LUẬN văn tốt NGHIỆP TÍNH TOÁN THIẾT kế máy sấy COPPER ZINC NĂNG SUẤT 500KGMẼ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CƠNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TÍNH TỐN – THIẾT KẾ MÁY SẤY
COPPER – ZINC NĂNG SUẤT
500 KG/ MẼ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Nguyễn Bồng

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Hồ Trung Hiếu (MSSV: 1065732)
Trần Thị Cẩm Tú ( MSSV: 1065800)
Ngành: Cơ khí chế biến – Khóa 32

Tháng 12/2010


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BỘ MƠN KỸ THUẬT CƠ KHÍ

---oOo---

PHIẾU ĐĂNG KÍ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Năm học: 2010 – 2011
1. Tên đề tài: TÍNH TỐN – THIẾT KẾ MÁY SẤY COPPER – ZINC, NĂNG
SUẤT 500 KG/MẼ
2. Họ và tên cán bộ hướng dẫn: Nguyễn Bồng.
3. Địa điểm thực hiện: Khoa Công nghệ - Trường Đại Học Cần Thơ.
4. Số lượng sinh viên thực hiện: 02.
5. Họ và tên sinh viên thực hiện:
Hồ Trung Hiếu

MSSV: 1065732

Trần Thị Cẩm Tú

MSSV: 1065800

Lớp: Cơ Khí Chế Biến Khóa 32.
6. Mục đích của đề tài: Thiết kế máy sấy
7. Các nội dung chính và giới hạn đề tài:
- Giới thiệu sơ lược các loại máy sấy đang được sử dụng ở nước ta.
- Đo đạc lấy số liệu thực tế từ một máy có sẵn.
- Nghiên cứu- thiết ké toàn bộ một máy sấy.
- Hoàn thành báo cáo gồm bản thuyết minh và bản vẽ hoàn chỉnh.
8. Công cụ mô phỏng máy: Phần mềm Autodesk Inventor.
9. Kinh phí dự trù: 250.000 đồng.
Cần Thơ, ngày 16 tháng 08 năm 2010

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN ĐĂNG KÝ
Hồ Trung Hiếu
Trần Thị Cẩm Tú

KHOA DUYỆT

BỘ MÔN DUYỆT


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CƠNG NGHỆ

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
……..  ……..

BỘ MƠN KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Cần Thơ, ngày….tháng….năm 2010…

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Họ và tên cán bộ hướng dẫn: ThS. Nguyễn Bồng
Tên đề tài:
TÍNH TỐN – THIẾT KẾ MÁY SẤY COPPER – ZINC,
NĂNG SUẤT 500 KG/MẼ

Họ và tên sinh viên thực hiện :

Hồ Trung Hiếu

MSSV:1065732

Trần Thị Cẩm Tú

MSSV:1065800

Lớp: CK0685A1
Nội dung nhận xét:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
……………………..


Kết luận và đề nghị điểm:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………………………
Cần Thơ, ngày…..tháng….. năm 2010

Cán bộ hướng dẫn


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
……  ……..

BỘ MƠN KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Cần Thơ, ngày….tháng….năm 2010

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN
Họ và tên cán bộ chấm phản biện: ………………………………………………
Tên đề tài:
TÍNH TỐN – THIẾT KẾ MÁY SẤY COPPER – ZINC,
NĂNG SUẤT 500 KG/MẼ

Họ và tên sinh viên thực hiện :

Hồ Trung Hiếu

MSSV:1065732

Trần Thị Cẩm Tú

MSSV:1065800

Lớp: CK0685A1
Nội dung nhận xét:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………....


Điểm đánh giá:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………….
Cần Thơ, ngày…..tháng….. năm 2010
Cán bộ chấm phản biện


Lời cảm tạ

LỜI CẢM TẠ


Sau bốn tháng thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp “Tính tốn – thiết kế máy sấy
Copper – zinc, năng suất 500 kg/mẽ” chúng em gặp khơng ít khó khăn về tài liệu,
kinh nghiệm cũng như kiến thức thực tế còn nhiều hạn chế. Đến nay đề tài đã được
hồn thành đúng thời hạn, khơng biết nói gì hơn ngồi lịng biết ơn sâu sắc của
chúng em đối với quý Thầy Cô, bạn bè và người thân.
Trước hết, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Bồng đã tận tình giúp đỡ,
hướng dẫn chúng em trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Chúng em xin chân thành cảm ơn q Thầy Cơ Bộ Mơn Kỹ Thuật Cơ Khí, q Thầy
Cơ trong khoa Cơng Nghệ cùng các cán bộ, giảng viên của Trường Đại Học Cần
Thơ đã truyền đạt cho chúng em những kiến thức q báu trong suốt khóa học.
Chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình cùng các bạn sinh viên đã
tận tình giúp đỡ và động viên trong suốt khóa học cũng như trong q trình thực
hiện đề tài.

Cần Thơ, 2010
Nhóm sinh viên thực hiện
Hồ Trung Hiếu
Trần Thị Cẩm Tú

Nhóm SVTH : Hồ Trung Hiếu – Trần Thị Cẩm Tú

i


Mục lục

MỤC LỤC

CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU CHUNG ........................................................................ 1

1.1. Đặt vấn đề ........................................................................................................ 1
1.2 Mục tiêu của đề tài............................................................................................. 1
1.2.1. Mục tiêu chung .............................................................................................. 1
1.2.2. Mục tiêu cụ thể .............................................................................................. 1
2.1 Phương pháp và phương tiện ................................................................................... 2
2.1.1 Phương tiện .................................................................................................... 2
2.1.2 Phương pháp ................................................................................................... 2
CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU .................................................................. 4
2.1. Cơ sở lý thyết của quá trình sấy ........................................................................ 4
2.1.1 Khái niệm chung về sấy .................................................................................. 4
2.1.2 Tĩnh học và động học của quá trình sấy ......................................................... 4
2.1.3. Nguyên lý sấy tiếp xúc (sấy rang) .................................................................. 5
2.1.4. Những yếu tố liên quan đến quá trình sấy ...................................................... 7
2.1.5.Vật liệu sấy ................................................... 1Error! Bookmark not defined.
2.1.6 Cấu trúc nguyên lý của một hệ thống sấy ...................................................... 15
2.2. Mô tả vật liệu sấy ........................................................................................... 21
2.2.1. Tên gọi ........................................................................................................ 21
2.2.2. Lý tính ......................................................................................................... 21
2.2.3. Hóa tính ....................................................................................................... 23
2.2.4. Điều chế ...................................................................................................... 24
2.2.5 Công dụng .................................................................................................... 24
2.3 Chọn phương pháp sấy .................................................................................... 25
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CẦN THIẾT CHO QUI TRÌNH
SẤY ...................................................................... 2Error! Bookmark not defined.
3.1. Mơ tả ngun lý sấy đề nghị ........................................................................... 28
3.2. Quá trình truyền nhiệt và chuyển ẩm .............................................................. 29
3.3. Tính tốn số liệu thiết kế mơ hình máy ........................................................... 32
3.4 Tính tốn quạt.................................................................................................. 34

Nhóm SVTH : Hồ Trung Hiếu - Trần Thị Cẩm Tú

ii


Mục lục

3.5 Tính tốn điện trở ............................................................................................ 36
3.6 Bố trí thí nghiệm.............................................................................................. 38
3.7 Tính tốn truyền nhiệt...................................................................................... 40
CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ PHẦN MỀM AUTODESK
INVENTOR .......................................................................................................... 42
4.1. Tổng quan về Autodesk inventor .................................................................... 42
4.2. Sơ lược các thao tác với Autodesk Inventor .................................................... 42
4.2.1. Mơ hình hóa chi tiết ..................................................................................... 43
4.2.2. Tạo khối 3D solid ........................................................................................ 43
4.2.3. Tính toán, thiết kế chi tiết ............................................................................ 44
4.2.4. Lắp ráp các chi tiết....................................................................................... 44
4.2.5. Mơ phỏng trình tự lắp ráp ............................................................................ 45
4.2.6. Tạo bản vẽ 2D ............................................................................................. 46
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ............................................................. 47
5.1. Kết luận .......................................................................................................... 47
5.2. Kiến nghị ....................................................................................................... 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 48

Nhóm SVTH : Hồ Trung Hiếu - Trần Thị Cẩm Tú

iii


Mục lục

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1. Đường cong sấy ........................................................................Trang 5
Hình 2.2. Ý nghĩa các đường trên đồ thị khơng khí ẩm ............................ Trang 10
Hình 2.3 : Đốt nóng khơng khí theo nhiệt cảm. ………………………….Trang 11
Hình 2.4. Làm mát khơng khí theo nhiệt cảm ......................................... Trang 11
Hình 2.5. Tiến trình làm mát bằng cách thêm hơi nước vào ..................... Trang 11
Hình 2.6. Tiến trình làm nóng khơng khí ................................................. Trang 12
Hình 2.7. Làm mát và khử ẩm .................................................................Trang 12
Hình 2.8 Các loại dây điện trở ................................................................ Trang 16
Hình 2.9. Áp kế chữ U dùng để đo áp suất khí sấy...................................Trang 17
Hình 2.10. Quạt hai tầng cánh .................................................................Trang 17
Hình 2.11 Quạt hướng trục dùng cho máy sấy vĩ ngang........................... Trang 18
Hình 2.12 Quạt ly tâm ............................................................................. Trang 18
Hình 2.13. Các kiểu rơ to của quạt ly tâm ................................................ Trang 19
Hình 2.14. Các kiểu quạt ly tâm cửa ra hình chữ nhât, ............................. Trang 19
Hình 2.15 Các kiểu buồng sấy của máy sấy tháp .....................................Trang 20
Hình 2.16. Dạng liên kết của đồng sulfate ............................................... Trang 22
Hình 2.17 Tinh thể đồng sulfate............................................................... Trang 22
Hình 2.18. Đồng sulfate dạng hạt rời ....................................................... Trang 22
Hình 2.19. Đồng sulfate dạng cục ............................................................ Trang 23
Hình 2.20. Đồng sulfate dạng bột nhuyễn ................................................ Trang 23
Hình 2.21. Điều chế sulfate đồng ............................................................. Trang 24
Hình 2.22. Máy sấy vĩ ngang ...................................................................Trang 26
Hình 2.23. Máy sấy rang kiểu tháp đĩa..................................................... Trang 26
Hình 2.24. Tủ sấy điện trở hai cửa ........................................................... Trang 27
Hình 2.25. Tủ sấy cà phê ......................................................................... Trang 27
Hình 2.26. Tủ sấy tĩnh ............................................................................. Trang 27
Hình 2.27. Bố trí điện trở trong tủ sấy ..................................................... Trang 27

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý quá trình sấy ................................................... Trang 28
Hình 3.2 Sơ đồ tính tốn quạt ..................................................................Trang 34

Nhóm SVTH : Hồ Trung Hiếu - Trần Thị Cẩm Tú

iv


Mục lục

Hình 3.3 Bố trí thí nghiệm sau 20 phút .................................................... Trang 38
Hình 3.4 Thí nghiệm sau 6 giờ 30 phút .................................................... Trang 38
Hình 3.5 Sơ đồ vách máy sấy ..................................................................Trang 40

Nhóm SVTH : Hồ Trung Hiếu - Trần Thị Cẩm Tú

ii


Luận văn cơ khí chế biến K32

CHƯƠNG 1

Tính tốn- thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Đặt vấn đề
Như chúng ta đã biết, nước ta là một nước nơng nghiệp có khí hậu nhiệt đới gió
mùa ẩm. Vì thế việc chế tạo ra các loại máy sấy để phục vụ cho nông nghiệp là hết

sức cần thiết. Tuy nhiên, trên bước đường cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước
thì việc sản suất ra các loại máy sấy để phục vụ cho công nghiệp cũng rất cần thiết.
Sấy là q trình cơng nghệ rất quan trọng và phức tạp. Công nghệ sấy không những
được ứng dụng trong sấy các sản phẩm nông nghiệp như rau, củ, quả, … mà cịn
được ứng dụng trong cơng nghiệp như sấy hóa chất.
Tùy theo mỗi loại vật liệu sấy, mỗi lĩnh vực sản xuất địi hỏi cần có một loại máy
sấy phù hợp, như sấy chân không, sấy tấng sôi, sấy tĩnh, sấy động,…Và tùy theo
yêu cầu kĩ thuật mà ta lựa chọn nguồn cung cấp nhiệt cho quá trình sấy như : than
đá, trấu, điện trở,…
Việc sấy hóa chất copper- zinc địi hỏi phải có nguồn nhiệt ổn định, khơng lẫn tro
bụi, không đảo trộn gây bụi cho môi trường xung quanh. Do đó việc thiết kế một
máy sấy bằng điện trở là hợp lý.
Xuất phát từ yêu cầu đó, chúng tơi đã tính tốn, thiết kế máy sấy copper-zinc năng
suất 500kg/mẽ với nguồn cung cấp nhiệt từ điện trở.
1.2 Mục tiêu của đề tài
Đề tài “Tính tốn, thiết kế máy sấy copper-zinc năng suất 500kg/mẽ” sẽ nghiên
cứu và tính tốn thiết kế những thông số cụ thể một máy sấy và q trình sấy hóa
chất copper –zinc (sulfate đồng II).
1.2.1 Mục tiêu chung
Xác định phương pháp và qui trình sấy loại vật liệu nhão, dạng cục có kích thước
biến thiên từ cục lớn (có đường kính d  2cm) đến hạt nhỏ rời.
1.2.2 Mục tiêu cụ thể
- Xác định phương pháp và qui trình sấy Sulfate đồng II.

Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú

Trang 1


Luận văn cơ khí chế biến K32

Tính tốn- thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

- Thực hiện thí nghiệm về sấy tiếp xúc.
- Đưa ra các giải pháp về sấy tiếp xúc.
2.1 Phương pháp và phương tiện
2.1.1 Phương tiện
Sử dụng mơ hình sấy tiếp xúc thí nghiệm để làm thí nghiệm với đồng sulate.
Sử dụng phần mềm Autodesk Inventor để mơ phỏng máy sấy.
2.1.2 Phương pháp
Thực hiện thí nghiệm để tìm quá trình biến đổi nhiệt, độ ẩm và thời gian sấy
Tiến hành thí nghiệm để xác định khối lượng thể tích và độ ẩm của hóa chất
COPPER-ZINC.
Xác định trạng thái khơng khí
Khí hậu ở Cần Thơ là khí hậu nhiệt đới với 2 mùa rõ ràng: mùa mưa (tháng 5 đến
tháng 11) và mùa khô (tháng 12 đến tháng 4). Độ ẩm trung bình là 85%, lượng mưa
trung bình 1.635 mm, nhiệt độ trung bình 28°C.
( />
Xác định khối lượng thể tích
Dụng cụ thí nghiệm:
-Hóa chất COPPER-ZINC (sulfate đồng)
-Cân
-Ly thủy tinh chứa đầy nước có chia vạch nhỏ
Cơ sở để tiến hành thí nghiệm:
Khối lượng riêng của COPPER-ZINC được xác định theo công thức:  

m
v

Xác định khối lượng bằng phương pháp cân một lượng vừa phải hóa chất

COPPER-ZINC. Khối lượng được xác định là: 84,35g

Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú

Trang 2


Luận văn cơ khí chế biến K32

Tính tốn- thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

Xác định thể tích của 84,35g: cho lượng hóa chất trên vào trong ly thủy tinh chứa
đầy nước, xem lượng nước tràn ra chính là thể tích của lượng hóa chất trên. Thể tích
xác định được là 70cm3.
Khối lượng riêng của COPPER-ZINC là:



m 84,35

 1,205 g / m3
v
70

Xác định độ ẩm của COPPER-ZINC.
Tiến hành thí nghiệm:
Cho lượng hóa chất trên vào máy để tiến hành đo độ ẩm. Khối lượng hóa chất ban
đầu được xác dịnh là 27,052g. Nhiệt độ sấy trong thí nghiệm là 1000C. Sau khi kết
thúc quá trình sấy ta thấy đồng hồ chỉ độ ẩm khơng cịn tăng và độ ẩm xấp xỉ là
2%. Khối lượng hóa chất cịn lại khi độ ẩm đạt 2% là 13,14g.

Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú

Trang 3


Luận văn cơ khí chế biến K32

CHƯƠNG 2

Tính tốn – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy
2.1.1 Khái niệm chung về sấy
Sấy là quá trình tách nước khỏi vật liệu ẩm bằng cách cấp nhiệt cho vật liệu để
ẩm bay hơi.
2.1.2. Tĩnh học và động học của quá trính sấy
a. Tĩnh học của quá trình sấy
Quá trình trao đổi ẩm giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy phụ thuộc vào tính chất cơ lý
của vật liệu và mơi trường (tác nhân sấy). Vật liệu sấy thường có tính háo nước tức
là tính chất hút hoặc nhả ẩm với mơi trường bên ngồi cho đến khi đạt trạng thái
cân bằng.
Q trình thốt ẩm khỏi vật liệu xảy ra khi áp suất riêng phần của hơi nước trên bề
mặt vật liệu lớn hơn áp suất hơi nước trong tác nhân sấy (môi trường) và ngược lại
vật liệu sấy sẽ hút ẫm từ môi trường vào làm tăng độ ẩm của nó. Tóm lại, q trình
sấy chỉ có thể xảy ra khi môi trường xung quanh vật liệu phải khô ráo đến một mức
(RH%) nhất định và ở một nhiệt độ nào đó.
b. Động học của q trình sấy

Động học của quá trình sấy khảo sát tác động qua lại giữa vật liệu ẩm và tác nhân
sấy có tính đến tác nhân sấy. Đặc trưng cho quá trình sấy được biểu thị bởi đường
cong sấy, nó biểu diễn sự thay đổi của độ ẩm vật liệu M theo thời gian sấy. Dạng
của đường cong sấy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như dạng liên kết giữa ẩm và vật
liệu, hình dạng, kích thước và tính chất của vật liệu sấy.
Trên hình biểu diễn đường cong sấy, trục hoành biểu thị thời gian sấy t (sec) và trục
tung biểu thị độ ẩm M của vật liệu.
Trong khoảng thời gian từ 0 đến t1 là giai đoạn đầu của quá trình sấy thực hiện việc
đốt nóng vật liệu, nếu nhiệt độ của tác nhân sấy cao hơn nhiệt độ của vật liệu sấy thì

Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú

Trang 4


Luận văn cơ khí chế biến K32

Tính tốn – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC
M%

ẩm bốc hơi và chủ yếu là ẩm bề mặt, độ
ẩm giảm nhẹ theo thời gian vì vật liệu
chưa nóng lắm (đoạn AB). Vận tốc sấy
A

tăng từ 0 đến giá trị cực đại.

B

Trong khoảng thời gian từ t1 đến t2 là giai

đoạn hai của quá trình sấy, ẩm bề mặt tiếp
C

tục bốc hơi nhanh hơn giống như nước bốc

D

hơi từ mặt thống, do đó tất cả nhiệt cung

t

cấp dùng để bốc hơi nước nên nhiệt độ vật

t1

t2

t3

liệu không tăng, độ ẩm vật liệu giảm (đoạn
BC). Tốc độ sấy

dM
khơng đổi nên gọi là
dt

dM
dt

giai đoạn sấy có tốc độ không đổi.

Trong khoảng thời gian từ t2 đến t3 là giai
đoạn sấy chính của q trình sấy, độ ẩm
giảm chậm vì chủ yếu là ẩm bên trong vật
liệu khuếch tán dần ra ngoài. Nhiệt độ vật
liệu tăng dần đến mức qui định khơng làm
hư vật liệu do nhiệt.

Hình 2.1 Đường cong sấy

2.1.3. Nguyên lý sấy tiếp xúc (sấy rang)
Vật liệu sấy được đặt trên bề mặt được đốt nóng (khay, thùng quay,…) nhiệt từ bề
mặt nóng truyền vào vật liệu làm cho ẩm bốc ra. Hình thức sấy này giống như phơi
vật liệu trên sân nóng hoặc rang vật liệu trên chảo nóng (nên gọi là sấy rang). Hình
dạng bề mặt nóng tiếp xúc trực tiếp với vật liệu có thể là mặt phẳng (sấy trong
khay), mặt trụ (trống quay) hay chỏm cầu (chảo rang). Phương thức này được ứng
dụng rộng rãi trong dân dụng và công nghiệp để sấy các vật liệu dạng rắn rời ( các
loại hạt; rau, củ, quả, cây băm nhỏ), các loại bột nhão (dạng kem), các loại dung
dịch ( nước hoa quả ép, sữa,…).

Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú

Trang 5


Luận văn cơ khí chế biến K32

Tính tốn – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

Quá trình truyền nhiệt và chuyển ẩm trong sấy rang diễn ra như sau: Nhiệt lượng từ
nguồn nhiệt cấp cho bề mặt nóng (vật nóng) rồi truyền cho vật sấy. Nhiệt lượng mà

vật sấy nhận được bằng nhiệt lượng cần để đun nóng vật sấy đến nhiệt độ bay hơi
của ẩm và cấp cho quá trình bay hơi ẩm.Quá trình trên phụ thuộc vào các thông số
như: nhiệt độ, vật liệu và cấu tạo của bề mặt nóng; diện tích tiếp xúc giữa vật sấy
với bề mặt nóng; độ chứa ẩm của vật sấy; nhiệt độ và độ ẩm tương đối của khơng
khí (tác nhân sấy) thổi trên bề mặt lớp vật sấy.
Trong sấy tiếp xúc vật liệu có thể ở trạng thái tĩnh (trong khay) hoặc động (trong
thùng quay). Để tăng vận tốc bốc ẩm ta nên dùng quạt hút hơi ẩm để giảm áp suất
trên bề mặt vật liệu làm cho ẩm bốc ra nhanh hơn.
Để đốt nóng bề mặt ta có thể đốt trực tiếp bởi ngọn lửa hay khói của lị đốt, bằng
điện trở, hơi nước nóng hay nước nóng. Vật liệu làm bề mặt sấy cần phải có tính
bền cơ nhiệt cao nhất là khơng bị ăn mịn bởi hóa chất, hơi nóng và ẩm và có hệ số
truyền nhiệt cao, tốt nhất là sử dụng thép không gỉ. Nhiệt độ bề mặt nóng tiếp xúc
với vật liệu sấy tùy thuộc vào vật liệu và yêu cầu sấy cho phép
Sấy rang cũng có thể kết hợp với sấy đối lưu để làm tăng vận tốc bốc ẩm.
Khi sấy với lớp vật liệu dày nằm n trên bề mặt nóng, thì quá trình truyền nhiệt và
ẩm phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ tm của bề mặt được đốt nóng:
Khi tm  65  850 C thì nhiệt lượng từ vật nóng truyền cho vật sấy chủ yếu bằng dẫn
nhiệt.
Khi tm lớn hơn nhiệt độ bay hơi của ẩm thì: lớp vật sấy tiếp xúc trực tiếp với lớp vật
nóng sẽ nhanh chóng đạt nhiệt độ bay hơi của ẩm. Hơi ẩm đi xun vào lớp vật sấy
phía trên có nhiệt độ còn thấp, chúng sẽ ngưng lại và truyền nhiệt cho lớp vật sấy
đó. Khi nhiệt độ của tồn lớp vật sấy tăng lên bằng nhiệt độ bay hơi ẫm thì sự
ngưng đọng chấm dứt. Đây là thời điểm bắt đầu giai đoạn thứ nhất (vận tốc sấy
không đổi). Hơi ẩm bay lên sẽ được tác nhân cuốn đi. Do truyền nhiệt từ vật nóng
sang vật sấy khơng đủ mà cường độ bay hơi ẩm lớn, làm cho nhiệt độ t của vật sấy
ở cuối giai đoạn sấy thứ nhất giảm xuống một ít.

Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú

Trang 6

Luận văn cơ khí chế biến K32

Tính tốn – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

Giai đoạn sấy thứ hai cũng tương tự như các quá trình sấy khác.
2.1.4. Những yếu tố liên quan đến q trình sấy
a. Mơi trường khơng khí
Khơng khí ẩm là hỗn hợp gồm khơng khí khơ và hơi nước. Khơng khí khơ bao gồm
một số chất khí chủ yếu là oxigen (O2, 20,95 %) vaf Nitrogen (N2, 70,08 %) cộng
với một lượng nhỏ các khí khác như argon (Ar, 0,93%), carbon dioxide (CO2,
0,03%), và neon (Ne, 0,0018%), các tỉ lệ phần trăm này tính theo trọng lượng và có
thể thay đổi ít nhiều tùy điều kiện mơi trường, vị trí địa lý,…
Trong khơng khí tự nhiên ln ln có chứa một lượng hơi nước nhất định. Lượng
hơi nước này được diễn tả bằng độ ẩm. Tỷ trọng lượng hơi nước chứa trong khơng
khí sấy ln luôn nhỏ hơn 1/10.
b. Độ ẩm riêng H (Specific Humidity, kg/kg kkk)
Độ ẩm riêng H của khơng khí, tính bằng kg/kg khơng khí khơ (kkk), là trọng lượng
của nước (hơi ẩm) tính bằng kg, chứa trong 1 kg kkk. Độ ẩm riêng của khơng khí
đơi khi cịn được gọi là độ ẩm tuyệt đối hay tỷ số ẩm.
c. Độ ẩm tương đối của khơng khí RH (Relative Humidity, %)
Độ ẩm tương đối của khơng khí RH là tỷ số của áp suất hơi nước thực sự (P w) trong
vùng đang xét với áp suất của hơi nước trong khơng khí đã bảo hòa ẩm (Pwsat) ở
cùng một nhiệt độ. RH được tính bằng %.
RH% = 100 Pw / Pwsat
Khơng khí bảo hịa ẩm tức có RH = 100%, khơng khí ở trạng thái này coi như đã
“no” hơi nước.
d. Thể tích riêng của khơng khí
Là thể tích của 1 kg khơng khí khơ, thể tích riêng tính bằng m 3/kg kkk.

Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú

Trang 7


Luận văn cơ khí chế biến K32

Tính tốn – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

e. Nhiệt độ của không khí
Hỗn hợp hơi nước - khơng khí có thể được diễn tả bằng nhiệt độ bầu khô hoặc bằng
nhiệt độ bầu ướt hoặc bằng nhiệt độ điểm sương.
- Nhiệt độ bầu khô (dry bulb temperature) là nhiệt độ được đo bằng một nhiệt kế
hay một cặp nhiệt độ thông thường.
- Nhiệt độ bầu ướt (wet bulb temperature) là nhiệt độ mà tại đó nước, do bốc hơi
thành khơng khí ẩm, có thể đưa khơng khí đến bảo hịa trong điều kiện trạng thái ổn
định.
Để đo nhiệt độ bầu ướt bằng phương pháp đơn giản, lấy một miếng vải bấc có tẩm
nước quấn quanh bầu một nhiệt kế thủy tinh, sau thời gian 5-10 phút ta quay nhiệt
kế trong khơng khí vài ba vòng rồi đọc trị số chỉ bởi nhiệt kế, đó là nhiệt độ bầu
ướt, nó nhỏ hơn nhiệt độ bầu khô vài ba độ.
- Nhiệt độ điểm sương (dew point temperature) là nhiệt độ mà tại đó hơi ẩm trong
khơng khí bắt đầu ngưng tụ thành sương hay còn gọi là đọng sương.
f. Enthalpy (h)
Là lượng nhiệt năng chứa trong hổn hợp hơi nước - khơng khí. Năng lượng này là
một kết hợp bởi hai loại nhiệt: Nhiệt cảm và nhiệt ẩn. Enthalpy được đo bằng kJ/ kg
kkk.
- Nhiệt cảm (sensible heat) là nhiệt được thêm vào không khí mà khơng làm thay
đổi độ ẩm tuyệt đối của nó hoặc nhiệt tạo ra sự biến đổi nhiệt độ khi có sự truyền

nhiệt. Ví dụ nhiệt truyền qua tường nhà làm nóng căn phịng. Nhiệt cảm được ứng
dụng vào việc sấy hạt bằng khơng khí nóng và sưởi ấm phịng trong mùa đơng ở xứ
lạnh.
- Nhiệt ẩn (latent heat) là nhiệt tạo ra một sự biến đổi về trạng thái của vật chất
nhưng không làm thay đổi về nhiệt độ. Ví dụ, nhiệt hấp thu làm nước đá tan chảy
thành nước nhưng vẫn ở 00C hoặc khi nước đang sôi biến thành hơi nước vẫn ở
1000C nhưng thay đổi trạng thái từ lỏng thành hơi.

Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú

Trang 8


Luận văn cơ khí chế biến K32

Tính tốn – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

g. Đồ thị khơng khí ẩm (Psychrometric Chart)
Đồ thị khơng khí ẩm hay cịn gọi là đồ thị trắc ẩm là đồ thị diễn tả các tính chất
nhiệt động của khơng khí ẩm. Nó rất có ích cho việc giải quyết các bài tốn kỹ thuật
trong tính tốn thiết kế các thiết bị nhiệt như sấy, máy lạnh, lị đốt, v.v.
Khi ứng dụng trong nơng nghiệp, đồ thị này được hiệu chỉnh đến áp suất khí quyển
tiêu chuẩn bằng 101,325 kPa. Ngồi ra cịn có các đồ thị được thiết lập ở các độ cao
khác để sử dụng khi cần.
h. Cách sử dụng đồ thị khơng khí ẩm
Việc làm điều hồ khơng khí có liên quan đến các q trình gồm: đốt nóng, làm
mát, tăng ẩm, khử ẩm hoặc một vài kết hợp của các yếu tố trên. Các q trình này
có thể được minh họa bởi các đường trên đồ thị khơng khí ẩm như sau (Hình 2.1,
2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 và 2.7):
Các tính chất của khơng khí ẩm được cho trên đồ thị gồm: - Nhiệt độ bầu khô Tdb,

0

C, - Nhiệt độ bầu ướt Twb , 0C, - Nhiệt độ điểm sương Tdp , 0C , - Enthalpy h , kJ/kg

không khí khơ - Độ ẩm tương đối RH%
- Độ ẩm tuyệt đối hay độ ẩm riêng hay tỷ số ẩm, kg hơi nước/kg khơng khí khơ
- Thể tích riêng , m3 khơng khí khơ/kg khơng khí khơ
- Thể tích ẩm, m3 hỗn hợp/kg khơng khí khơ
Ý nghĩa các đường trong đồ thị:

Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú

Trang 9


Luận văn cơ khí chế biến K32

Tính tốn – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

2.2

Các đường thẳng đứng song song đặc trưng cho đường nhiệt độ bầu khô (1)
Các đường nằm nghiêng về bên trái vẽ đến thang chia bên trái là đường bầu ướt (2);
Các đường nghiêng dốc đứng chỉ thể tích riêng;
Các đường nằm ngang chỉ nhiệt độ điểm sương và độ ẩm tuyệt đối (5, Hình 2.1);
Các đường cong chỉ độ ẩm tương đối RH (4, Hình 2.1). Đường cong sát biên bên
trái chỉ bảo hịa ẩm tức RH=100%
Chỉ cần xác định giao điểm của hai trong các đường trên là ta biết được trạng thái
của khơng khí tại điểm đó. Ví dụ điểm A (6, Hình 2.1)

Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú

Trang 10


Luận văn cơ khí chế biến K32

Tính tốn – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

Hình 2.3 : Đốt nóng khơng
khí theo nhiệt cảm.

Hình 2.4: Làm mát khơng khí
theo nhiệt cảm

Hình 2.5: Tiến trình
làm mát bằng cách
thêm hơi nước vào

Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú

Trang 11


Luận văn cơ khí chế biến K32

Tính tốn – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

Hình 2.6: Tiến trình
làm nóng và làm ẩm

khơng khí

Hình 2.7: Làm
mát và khử ẩm

Biểu đồ I- d có trục tung là Entanpi và trục hồnh là độ chứa ẩm d. Hai trục hợp
nhau một góc 1350.
Các đường đặc tính của đồ thị I- d:
-

Đường đẳng nhiệt (t= Const) là những đường thảng xiên lên.

-

Các đường   const là những đường cong đi lên ứng với t < 1000C là những
đường thẳng gần như song song với trục tung. Từ dưới lên trên các đường
  const có giá trị giảm dần.

-

Đường Pn= f(d) là đường áp suất hơi bão hòa

-

Các đường I= const là những đường thẳng xiên xuống. Giá trị của I tăng dần từ
dưới lên.

Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú

Trang 12

Luận văn cơ khí chế biến K32

-

Tính tốn – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

Các đường   const là những đường nhiệt độ bão hòa đoạn nhiệt của khơng khí
ẩm, các đường này dốc hơn đường I= const một chút.

2.1.5. Vật liệu sấy
Vật liệu sấy hay còn gọi là vật ẩm cần sấy là các loại vật liệu mà trong đó có chứa
ẩm hay một lượng chất lỏng nhất định. Như vậy vật liệu sấy gồm hai thành phần cơ
bản gồm trọng lượng chất khô và trọng lượng ẩm thường là nước hay dung môi hữu
cơ ở một số hóa chất đặc biệt; ngồi ra cũng có chất khí nhưng trọng lượng khơng
đáng kể có thể bỏ qua. Vật liệu ẩm là thể xốp tức trong nó có các khoảng trống chứa
nước và khơng khí. Khi vật liệu sấy khơ để trong khơng khí ẩm, vật liệu sẽ hấp thu
ẩm vào các khoảng trống rồi ẩm ngưng tụ lại thành lỏng.
Sự kết hợp giữa chất lỏng (nước) và vật liệu sấy
Vật liệu sấy có chứa nước ở ba dạng:
Nước tự do hay nước bề mặt bao phủ toàn bề mặt vật liệu, lớp nước này chiu áp
suất riêng phần bằng với áp suất hơi nước bão hòa ở nhiệt độ của môi trường bao
quanh vật liệu. Đối với vật liệu ướt bề mặt, khi phơi hay sấy lớp nước này dễ bốc
hơi do vậy thời gian ban đầu độ ẩm vật liệu hạ nhanh nhưng bên trong vật liệu chưa
nóng lên. Một hiện tuongj dễ thấy nhất là sấy lúa ướt (28%), ban đầu hạt có màu
vàng sậm do có nước bề mặt, sau thời gian sấy một vài giờ hạt biến thành màu vàng
sáng, lúc này hạt khơng cịn nước bề mặt tức bắt đầu ráo vỏ (20%).
Nước liên kết là nước bên trong vật liệu sấy. Nước có thể liên kết ở các dạng:
Liên kết hóa học gồm liên kết ion và liên kết phân tử. Trong q trình sấy rất khó và

cũng khơng cần tách nước liên kết hóa học ra khỏi vật liệu sấy.
Nước liên kết cơ lý là nước nằm trong các khoảng rỗng của vật liệu và thường bám
dính vào các phần tử của vật liệu ở dạng thể keo. Khi sấy sau khi nước bề mặt bay
đi, nước liên kết cơ lý từ bên trong hạt chuyển dần đến bề mặt rồi tiếp tục chuyển
vào mơi trường có tác nhân sấy. Đối với các hạt ngũ cốc, do có các hạt tinh bột và
nước nên quá trình, nên nếu quá trình sấy làm cho hạt quá nóng trong một thời gian
lâu sẽ làm cho lớp tinh bột bên ngoài dễ bị hóa keo (hồ hóa) do vậy sẽ làm cho nước

Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú

Trang 13


Luận văn cơ khí chế biến K32

Tính tốn – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC

bên trong khó thốt ra ngồi. Khi sấy hạt ta khơng thể lấy hết nước bên trong mà chỉ
sấy đến độ ẩm theo yêu cầu của chế biến hoặc tồn trữ.
a. Độ ẩm của vật liệu
- Theo cơ sở ướt (wet basis)
Độ ẩm Mwb % của vật liệu tính theo cơ sở ướt là phần trăm của trọng lượng ẩm
(nước) chứa trong toàn bộ khối vật liệu ẩm. Độ ẩm của vật liệu tính theo cơ sở ướt
thường được sử dụng phổ biến trong sấy, chế biến và mua bán nơng sản gạo. Do đó
khi nói độ ẩm của nơng sản ta hiểu đó là độ ẩm tính theo cơ sở ướt. Xác định độ ẩm
bằng máy đo độ ẩm hoặc dùng tủ sấy.
Wb % 

W
WW  Wd

 100 
W w
W

H 2O

 100

W

trong đó: Ww - là trọng lượng khối vật liệu ẩm
Wd - là trọng lượng chất khô (phần không phải là nước của vật liệu)
Do đó Ww - Wd chính là trọng lượng nước chứa trong vật liệu.
Theo cơ sở khô

M db % =

WH2O
Trọng lư ợ ng nư ớ c chứa trong hạt
W - Wd
x100 = w
x100 =
x100
Trọng lư ợ ng chất khô
Wd
Wd

Chỳ ý: Độ ẩm của hạt tính theo cơ sở khơ chỉ được dùng trong tính tốn các bài
tốn về sấy, còn trong thực tế chỉ sử dụng độ ẩm theo cơ sở ướt. Các máy đo sử
dụng trong mua bán nông sản, lúa gạo và sấy nông sản cho biết độ ẩm theo cơ sở

ướt.

Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú

Trang 14