Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
BÀI 6. SẤY ĐỐI LƯU

BÀI 6. SẤY ĐỐI LƯU

Tải bản đầy đủ - 0trang

Khi sấy lý thuyết nhiệt lượng riêng của khơng khí khơng thay đổi trong suốt q trình

H = const (đẳng H), nói cách khác, trong q trình sấy lý thuyết, một phần nhiệt lượng của

khơng khí có bị mất mát đi cũng chỉ để làm bốc hơi nước trong vật liệu, do đó H khơng đổi.

Các thơng số đặc trưng cho trạng thái khơng khí và từ đó ta xác định các đại lượng:

- Lượng khơng khí khơ đi trong máy sấy:

L= =

Trong đó:

L: lượng khơng khí khơ đi trong máy sấy (kg/h)

W: lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu (kg/h)

: hàm ẩm ban đầu của tác nhân sấy (kg/kgkkk)

: hàm ẩm sau khi được đốt nóng của tác nhân sấy (kg/kgkkk)

: hảm ẩm sau khi sấy của tác nhân sấy (kg/kgkkk)

- Lượng nhiệt cung cấp cho quá trình:

QS = L(H1 H0)

Trong đó:

QS: lượng nhiệt cung cấp cho q trình sấy (kJ/h)

H0: hàm nhiệt ban đầu của tác nhân sấy (kg/kgkkk)

H1: hàm nhiệt sau khi được đốt nóng của tác nhân sấy (kg/kgkkk)

Trường hợp lượng nhiệt bổ sung chung khác với nhiệt lượng tổn thất chung gọi là sấy

thực tế.

2.2. Đường cong sấy và tốc độ sấy.



Đường cong biểu diễn sự thay đổi độ ẩm của vật liệu theo thời gian sấy được gọi là

đường cong sấy. Để tìm được sự phụ thuộc này, đem vật liệu ẩm sấy đối lưu đơn giản bằng

khơng khí nóng với tốc độ và nhiệt độ khơng khí ẩm khơng đổi.

63



Sự giảm độ ẩm của vật liệu trong một đơn vị thời gian gọi là tốc độ sấy.

N=

Phân tích đường cong sấy, đường cong tốc độ sấy và nhận thấy diễn biến của quá trình

sấy gồm 3 giai đoạn: giai đoạn đột nóng vật liệu, giai đoạn sấy đẳng tốc và giai đoạn sấy

giảm tốc

2.2.1. Giai đoạn đốt nóng vật liệu



Trong giai đoạn này độ ẩm của vật liệu thay đổi rất chậm và thời gian diễn tiến nhanh,

kết thúc giai đoạn này, nhiệt độ của vật liệu đạt đến nhiệt độ bầu ướt của khơng khí. Nếu vật

liệu có độ dày nhỏ và quá trình sấy là đối lưu thì thời gian này không đáng kể.

2.2.2. Giai đoạn sấy đẳng tốc



Trong giai đoạn này, sự giảm độ ẩm của vật liệu trong một đơn vị thời gian là không đổi

(N = const) nên được gọi là giai đoạn sấy đẳng tốc, giai đoạn sấy đẳng tốc kéo dài cho đến

thời điểm mà hàm ẩm của vật liệu đạt giá trị nào đấy thì kết thúc, được gọi là độ ẩm tới hạn

của vật liệu.

2.2.2.1. Tốc độ sấy đẳng tốc được tính theo cơng thức



N = = = = 100

Trong đó:

N: tốc độ sấy đẳng tốc (%/h)

F: bề mặt bay hơi của vật liệu (m2)

V: thể tích của vật liệu (m3)

: khối lượng riêng chất khô trong vật liệu (kg/m3)

G0: Khối lượng riêng vật liệu khô tuyệt đối (kg)

= : bề mặt riêng khối lượng của vật liệu (m3/kg)

64



: cường độ bay hơi (kg/m2.h)

Cường độ bay hơi giai đoạn đẳng tốc được xác định từ phương trình của Dalton và

Newton:

=

: hệ số trao đổi nhiệt (kJ/m2.h.OC)

R: nhiệt hóa hơi của nước ở nhiệt độ bầu ướt (kJ/kg)

Nếu sấy đối lưu ở nhiệt độ không cao và vật liệu phẳng thì ta có cơng thức thực nghiệm

xác định hệ số trao đổi nhiệt :

= 3,6, (W/m2.K)

Trong đó:

R: nửa chiều dày của vật liệu (m)

wk: vận tốc tác nhân sấy (m/s)

: khối lượng riêng của tác nhân sấy (kg/m3)

2.2.2.2. Thời gian sấy trong giai đoạn đẳng tốc



=

Trong đó:

: độ ẩm ban đầu của vật liệu (tính theo vật liệu khơ)

: độ ẩm tới hạn (tính theo vật liệu khô)

N: tốc độ sấy trong giai đoạn đẳng tốc (%/h)

2.2.3. Giai đoạn sấy giảm tốc



Khi độ ẩm của vật liệu đạt giá trị tới hạn thì tốc độ sấy bắt đầu giảm dần và đường cong



65



sấy chuyển từ đường thẳng sang đường cong tiệm cận dần đến độ ẩm cân bằng của vật liệu

trong điều kiện quá trình sấy. Khi độ ẩm của vật liệu đạt đến giá trị cân bằng thì hàm ẩm của

vật liệu khơng giảm nữa và tốc độ sấy bằng 0, quá trình sấy kết thúc.

2.2.3.1. Tốc độ sấy trong giai đoạn giảm tốc



= K)

Dấu ( chỉ tốc độ sấy giảm dần

K gọi là hệ số sấy, phụ thuộc vào chế độ sấy (tốc độ sấy đẳng tốc N) và tính chất của vật

liệu (l/h). K là hệ số góc của đường thẳng giảm tốc và được tính:

K=

2.2.3.2. Thời gian sấy trong giai đoạn giảm tốc



= =

Trong đó:

: độ ẩm cuối của vật liệu sấy (tính theo vật liệu khơ) ()

: độ ẩm tới hạn qui ước

4. Tiến hành thí nghiệm

Thí nghiệm: Khảo sát tĩnh học quá trình sấy.

4.1. Chuẩn bị



- Kiểm tra nước vị trí đo nhiệt độ bầu ướt

- Kiểm tra hoạt động của phong tốc kế

- Tắt tất cả công tắt trên tủ điều khiển

- Cài đặt nhiệt độ sấy

- Khởi động tủ điều khiển

66



- Kiểm tra hoạt động của cân

- Cân vật liệu sấy

- Làm ẩm vật liệu sấy

- Khởi động quạt, điều chỉnh tốc độ thí nghiệm

- Đo tốc độ quạt, ghi nhận giá trị đo

- Bật công tắc điện trở 1, 2 và 3

- Khi nhiệt độ đạt giá trị thí nghiệm ổn định thì bắt đầu tiến hành thí nghiệm

4.2. Các lưu ý



- Trước khi đặt vật liệu sấy vào phòng sấy phải điều chỉnh cân về 0

- Khi nhiệt độ sấy đạt giá trị thí nghiệm nhưng giá trị vẫn tăng lên thì tắt điện trở 1 hoặc

3 hoặc cả hai điện trở 1 và 3, tuyệt đối khơng tắt điện trở 2 (do có bộ điều khiển). Trường

hợp sau khoảng thời gian nhất định không đạt thì kiểm tra điện trở 1 hoặc 3 đã bật chưa (đèn

báo), nếu chưa thì bật lên.

- Trong suốt q trình thí nghiệm phải điều chỉnh sao cho nhiệt độ điểm 1, tốc độ tác

nhân sấy không thay đổi.

4.3. Tiến hành thí nghiệm



- Đặt vật liệu làm đã làm ẩm vào phòng sấy

- Ghi nhận các giá trị: chỉ số cân, nhiệt độ bầu khô, nhiệt độ bầu ướt, tốc độ chuyển động

khơng khí trong phòng sấy tại thời điểm ban đầu

- Sau khoảng thời gian nhất định ghi nhận các giá trị: chỉ số cân, nhiệt độ bầu khơ, nhiệt

độ bầu ướt, tốc độ chuyển động khơng khí trong phòng sấy.

- Tương tự tiến hành thí nghiệm ở các mức nhiệt độ, tốc độ quạt khác.

4.4. Kết thúc thí nghiệm

67



- Tắt cơng tắt điện trở 1 và 3 (nếu đang bật)

- Cài đặt nhiệt độ trên bộ điều khiển về nhiệt độ thí nghiệm tiếp theo. Nếu là thí nghiệm

cuối thì cài đặt nhiệt độ trên bộ điều khiển về 20OC và tắt công tắc điện trở 2.

- Lấy vật liệu sấy ra khỏi phòng sấy.

5. Kết quả thí nghiệm.

G0 = 69.60 (g) và t = 10 (phút)

Điểm 0



stt



Điện

trở

Quạt

0

( C)



Điểm 1



Điểm 2



1



40



1



32



29



32



27



29



27



2



40



2



32



29



34



27



30



27



3



50



1



32



29



44



32



35



31



4



50



2



32



29



43



32



35



31



5



60



1



32



29



53



37



39



33



6



60



2



32



29



54



39



40



35





(kg)



Gc

(kg)



0.0962

5

0.0935

0

0.1245

5

0.11680

0.1354

0

0.1252

5



0.0935

0

0.0899

0



(m/s)



tk



tk



tk



0

0

0

0

0

( C) ( C) ( C) ( C) ( C) (0C)

1.4

2.2



0.11680 1.4

0.11078 2.2

0.1252

1.4

5

0.11482 2.2



6. Xử lý số liệu.

6.1. Xác định các thơng số của khơng khí ẩm, khơng khí khơ ở các vị trí khác nhau và năng

lượng cần thiết cho quá trình sấy.



Bảng kết quả tra số liệu: G0 = 0.0696 kg; t = 10 phút

Điểm 0

Stt

1

2

3

4

5



(kg/kg)

0.0245



Điểm 1

H

(kJ/kg)

94



(kg/kg)

0.0209

0.0201

0.0261

0.0265

0.0349

68



Điểm 2

H

(kJ/kg)

85

85

110

110

141



(kg/kg)

0.0221

0.0217

0.0275

0.0275

0.0303



H

(kJ/kg)

85

85

105

105

116



6

Cách tính đối với dòng 3:





0.0404



156



0.0348



128



Độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy (theo % khối lượng vật liệu ướt):

= 1 - = 1 - = 0.4412 kg/kg



= 1 - = 1 - = 0.4041 kg/kg

• Độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy (theo % khối lượng vật liệu khô):

= = 0.7895 kg/kg

= = 0.6781 kg/kg

Lượng ẩm bay hơi ra khỏi vật liệu:

W = = = 0.12455 – 0.11680 = 0.00775 kg

• Sấy lý thuyết:

LLT = = = 0.00923 (kg/s)

• Sấy thực tế:

LTh = = 1.1800.11.4 = 0.1652 (kg/s)

Với F = 0.40.25 = 0.1m2: tiết diện mặt bên của phòng sấy mà quạt đưa khơng

khí vào (m2)





Kg/m3: khối lượng riêng của khơng khí khơ ở 300C

: vận tốc dòng khí (m/s)

Sấy lý thuyết:

QLT = LLT(H2 – H0) = LLT(H1 – H0) = 0.00923(105 - 94) = 0.10153 (kJ/s)

• Sấy thực tế:

QTh = LTh(H2 – H0) = 0.1652(105 - 94) = 1.8172 (kJ/s)

Bảng cân bằng vật chất và năng lượng





St

t



W

(kg)



(kg/kg

)



(kg/kg

)



(kg/kg

)



(kg/kg

)



1



0.2769



0.2556



0.3829



0.3434



0.0075



2



0.2556



0.2258



0.3434



0.2917



0.0036



3



0.4412



0.4041



0.7895



0.6781



4



0.4041



0.3717



0.6781



0.5916



5



0.4860



0.4443



0.9455



0.7995



6



0.4443



0.3938



0.7995



0.6496



0.0077

5

0.0060

2

0.0101

5

0.0104

3

69



Lý thuyết

LLT

QLT

(kg/s) (kJ/s)

0.010

0.0936

4

0.003

0.0342

8

0.009

0.1012

2

0.010

0.1100

0

0.003

0.1739

7

0.003

0.1922

1



Thực tế

LTh

(kg/s)

0.165

2

0.259

6

0.165

2

0.259

6

0.165

2

0.259

6



QTh

(kJ/s)

1.4868

2.3364

1.8172

2.8556

3.4364

8.8264



6.4. Nhận xét



So sánh biến đổi lượng khơng khí khơ sử dụng của quá trình sấy lý thuyết và sấy thực tế:

Qua tính tốn ta thấy lượng khơng khí khơ sử dụng cho quá trình sấy thực tế lớn hơn so

với lượng khơng khí khơ sử dụng cho sấy lý thuyết, qua đó ta nhận thấy q trình sấy

đạt được hiệu quả.

- Đánh giá sự khác nhau giữa nhiệt lượng cần gia nhiệt của quá trình sấy lý thuyết và sấy

thực tế:

Qua tính tốn phía trên, ta thấy lượng nhiệt sử dụng cho q trình sấy lý thuyết đã tính

tốn nhỏ hơn so với lượng nhiệt thực tế của quá trình sấy. vì vậy ta có thể nói q trình

sấy đạt hiệu quả như mong muốn.

- Đánh giá sự khác nhau về hàm nhiệt của khơng khí sau khi ra khỏi thiết bị của quá trình

sấy lý thuyết và thực tế:

Trong quá trình sấy lý thuyết thì hàm nhiệt của khơng khí khơng thay đổi trong suốt q

trình H = const, nhưng trong thực tế ta lại nhận được khơng khí với hàm nhiệt H 2
- Nêu các nguyên nhân tạo nên sự khác biệt của quá trình sấy lý thuyết và sấy thực tế:

Do giản đồ Ramzin H - quá nhỏ nên quá trình tra cứu hàm nhiệt và hàm ẩm thơng qua

nhiệt độ khơ và nhiệt độ ướt có sự chênh lệch và khơng chính xác.

Các thao tác tiến hành thí nghiệm, vận hành máy và đọc số liệu thực nghiệm khơng

chính xác.

Một số tác động bởi các yếu tố ngoại cảnh…

Chính vì thế dẫn đến sự khác biệt trong quá trình sấy lý thuyết và sấy thực tế.

7. Tài liệu tham khảo.

[1]. Nguyễn Văn Lụa, Kỹ thuật sấy vật liệu, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, 2014

[2]. Nguyễn Văn May, Giáo trình kỹ thuật sấy nơng sản thực phẩm, NXB KHKT, 2007.

[3]. Nguyễn Bin, Các quá trình thiết bị trong cơng nghệ hóa chất và thực phẩm, tập 4: Phân

-



riêng dưới tác dụng của nhiệt, NXB KHKT, 2013.



70



BÀI 7. CHƯNG CẤT

1. Mục đích thí nghiệm

Khảo sát và đánh giá sự ảnh hưởng của các thông số: chỉ số hồi lưu, nhiệt độ (trạng thái)

và vị trí mâm nhập liệu đến số mâm lý thuyết, hiệu suất quá trình chưng cất và lượng nhiệt

cần sử dụng.

2. Cơ sở lý thuyết

2.1. Cân bằng vật chất

Q trình tính tốn cân bằng vật chất chưng cất dựa trên cơ sở phương pháp Mc CabeTheile xem gần đúng đường làm phần chưng cất là đường thẳng.

2.1.1. Phương trình cân bằng vật chất

F=W+D

F.xF = W.xw + D.xD

Trong đó:

F, W, D: lần lượt là suất lượng nhập liệu, sản phẩm đáy và sản phẩm đỉnh

(kmol/h).

xF, xW, xD: lần lượt là thành phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong nhập liệu, sản

phẩm đáy và sản phẩm đỉnh (mol/mol).

2.1.2. Chỉ số hồi lưu (hoàn lưu)

Chỉ số hồi lưu là tỉ số giữa lưu lượng dòng hồn lưu (L o) và lưu lượng dòng sản phẩm

đỉnh (D).



71



Chỉ số hồi lưu (R) không được xác định trực tiếp mà thông qua chỉ số hồi tối thiểu (R min)

và xác định theo phương trình sau: R = b.Rmin

2.1.3. Phương trình đường làm việc

Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn cất:



Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng:



là tỉ lệ lưu lượng hỗn hợp nhập liệu so với lưu lượng sản phẩm đỉnh.

2.2. Cân bằng năng lượng

2.2.1. Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị gia nhiệt nhập liệu.



Trong đó:

Qnl là nhiệt lượng cần cung cấp (kW).

là lưu lượng khối lượng hỗn hợp nhập liệu (kg/s).

CpF là nhiệt lượng riêng hỗn hợp nhập liệu (kJ/kg.oC).

tFR , tFV là nhiệt độ nhập liệu và ra khỏi thiết bị (oC).

2.2.2. Cân bằng nhệt lượng của thiết bị ngưng tụ

Q trình ngưng tụ khơng làm lạnh



Q trình ngưng tụ có làm lạnh



Trong đó:

là lưu lượng khối lượng hỗn hợp sản phẩm đỉnh (kg/s).

RD là nhiệt hóa hơi của sản phẩm đỉnh (kJ/kg).

72



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

BÀI 6. SẤY ĐỐI LƯU

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×