THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH: THIẾT BỊ SẤY

Company

LOGO

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

Chương 2 THIẾT BỊ SẤY


THIẾT BỊ SẤY
THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

2.2. THIẾT BỊ SẤY ĐỐI LƯU

2.3. THIẾT BỊ SẤY TIẾP XÚC

2.4. THIẾT BỊ SẤY BỨC XẠ

2.5. THIẾT BỊ SẤY THĂNG HOA

2.6. THIẾT BỊ PHỤ HỆ THỐNG SẤY


THIẾT BỊ SẤY
THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

2.1.1. Vật liệu ẩm

2.1.2. Tác nhân sấy

2.1.3. Truyền nhiệt và truyền ẩm trong quá trình sấy

2.1.4. Động học quá trình sấy
2.1.5. Phương pháp xác định thời gian sấy


2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.1. Vật liệu ẩm


Định nghĩa

 Độ ẩm tương đối


Độ ẩm tương đối còn gọi là độ ẩm toàn phần, là số phần trăm khối lượng nước chứa trong 1kg vật liệu ẩm.



g = ga + gk

ga
 W= g .100%


Trường hợp W=0 ta có vật khô tuyệt đối


2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.1. Vật liệu ẩm


Độ ẩm truyệt đối



Độ ẩm tuyệt đối là số phần trăm khối lượng nước chứa trong 1kg vật liệu khô.



Wk =

ga
.100%
gk



Công thức chuyển đổi



Độ chứa ẩm ( Khối lượng ẩm riêng)

ga
u=
gk

Wk
W=
.100%
100 + Wk

Wk =100*u

W
Wk =
.100%
100 − W

Wk
u=
100


2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.1. Vật liệu ẩm


Độ ẩm cân bằng



Độ ẩm cân bằng là độ ẩm của vật khi ở trạng thái cân bằng với môi trường xung quanh vật. Ở trạng thái này độ
chứa ẩm trong vật là đồng đều và phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật ẩm bằng phân áp suất hơi nước trong
không khí ẩm.



Độ ẩm cân bằng phụ thuộc trạng thái của môi trường bao quanh vật, nó xác định giới hạn quá trình sấy và dùng để
xác định độ ẩm bảo quản của mỗi loại vật liệu trong những điều kiện môi trường khác nhau


2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.1. Vật liệu ẩm


Ẩm trong vật liệu

 Các dạng liên kết trong vật liệu ẩm
 Các đặc trưng nhiệt động của vật liệu ẩm
 Các thông số nhiệt – vật lý của vật liệu ẩm
 Nhiệt dung riêng của vật liệu ẩm (J/Kg.0K )

Ca − C K
CM = C K +

.W
100
= CK + Ca .u

CK (100 − W ) + Ca .W
CM =
100

CMqd


2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.1. Vật liệu ẩm
 Các thông số nhiệt – vật lý của vật liệu ẩm
 Nhiệt dung riêng của vật liệu ẩm (J/Kg.0K )

Hình 1.7. Sự phụ thuộc của nhiệt dung riêng hạt lúa tiểu mạch vào độ ẩm của nó.


2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.1. Vật liệu ẩm
 Các thông số nhiệt – vật lý của vật liệu ẩm
 Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ẩm
Truyền nhiệt trong vật liệu ẩm khác với truyền nhiệt trong vật liệu khô. Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ẩm phụ thuộc vào

bản chất vật khô, độ ẩm của nó, cấu trúc các hang xốp, đường kính các mao quản, ...
0
Hệ số dẫn nhiệt λ (W/m. K) là hệ số tỉ lệ trong phương trình Fua-riê

q = −λ.∇θ

2
Trong đó: q – mật độ dòng nhiệt trong vật (W/m )
0
dθ - Gradien nhiệt độ K/m


2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.1. Vật liệu ẩm
 Các thông số nhiệt – vật lý của vật liệu ẩm
 Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ẩm

λ2
1 − (1 − ).ψ .V1
λ1
λ = λK .
1 + (ψ − 1).V2
Trong đó: λ1, V1, λ2, V2 – Tương ứng là hệ số dẫn nhiệt và thể tích của vật
cứng và pha hơi
ψ- Hệ số hình dáng của phân tử tạo nên vật liệu ẩm

2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.1. Vật liệu ẩm
 Các thông số nhiệt – vật lý của vật liệu ẩm
 Hệ số dẫn nhiệt độ

λ
a=
C.ρ

Trong đó: λ - hệ số dẫn nhiệt của vật liệu
C - nhiệt dung riêng
ρ - mật độ (hoặc khối lượng thể tích)


2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.2. Tác nhân sấy
Tác nhân sấy là những chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách ra từ vật sấy.

 Không khí ẩm
 Khói lò


2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.2. Tác nhân sấy
 Không khí ẩm
 Thông số cơ bản của không khí ẩm
Theo Định luật Đan-Tông, áp suất của hỗn hợp khí, với thể tích xác định bằng tổng áp suất hơi của tất cả các thành
phần

B = p1 + p2 + ... + pn = pkk + ph
Trong đó:

B - Áp suất chung của hỗn hợp khí (Áp suất phong vũ biểu).
p1, p2, ...pn - Áp suất hơi của các khí thành phần.
pKK - Áp suất riêng phần của không khí khô.
ph - Áp suất riêng phần của hơi nước chứa trong không khí.


2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.2. Tác nhân sấy
 Không khí ẩm
 Thông số cơ bản của không khí ẩm
3
3
* Độ ẩm tuyệt đối của không khí ρa là khối lượng của hơi nước chứa trong 1m không khí ẩm (g/m ), đồng thời ra
cũng là mật độ của hơi nước chứa trong hỗn hợp.

* Độ ẩm tương đối của không khí ϕ là tỷ số giữa độ ẩm tuyệt đối với khối lượng hơi nước cực đại có thể (ρmax) chứa

3
trong 1m không khí ẩm có cùng một điều kiện (nhiệt độ và áp suất)

ρa
ρa
ϕ=
=
.100%
ρ max ρ max


2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.2. Tác nhân sấy
 Không khí ẩm
 Thông số cơ bản của không khí ẩm
* Độ lớn của ϕ đặc trưng cho khả năng không khí được bão hòa bởi ẩm. Giá trị ϕ càng nhỏ trong điều kiện đơn giản
bằng nhau, khả năng sấy của không khí càng lớn.

* Đặc tính phụ thuộc của ϕ vào nhiệt độ:

ρ a pa
ϕ=
=
ρ h ph


2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.2. Tác nhân sấy
 Không khí ẩm
 Thông số cơ bản của không khí ẩm
* Độ lớn ph phụ thuộc vào nhiệt độ t, nâng cao nhiệt độ, áp suất hơi bão hòa tăng (tra bảng), chính vì thế khi hàm lượng ẩm
không đổi của khí tương ứng với giảm giá trị của ϕ. Khi hâm nóng không khí trong calorife khả năng sấy của nó tăng lên,
ngược lại khi làm lạnh không khí p h sẽ giảm xuống; độ ẩm tương đối khi hàm lượng ẩm không đổi sẽ nâng cao, đạt được p h =
pa (100%). Không khí trở thành bão hòa và bắt đầu có ngưng tụ hơi nước.


2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.2. Tác nhân sấy
 Không khí ẩm
 Thông số cơ bản của không khí ẩm
0
0
Trong khoảng nhiệt độ t = 0 C ÷ 100 C, ph (mmHg) có thể tính theo công thức thực nghiệm của Philônhencô

7,5t
lg ph = 0, 622 +
238 + t
Nếu nhiệt độ của không khí ẩm cao hơn t K ở áp suất đã cho thì bão hòa hoàn toàn có thể chỉ khi không khí khô không tuyệt
đối và áp suất hơi bão hòa bằng áp suất phong vũ biểu p h = B, ta có:

ρa

ϕ=
B


2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.2. Tác nhân sấy
 Không khí ẩm
 Lượng chứa ẩm
Lượng chứa ẩm (hàm lượng ẩm), là khối lượng hơi nước chứa trong 1kg không khí khô. Thông số này được dùng phổ biến để
tính thiết bị sấy.

G
d=
Gk

Kg ẩm/Kg kk

G
d = 1000.
Gk

g ẩm/Kg kk

Thay áp suất của hỗn hợp không khí khô và hơi nước p bằng ký hiệu áp suất khí trời (áp suất phong vũ biểu) B ta có

pa
d = 0, 622.

B − pa

Kg ẩm/Kg kk

pa
d = 622.
B − pa

g ẩm/Kg kk


2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.2. Tác nhân sấy
 Không khí ẩm
 Mật độ không khí ẩm (hỗn hợp không khí khô và hơi nước)

ϕ hh = ρ k + ρ a

ϕ hh

pa 
1, 293.273 
=
 1 − 0, 378.
÷
273 + t 
B 

Trong đó: ρa, ρK - là mật độ hơi nước và không khí khô.
Công thức trên cho thấy, mật độ không khí ẩm phụ thuộc vào hai thông số thay đổi trong quá trình sấy: nhiệt độ và áp suất riêng
phần của hơi nước pa. Khi tăng pa trong quá trình sấy, ρhh sẽ giảm bởi vì hơi bị thay thế bởi không khí khô. Tuy nhiên sự giảm nhiệt
độ của không khí kéo theo quá trình sấy đối lưu, dẫn tới tăng ρhh


2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.2. Tác nhân sấy
 Không khí ẩm
 Nhiệt dung riêng trung bình của không khí ẩm
* Nhiệt dung riêng trung bình của không khí ẩm khi áp suất không đổi ứng với 1Kg khí ẩm, nghĩa là 1kg hỗn hợp, coi như độ
0
lớn trung bình giữa nhiệt dung khí khô và hơi (KJ/Kg ẩm K)

Ga .Ca + Gk .Ck Ck + x.Ca
d=
=
Gk + Ga
1+ x
x=
Trong đó :

d
G
=
100 Gk

CK - Nhiệt dung riêng trung bình của không khí khô;.
Ca - Nhiệt dung riêng của hơi nước


2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.2. Tác nhân sấy
 Không khí ẩm
 Nhiệt dung riêng trung bình của không khí ẩm
Trong kỹ thuật sấy thường sử dụng entanpi, Thông thường entanpi riêng của không khí ẩm đối với 1Kg không khí khô được xác
định như là tổng entanpi riêng 1kg không khí khô (I k) và d gam hơi ẩm. Do đó entanpi của không khí ẩm là:

d
d
I hh = I k +
.I a = Ck .t +
.I a
1000
1000
Trong đó : t - nhiệt độ của hỗn hợp
Ia - Entanpi riêng của hơi ẩm trong hỗn hợp ở nhiệt độ và áp
suất riêng phần đã cho


2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.2. Tác nhân sấy
 Không khí ẩm
 Nhiệt dung riêng trung bình của không khí ẩm

d
I hh = 0, 24t +
. ( 597 + 0, 44t )
1000

Kcal / Kgkk

d
I hh = 1, 004t +
. ( 2500 + 1,842t )
1000

KJ / Kgkk


2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.2. Tác nhân sấy
 Không khí ẩm
 Nhiệt độ của nhiệt kế ướt
Trong lý thuyết quá trình sấy một trong những thông số đặc trưng cho trạng thái của không khí ẩm, là nhiệt độ của nhiệt kế ướt.
Sự bay hơi của nước vào không khí trong điều kiện đoạn nhiệt nên nhiệt lượng cần để bay hơi lấy ngay từ không khí. Lớp không
khí sát bề mặt bay hơi mất đi một nhiệt lượng đúng bằng nhiệt lượng bay hơi của nước, do đó nhiệt độ lớp không khí sát bề mặt

bốc hơi giảm so với không khí ở xa bề mặt bay hơi. Người ta gọi nhiệt độ lớp không khí sát bề mặt bay hơi là nhiệt độ nhiệt kế
ướt tư và xa bề mặt bay hơi là nhiệt độ nhiệt kế khô.


2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.2. Tác nhân sấy
 Không khí ẩm
 Nhiệt độ của nhiệt kế ướt
Nhiệt độ của nhiệt kế ướt là thông số nhiệt động, đặc trưng cho khả năng không khí nhường nhiệt để bốc hơi nước tới khi không
khí bão hòa hoàn toàn. Sự sai khác giữa nhiệt độ nhiệt kế khô và nhiệt kế ướt đặc trưng cho khả năng nhận ẩm của không khí,
trong kỹ thuật sấy ta gọi là thế sấy ε.

ε = t + tu
Trong đó: t - nhiệt độ không khí, hoặc nhiệt độ của nhiệt kế khô thông thường.
tư - nhiệt độ của nhiệt kế ướt (không khí bão hòa đoạn nhiệt)
Khi không khí bão hòa hoàn toàn (ϕ = 100%), tư = t và ε = 0


2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

 2.1.2. Tác nhân sấy
 Không khí ẩm
 Nhiệt độ của nhiệt kế ướt
Khi biết hiệu số (t - tư) có thể xác định độ ẩm không khí (ϕ).

pu AB
ϕ=
+
. ( t − tu )
ph ph
6, 75  −5

A =  65 +
÷.10
v 

Các giá trị ϕ và A thiết lập thành bảng hoặc toán đồ để dùng trong thực tế. Độ ẩm không khí là hàm của nhiệt độ không khí
(nhiệt độ nhiệt kế khô t) và hiệu (t - t ư) với tốc độ xác định của không khí.