Giáo trình Kỹ thuật sấy nông sản - Phạm Xuân Vượng

Nội dung text: Giáo trình Kỹ thuật sấy nông sản - Phạm Xuân Vượng

1. bộgiáodụcvđotạo tr−ờngđạihọcnôngnghiệpihnội GS.TS.Phạmxuânv−ợng( Chủbiên ) TS.Trầnnh−khuyên Giáotrình Kỹthuậtsấynôngsản Hnội–2006 Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 1
2. lờinóiđầu Giáotrình“Kỹthuậtsấynôngsản”đềcậptớinguyênlýlmviệc,lýthuyếttínhtoán cácquátrìnhkỹthuậtsấy,lmcơsởchoviệcthiếtkếcácthiếtbịsấy.Mặtkhácsấylmộtquá trìnhcôngnghệđ−ợcsửdụngrộngritrongcácngnhcủasảnxuấtnôngnghiệp.Sấylcông đoạnquantrọngcủacôngnghệsauthuhoạchtr−ớckhithựchiệnbảoquảnsảnphẩm.Đối t−ợngsửdụnglsinhviênnămcuốicủangnhcơkhíbảoquảnchếbiếncủatr−ờngđạihọc NôngNghiệp.Đồngthờicũngcóthểsửdụngchosinhviêncơkhínôngnghiệp,côngthôn, .v.v.vcáckỹs−lmviệcliênquantớilĩnhvựcny. Sinhviêntrongquátrìnhhọccầnnắmvữngquátrìnhsấylmộtquátrìnhcôngnghệ, khôngđơnthuầnltáchn−ớcrakhỏivậtliệu.Yêucầusaukhisấyvậtliệuphảiđạtchấtl−ợng cao,chiphínăngl−ợngsấythấp. Giáotrìnhđ−ợctrìnhbytrong6ch−ơng. Ch−ơng1Cơsởlýthuyếtquátrìnhsấy.Trongch−ơngnytrìnhbycáckháiniệmv lýthuyếtchungcủaquátrìnhsấy. Ch−ơng2:Thiếtbịsấyđốil−u. Ch−ơng3:Thiếtbịsấytiếpxúc. Ch−ơng4:Thiếtbịsấybứcxạ. Ch−ơng5:Thiếtbịsấythănghoa. Ch−ơng6:Cácthiếtbịphụtrợhệthốngsấy. Trongtừngch−ơngđđềcậptớimộtsốvấnđềmớicậpnhậttrongthờigiangầnđây, hệthốnghoácáckiếnthứccơbảngiúpsinhviênnắmbắtdễdng.Saumỗich−ơngcócâuhỏi ôntậpvmộtsốbitậpứngdụng. Trongquátrìnhbiênsoạntácgiảđđ−ợcđồngnghiệpgópý.Tácgiảchânthnhcảm ơnBộmônMáynôngnghiệpvkhoaCơĐiệntr−ờngĐạihọcNôngNghiệpIHNội. Cuốnsáchchắcchắnkhôngtránhkhỏinhữngthiếuxót,rấtmongnhậnđ−ợcýkiếnđóng gópcủabạnđọc.CácýkiếnxingửivềPhòngđotạo,khoaCơĐiệntr−ờngđạihọcNôngNghiệpI. Chủbiên GS.TS.PhạmXuânV−ợng Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 2
3. Ch−ơng1 Cơsởlýthuyếtcủaquátrìnhsấy Sấylquátrìnhloạibỏbấtkỳchấtlỏngnorakhỏivậtliệu,kếtquảltăngtỷlệhm l−ợngchấtkhô.Thựctếsấyđốivớil−ơngthựcvthựcphẩmlloạibỏn−ớcrakhỏisảnphẩm. Sấyvậtliệunhằmmụcđích:giảmkhốil−ợng,tăngđộbền(gỗ)tăngnhiệtcháy(nhiênliệu), tăngổnđịnhkhibảoquản(nôngsản). Sấylquátrìnhcôngnghệphứctạp.Vềnguyêntắc,cónhiềuph−ơngphápsấyvậtliệu khácnhau.Theodấuhiệuvềnăngl−ợngtacóhainguyêntắcchính: Loạibỏẩm(n−ớc)rakhỏivậtliệu,khônglmthayđổitrạngtháiliênkết:Vẫnởdạnglỏng. Loạibỏẩmkhithayđổitrạngtháiliênkết:Lỏngbiếnthnhhơi. Loạiđầucóthểthựchiệnbằngph−ơngphápcơhọc(ép,lytâm,lọc). Loạithứhailiênquantớichiphínhiệtđểhâmnóngvậtliệuẩm,bốchơin−ớcởbềmặtvậtliệu vlmsôilỏngbêntrongvậtliệuvdầnthoátrangoi. 1.1.Vậtliệuẩm Đasốnôngsảnlvậtliệuẩm,chứamộtl−ợngn−ớcđángkể.N−ớclthnhphầncủa tổchứcđộngvậtvthựcvật.Độngvậtlạilnguồnthứcănchoconng−ời.Tuynhiênthừa n−ớccóthểdẫnđếnh−hạisảnphẩmdotácđộngcủavisinhvậttrongmôitr−ờngn−ớc.Dođó phầnlớncácsảnphẩmcầnphảigiữkhô. Trạngtháivậtliệuẩmđ−ợcxácđịnhbởiđộẩmvnhiệtđộcủanó.Tínhchấtcủavật liệuẩmđ−ợcđặctr−ngbởitínhchấtnhiệt–vậtlývcácthôngsốvậtlý:nhiệtdungriêng,hệ sốdẫnnhiệt vv. Tronglýthuyếtsấy,độẩmcủavậtliệuđ−ợcphânchiathnhđộẩmt−ơngđốivđộẩmtuyệtđối. 1.1.1.Độẩmt−ơngđối. Độẩmt−ơngđốicòngọilđộẩmtonphần,lsốphầntrămkhốil−ợngn−ớcchứa trong1kgvậtliệuẩm.Khốil−ợngchungcủavậtliệuẩm. g=g a+g k ở đây:g a–Khốil−ợngn−ớc(kg). gk–Khốil−ợngchấtkhôtuyệtđối(kg). g Độẩmt−ơngđốisẽl: W = a ⋅100 % g Tr−ờnghợpW=0tacóvậtliệukhôtuyệtđối. 1.1.2.Độẩmtuyệtđối. Độẩmtuyệtđốilsốphầntrămkhốil−ợngn−ớcchiatrong1kgvậtliệukhô. g a WK = ⋅100 % g K Côngthứcchuyểnđổi W W = K ⋅100 % 100 +WK Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 4
4. W W = ⋅100 % K 100 −W TừbảngphụlụcchotacácgiátrịkhichuyểnđổitừWraW K. Dokhốil−ợngcủaẩmg achứatrongvậtliệucóthểlớnhơnkhốil−ợngvậtliệukhôg K, nênkhácvớiđộẩmt−ơngđối,độẩmtuyệtđốiW Kcóthểlớnhơn100%. Tr−ờnghợptỷsốgiữakhốil−ợngẩmcủavậtliệuẩmvớikhốil−ợngchấtkhôtínhbằng kg/kgvậtliệukhô,tacókhốil−ợngẩmriêng(độchứaẩm). g u = a g K Khốil−ợngẩmriêngcóthểđặctr−ngđộẩmkhôngchỉchotonthểtíchcủavậtliệu mcònlđộẩmởlớphoặcởđiểmnođó.Nếuẩmphânbốđềutheotiếtdiệnthì. W W =100 ⋅uhoặc u = K K 100 MậtđộẩmtrongvậtliệuC(kg/m 3)quanhệvớikhốil−ợngẩmriêngutheoquanhệ. C= u ⋅ ρ0 ởđây: ρ0 –Khốil−ợngtuyệtđốichấtkhôtrongmộtđơnvịthểtích vậtliệuẩm(kgchấtkhô/m 3) Nếuđộgiảmthểtích(giảmthểtíchtrongquátrìnhsấy)nhothì ζ0≈ζK( ζK–mậtđộ chấtkhôcủavậtliệu,hoặckhốil−ợngriêngcủavậtliệukhô) 1.1.1.ẩmtrongvậtliệu. a)Tínhchấtlýhoácủan−ớc: N−ớctrongvậtliệuẩmcóthểtồntạid−ới3dạng:rắn,lỏng,khí ởápsuấtkhíquyểnn−ớcchuyểntừphanóngsangphalỏng,ng−ợclạiở0 0Cn−ớcchuyểntừ pharắnsangphalỏng.Đốivớin−ớcthôngth−ờng,ởnhiệtđộ3,98 0Ccómậtđộlớnnhất1 g/cm3.Khităngnhiệtđộlênmậtđộcủan−ớcbắtđầugiảmvìchuyểnđộngcủacácphântử mạnhlên.Phântửchấtlỏngcũngnh−vậtrắnliêntụcchuyểnđộngdaođộngphứctạp.Ngoi rađốivớivậtthểnhiềunguyêntử,còncóchuyểnđộngdaođộngcủanguyêntửnyđốivới nguyêntửkhác. Trongbấtkỳthờiđiểmno,năngl−ợngchuyển độngdaođộngđ−ợcxácđịnhbằngtổngthếnăngv động năng của phân tử. Khi phân tử ở vị trí trung gian,thếnăngcủanónhỏnhấtcònđộngnăngđạtgiá trịcựcđại.Ng−ợclạiởcácvịtrítậncùngcủaphân tử, động năng bằng không, còn thế năng đạt giá trị cựcđại. Phầntửn−ớccó3nguyêntửtạothnhcấutrúc tamgiác,2prôtônởđáyvnguyêntửôxyởđỉnhởvị tríkhôngkíchđộng,nhânnguyêntửởhơin−ớccó đặctínhsau: Hình1.1. Sơđồxâydựngphântửn−ớc Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 5
5. 0 0 KhoảngcáchOH–0,9584 A ,HH–1,5150 A gócHOH–104 027 ’.T−ơngứngvới 0 0 mứcdaođộngd−ới;khoảngcáchOH–0,4568 A HH–1,5400 A vgócHOA–105 003 ’. N−ớcldịchthểdính−ớt.Sứccăngmặtngoiở200Cbằng0,0727Pa.Cácđặctr−ng vậtlýtrênđây,cũngnh−cácđặctr−ngkháccủan−ớcđá,n−ớcvhơin−ớcđềuphụthuộcvo nhiệtđộvápsuất. b)Hiệnt−ợnghấpphụ. Nghiêncứuhiệnt−ợngpháttriểntrênbềmặtphânchiapha(lỏng–rắn)đốivớivậtliệu ẩmcómộtýnghĩaquantrọng.Quátrìnhsấycungcấpnăngl−ợngchon−ớcthắngcáclựcliên kếtgiữan−ớcvvậtliệusấy,đểdịchchuyểnn−ớctừtronglòngvậtsấyrabềmặtvđivotác nhânsấyđểthảivomôitr−ờng.Bảnchấtcácliênkếtgiữan−ớcvvậtliệulhiệnt−ợnghấp phụ. Th−ờngng−ờitakhảosáthấpphụvậtlývhấpphụhoáhọc.Hấpphụhoáhọclsự liênkếtgiữaphântửn−ớcvcácphântửcủavậthấpphụthôngquatraođổiđiệntửvòng ngoi(tínhngậmn−ớc).Vìthếhấpphụhoáhọcrấtbềnvững,rấtkhódùngnhiệtđểtáchn−ớc khỏihấpphụhoáhọc.Hấpphụvậtlýlliênkếtgiữacácphântửn−ớcvớicácphântửvậthấp phụkhôngcótraođổiiônmchỉdosứccăngmặtngoi.hấpphụvậtlýxảyrakhôngđồngđều theochiềudylớpn−ớcvrấtdễtáchkhỏivậtliệukhisấy.N−ớccótrongvậtliệusấychủyếu ln−ớchấpphụvậtlý. Nh−đbiết,ứngvớiđịnhluậtthứ2củanhiệtđộnghọc,khihệtiếndầnđếntrạngthái cânbằngthếnăngcủahệtiếndầntớicựctiểu,cónghĩalbềmặtchấtlỏngcầntácđộnglực tiếntớigiảmdiệntíchcủanó,đóllựccăngbềmặt σ(sứccăngbềmặt)đốivớimộtđơnvịdi tiếptuyếnvớibềmặt(đin/cmhoặcN/m). Sứccăngbềmặttínhbằngnăngl−ợngtựdocủalớpbềmặttrênmộtđơnvịdiệntích (đin–cm/cm 2nghĩalerg/cm 2hoặcNm/m 2).Nóicáchkhác, σbằngmậtđộnăngl−ợngtựdo củamangmỏngbềmặt. Đốivớin−ớcở0 0C, σ≈75,7đin/cm ≈75,7erg/cm 2≈0,0757N/m.Khảosátsựtácđộng t−ơnghỗcủachấtlỏngvớibềmặtvậtcứng.Trongtr−ờnghợpnyphântửbềmặtvậtcứngsẽ tácdụngvớilựcxácđịnhF clênphântửlớpbiênchấtlỏngvềphíachấtcũngtácdụnglựcF e Cóthểtrìnhbysơđồtácđộngt−ơnghỗ chất lỏng với vật cứng, th−ờng trong đó có pha thứ3lphakhí. Khíkhôngcótácđộngcủangoạilực,giọt chấtlỏngcódạnghìnhcầu.Trênbềmặtvậtcứng trong môi tr−ờng không khí có dạng phân chia 1,2,3 nh− (hình 1.2). Dạng giọt n−ớc phụ thuộc vosựt−ơngứnggiữa σvgóc θ.Góccônlsự Hình1.2. Dạnggiọtchấtlỏnggiới đođộ−ớtbềmặtcứng;cóthểcó3tr−ờnghợpsau. hạnphânchia3pha Tr−ờnghợp1: σ13> σ2–3 + σ1–2 cos θ Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 6
6. 1,2,3–phakhí,lỏngvrắn. ởđây σ13,σ23v σ12lsứccăngbềmặtgiớihạngiữaphakhí–vậtcứng,Lỏng–vật cứngvkhílỏng. θGóctạothnhtừtiếptuyếnvớiđ−ờngviềngiọtn−ớc. Trongtr−ờnghợpnygiọtchấtlỏngbịdẹttrênmặtvậtcứng. Tr−ờnghợp2: σ13 σ2–3 ). Nếuhiệusố σ1–3 σ2–3 = σ12 thìphùhợpvớicôngthứ(1–1), cos θ=1v θ=0,nghĩalbềmặtvậtrắnbịdính−ớthonton,góc θkhôngtạothnh,sức căngbềmặtđặctr−ngbởisựthừanăngl−ợngtựdocủalớpbềmặt.Phụthuộcvonhiệtđột, sứccăngbềmặtcủan−ớccóthểxácđịnhtheocôngthức(erg/cm 2). σt=75,7 ⋅(1–0,002 ⋅t) Trongtr−ờnghợpthứhai(1)<cos θ<0,90 0< θ <180 0(hình1–3),bềmặtkhôngbị−ớt,gọildịch thểkhôngdính−ớt( σ13 < σ23). Tínhdính−ớtlđộnglựctạoraápsuấtmaodẫn haychiềucaocộtdịchthểtrongcácốngmaodẫn. Hình1.3. Dạnggiọtchấtlỏngởbiên (Hình1.4)Trongmộtthờigiannhấtđịnhdịchthể giớigiữa3phakhi90 0< θ<180 0 trong ống mao dẫn dâng lên độ cao h so với mặt thoángcủadịchthể. Nếuchấtlỏngkhông−ớtthnhống,n−ớctrongốngmaosẽhạxuống.Cộtchấtlỏngcó mậtđộ ρl,ởđộcaoh,cânbằngvớitổnglựctácdụnglênchuviốngmaobánkínhr 0. 2 π⋅⋅⋅rh0 ρl ⋅= g2 πσθ ⋅⋅⋅ r 0 cos Từđóxácđịnhchiềucaochấtlỏngdânglênh 2⋅σ ⋅ cos θ h = r0 ⋅ g ⋅ ρl Đốivớin−ớckhi−ớthonton( θ=0,cos θ=1),bánkínhcongcủabềmặtdịchthể: r r=0 = r cos θ 0 Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 7
7. 0,15 Khit=20 0C, σ≈73erg/cm 2v h = (cm) r0 5 5 Trongốngmaobánkínhr 0=10 cm,chiềucaoh=0,15.10 cm=150mváplựccột n−ớcbằng1,5MPa. Nếuchiềucaohnhỏhơnvứngvớir 0,thìđộlõmcủabềmặtcộtdịchthểsẽgiảm,bềmặt tạothnhápsuấtd−ơng.Đốivớivậtthểdính−ớtchiềucaocộtdịchthểtrongốngmaoh>0sovới chiềucaomặtthoáng,ng−ợclạivớidịchthểkhôngdính−ớtchiềucaocộtdịchthểtrongống maoh 10 cm). Nh−đthấyởphầntrên,hiệnt−ợngbềmặtđ−ợcpháttriểnkhitácđộngt−ơnghỗcủa chấtlỏng(n−ớc)vớivậtcứng,vềcơbảnliênkếtkhôngchỉvớit−ơngtácvậtlýmcảt−ơngtác Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 8
8. hoáhọc.Khảosáthiệnt−ợngphứctạptrênlmộtkhókhănrấtlớn;mphảiápdụngph−ơng pháphiệnđạicủacơhọcl−ợngtử. 1.1.2.Phânloạidạngliênkếtẩmtrongvậtliệu. Nôngsảnlmộthệtrongđóẩmcódạngliênkếtkhácnhauvớivậtrắn.Nhiềucông trìnhnghiêncứuchophépđơngiảnhoáviệcphânloạicácdạngliênkếtn−ớc,nh−nghiệnnay tachialmhailoại:n−ớcn−ớctựdovn−ớcliênkết. Cácdạngliênkếtẩmđ−ợcchiathnhbanhómchính:liênkếthoáhọc,liênkếtvậtlý vliênkếtcơvậtlý. Trongđóẩmliênkếthoálýkhôngcóthểkhửđ−ợcbằngquátrìnhsấy.Mặtkhácliên kếthoáhọccủan−ớcvớivậtliệuchỉđ−ợcloạibỏnhờtácđộnghoáhọchoặcgiacôngnhiệt đặcbiệtmạnh.Khisấyloạiliênkếtnykhóloạibỏ. a)Năngl−ợngliênkếtẩmvớivậtliệu. Π.A.Rêbinđersửdụngquanhệnhiệtđộnghọccơbản,chođặctínhsốl−ợngnăng l−ợngliênkếtẩmvớivậtliệutiếpnhậnnăngl−ợngtựdođẳngnhiệt.Vìliênkếtn−ớcvớivật liệulmgiảmápsuấthơin−ớctrênbềmặtcủanó,chínhvìthếnăngl−ợngtựdot−ơng−ngsẽgiảm. Giảmnăngl−ợngtựdo ∆FởnhiệtđộTkhôngđổihoặcnăngl−ợngliênkếtbiểudiễn bởicôngLcầnchiphíđểtáchrời1moln−ớckhỏivậtliệu(khôngthayđổithanhphần),cóthể xácđịnhtheocôngthức(erg/mol). P −∆=FLRT =⋅⋅lnh =−⋅⋅ RT ln ϕ Pu ởđây:Phápsuâthơibohocủan−ớctựdo. Pu áp suất hơi n−ớc cân bằng trên vật liệu với hm l−ợng ẩm u trong môi tr−ờngkhôngkhíbấtkỳ. P Rõrng: ϕ = u Ph Liênkếtgiữan−ớcvớivậtliệucngchắc,cnglmgiảmđộlớnP uvng−ợclại,đốivới n−ớctựdoP uđạtđ−ợcgiátrịP h, ϕ=1vnăngl−ợngliênkếtL=0. L=R ⋅T⋅ln1=0 Chỉlớpn−ớcmộtphầntử,nghĩallớpn−ớccóchiềudầymộtphântử(đ−ờngkính phântửn−ớcbằng3 ⋅10 8cm)lliênkếthấpthụvớinăngl−ợngcủaliênkếtphântửthấyrõ. Liênkếtcủalớpn−ớcxảyragiảmđộtngộtvớiviệctăngkhoảngcáchđốivớibềmặthấpthụ t−ơngứngvớiquyluậtcủalựcphântử.Vìvậyl−ợngn−ớcliênkếthấpthụtrongvậtliệuphụ thuộcvotổngbềmặtbêntrongcủaphầntửvcóthểth−ờng(theothểtích)chiếm1 ữ5%đối vớithểtíchchungcủavật.Khiđ−ờngkínhphântử10 6cmn−ớchấpthụcóthểchiếm18%v lớnhơnnếuđ−ờngkínhphântửcngnhỏ. Hiệuquảnhiệtliênkếtcủan−ớc: Q= Qu − Q h hoặc ∆r = ru − r ởđây:Q unhiệtbốchơicủan−ớcliênkếtvớivậtliệutaxácđịnhđộẩm(r u). Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 9
9. Q hNhiệtbốchơicủan−ớctựdo. Theoph−ơngtrìnhGipsHemlhols,sựthayđổinăngl−ợngbêntronghoặcentanpitrong ∂∆ F quátrìnhđẳngnhiệt,đẳngtíchv: ∆=∆I F − T ⋅ ∂T ∂lnP ∂ ln P Từ(1.3)suyra: QRT=⋅⋅2u; QRT =⋅⋅ 2 h h∂T h ∂ T ∂lnP ∂ ln P  ∂ ln ϕ Khiđó: QRT=⋅2 u − h  =⋅⋅ RT 2 (1.4) ∂T ∂ T  ∂ T ∂lnP ∂ ln P BởivìQ >Q vP h u h u h ∂T ∂ T Bấtđẳngthứcnyminhhoạbởiđ−ờngcong(Hình1.5)biểudiễnsựphụthuộcgiữaP vT.Từhìnhtathấy,đ−ờngconglnP u=f(T),tanggócnghiêngcủatiếptuyếnlớnhơnsovới lnP h=f(T).Đốivớikhoảngnhiệtđộkhônglớn: ∂ ln ϕ ∂Q Q=⋅⋅ R T2 ≈ const v = 0 ∂T ∂T Tacóbiểuthứcđốivớiápsuấthơitrênn−ớcliênkết: Q  P= P exp  −  (1.5) u h R⋅ T  Từnhữnggiảthiếtnhiệtđộngđặctr−ngchođộlớnnăngl−ợngliênkết. Π.ARêbinđe đtínhnhữngdạngliênkếtn−ớcvớivậtliệukhuếchtán( ДUC ПEPCH ЫЙ )khisấy. +N−ớcliênkếthoáhọc. Đốivớin−ớcny,năngl−ợngliênkếtLđạtgiátrịlớnnhất.Thídụđốivớisựkếttinh 0 3 củasunphátđồngCuSO 4ở25 CP u=0,11,P h=3,2KPavL=8,4.10 J/mol. +N−ớcliênkếthấpphụ. Đối với n−ớc liên kết hấp phụ áp lực hơi phụ thuộc vo độ ẩm của vật liệu đ−ợc gọi l hấp phụđẳngnhiệt.Dạngliênkếtẩmnyđặctr−ng chỉđốivớivậtliệucóđộẩmnhỏ,nghĩalgiá P trị ϕ = u khôngđángkể;t−ơngứngvớinăng Ph l−ợngliênkếtlớn. Thídụkhi ϕ=0,25,L=3,47.10 3J/mol. +Liênkếtmaodẫn. Năngl−ợngliênkếtđốivớin−ớcloạinygây raliênkếthấpphụcủalớpđaphântửtrênthnh Hình1.5. SơđồsựphụthuộcgiữaPvT ống mao v giảm áp suất hơi trên mặt cong trongbảngbánlogarit trongốngmaosovớiápsuấthơitrênbềmặt phẳngcủan−ớctựdo.N−ớccònlạiởbêntrongốngmaokhôngkhácvớin−ớctựdo. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 10
10. Năngl−ợngliênkếtẩmcủaốngmaotokhônglớnvgầnvớinăngl−ợngcủaẩmtựdo. Nếuápsuấthơitrênmặtcongcủan−ớccóthểxácđịnhgầnđúngtheođịnhluậtcủaKluvin: 2σ V0  Pr=− P h exp  − ⋅  (1.6) r R⋅ T  Năngl−ợngliênkếtLcóthểxácđịnhtheocôngthức(12)khithayP uvP h. 2σ L= ⋅ V r r 0 Với:V 0lthểtíchriêngcủahơin−ớctrênmặtthoáng. Khiđ−ờngkínhốngmaokhônglớn,Lđạtgiátrịlớnnhất.Thídụkhi2r=10 6cm,L=5,3.10 2J/mol. b/Liênkếtthẩmthấu. Liênkếtthẩmthấuđiểnhìnhlliênkếtcủan−ớctrongcácdungdịch,ởđâykhốil−ợng chínhliênkếtcủanóyếuthẩmthấu,nghĩalăngtrôpi.Bảnchấtcủaliênkếtnyđ−ợcbiểu diễntrongđóápsuấtcủahơiP utrêndungdịchnhỏhơnápsuấthơiP htrênn−ớc.Từph−ơng trìnhGipsHemlhols. −∆F =−∆ ITS + ∆ (1.7) ởđây: ∆IĐộgiảmnăngl−ợngbêntrong(hoặcentalpitrongquátrìnhđẳngápv đẳngtích).Xemliênkếtn−ớckhicót−ơngtácphântử. ∆Sđộtăngăngtrôpitrongquátrìnhđẳngnhiệt. Liênkếtthẩmthấutrởlênrõrệtkhikhôngcónhữngliênkếtvữngchắchơnnghĩal khi ∆I →0. Khiđó −∆F = T ∆ S =− RTln n 0 Pu ởđây:n 0lphầnmolcủan−ớctrongdungdịch, n0 =ϕ = Ph 1.1.3.Cácđặctr−ngnhiệtđộngcủavậtliệuẩm. a/Thếdẫnẩm. Kháiniệmvềthếdẫnẩmcũngt−ơngtựnh−thếdẫnnhiệt. ẩmchỉcóthểtruyềntừvật haymộtphầncủanócóđộẩmcaosangvậthaymộtphầncủavậtkháccóđộẩmthấphơn. Giữatruyềnnhiệtvtruyềnchấtcónhữngtínhchấtt−ơngtự.Thídụ(hình1.6),cho thấysơđồphânbốthếchuyểnnhiệt,nghĩalnhiệtđộventanpicủachìvsắt. ởtrạngthái cânbằngnhiệtđộcủahaivậtthểnh−nhau(50 0C)vtrêngiớihạntiếpxúccóbiếnchuyểnđột ngộtcủaentanpi(TừI=C.t=0,127 ì50=6,3KJ/Kgđốivớichì,đếnI=0,46 ì50=23,0KJ/Kgđối vớisắt).Rõrng,sựchuyểnbiếnnylnguyênnhânsựkhácnhaucủanhiệtkhốiriênggiữahai vậtthể.Vìthếđểphântíchhiệnt−ợngchuyểnchấthợplý,t−ơngtựnhiệtkhốiriêngcủachất lỏngnóng(n−ớc).Đ−avokháiniệm“nhiệtkhốiriêngđẳngnhiệt”C mđốivớivậttiêuchuẩn (giấylọc)bằng1/100U Cmax nghĩal: 1 C= u Kg/Kg 0M mtc/ 100 Cmax Nh−vậy,t−ơngtựthếchuyểnnhiệtnhiệtđộ,hml−ợngẩmriêngcựcđạicủavậttiêu 0 chuẩn,t−ơngứngvớithếchuyển θmtrong100độ( M)traođổikhối. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 11
11. u u ⋅100 θ =tc/ = tc / mt/ c C u ()mtc/ T() Cmax T 0 Trongđó:ut/c hml−ợngẩmtiêuchuẩn,khiu t/c =u Cmax , θmt/nghiệm =100 M. Trongthídụtiếpxúcgiữathanbùnvgiấylọc,hml−ợngẩmcácvậtliệuđóởtrạng tháicânbằngnhiệtđộngu t/c =0,5Kg/Kg,thếchuyểnkhối(u Cmax )T=0,277Kg/Kg. 0,5 θ = ⋅100 = 180 0 M . mt/ ngh 0,277 Đểchuyểnvậtchất(ẩm)vnhiệttừvậtnyđếnvậtkháccầntạonênsựsaikhácthế t−ơngứng.Đặcbiệttathấysựhiệndiệnsaikhácthếẩmvnhiệttruyềntừvậtcóhml−ợng ẩmnhỏtớivậtcóhml−ợngẩmlớn. than cát bùn Kg /Kg kg kg kg kg giấylọc thanbùn m θ Thế Kg /Kg Hml−ợngẩmu(Kg/Kg) ẩm Khoảngcáchtừmặttiếpxúc(cm) a/ c/ Kcal/Kg chì nhôm /Kg) sắt Kcal Kcal Cal kg kg (K chì Kcal/Kg EntanpiI Nhiệtđộ nhiệt Khoảngcáchtừbềmặttiếpxúc(cm) b/ d/ Hình1.6. Phânbốẩm,entanpivthếchuyểntronghệvật. Vậttiêuchuẩnvthanbùn(a),chìvsắt(b),chuyểnẩmvnhiệtkhihiệndiệnthế(c,d). Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 12
12. Đơnvịđođ−ợcgọilthếdẫnẩmvkýhiệul θ.Trongdẫnẩmđẳngnhiệt,tacóthể xemthếdẫnẩm θlmộthmcủađộchứaẩmuhay θ=f(u).Nếutrongdẫnnhiệt,từkhái dq niệmnhiệtđộvnhiệtl−ợng,ng−ờitađ−arakháiniệmnhiệtdungriêng: C p dt Với: dqnhiệtl−ợngcầnđểhâmnónghoặclmnguội1Kgvậtchấtnónglênhoặclạnhđi. dtbiếnthiênnhiệtđộtrongquátrìnhđẳngáp. Trongdẫnẩmtacũngđ−arakháiniệmẩmdungriêngtrungbìnhvcụcbộ. ẩmdung riêngtrungbìnhđặctr−ngchosựthayđổihml−ợngkhốicủavật ∆Ut−ơngứngvớisựthay đổithếchuyểnkhốitrênmộtđơnvịđocủathếny,nghĩal: ∆u Cm = ∆θm Đốivớinhiềuvậtsựphụthuộc θm=f(u)lphituyến,độlớnC mthayđổivớisựthayđổi hml−ợngẩm.Chínhvìthếđ−avokháiniệmẩmdungriêngthựcđẳngnhiệt(khinhiệtđộ củavậtl θ): ∂u  C =   m ∂θ m  θ ẩmdungriêngthực(cụcbộ)ởchếđộđẳngnhiệtC m=f(u)xácđịnhbằngđồthịđ−ờng congviphân θm=f(u)khi θ=const. b/ ẩmđộ. Đonhiệtđộtheothangbáchphân,ng−ờitachọnn−ớclmvậtmẫuvnhiệtđộn−ớcđá đangtanl0 0Cvnhiệtđộn−ớcđangsôil100 0Cởcùngápsuất760mmHg.Nếunhiệtl−ợng đobằngKcalthìnhiệtdungriêngcủan−ớcbằng1Kcal/Kg.K. T−ơngtựthếdẫnnhiệtlnhiệtđộ;hml−ợngẩmriêngcựcđạicủavậttiêuchuẩn 0 t−ơngứngvớithếchuyển θmtrong100độtraođổikhối( M). u u ⋅100 θ =tc/ = tc / (1.8) mt/ c C u ()mtcT() Cmax T ởđây: 0 ut/c hml−ợngẩmtiêuchuẩn,khiu t/c =u Cmax , θmt/c =100 M. Khikhảosátvídụtiếpxúccủathanbùnvgiấylọc,hml−ợngẩmtrongtrạngtháicân bằngnhiệtđộngu t/c =0,5Kg/Kg,thếchuyểnkhốikhi(u Cmax )=0,277Kg/Kg. 0,5 θ = ⋅100 = 180 0 M mt/ c 0,277 Đểchuyểnchất(ẩm)vnhiệttừvậtnyđếnvậtkháccầntạohiệucủathết−ơngứng (Hình1.6c,d). Tathấyrằngkhitồntạihiệuthếẩmvnhiệtchuyểntừvậtcóhmẩmnhỏvovậtcóhmẩmlớn. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 13
13. 1.1.4.Cácthôngsốnhiệtvậtlýcủavậtliệuẩm. a/Nhiệtdungriêngcủavậtliệuẩm. Nhiệtdungriêngcủavậtliệuẩm(J/Kg. 0K)th−ờngđ−ợctínhnh−ltrungbìnhcộngđộlớn 0 nhiệtdungriêngcủachấtkhôcủavậtliệuC Kvnhiệtdungriêngcủan−ớcC nbằng4,19(KJ/Kg. K). C(100 − WCW) + ⋅ C = K a (1.9) M 100 Nhiệtdungriêngcủachấtkhôcủacácsảnphẩmthực phẩm khác nhau từ 1257 ữ1676J/Kg. 0Khoặc0,3 ữ0,4Kcal/Kg 0C. Côngthứctrêncóthểtrìnhbyd−ớidạng: C− C C= C +a K ⋅ W M K 100 Nhiệtdungriêngcủavậtliệuẩmđốivớisốkilogamchấtkhô,thìnhiệtdungqui dẫnJ/Kgchấtkhô. 0K. C(100 − WCW) + ⋅ C⋅ W W c Cqd =K a =+ Ca =+=+⋅ CCCCu (1.10) M 100−WK 100 − W Ka 100 Ka J Kcal 0 Kg. K Kg0 C Hình1.7. Sựphụthuộccủanhiệtdungriênghạtlúatiểumạchvođộẩmcủanó. 1TheoBH ИИ ;2Theocôngthứchỗnhợp;3TheosốliệucủaĐisnhêa;4Theosốliệu của Г.AÊgôRôVa;5TheosốliệucủaB.C. ИKôlôva. Phùhợpvớicôngthức(1.9,1.10)th−ờngdùngđểtínhtoánthiếtbịsấy,sựphụthuộc giữanhiệtdungriêngcủavậtliệuvđộẩmcóđặctínhtuyếntính.Quathựcnghiệmchothấy Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 14
14. đốivớinhiềuloạivậtliệuvsảnphẩm,hmC M=f(W)khôngphảilđơnđiệuvđồthịcủanó thìcónhữngđiểmgẫykhúc. Trênhình1.7chothấysựphụthuộcnhiệtdungriêngcủahạtlúamạchvođộẩmcủa nó.Sựphụthuộcnynhậnđ−ợctheosốliệucủanhiềutácgiả.Theocôngthức(1.9)thì 0 0 CK=1548J/Kg K=0,37Kcal/Kg C. b/Hệsốdẫnnhiệtcủavậtliệuẩm. Truyềnnhiệttrongvậtliệuẩmkhácvớitruyềnnhiệttrongvậtliệukhô.Hệsốdẫnnhiệt củavậtliệuẩmphụthuộcvobảnchấtvậtkhô,độẩmcủanó,cấutrúccáchangxốp,đ−ờng kínhcácmaoquản, Hệsốdẫnnhiệt λ(W/m. 0K)lhệsốtỉlệtrongph−ơngtrìnhFuariê. q =−λ ⋅∇ θ ởđây:qmậtđộdòngnhiệttrongvật(W/m 2) ∇θGradiennhiệtđộ 0K/m. Nếuhệsốdẫnnhiệtcủavậtliệukhô λKvcủan−ớchoặchơin−ớctrongcáchangxốp λn đbiếtthìhệsốdẫnnhiệtcủavậtliệuẩmcóthểtính: λ2  1−− 1  ⋅⋅ψ V1 λ1  λ= λ K ⋅ 1+()ψ − 1 V2 Trongđó: λ1,V 1; λ2,V 2t−ơngứnglhệsốdẫnnhiệtvthểtíchcủavậtcứngvphahơi. ψhệsốhìnhdángcủaphântửtạonênvậtliệuẩm. Phântửhìnhcầu: 3λ ψ = 1 2λ1+ λ 2 Phântửdạnghìnhtrụ: 5λ+ λ ψ = 1 2 3()λ1+ λ 2 Đốivớihạtdạngtấmmỏng: λ+ 2 λ ψ = 1 2 3λ2 Thựctếđốivớivậtliệuẩmcụthểthìhệsốdẫnnhiệtchủyếuphụthuộcvođộẩmv nhiệtđộ.Trongkỹthuật,đểtínhtớiảnhh−ởngnytadùngcáccôngthứcthựcnghiệm.Đối vớilúamìvhạtngũcốc: 0 λ=0,070+0,0233. ωK(W/m K) ởđây: ωKĐộẩmtuyệtđối. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 15
15. c/Hệsốdẫnnhiệtđộ. Nh−tađbiết,hệsốdẫnnhiệtđộalđặctínhquantrọngcủavậtliệu,xácđịnhquán tínhnhiệtcủanó.acngcao,cngxảyrahâmnónghoặclmlạnhvậtliệucngnhanh,nghĩa lhệsốacầnphảitínhkhinghiêncứuvtínhtoánquátrìnhkhôngổnđịnhhâmnóng,lm lạnh,sấy,lmẩm, λ a = (1.11) C ⋅ ρ ởđây: λhệsốdẫnnhiệtcủavậtliệu Cnhiệtdungriêng ρmậtđộ(hoặckhốil−ợngthểtích). Hình1.8. Sựphụthuộchệsốdẫnnhiệtavohml−ợngẩmu Iđốivớicát;IIđốivớiđấtsét;IIIđốivớithanbùn. TíchC. ρlnhiệtdungđơnvịcủathểtíchvậtliệu,nóđặctr−ngchokhảnăngtrữ nhiệt:C. ρcnglớn,cũngnh−giátrịcủa λhệsốasẽcngnhỏ,nghĩalvậtliệucókhảnăng trữnhiệtcnglớnsẽbịhâmnóngvlmlạnhchậm. Ph−ơngtrìnhviphântruyềnnhiệtbêntrongcódạng: ∂θ =a ⋅∇ 2θ (1.12) ∂τ Trênhình1.8theosốliệucủaA.B.L−kốptrìnhbyđ−ờngcongđặctr−ngphụthuộc củahệsốavohml−ợngẩmuđốivớicát,đấtsétvthanbùn.Cácđ−ờngcongcóđiểmcựctrị. 1.2.Tácnhânsấy Quátrìnhsấynhiệtbaogồmchuyểnẩmcótronglòngvậtliệud−ớidạnghơivloạibỏ hơiẩmđóvomôitr−ờngbênngoi.Quátrìnhphântửẩmnhậnđ−ợcnhiệtl−ợngtừhỗnhợp khôngkhíẩmtrộnlẫnvớisảnphẩmcháycủanhiênliệu(tácnhânsấy)đểdịchchuyểntừtrong Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 16
16. vậtthểrabềmặtvtừbềmặtvokhônggiantácnhânsấybaoquanhđểthảivomôitr−ờng. Nh−vậykhôngkhícùngmộtlúclmnhiệmvụtruyềnnhiệtvtruyềnẩm. Thiếtbịsấygồmhaiphầntửchính:calorife1vbuồngsấy2.Trongcalorifekhôngkhí đ−ợchâmnóngkhikhôngthayđổihml−ợngẩm.Trongbuồngvậtliệunhậnnhiệt,khôngkhí bịnguộiđi,đồngthờitiếpnhậnẩmthoátratừvậtliệuẩm.Khihml−ợngẩmcủakhôngkhí tănglên,khảnăngsấysẽgiảm.Dođótácnhânsấycầnđ−ợccảithiện,đ−avokhíđđ−ợc hâmnóngmới,khôhơn.Đểlmnhiệmvụnytadùngquạt3. Trongquátrìnhsấy,trạngtháicủatácnhânsấyliêntụcthayđổi.Khôngkhíẩmlhỗn hợpcủakhôngkhíkhôvớihơin−ớc.Gầnđúngcóthểcoikhôngkhíkhônh−lkhíthuầnnhất vớikhốil−ợngphântửhiệudụng àK≈29. Khôngkhíkhôlhỗnhợpcủaôxyvnitơvmộtsốchấtkhíkhácnh−CO 2,SO 2, cáckhínycóthnhphầnkhôngđángkểcóthểbỏqua.Thnhphầnôxyvnitơtrongkhông khíkhôt−ơngứngbằng21%v79%theothểtíchhoặc23,3%v76,7%theokhốil−ợng. Bảng1.2.Hằngsốkhívkhốil−ợngphântửcủakhí. 0 0 0 0 Khí Ri(Kg.m/Kg C) Ri(J/Kg K) àK Khí Ri(Kg.m/Kg C) Ri(J/Kg K) àK CO 2 19,30 190 44 CO 30,30 298 28 N2 30,30 298 28 Khíkhô 29,30 287 29 O2 26,50 260 32 Hơin−ớc 47,10 462 18 SO 2 13,25 130 64 1.2.1.Thôngsốcơbảncủakhôngkhíẩm. PhùhợpvớiđịnhluậtĐanTông,ápsuấtcủahỗnhợpkhí,vớithểtíchxácđịnhbằng tổngápsuấthơicủatấtcảcácthnhphần. Bppp=1 + 2 + 3 ++ p n Trongđó:Bápsuấtchungcủahỗnhợpkhí. p 1,p 2, p nápsuấthơicủacáckhíthnhphần. T−ơngứngvớiápsuấtphongvũbiểucủakhôngkhíẩm: B= pKK + p h ởđây:p KK ápsuấtriêngphầncủakhôngkhíkhô. phápsuấtriêngphầncủahơin−ớcchứatrongkhôngkhí. Bảng1.3.Sựphụthuộccủaápsuấthơibohop hvnhiệtđộcủanó. C C C C C ,mmHg ,mmHg ,mmHg ,mmHg ,mmHg ,Pa ,Pa ,Pa ,Pa ,Pa 0 0 0 0 0 H H H H H H H H H H P P P P P t, t, t, t, t, p p p p p 20 0,722 96,5 32 35,66 4,86 58 136,1 18,2 84 416,8 55,7 19 0,850 113,0 7 7,51 1,02 33 37,73 5,1 59 142,6 19,05 85 433,6 57,6 18 0,935 124,0 8 8,05 1,07 34 39,90 5,33 60 149,4 19,92 86 450,9 60,2 17 1,027 137,0 9 8,61 1,15 35 42,18 5,63 61 156,4 20,84 87 468,7 62,4 16 1,128 151,0 10 9,21 1,23 36 44,56 5,95 62 163,8 21,81 88 487,1 65,0 15 1,238 164,1 11 9,84 1,31 37 47,07 6,27 63 171,4 22,81 89 506,1 67,5 14 1,357 181,0 12 10,52 1,40 38 49,69 6,63 64 179,3 23,86 90 525,8 71,0 13 1,486 199,2 13 11,23 1,5 39 52,44 6,99 65 187,5 25,01 91 546,1 72,7 12 1,627 218,3 14 11,99 1,59 40 55,32 7,36 66 196,1 26,2 92 567,0 75,7 11 1,780 238,1 15 12,79 1,71 41 58,34 7,76 67 205,0 27,38 93 588,6 78,4 Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 17
17. 10 1,946 260,0 16 13,63 1,82 42 61,50 8,2 68 214,2 28,31 94 610,9 82,5 9 2,125 285,1 17 14,53 1,94 43 64,80 8,64 69 223,7 29,8 95 633,9 84,5 8 2,321 311,2 18 15,48 2,06 44 68,26 9,1 70 233,7 31,1 96 657,6 87,7 7 2,532 338,0 19 16,48 2,19 45 71,88 9,57 71 243,9 32,45 97 682,1 91,0 6 2,761 369,0 20 17,54 2,34 46 75,65 10,1 72 254,6 34,1 98 707,3 94,3 5 3,008 400,0 21 18,65 2,49 47 79,60 10,62 73 265,7 35,45 99 733,2 97,7 4 3,276 437,0 22 19,33 2,64 48 83,71 11,15 74 277,2 37,0 100 760,0 101,3 3 3,566 476,2 23 21,07 2,82 49 88,02 11,75 75 289,1 38,45 2 3,879 509,0 24 22,38 2,98 50 92,51 12,35 76 301,4 40,17 1 4,216 560,0 25 23,76 3,17 51 97,20 12,99 77 314,1 41,9 0 4,579 612,0 26 25,21 3,36 52 102,1 13,61 78 327,3 43,6 1 4,93 660,2 27 26,74 3,56 53 107,2 14,4 79 341,0 45,5 2 5,29 706,2 28 28,35 3,78 54 112,5 15,01 80 355,1 47,4 3 5,69 760,2 29 30,04 4,00 55 118,0 15,75 81 369,7 49,4 4 6,10 813,4 30 31,82 4,24 56 123,8 16,38 82 384,9 51,49 5 6,54 875,4 31 33,70 4,46 57 129,8 17,3 83 400,6 53,4 6 7,01936,5 Bảngtrênchotaápsuấthơibohophụthuộcvonhiệtđộ. TheođịnhluậtĐanTônthấyrằngápsuấtriêngphầncủahơitrongkhôngkhíẩmp h nhỏhơnápsuấtchungcủahỗnhợpB.Tuynhiênvìnhiệtđộhơibằngnhiệtđộhỗnhợp,rõ rnghơiởtrongkhôngkhíẩmkhôngboho,cónhiệtđộv−ợtquánhiệtđộsôicủan−ớc trongkhiápsuấtriêngphầncủanóđcho,nghĩalnóởtrạngtháiquámức. ápsuấtphongvũbiểuvápsuấtriêngphầncủahơilnhữngthôngsốđặctr−ngtrạng tháikhôngkhíẩm.Ngoinhữngthôngsốny,trạngtháicủakhôngkhíẩmđ−ợcđặctr−ngbởi hngloạtcácthôngsốkhác:độẩmtuyệtđối,độẩmt−ơngđối,hml−ợngẩm,mậtđộ,thểtích riêng,nhiệtđộventanpi.Khibiếtbathôngsốcủakhôngkhíẩm,cóthểtìmđ−ợccácgiátrị thôngsốcònlạicủanókhisửdụngcácquanhệsau: 3 Độẩmtuyệtđốicủakhôngkhí ρalkhốil−ợngcủahơin−ớcchứatrong1m không 3 khíẩm(g/m ),đồngthời ρacũnglmậtđộcủahơin−ớcchứatronghỗnhợp. Độẩmt−ơngđốicủakhôngkhíltỷsốgiữađộẩmtuyệtđốivớikhốil−ợnghơin−ớc 3 cựcđạicóthể( ρmax )chứatrong1m khôngkhíẩmcócùngmộtđiềukiện(nhiệtđộvápsuất). ρ ρ ϕ = a hoặc ϕ =a ⋅ 100% ρmax ρmax Độẩmt−ơngđốilthôngsốquantrọngcủakhôngkhíẩm.Độlớncủanóđặctr−ng chokhảnăngkhôngkhíđ−ợcbohobởiẩm.Giátrị ϕcngnhỏtrongđiềukiệnđơngiản bằngnhau,khảnăngsấycủakhôngkhícnglớn. Đặctínhphụthuộccủa ϕvonhiệtđộ,khácnhau: •Nếunhiệtđộcủakhôngkhíẩmt,thấphơnnhiệtđộsôicủan−ớct Kởápsuấtphong 0 vũbiểuđcho,nghĩalkhit<t K(khiB=760mmHg,t K=100 C,khiB=745mmHg, 0 tK=99,4 C), ρmax lmậtđộhơiboho ρhởnhiệtđộđcho,nghĩal ρmax = ρa khiđó: ρ ϕ = a ρh Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 18
18. Giátrịcủa ρatrìnhbytrongbảnghơin−ớc.Đốivớitínhtoánkỹthuậtcóthểdùng côngthứcthựcnghiệmcủa Г.K.Philônhencô: 6,9 t lgρ = 0,686 + (1.13) h 230 + t 3 ởđây: ρatínhbằng(g/m ). Tínhgầnđúngcóthểdùngph−ơngtrìnhđặctínhcủakhílýt−ởng,đốivớihơin−ớccóthểviết: RT RT paa=⋅ρ; p hh =⋅ ρ (1.14) àa à h ởđây: àaphântửl−ợngcủahơin−ớc, àa=18. p aápsuấthơibohoởnhiệtđộđcho(Bảng1.5) Rhằngsốcủachấtkhí,R=8314,3J/Kmol. 0K. GiátrịbằngsốcủađộlớnRbằngcôngdn1Kgphântử(Kmol)khíởápsuấtkhông đổivnhiệtđộtănglên1độ. Từph−ơngtrình(1.14)có: ρ p ϕ =a = a (1.15) ρhp h Độlớnp hphụthuộcvonhiệtđột,nângcaonhiệtđộ,ápsuấthơibohotăng (Bảng1.5),chínhvìthếkhihml−ợngẩmkhôngđổicủakhít−ơngứngvớigiảmgiátrị của ϕ.Khihâmnóngkhôngkhítrongcalorifekhảnăngsấycủanótănglên,ng−ợclạikhilm lạnhkhôngkhíp hsẽgiảmxuống;độẩmt−ơngđốikhihml−ợngẩmkhôngđổisẽnângcao, đạtđ−ợcp h=p a(100%).Khôngkhítrởthnhbohovbắtđầucóng−ngtụhơin−ớc. 0 0 Trongkhoảngnhiệtđột=0 C ữ100 C,p h(mmHg)cóthểtínhtheocôngthứcthực nghiệmcủaPhilônhencô: 7,5 t lgp = 0,622 + (1.16) h 238 + t •Nếunhiệtđộcủakhôngkhíẩmcaohơnt Kởápsuấtđchothìbohohontoncó thểchỉkhikhôngkhíkhôkhôngtuyệtđốivápsuấthơibohobằngápsuấtphongvũbiểu ph=B,tacó: p ϕ = a B 1.2.2.L−ợngchứaẩm. L−ợngchứaẩm(hml−ợngẩm),lkhốil−ợnghơin−ớcchứatrong1kgkhôngkhíkhô. Thôngsốnyđ−ợcdùngphổbiếnđểtínhthiếtbịsấy. G d = a Kgẩm/Kgkk. GK Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 19
19. G hoặc d =1000 ⋅ a gẩm/Kgkk. GK Sửdụngph−ơngtrìnhtrạngtháiđốivớihơin−ớcvkhôngkhíkhôtacó: R⋅ T p⋅ V = G ⋅ a a a à a (1.17) RK ⋅ T pK⋅ V = G K ⋅ àK ởđây: 0 0 R a=462J/Kg. K,R K=287J/Kg. K.Thayápsuấtcủahỗnhợpkhôngkhíkhôvhơi n−ớcpbằngkýhiệuápsuấtkhítrời(ápsuấtphongvũbiểu)Btacó: p p d =622 ⋅ a (gẩm/Kgkk)hoặc d =0,622 ⋅ a (Kgẩm/Kgkk). B− p a B− p a Nh−vậy,biếtgiátrịápsuấtriêngphầntrongkhôngkhí,cóthểxácđịnhđ−ợcl−ợng chứaẩmcủanó,ng−ợclạitheol−ợngchứaẩmcóthểxácđịnhđ−ợcápsuấtriêngphầncủahơi. 1.2.3.Mậtđộkhôngkhíẩm(hỗnhợpkhôngkhíkhôvhơin−ớc) ρhh= ρ K + ρ a ở đây: ρa, ρKlmậtđộhơin−ớcvkhôngkhíkhô. 0 3 Trongđiềukiệnbìnhth−ờng(ápsuấtp K=B),t=273 K) ρK=1,293Kg/m .Sửdụng ph−ơngtrìnhtrạngtháicủakhí,cóthểviết: p B K = ρK ⋅T 1,293 ⋅ 273 1,293⋅ 273 Suyra: ρ = K ()273 + t B pa Biết pK= B − p a v d =622 ⋅ B− p a   1,293⋅ 273 B− pa p a Tacó: ρhh = ⋅1 +⋅ 0,622  273 +tB Bp − a    1,293⋅ 273 B− pa p a ρhh = +0,622 ⋅  273 +t B Bp −  Hoặc a (1.18) 1,293⋅ 273 p  =1 − 0,378 ⋅ a  (Kg / m 3 ) 273 + t B  Côngthứctrênchothấy,mậtđộkhôngkhíẩmphụthuộcvohaithôngsốthayđổi trongquátrìnhsấy:nhiệtđộvápsuấtriêngphầncủahơin−ớcp a.Khităngp atrongquátrình Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 20
20. sấy, ρhh sẽgiảmbởivìhơibịthaythếbởikhôngkhíkhô.Tuynhiênsựgiảmnhiệtđộcủa khôngkhíkéotheoquátrìnhsấyđốil−u,dẫntớităng ρhh . 1.2.4.Nhiệtdungriêngtrungbìnhcủakhôngkhíẩm. Nhiệtdungriêngtrungbìnhcủakhôngkhíẩmkhiápsuấtkhôngđổiứngvới1Kgkhí ẩm,nghĩal1kghỗnhợp,coinh−độlớntrungbìnhgiữanhiệtdungkhíkhôvhơi(KJ/Kgẩm 0K) GCKK⋅+⋅ GC aa C K +⋅ xC a Chh = = (1.19). GK+ G a 1 + x d G ởđây: x = = a 100 GK 0 CKnhiệtdungriêngtrungbìnhcủakhôngkhíkhô;khit ≤200 C 0 0 0 tacóC K≈0,24Kcal/Kg C ≈1,004KJ/Kg. K.Khit>200 CcầntínhC Kphụthuộcvonhiệtđộ. 0 0 CaNhiệtdungriêngcủahơin−ớc.C a≈0,44Kcal/Kg C ≈1,842KJ/Kg K. Đặctínhnhiệtvậtlýcủatrạngtháikhíẩmtrongkỹthuậtsấyth−ờngsửdụngentanpi. Thôngth−ờngentanpiriêngcủakhôngkhíẩmđốivới1Kgkhôngkhíkhôđ−ợcxácđịnhnh− ltổngentanpiriêng1kgkhôngkhíkhô(I k)vdgamhơiẩm.Dođóentanpicủakhôngkhíẩml: d d II=+ ⋅=⋅+ ICt ⋅ I (1.20) hhK1000 aK 1000 a ởđây:tnhiệtđộcủahỗnhợp I aEntanpiriêngcủahơiẩmtronghỗnhợpởnhiệtđộvápsuấtriêngphầnđcho. Trongbuồngsấykhôngkhíkhôngởtrạngtháiboho.Hơin−ớcđ−ợchâmnóngtrong hỗnhợpcùngvớikhôngkhí.Entanpicủanóphụthuộcvoentanpicủan−ớclỏng,nhiệthoá hơivnhiệtđộhâmnóng. Entanpicủan−ớcởnhiệtđột Il= C l ⋅ t 0 ởđây:Clnhiệtdungriêngcủan−ớclỏng(KJ/Kg. K) Nếuentanpicủan−ớclỏngởt=0 0Cbằngkhông,thìentanpicủahơiquánhiệtxácđịnh theocôngthức: IalK= Ct ⋅++ rCtt a( − K ) (1.21) ởđây:tKNhiệtđộsôicủan−ớclỏngphụthuộcvoápsuất. rnhiệtriênghoáhơicũngphụthuộcvoápsuất C anhiệtdungcủahơiquánhiệtởápsuấtkhôngđổi. Bởivìtrongkhônggianthiếtbịsấyápsuấtriêngphầncủahơiítthayđổi,dođóentanpi củahơithựctếchỉphụthuộcvonhiệtđột,khôngphụthuộcvoápsuất.Rõrngđiềunycó thểkhiC l=const,C a=const. 0 KhiC l.t K+rC a.t K=const=r 0(r 0lnhiệthoáhơiởt K=0 C) Nhiệtriênghoáhơi: Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 21
21. rr=−0 ( CCl − a) ⋅ t K (1.22) Nếur 0=597,C l≈1,C a≈0,44,tanhậnđ−ợccôngthứcgầnđúngsựphụthuộccủarvot: r=597 − 0,56 t Kcal/Kg=4,186(5970,56t)KJ/Kg. Độlớnrphụthuộcvotchotrongbảng. ThayrvobiểuthứctínhI a,tacócôngthứcgầnđúngđểtínhentanpicủahơiquánhiệt: Ia= r0 + Ct a ⋅ 0 0 r0=597Kcal/kg=2500KJ/Kg;C a=0,44Kcal/Kg C=1,842KJ/Kg K. T−ơngtựcóthểnhậnđ−ợccôngthứcgầnđúngđểxácđịnhentanpicủahơiboho: Ih= Ct l ⋅ K + r Thaygiátrịcủarvocôngthứctrêntacóentanpicủahơiboho(Kcal/kg). ICth=⋅+ l 597 − 0,56 t = 597 + 0,44 t Từph−ơngtrình(103105)thấyrằng,giátrịgầnđúngentanpicủahơikhôngboho quánhiệtbằngentanpicủahơibohoởcùngnhiệtđộ(nếuápsuấtriêngphầncủahơikhông quá0,1Mpa),dođóđểtínhtoánentanpicủahơicóthểlấytrựctiếptừbảng(I25)khinhiệtđộ 0 tới100 C.Nh−vậythayvocôngthức(99)giátrịcủaI KvI a,tathuđ−ợcentanpicủakhông khíẩm. d I=0,24 t +() 597 + 0,44 t Kcal / Kgkk hh 1000 d hoặc I=1,004 t +() 2500 + 1,842 t KJ / Kgkk hh 1000 0 NếuđộlớnI htínhtheo(105)sovớigiátrịtrênbảng(25)chothấy,cùngởt=100 Ccó saikháckhoảng1,9Kcal/Kg(7,9KJ/Kg)hoặcgần0,4%. ởt=50 0Cgiátrịcủaentanpinh−nhau. 1.2.5.Nhiệtđộcủanhiệtkế−ớt. Tronglýthuyếtquátrìnhsấymộttrongnhữngthôngsốđặctr−ngchotrạngtháicủa khôngkhíẩm,lnhiệtđộcủanhiệtkế−ớt.Sựbayhơicủan−ớcvokhôngkhítrongđiềukiện đoạnnhiệtnênnhiệtl−ợngcầnđểbayhơilấyngaytừkhôngkhí.Lớpkhôngkhísátbềmặt bayhơimấtđimộtnhiệtl−ợngđúngbằngnhiệtl−ợngbayhơicủan−ớc,dođónhiệtđộlớp khôngkhísátbềmặtbốchơigiảmsovớikhôngkhíởxabềmặtbayhơi.Ng−ờitagọinhiệtđộ lớpkhôngkhísátbềmặtbayhơilnhiệtđộnhiệtkế−ớtt −vxabềmặtbayhơilnhiệtđộ nhiệtkếkhô.Đểđonhiệtđộkhôngkhítadùngnhiệtkếthôngth−ờng(thuỷngânhoặcr−ợu). Đonhiệtđộnhiệtkế−ớttavẫndùngcácloạinhiệtkếtrên,nh−ngbọcbầuthuỷngânhoặcr−ợu bằngbôngluônthấmn−ớcnhờmaodẫntừmộtcốcn−ớc. Nh− vậy, nhiệt độ của nhiệt kế −ớt lthông sốnhiệt động, đặc tr−ng cho khả năng khôngkhính−ờngnhiệtđểbốchơin−ớctớikhikhôngkhíbohohonton. Sựsaikhácgiữanhiệtđộnhiệtkếkhôvnhiệtkế−ớtđặctr−ngchokhảnăngnhậnẩm củakhôngkhí,trongkỹthuậtsấytagọilthếsấy ε. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 22
22. ε =t − t − Trongđó:tnhiệtđộkhôngkhí,hoặcnhiệtđộcủanhiệtkếkhôthôngth−ờng. t −nhiệtđộcủanhiệtkế−ớt(khôngkhíbohođoạnnhiệt) Khikhôngkhíbohohonton( ϕ=100%),t −=tv ε=0. 1.2.6.Xácđịnhđộẩmt−ơngđốicủakhôngkhí. Khibiếthiệusố(tt −)cóthểxácđịnhđộẩmkhôngkhí.Giảsửq 1lnhiệtl−ợngm khôngkhícungcấpchobầuthuỷngâncủanhiệtkế−ớtvq 2lnhiệtl−ợngmn−ớcquanh bầuthuỷngântiêuthụđểbayhơi.Rõrngtacó: q1=q 2 Theoph−ơngtrìnhtruyềnnhiệttacó: q1= α(tt −) Đ−avokháiniệmbayhơiq m(l−ợngẩmtíchratừ1đơnvịdiệntíchtrong1đơnvịthời gian(Kg/m 2.s)tacó: q2=q m.r. Trongđó:rnhiệtẩmhoáhơi(J/Kg). Thaygiátrịq 1,q 2vocôngthứctacó: q⋅ r α ()tt− = qr ⋅→ t =− t m −m − α C−ờngđộbayhơigầnđúngcóthểxácđịnhtheocôngthứccủaĐantôngnh−đốivới bốchơin−ớcởbềmặttựdo. 760 q=α ⋅∆⋅ p (1.23) m m B Trongđó: αhệsốbốchơi(hoặchệsốtraođổiẩm). Bápsuấtphongvũbiểu. ∆phiệuápsuấtriêngphầncủahơitrênbềmặtn−ớcvkhôngkhíbaoquanh. ∆p = p− − p a p −ápsuấthơibohoởnhiệtđộnhiệtkế−ớt. Ph−ơngtrìnhcânbằngnhiệtcódạng: 760 α()()tt−= α pp −⋅⋅ r −m − a B Suyra: α ()pp− −=a ⋅− Btt()− (1.24) αm ⋅760 ⋅ r α Đặt A = (hệsốẩmkế) αm ⋅760 ⋅ r Thựcnghiệmchothấykhitốcđộkhôngkhív<0,5m/sthìA=66.10 4. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 23
23. pa = p− −⋅⋅− ABtt( − ) Suyrađộẩmt−ơngđốicủakhôngkhí: p ϕ = a ph phápsuấthơibohokhinhiệtđộkhôngkhíđobằngnhiệtkếkhô. Saukhibiếnđổitacó: p− AB ϕ = −()t − t − ph p h p−ápsuấthơibohoởt −. Khiv ≥0,5m/shệsốAxácđịnhtheocôngthứcthựcnghiệm: 6,75  A =65 +  .10 −5 v  Cácgiátrị ϕvAthiếtlậpthnhbảnghoặctoánđồđểdùngtrongthựctế.Độẩm khôngkhílhmcủanhiệtđộkhôngkhí(nhiệtđộnhiệtkếkhot)vhiệu(tt −)vớitốcđộxác địnhcủakhôngkhí. 1.2.7.ĐồthịIdcủakhôngkhíẩm. Trongkỹthuậtsấy,khôngkhíẩmđ−ợcđặctr−ngbởibathôngsốsau: Nhiệtđộcủanhiệtkếkhôt. Độẩmt−ơngđối ϕ(%). ápsuấtkhítrờiB(ápsuấtphongvũbiểu). Ng−ờitath−ờngđ−avothếsấy ε.Cácthôngsốcònlạicủakhôngkhíẩmcóthểtính theocáccôngthứcởtrên. a/NguyêntắcxâydựngđồthịId. Đồthịđ−ợcxâydựngđốivớiápsuấtkhítrờixácđịnh(B=745mmHg=99,3KPa ≈1Bar). •Trêntrụctungđặtentanpi(Kcal/KgkkhoặcKJ/Kgkk)theotỉlệxácđịnh. •Trụchonhnghiêngmộtgóc135 0sovớitrụctung.Nh−vậyđ−ờngI=constsong songvớitrụchonhvtạovớitrụctungmộtgóc135 0.Đ−ờngd=constsongsongvớitrục tung.Đểthuậntiệntínhtoánhml−ợngẩm,taxâydựngđ−ờngnằmngangtrụcphụd. •Đ−ờngcónhiệtđộkhôngđổi(đ−ờngđẳngnhiệt)lsựphụthuộcIvodkhit=const,đó lnhữngđ−ờnggầnsongsong(ởvùngcónhiệtđộthấp)tronghệtoạđộId,độnghiêngcng lớnkhinhiệtđộcngcao. d d ICt=⋅+⋅597 + 0,44 ⋅ ⋅ t Kcal/Kgkk(1.25) K 1000 1000 I=++1,004 td 2,5 0,001842 dt ⋅ KJ/Kgkk Từph−ơngtrìnhtathấyIltổngcủabađạil−ợng,cóthểtrìnhbytrênđồthịdạngba đoạnt−ơngứng.Đểdễquansát,xâydựnghaiđ−ờngđặctínhđẳngnhiệt. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 24
24. Đẳngnhiệtt=0. Khit=0vd=0thìI 0=0(đồthịbắtđầutừđiểm0) r⋅ d Khit=0vd=d , I = 1 1 1 1000 Đểtìmđ−ờngI 1,kẻđ−ờngd 1=constxuấtpháttừđ−ờngI=0(điểma).Đặttrênđ−ờng d thẳnggóctừamộtđoạnabt−ơngứngtheotỷlệxíchbằng r ⋅ 1 .NốiOvb,tacóđ−ờng 1000 đẳngnhiệtt=0. Đẳngnhiệtt 1=const. Khit=t 1vd=0,thìI 0=C K.t 1,trênđồthịlđoạnOeứngvớiđ−ờngd=0(trụctung). Khit=t 1vd=d 1 d d ICtr=⋅+⋅1 +0,44 1 ⋅ t 1K 1 1000 1000 1 d Trên đ−ờng d = const đặt đoạn bc bằng Oe (C .t ) v đoạn ef bằng 0,44 ⋅ 1 t . 1 K 1 1000 1 Đ−ờngđẳngnhiệtt 1=constđiquađiểmevf. Từph−ơngtrìnhcơbảnthấyrằng,khităngt,gócnghiêngcủađ−ờngđẳngnhiệttăng d1  lên,dotăngđoạncf 0,44 ⋅ ⋅ t1  .Tuynhiênđộlớnđoạncftăngkhôngđángkểsovớicác 1000  thnhphầnkháccủaph−ơngtrình.GiátrịcủaI(KJ/Kgkk)trêntrụctung,theogiátrịbằngsố bằngđoạntt−ơngứng;thựctếkhid=0thìI 0=C K.t 1=1,004t 1. •Đ−ờngcóđộẩmt−ơngđối ϕ=const. KJ/kgkkhoặcKcal/Kgkk , EntanpiI Hml−ợngẩmdkg ẩm/kgkk(trụcphụ) Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 25
25. ) ,mmHg a p,(p Hình1.9.Xâydựngcácđ−ờngchínhtrênđồthịId. Đ−ờngnyđ−ợcxâydựngtheocôngthức: pϕ ⋅ p d =⋅622a =⋅ 622 h (1.26) Bp−a B −ϕ ⋅ p h Khi ϕ=const,khităngdcầntăngp h,nghĩalt.Dođóđ−ờng ϕ=const,lliênkếtcác điểmgiaocắtgiữadvtliêntiếp.Đ−ờng ϕ=consttồntạikhikhôngkhícónhiệtđộvápsuất 0 hơibằngápsuấtphongvũbiểu(t K=99,4 Ckhiápsuấtbằng745mmHghoặc99,3KPa).Khi 0 nhiệtđộv−ợtquát K=99,4 C,đ−ờng ϕ=consttrởthnhđ−ờngthẳng(songsongvớitrụctung), nghĩald=const. ρ p Thựctếtừph−ơngtrình: ϕ =a = a chothấy,tớinhiệtđộ99,4 0C,khităngtvớid=const, ρhp h p nghĩalp v ϕgiảmdotăngp .Khit>99,4 0C,hỗnhợpởtrạngtháihơiv ϕ = a .BởivìđồthịId a h B xâydựngvớiB=const,thìkhithayđổit(p a=const)khôngảnhh−ởngtới ϕ,dođókhixác địnhd(nghĩalp a), ϕ≈const. •Đ−ờng ϕ=100%. Đ−ờngnychiadiệntíchđồthịlmhaiphần. Phầntrênđốivớikhôngkhíẩmlhỗnhợpkhôngkhíkhôvhơin−ớckhôngboho. Phầnd−ớihơin−ớcbohocóphầnng−ngtụthnhn−ớc.Điểms−ơngtrênđồthị, đ−ờngt=constđiquađiểmcắt,đ−ờngt−ơngứngd=constvớiđ−ờng ϕ=100%.Tiếptụclm lạnhkhôngkhíbohoxảyrang−ngtụtừngphầnhơin−ớc,kếtquảlhml−ợngẩmcủa khôngkhígiảmvquátrìnhdiễnratheođ−ờng ϕ=100%. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 26
26. •Đ−ờngápsuấtriêngphầncủahơin−ớc. Đ−ờngnyxâydựngtheoph−ơngtrình: d p= B . (Th−ờngd 0thìI 2>I 1. Trongquátrìnhbốchơihml−ợngẩmcủakhôngkhídsẽtăngvkhibohohon ton( ϕ=100%),hml−ợngẩmcủakhôngkhíứngvớit −ld −.Tuynhiên,việctăngthêmhm l−ợngẩmcủakhôngkhísẽt−ơngứngvớil−ợngn−ớcbốchơi: d− d II=−− ⋅⋅ Ct .(1.28) 1 2 1000 n − Theoph−ơngtrìnhtrên,taxâydựngđ−ờngt −trênđồthịId. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 27
27. Hình1.10.Xâydựngđ−ờngt −=constv ε=consttrênđồthịId. TạiđiểmBbấtkỳtrênđ−ờng ϕ=100%,xácđịnht −bằngcáchvẽđ−ờngI 2=const.Cắt d trụctung,nghĩalvớiđ−ờngd=0(điểmC).TừChạxuốngmộtđoạn CD=− ⋅ Ct ⋅ . 1000 n − ĐiểmDcóthểxácđịnhI 1.Đ−ờngnốiDvBlđ−ờngcầntìmt −=const.Bởivìkhi ϕ=100%, t−=t(nhiệtđộkhôngkhíởmôitr−ờng),rõrnggiátrịcủat −ứngvớigiátrịđẳngnhiệtt=constđi quađiểmB. Trênđồthịđ−ờngt −=constlđ−ờngchấmchấm.Khibiếttvt −cóthểtìmtrênđồthị giátrị ϕt−ơngứngtrênđ−ờng ϕ=const,điquagiaođiểmcủađ−ờngt=const,vt −=const. 0 0 Thídụtrênhìnhkhit=40 Cvt −=30 Cthì ϕ≈50%. Khidùngđ−ờngtvt −trênđồthịId,nócũngđ−avođ−ờngthếsấy ε=t=t −= 0 0 const.Trênđồthịđ−ờng ε=10 C(điểmA,A 1,A 2)v ε=50 C(điểmC 1C2).Đ−ờng ε=0l đ−ờng ϕ=100%.Thếsấyđặctr−ngchokhảnăngsấycủakhôngkhí,vìnóxácđịnhtốcđộ bốchơicủan−ớcphụthuộcnhiệtđộvhml−ợngẩmcủakhôngkhí. •SửdụngđồthịIdkhiápsuấtkhítrờikhácnhau. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 28
28. ĐồthịIdxâydựngvớiápsuấtkhítrờiB=745mmHg=99,3KPa;tacóthểtính l−ợngẩmbohotrong1Kgkhôngkhíởcùngnhiệtđộ,nh−ngápsuấtkhítrờikhácnhau. pϕ ⋅ p d =⋅622a =⋅ 622 h Bp−a B −ϕ ⋅ p h Khi ϕ=1,hml−ợngẩmsẽl: ph dh =622 ⋅ B− p h 1  Khit=const,p h=constthì d= f   nghĩalvới1Kgkhôngkhíkhôởápsuấtkhácnhau, h B  sẽcókhốil−ợnghơiẩmkhácnhau.Từđóchothấy,độẩmt−ơngđốicủakhôngkhíẩmphụ thuộcvoápsuấtkhítrời. Nh−vậykhicósailệchđángkểđốivớiB=745mmHg,cầnphảicóhiệuchỉnhđ−ờng ϕ=consttrênđồthịId.Hìnhd−ớichotađ−ờngkhôngkhíboho ϕ=100%vớicácáp suấtkhítrờikhácnhau.Xâydựngđ−ờng ϕ=consttrênđồthịIdcóthểtrìnhbyd−ớidạng: 622 d = B −1 ϕ ⋅ ph Từđósuyra,độẩmkhôngkhíđặctr−ngbởiđ−ờngϕ=constvẽtrênđồthịvớiápsuất B B khácnhau,đ−ợcxácđịnhbởitỷsố (d=const,t=const)cũngkhôngđổi( = const ).Ví ϕ ϕ dụtrênđồthịId,đốivớiđ−ờngkhôngkhíboho ϕ745 =100%. B 745 = = 7,45 ϕ 100 Đốivớiápsuất700mmHg,sẽt−ơngứng: 700 ϕ = ≈ 94% 700 7,45 Đốivớiápsuấtkhácnhau,đ−ờng ϕcóthểxácđịnhtheocôngthức: B B ϕ= = ϕ ⋅ B 745 745 745 ϕ745 B Hoặc ϕ= ϕ ⋅ B 99,3 99,3 Trongđó:Bápsuấtkhítrờiđcho(mmHghoặcKPa). ϕ745 , ϕ99,3 giátrịđ−ờng ϕtrênđồthịtínhtoánxâydựngvớiápsuất745mmHg hoặc99,3KPa. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 29
29. mmHG mmHG mmHG Hình1.11.Vịtríđ−ờngkhôngkhíbohotrênđồthịIdvớiápsuấtkhítrờikhácnhau. 1.2.8.Khóilò. Khóilòltácnhânsấyphổbiến,vừatrựctiếpcungcấpnhiệtchovậtliệusấy,vừa mangẩmthảiramôitr−ờng(sấytrựctiếp)hoặclnguồncungcấpnhiệtgiántiếpđểhâmnóng tácnhânsấy(trongcaloriferkhíkhói).Nh−vậynếubiếtentanpi,l−ợngchứaẩmd,độẩm t−ơngđối ϕvnhiệtđộtcủanótacóthểcoikhóilòlmộtdạngkhôngkhíẩmt−ơngđ−ơng vcóthểsửdụngđồthịIdđnóiởtrên. Sấytrựctiếp,khôngkhítrộnvớikhóilò,thiếtbịsấyđơngiản,giảmđ−ợcchiphíđiện năngvìgiảmđ−ợcsứccảncủakhôngkhí.Tuynhiênsửdụngtrựctiếpsảnphẩmcháycủa nhiênliệulmtácnhânsấy,phảilọctonbộbụi,tro,vìchúnglmgiảmchấtl−ợngsảnphẩmsấy. Khinhiênliệucháy,trongkhóilòchứamộtl−ợngđángkểl−uhuỳnhvhợpchấtcủa l−uhuỳnhcótínhđộchại.Dođókhôngđ−ợcsấytrựctiếpđốivớicácsảnphẩmcótínhhấp phụcao. Tínhtoánnhiệtquátrìnhcháy,cầnxácđịnhkhốil−ợngsảnphẩmcháy,hml−ợngẩm ventanpi.Xácđịnhchấtl−ợngnhiênliệucháytronglòvđiềukiệncháycủanó.Chấtl−ợng nhiênliệurắnvlỏngđặctr−ngbởithnhphầncủachúngtrongnhiênliệu. C+H+O+N+S+W+A ≈100%. ởđây:C(cacbon),H(hydrô),O(ôxy),N(Nitơ),S(sunfua),W(n−ớc),A(tro). NhiệttrịcaocủanhiênliệuxácđịnhtheocôngthứccủaDИ.Mendêlêep. QC=81C+300H26(OS)Kcal/Kg. 5 (1.29) hoặc QC=419.10 [81C+300H26(OS)]MJ/Kg. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 30
30. Khốil−ợngkhôngkhílýthuyếtcầnđểcháy1Kgnhiênliệu,tínhtheo: 2,67C+ 8 H + S − O g = Kg/Kgnhiênliệu(1.30) 0 23 Đểtránhtổnthấtdocháykhônghontontronglò,cầnphảiđ−athừakhôngkhívo lò.Dođókhốil−ợngkhôngkhíthựctếđ−avolòcho1Kgnhiênliệucháylg t,cầnlớnhơng 0 lýthuyết.Tỷsốg t/g 0= αgọilhệsốthừakhôngkhí.Khikhốil−ợngsảnphẩmkhítạothnh, khiđốtcháy1Kgnhiênliệu. A A g= g +−1 =⋅α g +− 1 r t 1000 100 9H+ W α g⋅ d L−ợngn−ớcchứatrongkhóilò: g = + 0 0 Kg/Kgnhiênliệu â 100 1000 ởđây:d0hml−ợngẩmkhôngkhímôitr−ờngbênngoiđ−avolòđốt. Hml−ợngẩmcủasảnphẩmcháy: 1000 ⋅ g 90H+ 10 W + α gd d =â = 0 0 g/Kgkk. r g A9 H+ W K α g +1 − − 0 100 100 hoặc 9000H+ 1000 W + 100 gd0 0 dr = g/Kgkk(1.31) 100()()α g0 +− 1 AHW + 9 + A9 H+ W Khốil−ợngkhílò: g=α g +−1 − (1.32) K 0 100 100 Đểcóthểsửdụngcôngthứcny,ngoihml−ợng(%)cácthnhphầncủanhiênliệu (H,W,A)cầnbiếthệsốthừakhôngkhí. Chúnglmộtphảnứnghoáhọc,tốcđộvsựcháyhonthiệnphụthuộcvonhiệtđộ. Nhiệtđộcngcao,phảnứngcháycngnhanhvhonton.Tuynhiênnhiệtđộcaoquácũng khôngchophépvìcóthểlmnóngchảytrovtạoxỉ,dẫntớipháhoạichếđộcháy.Nhiệtđó cháytronglò,cungcấpchothiếtbịsấydùngkhínóng,l900 ữ1000 0C. ởnhiệtđộny,nhiên liệucháyhontonvtriệtđể,trocủanhiênliệukhôngbịnóngchảy;nh−ngvớikhíởnhiệtđộ caokhôngthểđ−avobuồngsấyđốivớiđasốcácsảnphẩm.Ng−ờitath−ờngbốtrígiữalòv buồngsấythiếtbịlmsạchkhíkhỏitrovmồhóng.Khílòvkhôngkhísẽhotrộntrong buồnghỗnhợp.Nhiệtđộcủahỗnhợpcầnđạtgiátrịtđ−ợcxácđịnhbởichếđộsấy. Đểtínhtoánthiếtbịsấydùngkhínóngcầnphảibiếthaihệsốthừakhôngkhí:mộtở tronglò αl,bảođảmnhiệtđộchophépcủanóvmộthệsốởbuồngsấy α.Nhữnghệsốny cógiátrịthếnođểnhiệtđộhỗnhợpđ−avobuồngsấyđạtđ−ợcgiátrịchínhxácđốivớichế độnhiệtđộyêucầut. Qh⋅η l Nhiệtđộtronglò: tl = (1.33) ()αl⋅g0 +1 ⋅ C pc Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 31
31. ởđây: ηlhiệusuấtcủalò,tínhtớitổnthấtcơvhoácháykhônghonton,cũngnh−tổn thấtquathnhlòvomôitr−ờng. ηl=0,85 ữ0,95. C pc nhiệtdungtrungbìnhđẳngápcủasảnphẩmcháy. Nhiệttrịthấpcủanhiênliệu: Qt=Q c6(9H+W)Kcal/Kg. hoặc Qt=Q c0,223H0,025WMJ/Kg(1.34) Đểtínhhệsốthừakhôngkhí αl,cầnbiếthệsốthừakhôngkhícủahỗnhợp αđ−avo trongbuồngsấy. Từđiềukiệncânbằngnhiệtquátrìnhcháytronglòvhỗnhợpkhílòtrongbuồnghỗn hợp,cóthểxácđịnhhệsốthừakhôngkhítronghỗnhợp. (9H+ W ) 9H+ W + A  QCt+⋅− I −−1  Ct ⋅ cTr100 hr 100  Krr α = (1.35) d  g0 ()() II− + Ctt − 01000 hr h 0 Krh 0  0 0 ởdây:CTnhiệtdungcủanhiênliệubằng2,09KJ/Kg K(0,5Kcal/Kg C). Ihr =2500+1,842t K(KJ/Kg)=597+0,44t(Kcal/Kg).Entanpicủahơiởnhiệtđộhỗn hợpđ−avobuồngsấy. CKr nhiệtdungcủahỗnhợpkhíkhô,t−ơngtựnhiệtdungcủakhôngkhí:Nếunhiệtđộ củahỗnhợpnykhôngquá200 0C,thìnhiệtdungcủanócóthểlấybằng1,004KJ/Kg 0K (0,24Kcal/Kg 0C). Ih0 entanpicủahơichứatrongkhôngkhíngoitrời,nhiệtđột 0. Saukhixácđịnh α,dễdngtínhđ−ợchml−ợngẩmcủahỗnhợpđ−avobuồngd r theocôngthứctrên. Entanpicủahỗnhợpkhí,đ−avobuồngI rxácđịnhtheocôngthức(Kcal/Kgkk) hoặcKJ/Kgkk). QC⋅+η l Ct Tr + α gI0 ⋅ 0 Ir = (1.36) gK Khibiếthml−ợngẩmcủahỗnhợpkhíd r,entanpicủahỗnhợpkhíI rcóthểtínhtheo côngthứcđbiết: d d ICt=⋅+r ⋅≈ I0,24 t + r () 597 + 0,44 t Kcal/Khkk. rKr1000 hr K 1000 r Hoặc d I≈1,004 t +r () 2500 + 1,842 t KJ/Kgkk. r r1000 r Hằngsốkhícủasảnphẩmcháy: gRCO⋅ CO + gR SO ⋅ SO +⋅+⋅ gRgR O O N N R = 2 2 22 22 22 (1.37) r A+9 H + W  α g +1 −   0 100  Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 32
32. Khốil−ợngcácthnhphầnriêngcủasảnphẩmcháy1Kgnhiênliệuxácđịnhtheo: g g g g CO 2 SO 2 O2 N2 C S 0,23α − 1 g 0,77 α g 3,67 2⋅ ( ) 0 0 100 100 SựthayđổitrạngtháicủahỗnhợpkhítrongquátrìnhsấydễdngxácđịnhtrênđồthịId t−ơngtựnh−đốivớikhôngkhí. 1.3.Truyềnnhiệtvtruyềnẩmtrongquátrìnhsấy 1.3.1.Truyềnẩmtừbềmặtvậtliệuvomôitr−ờng. Quátrìnhsấylquátrìnhvậtliệunhậnnhiệtnăngtừmộtnguồnnhiệtđểchuyểnẩmtừ tronglòngvậtliệuramặtvậtliệu,sauđóđivomôitr−ờngthôngquatácnhânsây.Nh−vậy quátrìnhtruyềnnhiệtvtruyềnchấtxảyrađồngthời. Đầutiên,khảosáttruyềnẩmbênngoi,nghĩaltraođổiẩmgiữabềmặtvậtliệuv môitr−ờngcủabuồngsấy.Tácnhânsấynhấtthiếtphảichuyểnđộngt−ơngđốisovớibềmặt củavậtliệu,vtạothnhlớpbiên,cóảnhh−ởnglớntớiquátrìnhsấy.Trongtr−ờnghợpnytất cảcácthôngsốcơbảncủakhíchuyểnđộngtronglớpbiên,khácvớicácthôngsốtrạngthái t−ơngứngcủakhítrongbuồngsấy.Điềunylmxuấthiệnsứccảnphụcủaquátrìnhtruyền nhiệtvẩm.Nghĩallớpgiớihạnlyếutốcảntrởquátrìnhsấy.Nghiêncứuquátrìnhnycó nhiềukhókhăn,khicầnxácđịnhnhiệtđộ,độẩmvtốcđộkhí.Nhữngnghiêncứugầnđây chothấy,tr−ờngnhiệtđộcủalớpbiêncũnggiốngnh−tr−ờngẩmđộvtr−ờngápsuấtriêng phần.Hìnhd−ớichosơđồphânbốnhiệtđộvápsuấtriêngphầntronglớpbiênkhisấyvật liệuẩm(nỉ−ớt)theosốliệuthựcnghiệmcủaH. Φ.Đôcutraép. Khoảngcáchđốivớibềmặtvậtliệu mmHg Nhiệtđộ ápsuấtriêngcủahơi Hình1.12.Sơđồphânbốnhiệtđộ(đ−ờngcong1)vápsuấtriêngphần(đ−ờngcong2)trong lớpbiêntrênbềmặtvậtliệuẩmquátrìnhsấyđốil−u. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 33
33. Trên(Hình1.13)(Sốliệucủa Б.M.Smôlski)đ−ờngcongphânbốnhiệtđộtronglớp biênđốivớitấmkhô(khôngbốchơi)vtấm−ớt(traođổinhiệtgâykhóchotraođổiẩm).Từ nhữngđ−ờngcongnychothấytraođổikhốimạnhhơntraođổinhiệt,dođónhiệtđộtấm−ớt tăngmạnhhơn.Tănghml−ợngẩmcủakhítronglớpbiênsẽnângcaosựdẫnnhiệtcủanó,do đólmtăngmậtđộdòngnhiệt. v=2m/s Tấmkhô Tấm−ớt Nhiệtđộ Khoảngcáchvớibềmặttấm Hình1.13.Phânbốnhiệtđộtronglớpbiêntrênbềmặttấmkhôvtấm−ớt,khitốcđộdòngkhôngkhív=2m/s. Ngoira,dòngnhiệttớibềmặttănglmxuấthiệndòngkhôngkhíkhôcũngh−ớngtới bềmặt,kếtquảgâyrasựsaikhácápsuấtriêngphầncủahơiởbềmặtvậtliệuvtrongkhí, thuậnlợichotốcđộsấytăng. П.D.Lêbêđépnghiêncứutraođổinhiệtbênngoitrongquátrình đốil−uh−ớngkínhđthuđ−ợccáctỉsốtínhtoánquantrọngkhisấycácvậtliệukhácnhau. 2 0,4   n 0,5 T  Tp  u Nu =⋅ A Re   ⋅  ⋅   (1.38) T−   T  uc  Trongđó: T    = Gu chuẩnGúcMan,tínhtớikhảnăngđồnghoácủatácnhânsấy. T−  Tp    Chuẩnthôngsố,tỉsốgiữanhiệtđộphátT pvớinhiệtđộtrungbìnhtrongbuồng T  sấyT,nghĩalảnhh−ởngcủanguồnbứcxạđếntraođổinhiệtđốil−u. GiátrịhệsốA,nphụthuộcvoloạivậtliệu. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 34
34. u ltỷsốgiữahml−ợngẩmtrungbìnhcủavậtliệuởthờiđiểmbấtkỳvớihm uc l−ợngẩmchuẩntrungbình. Tr−ờng hợp gradien nhiệt độ trong lớp sôi không lớn hoặc điều kiện đẳng nhiệt thế truyềnhơinhậnđ−ợcápsuấtriêngphần.Khiđóc−ờngđộbốchơikhỏibềmặtvậtliệuởđầu thờikỳsấybiểudiễnbởiph−ơngtrìnht−ơngtựph−ơngtrìnhc−ờngđộbốchơin−ớctừbềmặt tựdo(côngthứcĐanTôn). 760 q=α () p − p Kg/m 2.h(1.39) m m− a B Trongđó: 2 qmc−ờngđộbốchơi(Kg/m .h) αm hệ số trao đổi ẩm khi sấy vật liệu ẩm, dẫn tới sai khác áp suất riêng phần, (Kg/m 2.h.mmHg). Bápsuấtkhítrời. Sựbốchơiẩmkhỏibềmặt,lmdichuyểnẩmởlớptrongvậtliệurabềmặt,gâyra gradien.Hệsốtraođổiẩmphụthuộcchủyếuvotốcđộkhôngkhívcácyếutốkhácẩm (hìnhdạngvkíchth−ớcbềmặtbốchơi,điềukiệnchảycủakhôngkhíđốivớibềmặt, nhiệtđộ).Dạngtổngquáttraođổiẩmgiữavậtliệuvmôitr−ờng,đặctr−ngbằngchuẩn traođổiẩmN uxen. α N=m ⋅ l (1.40) um λm Trongđó: 2 αmhệsốtraođổiẩm(Kg/m .h.mmHg) λmhệsốdẫnhơi(t−ơngtựhệsốdẫnnhiệt)(Kg/m.mmHg) lkíchth−ớcxácđịnhbềmặtbốchơi(m). Thaygiátrịcủa αmvotacó: N ⋅λ 760 q=um m () p − p ⋅ ml− a B ChuẩnẩmN uxácđịnhtheo: 2 T  N= A ⋅Ren ⋅ Pr 0,33 Gu 0,135   (1.41) um m   Tp  Trongđó: RehệsốRâynôn. Pr mchuẩntraođổikhốiPrandt,đặctr−ngtínhchấtvậtlýcủamôitr−ờng. GuchuẩnGúcman. TvT pnhiệtđộmôitr−ờngvnhiệtđộbềmặtbốchơi(nhiệtđộphát) KhiRe=3150 ữ22.000thìA=0,49,n=0,61. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 35
35. KhiRe=22.000 ữ315.000thìA=0,025,n=0,90. 1.3.2.Truyềnnhiệtvtruyềnkhốibêntrongvậtliệuẩm. Quiluậtcơbảntruyềnchất(ẩm)códạng: qm=−λ m ⋅∇ θ m (1.42) Trongđó: qmmậtđộdòngẩm(l−ợngẩmGtruyềntrong1đơnvịthờigian,quamộtđơnvịbề mặtđẳngthế ∆s. dG q = (Kg/m 2.h) m dτ ⋅∆ s ∇θmgradienthếchất,nghĩalthế/m,đặctr−ngtốcđộkhônggianthayđổithếpháp tuyếnvớibềmặtđẳngthế. λ hệsốtỉlệ,gọilhệsốdẫnẩm(Kg/m.h.đơnvịthế)theođịnhluậtFourrier: m r q =−λ ⋅∇ θ Gradienthếtruyềnchất ∇θm,t−ơngtựgradiennhiệtđộ ∇θ,tỉlệvớigradienápsuấthơi (truyềnkhuếchtánhơi). ∂θ ∂ θ  ∂u m= m  ⋅ (1.43) ∂n ∂ u  θ ∂ n Trongđó: ∂θ  m  đạohmriêngcủathếtruyềntheohml−ợngẩmriêngởnhiệtđộkhôngđổi. ∂u  θ Nếusửdụngdungtíchẩmthì: ∂u  C =   . m ∂θ m  θ Khicoigiátrịtrênkhôngđổitacó: u= Cm ⋅θ m + A Alhằngsố. u A Từđâyrútra: θm = − Cm C m Nghĩalkhinhiệtđộkhôngđổivdungtíchẩmcủavậtliệukhôngđổi,thếtruyềnẩm lmộthmtuyếntínhcủahml−ợngẩm.Thựctếdungtíchẩmlđạil−ợngthayđổi.Nếuđ−a kháiniệmdungtíchẩmtrungbìnhcủavậtliệu Cm thì: u= C m ⋅ θ m Từđâytacóthểviếtsựt−ơngquangiữagradienthếtruyềnvgradienhml−ợngẩm códạng: 1 ∇θm = ⋅∇ u (1.44) Cm Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 36
36. Biểuthứcquyluậttruyềncódạng: uur λm qm =− ⋅∇ u Cm uuur λm Hoặc qm =− ⋅ρ0 ⋅∇=−u am ⋅ ρ 0 ⋅∆ u Cm ⋅ ρ0 Hệsốa mgọilhệsốkhuếchtán: λ a = m C.ρ Hệsốkhuếchtánẩmphụthuộcvođộẩmvnhiệtđộcủavậtliệu. Đốivớihạtlúamì,hml−ợngẩmvnhiệtđộcủanócódạng(theoL−Kốp). •Khi u=0,283 ữ 0,360 KgKg / K 1 Thạ t  −9 2 am = ⋅   .10 (m /s). Au⋅2 + Bu ⋅+ C 293  •Khi u=0,360 ữ430 KgKg / K Thạ t  −9 2 am =()0,147 + 0,055 u   .10 (m /s) 293  ởđây:A,B,C,Khệsốphụthuộchml−ợngẩmcủavậtliệu. Khi u=0,283 ữ 0,324 KgKg / A=558,B=382,C=76,8 Khi u=0,324 ữ 0,360 KgKg / A=3620,B=2340,C=380,4 0 Thạt nhiệtđộhạt( K). Nếuh−ớnggradienẩmvgradiennhiệttrùngnhau,thìh−ớngdòngẩmt−ơngứngl dòngẩmchung: qm = qmu + qmθ = −am ⋅ ρ0 ⋅∇u − am ⋅ ρ0 ⋅δ ⋅∇θ (1.45) Trongđó: 2 qmu mậtđộdòngkhuếchtánẩm(dẫnẩm)(Kg/m .h). 2 qmθ mậtđộdòngkhuếchtánnhiệtcủaẩm(dẫnnhiệtẩm)(Kg/m .h). ∇θgradiennhiệtđộ( 0C/m). δhệsốkhuếchtánnhiệtt−ơngđốivậtliệuẩm(Kgẩm/Kgkk 0C); amθ δ = (a mva mθhệsốkhuếchtánvhệsốkhuếchtánnhiệt) am Biểuthứccủadòngnhiệtẩmq mθcódạng: λm qmθ=− ⋅δθ ⋅∇ =− λ m θ ⋅∇ θ Cm Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 37
37. λm ' λmθ = ⋅= δλδ m ⋅ lhệsốdẫnnhiệtẩm. Cm δ Hệsố δ ' = lhệsốdẫnnhiệtẩmt−ơngđối. Cm ởtrạngtháiổnđịnh,khiq m=0,L−Kốpđkhảosáthệsố δp(hệsốgradiennhiệt)nh− lthôngsốnhiệtđộnghọcltỷsốgiữatruyềnhml−ợngẩm ∆uvớitruyềnnhiệtđộ ∆θ. ∆u  δ =   p ∆θ  qm =0 Liênquangiữahệsốt−ơngđốikhuếchtánnhiệtẩm δ,đ−avoph−ơngtrìnhtruyềnẩm (q m≠0)vthôngsố δpứngvớiq m=0,độlớnq mđ−ợcxácđịnh.Nếuq m=0thìtừbiểuthức(1.45) chota:   qm du d u∆ u δ = −  =−== δ p am ⋅⋅∇ρθθ0 d  d θθ ∆ qm =0 Khitruyềnnhiệtcảntrởsựtruyềnkhối,địnhluậtdẫnnhiệtcódạng: q=−λ ⋅∇ θ + Iq m Trongđó: qmậtđộtổngdòngnhiệt(W/m 2). λhệsốdẫnnhiệtvậtliệuẩm(W/m. 0K) ∇θgradiennhiệtđộ( 0C/m) 2 qmmậtđộtổngdòngẩm(Kg/m .s) Ientanpiẩmdịchchuyểnbêntrongvậtliệu(J/Kg). Trongph−ơngtrìnhnykhôngtínhtớisựthayđổientanpiẩmtheotoạđộvậtliệu. 1.3.3.Ph−ơngtrìnhviphântruyềnnhiệt. Trêncơsởđịnhluậtbảotonnăngl−ợng,sựthayđổiphântửentanpithểtíchvậttrong r 1đơnvịthờigianbằngsựphânkìcủavectơ q mậtđộdòngnhiệt. ∂(Cqd ⋅ρ0 ⋅ θ ) r =−di ∨ q =∇()λ ⋅∇ θ − I ⋅ q (1.46) ∂ε l ml Nhiệtdungriêngquidẫncủavậtliệu: W C= C + CuC ⋅= + (J/Kgkk 0K). qd K l K 100 ởđây:C K,C lnhiệtdungriêngchấtkhôcủavậtliệuvlỏng. W u = hml−ợngẩmcủavậtliệu. 100 Bởivìentanpicủalỏng Il= C l ⋅ θ nên: ∂θ C⋅ρ ⋅ =∇() λθ ∇ − q ⋅ C ⋅∇ θ qd0 ∂ε ml l Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 38
38. Thnh phần đầu phần phải của ph−ơng trình trên tính truyền nhiệt bằng dẫn nhiệt, thnhphầnthứhaitruyềnnhiệtbởidòngchấtlỏng. qml Nếukíhiệu vl = ( ρlmậtđộchấtlỏng;v ltốcđộdidịchchuyểncủachấtlỏngm/h), ρl thìtanhậnđ−ợcph−ơngtrìnht−ơngtựFuariêKiếcXốp. ∂θ C⋅ρ ⋅ =∇() λθ ∇ − C ⋅ ρ ⋅⋅∇v θ (1.47) qd 0 ∂τ l l l Trongtr−ờnghợpchungtínhtoántruyềnnhiệt,truyềnhơicũngnh−nguồnnhiệt.Kết quảlsựbiếnđổiphatronglòngvậtliệu(ng−ngtụhơi,bốchơicủalỏng). Truyềnnhiệtbằngdòngnhiệt(khôngbiếnđổipha),tínht−ơngtựtruyềnlỏngnghĩal qma thiếtlậpC a, ρa,v a, ∇θ.ởđây: ρa,C almậtđộhơivnhiệtdunghơi va = tốcđộdi ρa truyềnhơi. ∂u Nguồnnhiệtkhicóbiếnđổipha r ⋅ε ⋅ ρ ⋅ 0 ∂ε ∂u ởđây:rnhiệtchuyểnpha, sựthayđổihml−ợngẩmchungcủavậttheothờigian, ε ∂ε chuẩnbiếnđổipha. Chuẩnnyđặctr−ngsựthayđổidòngẩmhoặchml−ợngẩmcủavậtliệudobiếnđổi pha(bốchơibêntronghoặcng−ngtụ)đốivớisựthayđổidòngẩmchungbêntrongvậthoặc sựthayđổihml−ợngẩmcủavật. Chuẩn εthayđổitừ0(khôngbiếnđổipha)đến1(dòngẩmgâybiếnđổiphavtruyềnhơi). Tr−ờnghợpchung ε=f(u, θ). ε Chuẩnbiếnđổipha Độẩm% Hình1.14.Sựphụthuộccủachuẩnbiếnđổipha εvođộẩmcủavậtliệu. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 39
39. Chuẩn εphụthuộctoạđộvật,nghĩalđộlớncủanókhácnhauđốivớicáclớpvậtliệu khácnhau.TheoM. И. Cônđin,khităngđộẩmvậtliệu, εgiảmđộtngột.Khiđộẩmlớnthì ε≈0, nghĩalẩmđ−ợcdichuyểntrongvậtliệuởdạnglỏng.Nh−vậytruyềnnhiệttrongvậtliệuẩmbịcản trởbởitruyềnkhốibêntrong.Ph−ơngtrìnhchungcódạng: ∂θ ∂ u C⋅ρ ⋅ =∇∇() λθερ +⋅⋅ rCC ⋅ − ⋅⋅⋅∇− ρv θρ ⋅ ⋅ v ⋅∇ θ (1.48) qd 0 ∂ε0 ∂ τ lll aaa Nếu λ=0thìcuốicùng,ph−ơngtrìnhcódạng: ∂θ 2 r ∂ u Cll⋅ρ C aa ⋅ ρ =⋅∇+a θε ⋅⋅ − ⋅⋅∇−vl θ ⋅⋅∇ v a θ (1.49) ∂τCqd ∂⋅ τρ C qd0 C qd ⋅ ρ 0 Tr−ờnghợpsấyđốil−u,trongvậtliệugradiennhiệtđộkhôngđángkể,tốcđộtruyền ẩmnhỏ(Re<10),th−ờngbỏquatruyềnnhiệtbởidòngchấtlỏngvhơi.Khiđóph−ơngtrình viphântruyềnnhiệtcódạng: ∂θ r ∂ u =⋅∇a 2θ + ⋅⋅ ε (1.50) ∂τCqd ∂ τ 1.3.4.Ph−ơngtrìnhviphântruyềnẩm. Đểcóđ−ợcph−ơngtrìnhđ−ờngcongsấy,nghĩaltínhđ−ợctốcđộsấyvtìmtr−ờng khôngổnđịnhcủahml−ợngẩmtrongquátrìnhsấy,cầngiảiph−ơngtrìnhviphântruyềnẩm bêntrongvậtliệu.Sấylmộtquátrìnhkhôngổnđịnh,nghĩalẩmtáchkhỏivậtliệulhm củatoạđộvthờigian.Nóicáchkhác,ẩmthayđổitheotiếtdiệnvthờigian. T−ơngtựph−ơngtrìnhtruyềnnhiệt,ph−ơngtrìnhviphântruyềnẩmcódạng: ∂ (uρ ) =−∨di() q + q + q ∂τ mK mm VmK ởđây:q mK Mậtđộdòngẩmkhuếchtán. qmm mậtđộtruyềnmol. qVmK mậtđộthểtíchdòngchấtgâyrachuyểnpha. Nếubỏquasựtruyềnmolcủachấtlỏng,còntínhtruyềnmolcủahơi,tacóph−ơng trìnhtruyềnẩmt−ơngtựph−ơngtrìnhviphântruyềnnhiệt. ∂u =a ⋅∇2 u + a ⋅δ ⋅∇ 2 θ (1.51) ∂τ m m ∂u  Ph−ơngtrìnhnythiếtlậpquanhệgiữasựthayđổiẩmtheothờigian   vtheotoạ ∂τ  ∂u độ(x,y,z)hoặcnóitheocáchkhác,môtảtốcđộgiảmẩm ởcácđiểmbấtkỳcủavật. ∂τ Đểđơngiảnhoá,chophépcoia mv δkhôngđổi,khôngphụthuộcvođộẩm.Dođó ph−ơngtrìnhtrêntrởthnhph−ơngtrìnhviphântuyếntính. Tr−ờnghợpsấyđốil−u,khôngkhíđ−ợcđốtnóng(nhiệtđộkhôngcaovtốcđộkhônglớn) trongtínhtoánkhôngcầntínhquátrìnhdẫnnhiệtẩm.Giaiđoạnsấyđầugradiennhiệtđộkhông Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 40
40. cóhoặcnhỏ.Giaiđoạnsấythứhai,độlớncủahệsố δkhôngđángkể,th−ờngởnhiệtđộsấy thấp.Ph−ơngtrìnhviphântruyềnẩmkhisấyvậtliệudạngtấm,sẽl: ∂u ∂ 2 u =a ⋅ (1.52) ∂τ m ∂ x2 Đểgiảibitoánnycầnchođiềukiệnbiênvbiếtđộẩmởcácđiểmbấtkỳởthời điểmbanđầu(điềukiệnbanđầu). 1.4.Độnghọcquátrìnhsấy 1.4.1.Đ−ờngcongsấy. Đ−ờngcongsấyđặctr−ngchosựthayđổiđộẩmtrungbìnhcủavậtliệuWtrongthờigian τ. Từ đồ thị ta thấy, giai đoạn đầu của quá A trình, độ ẩm vật liệu giảm theo đ−ờng cong, vậtliệuđ−ợchâmnóngnhanh.Thờigiancủa giai đoạn ny phụ thuộc độ dy mẫu thí nghiệm,sauđóđộẩmthayđổitheoquiluật đ−ờng thẳng (đoạn AK 1). Giai đoạn sấy thứ nhấtgọilgiaiđoạntốcđộsấykhôngđổi. B ộẩmvậtliệuW% TạiđiểmK 1(gọilđộẩmchuẩnthứnhất Đ WK 1),tốcđộgiảmẩmbắtđầugiảmvbắt đầugiaiđoạnthứhaicủaquátrìnhsấy;tốcđộ Thờigianτ(h) sấygiảm.Cuốiquátrìnhsấy,đ−ờngcongsấy tiệmcậnvớiđ−ờngcânbằngẩm,Wcb ứngvới Hình1.15. Đ−ờngcongsấy chếđộsấyđcho. ởđộẩmcânbằng,việcsấy kếtthúc,tốcđộsấybằngkhông.Đốivớivậtliệumỏng,thờikỳđốtnóngrấtngắn,khôngcó đ−ờngcongsấy.Đốivớivậtliệudy,cóđộdẫnẩmnhỏ,c−ờngđộtáchẩmkhỏibềmặtvật liệu(vídụlúamì)trongthờikỳtốcđộsấykhôngđổicóthểkhôngcó. 1.4.2.Đ−ờngcongtốcđộsấy. Tốcđộsấylsựthayđổiđộẩmcủavậtliệutrong1đơnvịthờigian(dW/d τ%/h). Đ−ờngcongtốcđộsấyđ−ợcxâydựngbằngph−ơngphápviphânđồthịtheođ−ờngcongsấy: Tốcđộsấyởthờiđiểmđchođ−ợcxácđịnhnh−ltanggócnghiêngcủatiếptuyếnquađiểm đ−ờngcongsấy(Hình1.16)t−ơngứngvớiđộẩmxácđịnhcủavậtliệu.Ph−ơngphápnych−a đạtđộchínhxácđầyđủ,đặcbiệtởcuốiquátrìnhsấykhiđ−ờngcongsấytiệmcậnvớiđ−ờng độẩmcânbằng,việcvẽchínhxácđ−ờngcongsấytrởnênkhókhăn.Đểkhắcphụcnh−ợc điểm ny ng−ời ta dùng ph−ơng pháp đạo hm số v tính toán tốc độ sấy trung bình sau khoảngthờigiantrunggiankhônglớn. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 41
41. τ τ /d c /d c TốcđộsấydW TốcđộsấydW ĐộẩmvậtliệuW c% 0 c 1 ẩmloạibỏ(W W p) a/ b/ Hình1.16.Đ−ờngcongtốcđộsấy. 1Vậtliệuẩmxốpmaodẫncóbềmặtriêngbốchơilớn:giấy,cáctông. 2Cũngnh−trên:vải,vỏmỏng;3Vậtliệuẩmxốpmaodẫncóbềmặtbốchơiriêngnhỏ; 456.Hệphứctạp,vậtkeoxốpmaodẫn:hạtl−ơngthực. ở hìnhtrên,avbchothídụvềđ−ờngcongsấycủavậtliệukhácnhau.Đầutiêngiai đoạnhâmnóngtốcđộsấytăngtừ0đếngiátrịcựcđạiN.ởthờikỳtốcđộkhôngđổiN=const.Sau dó(từđiểmchuẩnK 1)bắtđầugiảmtốcđộsấy.Trongthờikỳgiảmtốcđộđặctínhcủađ−ờngcong phụthuộcvocấutrúccủavậtliệu,kíchth−ớcmẫu,dạngliênkếtẩmvớivậtliệuvcơcấudi chuyểnẩm.Vìvậyđ−ờngcongsấycủavậtliệukhácnhausẽkhácnhau.Trênđ−ờngcongcó điểmchuẩnthứhaiK 2t−ơngứngvớiđộẩmchuẩnthứhai. 1.4.3.Đ−ờngcongnhiệtđộsấy. Trên(Hình1.17)trìnhbyđ−ờngcongnhiệtđộsấyvớimẫuvậtliệumỏngvdầykhi sấyđốil−u.Giaiđoạnđầuhâmnóng,nhiệtđộbềmặtvậtliệutăngcao,nhanhchóngđạtnhiệt độnhiệtkế−ớt.Nhiệtđộbềmặtvậtliệukhôngthayđổitrongsuốtgiaiđoạnđầu,bắtđầubay hơimạnh,tonbộnhiệtl−ợngbềmặtnhậnđ−ợcdùngđểhoáhơi.Trongthờigiannyvậtliệu khôngđ−ợchâmnóngvnhiệtđộcủanóbằngnhiệtđộbốchơicủalỏng.™. Tronggiaiđoạntốcđộsấykhôngđổi,nhiệtđộtâmvậtliệuẩmcũngkhôngđổi.Khi ẩmkhôngcònbayhơimạnhnữa,thìnhiệtđộbềmặtcũngnh−củatâmvậtbắtđầutănglênv giaiđoạntốcđộsấykhôngđổikếtthúcvbắtđầutốcđộsấygiảmdần.Khiđộẩmcủavậtđạt độẩmcânbằng,nhiệtđộcủanóbằngnhiệtđộkhôngkhít K(tácnhânsấy). Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 42
42. 0 θ Nhiệtđộvậtliệu, ĐộẩmvậtliệuW c% 1 Hình1.17. Đ−ờngcongnhiệtđộsấy. Nh−vậygiaiđoạnđầuhâmnóngvậtliệumôtảtrongbấtđẳngthứcsau: tK>t M>t b>t 0 Trongđó: tKnhiệtđộtácnhânsấy t bnhiệtđộbềmặtvậtliệu t 0nhiệtđộtâmvậtliệu. Giaiđoạncuốihâmnóng,nghĩalbắtđầuthờikỳthứnhấtsấytacó: tK>t M=t b>t 0 Cuốicùng,thờikỳthứhaicủasấy,đặctr−ngbởi: tK>t b>t M≤t 0. Phụthuộcvođộsâucủavùngbốchơinhiệtđộcủanócóthểcaohơnhoặcthấphơn nhiệtđộcủavậtliệu.Trongthờikỳthứhaituỳtheođộsâucủavùngbốchơi,nhiệtđộtrung bìnhcủavậtliệutăngvcóthểcaohơnnhiệtđộbốchơi,cònnhiệtđộbềmặtgầnbằngnhiệt độmôitr−ờng.Nếuquátrìnhđạtđộẩmcânbằng,thìcuốiquátrình,tốcđộsấysẽbằngkhông vnhiệtđộcủavậtliệutiếngầntớinhiệtđộtácnhânsấy: tb=t 0≈t K. Đốivớivậtliệumỏng,gradiennhiệtđộtrongvậtliệukhôngđángkể,cóthểxemởthời kỳđầut 0=t K.Hìnhd−ớichođ−ờngcongphânbốnhiệtđộtrongmẫuvậtliệudầyvmỏng trongsấyđốil−u(với τkhácnhau). t= ∞ Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 43
43. Trụcvật Trụcvật Chiềudyvậtliệu Chiềudyvậtliệu Hình1.18.Phânbốnhiệtđộtrongmẫuvậtliệukhisấyđốil−u(thờigiankhácnhau).Tr−ờng nhiệtđộđốixứngvớitrụcvậtliệu. Giảsửcómộtmẫuvậtliệunođó,độẩmởmọiđiểmnh−nhau,nghĩalbêntrong mẫukhôngchỉcótr−ờngnhiệtđộmtr−ờngẩmcũngthuầnnhất.Nếuđặtmẫuvobuồngsấy, vậtliệubắtđầuđ−ợcđốtnóng.Đầutiênđốtnónglớpngoicủamẫu,ẩmcủalớpnybắtđầu bốchơihovokhôngkhí.Bêntrongẩmởtrạngtháikhôngthuầnnhất,xuấthiệngradienđộ đậmđặcẩm.D−ớitácdụngcủagradienẩmnytrongdạnglỏng,bắtđầudịchchuyểntớibề mặtmẫu.Dòngẩmcầnthắnglựccảnthuỷlựccủavậtliệu,lmgiảmtốcđộdichuyểncủaẩm. Theomứcđộpháttriểncủaquátrìnhsấygradienđộđậmđặccủaẩmtrongvậtliệusẽ giảm,cũnglmgiảmcảl−ợngẩmdichuyểntớibềmặt,lmgiảmhml−ợngẩmcủabềmặt vậtliệu. 1.4.4.Phântíchquátrìnhsấy. a/Thờikỳtốcđộsấykhôngđổi. Tabiếtrằng,trongcácquátrìnhsấynhờnhiệt,ẩmbịloạibỏkhỏivậtliệuchỉsaukhí hothnhhơi,nghĩalcầnchiphínhiệtnăng(nhiệthoáhơi).Trongsấyđốil−u,l−ợngnhiệt nycầnđểhâmnóngvậtliệuẩmtớinhiệtđộbốchơi,dotraođổinhiệtgiữabềmặtvậtliệuv tácnhânsấy. Dạngtổngquátđ−ợcmôtảbằngph−ơngtrìnhcânbằngsau:   dQ=⋅+⋅( CKK g Cgdtâ â ) ++ rC phabh. ( t − t)  dg â (1.53) ởđây: 0 CK,C âNhiệtdungriêngchấtkhôcủavậtliệuvẩm(J/Kg K) gK,g âkhốil−ợngchấtkhôcủavậtliệuvkhốil−ợngẩmchứatrongvậtliệutạithời điểmđcho(Kg). Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 44
44. dt sựthayđổinhiệtđộtrungbình(theothểtích)trongkhoảngthờigianvôcùng nhỏ( 0C). rnhiệthoáhơicủaẩm(J/Kg) 0 Cp.h nhiệtdungriêngtrungbìnhđẳngápcủahơinóngcủaẩmbốchơi(J/Kg. K) taNhiệtđộhơinóngcủaẩmtáchkhỏibềmặtvậtliệu. tbh nhiệtđộbốchơiẩm. dg âkhốil−ợngẩmbốchơitừvậtliệutrongkhoảngthờigiand τ. L−ợngnhiệttruyềnđốil−uquadiệntíchvậtliệuFsaukhoảngthờigianvôcùngnhỏd τ,xác địngtheo: dQ=α ⋅ F( tK − t a ) d τ ởđây: αhệsốtraođổinhiệtđôil−u(W/m 20K) tKnhiệtđộtrongbuồngsấy. dt αFt−− t Cg ⋅+⋅ Cg dg ()()Ka KK â â â = dt (1.54) dτ rCtt+ph. () a − bh Phântíchcôngthứctrên,tathấycóthểcóhaitr−ờnghợp: Nhiệtđộvậtliệuvobuồngsấyt 1 t bh th−ờngtrongtr−ờnghợpkhisấyđ−ờngkính,dungdịchnóng, ởtr−ờnghợpđầu,khit 1 t bh thìquátrìnhsấysẽbắtđầungaykhivậtliệuđ−avobuồngsấy.Rõrng,ở thờiđiểmbấtkỳkhibắtđầutớikhikếtthúcsấy,biểuthứcsauluônmanggiátrịd−ơng: dt α Ft()()−> t Cg ⋅+⋅ Cg Ka KK â â dτ dt Thờikỳthứnhấtsấy,g vđặcbiệttốcđộhâmnóng nhanhchónggiảm,sauđó â dτ dt giaiđoạnđốtnóngbanđầu vtốcđộsấychỉphụthuộcvo α F( t− t ) . dτ K a Nếuchếđộlmviệccủamáysấyđ−ợcthiếtlậpthìtạimỗiđiểmcủabuồngsấytrạng tháikhívvậtliệukhôngđổi,cònởnhữngđiểmkhácthìsẽkhácnhau. Liênquantớihệsốtraođổinhiệt α,ph−ơngtrìnhchuẩncódạng: u  Nu= fRe, Gr ,Pr,  (1.55) uK  Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 45
45. Trongđó: uhml−ợngẩmtrungbìnhtheothểtíchcủavậtliệuởthờiđiểm τ uKhml−ợngẩmtiêuchuẩn. Thờikỳđầukhiu>u K,chuẩnNukhichếđộkhíđộngkhôngđổi,cóthểxemlhằng số.Nh−vậyởthờikỳđầu,độlớn αcóthểchịuảnhh−ởngcủacácđộlớntrongbiểuthứccủa α ⋅l Nussen: Nu = λ BởivìNu=const,dođókíchth−ớcvậtliệusấylgiảmthì αtăng.Thựctế,trongthời kỳsấyđầu,kíchth−ớccủanhiềuloạisảnphẩmcóthayđổi,độlớncủalvdiêntíchtraođổi nhiệtFth−ờnggiảm.Nh−vậytrongnhiềutr−ờnghợp αvFthayđổitheoh−ớngng−ợcnhau vth−ờngcógiátrịthayđổikhônglớn.Dođó,mứcđộgầnđúngcóthểcoithôngsốtácnhân sấykhôngđổi,vtốcđộsấykhôngđổi. Nhiềutácgiảđ−aracáccôngthứcđểtínhtrịsốNu.D−ớiđâyA.VNhesChenkođề nghịcáccôngthức: 0,103 6 8 •Khisấyđốil−utựnhiênNu 1=4 ⋅(Pr 1⋅Ar) khi(Pr 1⋅Ar)=3 ⋅10 ữ2 ⋅10 0,243 4 8 Nu 2=0,665 ⋅(Pr 2⋅Ar) khi(Pr 2⋅Ar)=1 ⋅10 ữ3 ⋅10 •Khisấyđốil−uc−ỡngbức. Nu=+⋅2 A() Pr0,33 ⋅ Re n ⋅ Gu m 1 1 ' 0,33 n' m ' Nu2=+⋅2 A() Pr 2 ⋅ Re ⋅ Gu Trongđó   α1 ⋅l Nu 1 =   TiêuchuẩnNussenvềtraođổinhiệt λ1    α2 ⋅l Nu 2 =   TiêuchuẩnNussenvềtraođổiẩm λ2  V Pr 1 = TiêuchuẩnPrăngđốivớitraođổinhiệt a1 V Pr 2 = TiêuchuẩnPrăngđốivớitraođổiẩm a2 (t− t ) Gu = K b TiêuchuẩnGucman tK g⋅ l3 ∆ P Ar = ⋅ TiêuchuẩnAcsimet V 2 ς Cáchệsốtrongcácph−ơngtrìnhtrênchotrongbảngd−ới. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 46
46. Bảng1.4 Re A n m A’ n’ m’ 1 ữ2 ⋅10 2 1,07 0,48 0,175 0,83 0,53 0,135 3,15 ⋅10 3 ữ2,2 ⋅10 4 0,51 0,61 0,175 0,49 0,61 0,135 2,2 ⋅10 4ữ3,15 ⋅10 5 0,027 0,90 0,175 0,0248 0,90 0,135 15.Ph−ơngphápxácđịnhthờigiansấy 1.5.1.Ph−ơngphápT.KPhilônhenko:nghiêncứucácđ−ờngcongsấycủacùngmộtloạivật liệuởchếđộsấykhácnhau(sấyđốil−u,vậtvảisợi)phốihợptrêncùngmộtđ−ờngcongtrong dw hệtoạđộ:tốcđộsấy ;tốcđộsấyquidẫn ψ,tỷsốgiữatốcđộsấyởthờiđiểmbấtkỳvớitốc dτ độsâyởthờikỳđầuN.Tacó 1 dw ψ = ⋅ N d τ w− w Đốivớivảisợi: ψ = cb 28,5+ 0,73 ⋅()w − w cb Trongđó:WĐộẩmcủavậtliệuởthờiđiểmsấybấtkỳ Wcb Độẩmcânbằngcủavậtliệuđốivớichếđộsấyđcho L−ợngnhiệtdichuyểnquabềmặtvậtliệusaukhoảngthờigianvôcungnhỏ. dQ=⋅⋅α F( tK − t a ) ⋅ d τ =⋅ r dg â Côngthứcxácđịnhthờigiansấy.    1 w1 − w cb τ =⋅⋅⋅2,3 28,5 lg  +⋅− 0,73 ()w1 w 2  (1.56) N w2 − w cb   Trongđó:w1,w 2độẩmbanđầuvcuốicùngcủavậtliệu. Tốcđộsấyquidẫnvớivậtliệukhácnhau m ()w− w cb ψ = m A+β ⋅() w − w cb Bảng1.5.GiátrịcáchằngsốtrongcôngthứccủaT.KPhilonhenko Raucủ A β m Khoaitây 1200 3,0 1,0 Cảiđỏ 1000 2,0 1,0 Crốt 1550 2,0 1,0 Hnhcủ 1600 3,0 1,0 1.5.2.Ph−ơngphápA.BL−kốp. Đầu tiên xác định thời gian sấy đối với thời kỳ tốc độ không đổi. Xác định chuẩn Nussentraođổikhối   2 n 0,33 0,135 TK Num=⋅⋅ ARe Pr m ⋅ Gu ⋅   Tbh  Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 47
47. αm ⋅l 760 Biết Num=; q mm =⋅−⋅α () pp− a λm 13 100 ⋅q Tốcđộsấyởthờikỳđầu: N=m ⋅ S gK Trongđó:Sldiệntíchbềmặtbốchơi. Thờigiangiaiđoạnđầu,xácđịnhtheobiểuthức w− w τ = 1 K 1 N Đểxácđịnhthờigiansấygiaiđoạnhaivậtliệumỏng,cóthểlợidụngviệcgiảiph−ơng trình(1.52)khi τ=0,u=u K1 =const,códạng u− u p x  Em= = f ⋅  Bi m; ; Fo m  (1.57) uK1 − u p  R  Trongđó:Bi m–chuẩntraođổikhốiBi.ô x toạđộkhôngkíchth−ớc R a ⋅τ Fo = m chuẩntraođổikhốiPhua–riê m R2 Từph−ơngtrình(1.57)xácđịnhchuẩnF0 m,sauđóthaygiátrịa mvRvot 1xácđịnhđ−ợc τII . 1 w− w  Kd p  τ II = ⋅ ln   K w2 − w p  N Hệsốsấy: K= =χ ⋅ N wKd− w p Trongđó:w Kd độẩmdẫnxuấttiêuchuẩn 1,8 χHệsốsấyt−ơngứng χ ≈ w0 Độẩmtạitiêuchuẩn N⋅ R 2 wK1= 100 ⋅uK 1 + 3⋅am 1 w= + w Kdχ p K 1 χ = = N wKd− w p Thờigiansấychungtừđộẩmw 1tớiđộẩmw 2sẽl. w1 − w Kd 1 wK1 − w p τ=−= τI τ II +⋅⋅2,3 lg (1.58) NK w2 − w p Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 48
48. 1.5.3.Phânloạivthứtựtínhtoánthiếtbịsấy: a)Phânloạithiếtbịsấy. Ph−ơngphápkỹthuậtcủaquátrìnhsấyvcấutrúccủathiếtbịsấykhácnhau. Th−ờngtaphânloạihệthốngsấytheocáchsau:hệthốngsấytiếpxúc,hệthốngsấy bứcxạ,hệthôngsấyđốil−u.Trongcôngnghiệpthựcphẩmphổbiếnnhấtlhệthốngđốil−u. Bảngsauchotacácloạisấyđốil−uphổbiếnnhất. Bảng1.6.Xếploạithiếtbịsấy Dấuhiệuphânloại Kiểuthiếtbịsấy Chếđộlmviệc(ph−ơngpháptácđộng) a–Tácđộngchukỳ b–Tácđộngliêntục c–Tácđộngtuầnhon Dạngvậtliệulmkhô a)Cácmảnh(miếng) b)Hạt c)Dạngbụi d)Bộtnho e)Dungdịch ápsuấttrongbuồngsây a)Buồngkínápsuấtkhôngkhícao b) á psuấtkhôngkhíbìnhth−ờng d) chân không trung bình v chân không sâu (ápsuấtthấphơnđiểmbốchơin−ớc) Dạngtácnhânsấy a)Chutrìnhtựnhiên b)Khí c)Hơi d)Lỏng Ph−ơngtạoápđểdichuyểntácnhânsấy a)Chutrìnhtựnhiên b)Chutrìnhc−ỡngbức H−ớng chuyển động của vật liệu v tác a)Khẳng nhânsấy b)Ng−ợc c)Dòngcắtnhau Trạngtháilớpvậtliệu(vậtliệudạnghạt) a)Chặt b)Tơi c)Sôi d)Treo e)Phun Ph−ơngpháphâmnóngtácnhânsấy a)Cloriferhơi b)Clorifern−ớc c)Đốtnóngbằngđiện d)Đốtnóngbổxungtácnhânsấy Cácloạiquátrìnhsấy a)Xảkhíđlmviệcrangoi b)Tácnhânsấyhồil−u Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 49
49. c)Phânphốitácnhânsây d)Đốtnóngbổxungtácnhânsấy Cấutrúcbuồngsấy a)Sấybuồng,tuynen,trụccuốn,sấytrống b)Sấyhơi Ph−ơng pháp loại bỏ hơi ẩm khí đ lm a)Xảkhíđlmviệcramôitr−ờng việc b)Trộnvớitácnhânmớivđốtnóng(hồil−u) c)Dùngxilicagen d)Ng−ngtụn−ớctrongbìnhng−ng e)Ng−ngtụn−ớcnhờlmlạnh b)Thứtựtínhtoánthiếtbịsấy: Mốiliênhợpmáysấybaogồmcácbộphậnchínhsau:Buồngsấy,calorifer,hệthống thônggió.Phầnnytachiquantâmtớitínhtoánnhiệtthiếtbịsấy(chủyếulbuốngsấy). Quátrìnhtínhtoán,tacầctìmcácsốliệusau: Theomụcđích:Năngsuât,dạngtácnhânsấy,ph−ơngpháptruyềnnhiệttớivậtliệu sấy,ph−ơngpháphâmnóngtácnhânsấy(kiểucalorife),đặcđiểmchuyểnđộngcủatácnhân sấy(tựnhiên,c−ỡngbức),ph−ơngpháplạpnguyênliệuvchuyểnđộng. Theovậtliệu:độẩmđầuvcuối,nhiệtđộchophépbanđầuvcựcđại,nhiệtdung chấtkhôcủavậtliệu,kíchth−ớcvkhốil−ợngsảnphẩm,khốil−ợngthểtích vv. Theochếđộsấy:thôngsốkhôngkhíngoivcủatácnhânđlmviệc,nhiệtđộcho phépcựcđạicủatácnhânsấy,tốcđộcủatácnhânsấy,thờigiansấy. Cácsốliệucóthểkhôngcho,tacóthểchọnkhithiếtkế.Vídụchọnkiểucalorife, ph−ơngphápvậnchuyểnvậtliệu Đểtínhtoáncầnphảicóđ−ờngcongsấy,biếtph−ơngtrình củanó.Trêncơsởđ−ờngcongsấy,buồngsấyphânchiathnhvùng,vtínhtonthựchiện theovùng.D−ớiđâysơđồtínhtoántheovídụsau: +Phầnchung:chọnkiểumáysấy,chọnloạiquátrìnhsấy. +Tínhtoánbuồngsấy:Tínhkíchth−ớcbuồngsấy,tínhkhốil−ợngẩmbốchơi,chọn cấutrúcbuôngsấyvtínhtổnthấtnhiệtvomôitr−ờng,tínhtổnthấtcònlạicủabuồngsấyv xácđịnhđộlớn ∆,xâydựngđồthịI–d,tínhchiphíkhôngkhí,tínhchiphínhiệt. Tínhthiếtbịhâmnóng(calorife)chọncấutrúccủacalorifevchấtmangnhiệt,tính hiệunhiệtđộtrungbình,tínhhệsốtruyềnnhiệt,tínhdiệntíchđốtnóng,tínhlòđốt(calorife đốtbằngngọnlửa). Tínhthiếtbịthônggió:thiếtkếquỹđạocủakhôngkhí,tínhlựccảntrongthiếtbịsấy, chọnquạtvtínhcôngsuấtđộngcơ. thiếtkếvtínhtoáncơkhícủathiếtbị. Xâydựngđặctínhkinhtế–kỹthuậtcủaquátrìnhsấy. Lậpbảngchỉtiêukinhtế–kỹthuậtchínhsovớithiếtbịthựctếlmviệc. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 50
50. câuhỏiôntậpch−ơngI 1.Phânbiệtđộẩmt−ơngđồivtuyệtđối? ýnghĩasửdụngthựctế? 2.Trìnhbycácdạngliênkếtẩm? ýnghĩacủatừngloạiliênkết? 3.Trìnhbycácthôngsốcơbảncủakhôngkhíẩm?CáchsửdụngđồthịIdcủakhôngkhí ẩm? 4.Trìnhbyph−ơngtrìnhviphântruyềnnhiệtvtruyềnẩmtrongquátrìnhsấy? 5.Ph−ơngphápxácđịnhthờigiansấy? 6.Trìnhbythứtựtínhtoánthiếtbịsấy? 7.Hyxácđịnhđộẩmt−ơngđốicủakhôngkhí,khibiếtápsuấtkhítrờibằng1bar,tốcđộ 0 0 khôngkhínhỏhơn0,5m/s,nhiệtđộnhiệtkếkhôt=40 Cvnhiệtkế−ớtt −=30 C. 0 0 8.Chot 0=25 C,d 0=0,017kgẩm/kgkkvt 1=90 C.Hyxácđịnh ϕ1,I 1vnhiệtl−ợngm calorifert−ơngứngcầncungcấpq. 0 9.Giảsửt=t 0=25 C, ϕ= ϕ0=85%xácđịnhd 0vI 0. 10.Xácđịnhl−ợngnhiênliệutiêuhaođểlmbốchơi250kgẩm/htrongthiếtbịsấy.Hiệu suấtbuồngđốt ηb=0,90,nhiênliệulthancócácthnhphần(%). C=36,70H=2,70S=3,20N=0,70 O=11,10A=20,60W=25 0 NhiệtdungriêngcủanhiênliệuC nl =0,5kcal/kg K 0 0 Nhiệtđộtácnhânkhivorakhỏibuồngsấyt 1=150 Cvt 2=60 C.Trạngtháikhông 0 khíngoitrờit 0=20 Cvd 0=9,80g/kgkk,tổngtổnthất ∆=200kcal/kgẩm. Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 51
51. Ch−ơng2. thiếtbịsấyđốil−u 2.1Kháiniệm Ph−ơngphápsấyđốil−ulph−ơngphápđ−ợcdùngkháphổbiếntrongsảnxuất,sử dụngtácnhânsấylkhínóngvừalmnhiệmvụtruyềnnhiệtvlấyẩmrakhỏivậtliệusấy. Nh−phầnphânloạithiếtbịsấyởch−ơngtr−ớc,tácnhânsấycóthểcónhiềudạngkhácnhau phụthuộcvokiểumáysấy. Nguyêntắccấutạo: Thiếtbịsấyđốil−ucócấutạokhácnhautheotínhchất,kếtcấu,hìnhdạngvkích th−ớccủavậtliệuẩmkhiđ−avosấy.Nhữngnămgầnđâysửdụngrộngrisấyđốil−unhờ sảnphẩmcháycủanhiênliệuhoặchỗnhợpvớikhôngkhíởnhiệtđộcao.Quátrìnhsấynycó c−ờngđộkhámạnh.Sơđồnguyêntắccấutạocácloạisấyđốil−uchoởbảngd−ới. IThiếtbịsấyvậtrời,hạtlớpchặtvlớprời. ASảnphẩmrời(mảnh),sấytheolớp . Băngchuyền Tunen Goòngdichuyển Băng tải Tủsấy Buồng Goòngcốđịnh Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 52
52. BHạtrời. a/Sấytheolớp. Tuốcbin Quâncờ Rôto Khechớp Quâncờ cókhe Buồng chớpquay b/Sấylớptơi Vòng Trống Trụccuốn Đĩachồng Thanh Rung,giatốcnhỏ Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 53
53. IIThiếtbịsấyvậtliệurời. 1Sấytầngsôi.2Sấykhíđộng ốngkhí Mộtbuồng động Xyclôn Nhiềubuồng Khốikhíđộng Khối Hỗnhợp Lớp rung Hỗnhợp ly tâmcóốnghơi Khốirung Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 54
54. IIIThiếtbịsấyvậtliệunho.IVThiếtbịsấyvậtliệulỏng Lớpsôi Sấyphun Lớprung Phunđĩalytâm Lớprungkhíđộng Vòiphunhơi Trục Lớprung Lớpsôi Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 55
55. Cáckýhiệu: Vậtliệu: Tácnhânsấy: H−ớngquaycủa phầntửcơcấu Sngphânphốikhí: Quántrínhvậtliệu: 2.2.Lýthuyếttínhtoán Tínhtoánthiếtbịsấy,th−ờngbắtđầutínhtoánbuôngsấy,gồmcácgiaiđoạnchính sau:Tínhl−ợngẩmbốchơi,thiếtlậpph−ơngtrìnhcânbằngvxácđịnhchiphíkhôngkhí,xác địnhkíchth−ớcchínhcủabuồngsấy,tínhtoánnhiệtbuôngsấy. (Hình2.1)Đâylsơđồtínhtoánsấybằngkhôngkhíkiểutunen,cócaloriferiêngv quạtđặttr−ớcnó. Khôngkhí Vậtliệu Vậtli ệu Khôngkhí g/Kg g/Kg g/Kg Kcal /Kg Kcal/Kg Khôngkhí I Kcal/Kg Hình2.1.Sơđồsấybằngkhôngkhíkiểutu–nen Tr ưng ủi h c Nụng nghi p 1 – Giỏo trỡnh K thut s ynụng s n 56