văn Nguyện(0979598463)


Kiến thức căn bản Kỹ Thuật Sấy

J 2b = α 2 . ( Pab − Pam )




4026, 42 
4026, 42 
Pab = exp 12 −
 Pam = exp 12 −

235,5 + tb 
235,5 + tm 


với
,

( Pab − Pam ) = A.P.(tm − tb )
Trong đó: A là hệ số ẩm kế A = (65 + 6,75).10-5
v là vận tốc tác nhân sấy
P áp suất khí trời 1 bar
Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần:

u=

dW
= Kω ( ω x1 − ωcb ) , kg / m 2 .h
F .dτ

Trong đó: K hệ số cấp khối của VL

ω x1 độ ẩm của VL ở cuối gđ sấy đẳng tốc ω x1 =

1,8

1
+ ωcb với X =
ω1
X

TÍNH THỜI GIAN SẤY:
Theo phương pháp giải tích:
Thời gian sấy gđ tốc độ sấy không đổi:
ω − ω x1
G
τ=
.ln 1
,h
F .Kω
ω x1 − ωcb
Thời gian sấy gđ tốc độ sấy giảm tốc:
ω − ωcb
G
τ=
.ln 1
,h
F .Kω
ω2 − ωcb
Thời gian sấy của cả quá trình: τ = τ 1 + τ 2
Trong đó: G – lượng VLS (VL khô tuyệt đối)

ω x1 - độ ẩm cuối của gđ sấy đẳng tốc hay độ ẩm đầu của gđ sấy giảm tốc
ωcb - độ ẩm cân bằng
ω1 - độ ẩm đầu vào của VLS(gđ sấy đẳng tốc)
ω2 - độ ẩm cuối gđ sấy giảm tốc

Theo phương pháp gần đúng:
Thời gian sấy trong đk tác nhân sấy không thay đổi
Thời gian sấy của cả quá trình: τ = τ 1 + τ 2

Phan Văn Nguyện(0979598463)


Kiến thức căn bản Kỹ Thuật Sấy

Gđ tốc độ sấy không đổi: τ 1 =
Gđ tốc độ sấy thay đổi: τ 2 =

1
.(ω1 − ωkx1 ), s
C

ω − ωcb
1
.(ωkx1 − ωcb ).2,3.lg kx1
,s
C
ω2 − ωcb

Trong đó: ω1 , ω2 - độ ẩm của VL trước và sau khi sấy

ωkx1 , ωcb - độ ẩm tới hạn và độ ẩm cân bằng
C – hệ số tốc độ sấy, 1/s

Phan Văn Nguyện(0979598463)