Trong công nghệ hóa chất, thực phẩm, quá trình tách nước ra khỏi vật liệu
(làm khô vật liệu) là rất quan trọng. Tùy theo tính chất và độ ẩm của vật liệu,
mức độ làm khô của vật liệu mà thực hiện một trong các phương pháp tách nước
ra khỏi vật liệu sau đây:
- Phương pháp cơ học (sử dụng máy ép, lọc, ly tâm ).
- Phương pháp hóa lý (sử dụng canxi clorua, acid sunfulric để tách nước).
- Phương pháp nhiệt (dùng nhiệt để bốc hơi ẩm trong vật liệu).
Sấy là một quá trình bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt.
Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm bằng cách dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hoặc bằng
năng lượng điện trường có tần số cao. Mục đích của quá trình sấy là làm giảm
khối lượng của vật liệu, tăng độ liên kết bề mặt và bảo quản được tốt hơn.
Trong quá trình sấy, nước được bay hơi ở nhiệt độ bất kì do sự khuếch tán bởi
sự chênh lệch độ ẩm ở bề mặt vật liệu đồng thời bên trong vật liệu có sự chênh
lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường xung
quanh.
Quá trình sấy được khảo sát về bề mặt: tĩnh lực học và động lực học.
- Trong tĩnh lực học: xác định bởi mối quan hệ giữa các thông số đầu và
cuối của vật liệu sấy cùng tác nhân sấy dựa trên phương pháp cân bằng vật chất
và năng lượng, từ đó xác định được thành phần vật liệu, lượng tác nhân sấy và
lượng nhiệt cần thiết.
- Trong động lực học: khảo sát mối quan hệ giữa sự biến thiên của độ ẩm vật
liệu với thời gian và các thông số của quá trình sấy.
Ví dụ : tính chất và cấu trúc của vật liệu, kích thước vật liệu, các điều kiện
thủy động lực học của tác nhân sấy và thời gian thích hợp.
1.1.2. Thiết bị sấy
1.1.2.1. Phân loại thiết bị sấy
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy khác nhau nên có nhiều kiểu thiết
bị sấy khác nhau, vì vậy có nhiều cách phân loại thiết bị sấy:
- Dựa vào tác nhân sấy: ta có thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy bằng
khói lò, ngoài ra còn có các thiết bị sấy bằng các phương pháp đặc biệt như sấy
thăng hoa, sấy bằng tia hồng ngoại hay bằng dòng điện cao tần.
- Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân không, thiết bị sấy ở áp suất
thường.
- Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc,
thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ
- Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng
quay, sấy tầng sôi, sấy phun
- Dựa vào chiều chuyển động của tác nhân sấy và vật liệu sấy: cùng chiều,
ngược chiều và giao chiều
111 trang |
Chia sẻ: oanhnt | Lượt xem: 2143 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Sấy muối thùng quay, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Đồ án: Sấy muối thùng quay
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
PHẦN 1. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SẤY
1.1. TỔNG QUAN VỀ SẤY
1.1.1. Khái niệm chung
Trong công nghệ hóa chất, thực phẩm, quá trình tách nước ra khỏi vật liệu
(làm khô vật liệu) là rất quan trọng. Tùy theo tính chất và độ ẩm của vật liệu,
mức độ làm khô của vật liệu mà thực hiện một trong các phương pháp tách nước
ra khỏi vật liệu sau đây:
- Phương pháp cơ học (sử dụng máy ép, lọc, ly tâm…).
- Phương pháp hóa lý (sử dụng canxi clorua, acid sunfulric để tách nước).
- Phương pháp nhiệt (dùng nhiệt để bốc hơi ẩm trong vật liệu).
Sấy là một quá trình bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt.
Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm bằng cách dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hoặc bằng
năng lượng điện trường có tần số cao. Mục đích của quá trình sấy là làm giảm
khối lượng của vật liệu, tăng độ liên kết bề mặt và bảo quản được tốt hơn.
Trong quá trình sấy, nước được bay hơi ở nhiệt độ bất kì do sự khuếch tán bởi
sự chênh lệch độ ẩm ở bề mặt vật liệu đồng thời bên trong vật liệu có sự chênh
lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường xung
quanh.
Quá trình sấy được khảo sát về bề mặt: tĩnh lực học và động lực học.
- Trong tĩnh lực học: xác định bởi mối quan hệ giữa các thông số đầu và
cuối của vật liệu sấy cùng tác nhân sấy dựa trên phương pháp cân bằng vật chất
và năng lượng, từ đó xác định được thành phần vật liệu, lượng tác nhân sấy và
lượng nhiệt cần thiết.
- Trong động lực học: khảo sát mối quan hệ giữa sự biến thiên của độ ẩm vật
liệu với thời gian và các thông số của quá trình sấy.
Ví dụ : tính chất và cấu trúc của vật liệu, kích thước vật liệu, các điều kiện
thủy động lực học của tác nhân sấy và thời gian thích hợp.
Lớp: DH07TP
Trang 1
Đồ án: Sấy muối thùng quay
1.1.2. Thiết bị sấy
1.1.2.1. Phân loại thiết bị sấy
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy khác nhau nên có nhiều kiểu thiết
bị sấy khác nhau, vì vậy có nhiều cách phân loại thiết bị sấy:
- Dựa vào tác nhân sấy: ta có thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy bằng
khói lò, ngoài ra còn có các thiết bị sấy bằng các phương pháp đặc biệt như sấy
thăng hoa, sấy bằng tia hồng ngoại hay bằng dòng điện cao tần.
- Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân không, thiết bị sấy ở áp suất
thường.
- Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc,
thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ …
- Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng
quay, sấy tầng sôi, sấy phun…
- Dựa vào chiều chuyển động của tác nhân sấy và vật liệu sấy: cùng chiều,
ngược chiều và giao chiều.
1.1.2.2. Nguyên lý thiết kế thiết bị sấy
Yêu cầu thiết bị sấy là phải làm việc tốt (vật liệu sấy khô đều có thể điều
chỉnh được vận tốc dòng vật liệu và tác nhân sấy, điều chỉnh được nhiệt độ và độ
ẩm của tác nhân sấy), tiết kiệm nguyên vật liệu, năng lượng và dễ sử dụng.
Khi thiết kế thiết bị sấy cần có những số liệu cần thiết:
Loại vật liệu cần sấy (rắn, nhão, lỏng…), năng suất, độ ẩm đầu và cuối của vật
liệu, nhiệt độ giới hạn lớn nhất, độ ẩm và tốc độ tác nhân sấy, thời gian sấy.
Trước hết phải vẽ sơ đồ hệ thống thiết bị, vẽ quy trình sản xuất, chọn kiểu thiết
bị phù hợp với tính chất của nguyên liệu và điều kiện sản xuất.
Tính cân bằng vật liệu, xác định số liệu và kích thước thiết bị.
Tính cân bằng nhiệt lượng để tính nhiệt tiêu thụ và lượng tác nhân sấy cần
thiết.
Đối với các thiết bị làm việc ở áp suất khí quyển cần phải tính độ bền.
Lớp: DH07TP
Trang 2
Đồ án: Sấy muối thùng quay
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
Sau khi tính xong những vấn đề trên ta bắt đầu chọn và tính các thiết bị phụ
của hệ thống: bộ phận cung cấp nhiệt (lò đốt, calorifer), bộ phận vận chuyển, bộ
phận thu hồi bụi (nếu có), quạt , công suất tiêu thụ để chọn động cơ điện.
1.1.2.2. Lựa chọn thiết bị sấy
Sấy thùng quay là một thiết bị chuyên dung để sấy hạt. Loại thiết bị này được
dung rộng rãi trong công nghệ sau thu hoạch để sấy các vật ẩm dạng hạt có kích
thước nhỏ. Trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy được đảo trộn mạnh, tiếp xúc
nhiều với tác nhân sấy, do đó trao đổi nhiệt mạnh, tốc độ sấy mạnh và độ đồng
đều sản phẩm cao. Ngoài ra thiết bị còn làm việc với năng suất lớn.
1.1.3. Xác định các thông số của tác nhân sấy và tiêu hao nhiệt cho sấy
1.1.3.1. Nhiệm vụ của tác nhân sấy
Tác nhân sấy có nhiệm vụ sau:
- Gia nhiệt cho vật sấy
- Tải ẩm: mang ẩm từ bề mặt vật vào môi trường
- Bảo vệ vật sấy khỏi bị ẩm khi quá nhiệt
Tùy theo phương pháp sấy, tác nhân sấy có thể thực hiện một hoặc hai trong ba
nhiệm vụ nói trên.
Khi sấy đối lưu, tác nhân sấy làm hai nhiệm vụ gia nhiệt và tải ẩm.
Khi sấy bức xạ, tác nhân sấy làm nhiệm vụ tải ẩm và bảo vệ vật sấy.
Khi sấy tiếp xúc tác nhân sấy làm nhiệm vụ tải ẩm.
Khi sấy bằng điện trường tần số cao, tác nhân sấy làm nhiệm vụ tải ẩm.
Khi sấy chân không chỉ có thể cấp nhiệt bằng bức xạ hay dẫn nhiệt hoặc kết hợp
cả hai cách cấp nhiệt này. Việc dùng bơm chân không hay kết hợp bơm chân
không và thiết bị ngưng kết ẩm(sấy thăng hoa), vì vậy phương pháp sấy chân
không không cần tác nhân sấy.
1.1.3.2. Các loại tác nhân sấy
- Không khí ẩm: là loại tác nhân sấy thông dụng nhất. Dùng không khí ẩm
có nhiều ưu điểm: không khí có sẵn trong tự nhiên, không độc và không làm ô
nhiễm sản phẩm.
Lớp: DH07TP
Trang 3
Đồ án: Sấy muối thùng quay
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
- Khói lò: sử dụng làm môi chất sấy có ưu điểm là không cần dùng calorife,
phạm vi nhiệt độ rộng nhưng dùng khói lò có nhược điểm là có thể ô nhiễm sản
phẩm do bụi và các chất có hại như: CO2 , SO2.
- Hỗn hợp không khí hơi và hơi nước: tác nhân sấy loại này dùng khi cần có
độ ẩm tương đối φ cao.
- Hơi quá nhiệt: dùng làm môi chất sấy trong trường hợp nhiệt độ cao và sản
phẩm sấy là chất dễ cháy nổ.
1.1.3.3. Không khí ẩm
- Các thông số cơ bản của không khí ẩm:
+ Độ ẩm tương đối là tỉ số giữa lượng hơi nước có trong không khí ẩm với
lượng hơi nước lớn nhất có thể chứa trong không khí ẩm đó ở cùng một
nhiệt độ:
Trong đó:
ϕ =
G
h
G
hmax
.100%=
p
h .100% (1.1)
phs
Gh , kg : lượng hơi nước trong không khí ẩm
Gh max: lượng hơi nước lớn nhất có thể chứa trong không khí ẩm
ph, N/m2 : phần áp suất hơi nước trong không khí ẩm
phs, N/m2 : áp suất bão hòa hơi nước ở nhiệt độ không khí ẩm.
+ Độ chứa hơi là lượng hơi nước chứa trong 1kg không khí khô:
G
d
h
=G (1.2) , (kg/kgkkkhô)
k
ở đây: Gh , kg : lượng hơi nước chứa trong không khí ẩm
Ghs : lượng không khí khô
Gh , Gk có thể xác định theo phương trình trạng thái của hơi nước và không khí
khô theo ph , pk và p.
+ Entanpy của không khí ẩm được tính với 1kg không khí khô như sau:
I = Ik + Ih (1.3), (kJ/kgkkkhô)
Lớp: DH07TP
Trang 4
Đồ án: Sấy muối thùng quay
Trong đó:
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
Ik : entanpy không khí khô, Ik = Cpkt, kJ/kgkkkhô với Cpk là nhiệt dung riêng của
không khí khô, có giá trị là 1,04 kJ/kgkkkhô, nhiệt độ không khí ẩm.
Ih : entanpy của hơi nước có trong 1 kg không khí khô.
+ Nhiệt độ đọng sương (ts): nhiệt độ đọng sương của không khí ẩm là nhiệt độ
của không khí bão hòa đạt được bằng cách làm lạnh không khí ẩm trong điều
kiện độ chứa hơi không đổi. Khi biết nhiệt độ và độ ẩm tương đối có thể xác định
nhiệt độ đọng sương.
Khi bão hòa φ = 100% , ph = phs nhiệt độ không khí ẩm lúc này là ts chính là nhiệt
độ bão hòa ứng với ph = phs. Vì vậy ta có thể tra bảng hơi nước bão hòa với ph ta
xác định được nhiệt độ bão hòa.
+ Nhiệt độ nhiệt kế ướt tM : là nhiệt độ của không khi ẩm bão hòa đạt được bằng
cách cho nước bốc hơi đoạn nhiệt vào không khí ẩm. Quá trình xảy ra làm cho
nhiệt độ không khí ẩm giảm, độ ẩm tương đối và độ ẩm chứa hơi tăng, còn
entanpy không đổi. Quá trình đạt đến trạng thái cân bằng φ = 100% thì nhiệt độ
không khí ẩm là tM. Nhiệt độ này cũng chính là nhiệt độ nước. Người ta đo nhiệt
độ này bằng cách lấy bông hoặc vải thô vấn vào bầu thủy ngân của nhiệt kế và
nhúng vào nước vì vậy gọi là nhiệt độ nhiệt kế ướt.
+ Thể tích riêng và khối lượng riêng theo không khí ẩm:
Không khí ẩm là hỗn hợp của khí lý tưởng nên ta có thể xác định khối lượng
riêng của nó:
ρ
=
ρ
k
+
ρ
h
=
P
h
+
P
k
=
P
h
+
P P
h
R T R T
R T
R T
⎡⎛
⎞
h
k
P ⎤
h
k
=
1
⎢⎜
1
−
1 ⎟ .Ph
+
⎥
T ⎣⎝ Rh
Rk⎠
Rk⎦
Lớp: DH07TP
Trang 5
Đồ án: Sấy muối thùng quay
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
=
1
⎡⎛
⎢⎜
1
−
⎞
1 ⎟ .
ϕ Phs+
P ⎤
⎥
(1.4)
(kg/m3)
T ⎣⎝ Rh
Rk⎠
Rk⎦
Thể tích riêng của không khí ẩm là:
1
1.1.3.4. Khói lò
v
= ρ (1.5) (m3/kg)
Khi sử dụng khói làm môi chất sấy ta phải tính toán quá trình cháy nhằm thu
được khói lò có lưu lượng, nhiệt độ, độ chứa hơi nhất định. Sơ đồ nguyên lý
buồng đốt tạo khói làm môi chất sấy được biểu diễn trên hình sau:
Nhiên liệu
Không khí 1
2
3
Khói
Không khí
Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý bình đốt tạo khói
1.buồng đốt, 2.buồng lắng bụi, 3.buồng hòa trộn
Trong tính toán quá trình cháy, để tạo khói làm môi chất sấy, người ta thường
tính cho 1 kg nhiên liệu và cần xác định các đại lượng cơ bản sau:
+ Nhiệt trị của nhiên liệu có thể xác định theo thành phần nhiên liệu hoặc đo
trong phòng thí nghiệm. Khi biết thành phần nhiên liệu, có thể xác định nhiệt trị
theo các công thức sau:
¨ Đối với nhiên liệu khí:
Q
k
= 0 , 0 1( QC O.C O + QH.H
2
+ Q
H S
.H S2+ Q
C H
.C H
m n
) (1 .6 ) Tr
ong đó:
2
2
m n
CO, H2, H2S, CmHn là thành phần thể tích của nhiên liệu.
Lớp: DH07TP
Trang 6
Đồ án: Sấy muối thùng quay
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
Q , QH S2, QC Hm n là nhiệt trị của các chất khí cháy tương ứng:
QCO,H2
QH2 = 10800 kJ/m3tc
QCO= 12150 kJ/m3tc
Q
H S3tc2
QCH4 = 35800 kJ/m3tc
Q
C H3tc2 6
+ Tiêu hao không khí
Q
C H3tc3 8
Q
C H3tc4 10
Q
C H3tc2 4
QC H3 6 = 86000 kJ/m3 tc
Q
C H3tc3 6
¨ Tiêu hao không khí lý thuyết đối với chất khí:
⎡ n
⎤
L
⎢
= 1,38 0,0179.CO + 0, 248.H
+ ∑
m +
4
C H − O
⎥
(1.7) (kg/kg nl)
0
⎢
2
12m n
m n
2 ⎥
⎥
⎣
⎦
Trong đó: CO, H2, CmHn …là thành phần nhiên liệu tính theo khối lượng.
- Xác định theo giá trị:
1, 293.Qlv
L0= 1,1.
1000
c
(1.8)
¨ Tiêu hao nhiệt riêng không khí thực tế
L = αT.L0 (1.9)
Trong đó αT là hệ số không khí thừa trong buồng lửa.
Hệ số không khí thừa α – chọn theo loại nhiên liệu và cấu tạo buồng đốt. Khi
dùng khói làm môi chất sấy, nhiệt độ khói thường thấp hơn nhiều so với nhiệt độ
khói ra khỏi buồng lửa vì vậy cần đưa khói qua buồng hòa trộn với không khí để
đạt được nhiệt độ môi chất theo yêu cầu. Hệ số không khí thừa chung là:
Lớp: DH07TP
Trang 7
Đồ án: Sấy muối thùng quay
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
α
=
L + ∆ L
=
αTL
0
+ ∆ L
L0
∆L
L0
= αT+
L0
= αT+ ∆α
(1.10)
Trong đó Δα là hệ số không khí thừa trong buồng hòa trộn.
- Xác định hệ số không khí thừa:
Hệ số không khí thừa α được xác định bằng cách chọn αT theo nhiên liệu và
kiểu buồng đốt sau đó tính Δα theo quá trình hỗn hợp không khí và khói.
Hệ số không khí thừa chung α tính theo khói vào buồng sấy có thể xác định theo
nhiệt độ khói làm môi chất sấy.
+ Đối với nhiên liệu khí
lvη
Qvh d
+ C t
n l n l
⎛
− ⎜ 1 −
∑
0 , 0 9 n
.C H
m n
⎞
⎟
C t
k h k h
α
=
⎛
⎝
1 2 m
i d
+ n
⎞
⎠
−
L0⎜ C t
k h k h
+
h
0
− I
0 ⎟
⎛
∑
0 , 0 9 n.C H
⎝
⎞i+
W
1 0 0
( i'
− i
)
⎠
⎜
m n
⎟
h
n l h
h
−
⎝
1 2 m + n
⎛
⎠
i d
⎞
(1 .1 1)
L
0 ⎜
C t
k h k h
+
h
0
− I
0 ⎟
⎝
1 0 0
⎠
Lớp: DH07TP
Trang 8
Đồ án: Sấy muối thùng quay
Trong đó:
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
Qlvc : nhiệt trị cao của nhiên liệu
ηhd: hiệu suất buồng đốt
Cnl : nhiệt dung riêng của nhiên liệu
tnl : nhiệt độ nhiên liệu vào buồng đốt
ih: entanpy của hơi nước trong khói
'
ih: entanpy của hơi ẩm trong nhiên liệu
Wnl : độ ẩm của nhiên liệu khí
I0 :entapy của không khí vào buồng đốt
d0 : độ chứa hơi của không khí vào buồng đốt
Ckh : nhiệt dung riêng của khói
Tkh : nhiệt độ của khói
CmHn : thành phần cacbua hydro tính theo thành phần khối lượng
Sau khi xác định hệ số thừa chung α ta chọn hệ số khí thừa của buồng đốt theo
nhiên liệu và kiểu buồng đốt αhd, từ đó ta có:
Δα = α – αhd (1.12)
Vậy lượng không khí cần hòa trộn thêm là:
ΔL = Δα.L0 (1.13), (kg/kgnl)
1.1.4. Chế độ sấy
1.1.4.1. Khái niệm và định nghĩa
- Chế độ sấy là một tập hợp các tác động nhiệt của môi chất sấy đến vật liệu
sấy nhằm đảm bảo chất lượng và thời gian sấy nhất định theo yêu cầu.
Lớp: DH07TP
Trang 9
Đồ án: Sấy muối thùng quay
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
- Chế độ sấy thể hiện dưới dạng các thông số sau: nhiệt độ tác nhân sấy,
hiệu nhiệt độ khô ướt Δt (hay độ ẩm tương đối φ), tốc độ môi chất sấy.
1.1.4.2. Các thông số xác định chế độ sấy
- Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị
Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị ảnh hưởng quyết định đến tốc độ sấy có
nghĩa là ảnh hưởng quyết định đến thời gian sấy. Nhiệt độ t1 cũng ảnh hưởng
đến chất lượng sản phẩm sấy. Một số sản phẩm sấy không cho phép sấy ở nhiệt
độ cao vì vậy nó không cho phép nhiệt tác nhân sấy vượt quá giá trị nhất định.
Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị càng cao, tốc độ sấy càng lớn dẫm đến thời
gian sấy giảm và giảm tiêu hao năng lượng. Tuy vậy nhiệt độ tác nhân sấy càng
cao thì tổn thất nhiệt vào môi trường càng lớn dẫn đến tăng tiêu hao năng lượng.
Vì vậy cần xác định giá trị t1 tối ưu theo hàm mục tiêu là tiêu hao năng lượng.
Trị số t1 tối ưu theo tiêu chí này thường khá lớn vì vậy khi sấy các vật liệu nhạy
cảm nhiệt (chất lượng sản phẩm giảm khi nhiệt độ tăng) thì nhiệt độ tác nhân
sấy t1 xác định theo điều kiện chất lượng sản phẩm.
Ví dụ khi sấy các vật liệu dạng tinh bột nhiệt độ tác nhân sấy t1 thường nhỏ
hơn nhiệt độ hồ hóa (khoảng 600C).
+ Độ ẩm tương đối của không khí vào thiết bị φ1 (hay Δt1)
Độ chênh lệch nhiệt độ khô ướt của môi chất vào thiết bị Δt1 tạo nên thế sấy, nó
là động lực cho ẩm thoát ra từ vật ẩm vào môi trường. Thế sấy càng lớn thì tốc độ
thoát ẩm càng lớn. Tuy nhiên khi tốc độ thoát ẩm lớn sẽ dẫn đến vật sấy biến
dạng (vênh, nứt) vì vậy ta chọn Δt1 thích hợp với từng loại sản phẩm và từng giai
đoạn của quá trình sấy.
+ Nhiệt độ môi chất sấy ra khỏi thiết bị t2
Nhiệt độ này càng lớn thì tổn thất do khí thoát càng cao. Vì vậy, theo mục tiêu
tiết kiệm năng lượng thì nhiệt độ t2 càng nhỏ càng tốt. Tuy nhiên, khi chọn t2 phải
Lớp: DH07TP
Trang 10
Đồ án: Sấy muối thùng quay
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
bảo đảm Δt2 = t2 – t1để duy trì quá trình truyền nhiệt giữa môi chất sấy và vật
liệu sấy. t2 càng lớn thì truyền từ môi chất sấy đến vật liệu sấy càng lớn dẫn tới
tốc độ bay hơi ẩm lớn, thời gian sấy giảm, tiêu hao nhiệt cho quá trình sấy giảm.
Đồng thời t2 lớn sẽ dẫn tới tổn thất nhiệt do khí thoát và tăng tổn thất nhiệt vào
môi trường do truyền nhiệt qua thiết bị. Vì vậy cần chọn Δt2 tối ưu. Trị số này
thường chọn theo kinh nghiệm từ 10 – 150C.
+ Độ ẩm môi chất sấy ra khỏi thùng sấy φ2
Thông số này cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy. Chọn φ2 càng lớn thì tiêu hao
riêng không khí càng nhỏ. Tuy vậy, việc tăng φ2 bị hạn chế bởi độ ẩm cân bằng
vật liệu tương ứng với trạng thái không khí ẩm ra khỏi buồng sấy (t2, φ2). Khi φ2
tăng đến giá trị nhất định φ2k thì độ ẩm của vật liệu sấy ω = ωcb lúc này giữa vật
liệu và môi chất sấy đạt đến cân bằng, ẩm trong vật liệu không thoát ra được
thẩm chí nếu tăng φ2 quá trị số φ2k sẽ xảy ra hiện tượng vật liệu hút ẩm từ môi
chất sấy. Trường hợp này có thể xảy ra khi sấy hầm cùng chiều.
Trị số φ2 thường chọn nhỏ hơn trị số giới hạn φ2k từ 5 – 10%. Trị số φ2 tối ưu
thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ t2. Với nhiệt độ t2 = 40 600C, trị số φ2 hợp lý
là 80%.
Trong thiết bị sấy buồng, chế độ sấy thay đổi theo thời gian sấy. Mỗi giai đoạn
sấy thường chọn chế độ sấy khác nhau.
+ Tốc độ tác nhân sấy
Tốc độ tác nhân sấy ảnh hưởng đáng kể đến sự thoát ẩm của vật liệu sấy. Tốc độ
tác nhân sấy càng lớn sự thoát ẩm càng tốt. Tuy nhiên, tốc độ tác nhân sấy càng
lớn dẫn đến tăng tổn thất áp suất trong quá trình lưu động của môi chất sấy trong
hệ thống làm tăng năng lượng của quạt gió. Vì vậy cần chọn tốc độ thích hợp.
1.1.4.3. Chọn chế độ sấy
Việc chọn chế độ sấy thường căn cứ vào hai tiêu chí: một là sự làm việc của
thiết bị và hai là căn cứ vào vật liệu sấy.
Lớp: DH07TP
Trang 11
Đồ án: Sấy muối thùng quay
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
- Căn cứ vào sự làm việc của thiết bị:
+ Các thiết bị sấy liên tục như: sấy hầm, sấy khí động, sấy tầng sôi, sấy
phun…các giai đoạn của quá trình sấy phân bố ổn định trên thiết bị theo chiều
chuyển động của vật liệu ( ví dụ: thiết bị sấy hầm, các giai đoạn sấy phân bố
theo chiều dài hầm). Ở các thiết bị sấy này, chế độ sấy được chọn cho cả hai thiết
bị không phụ thuộc vào thời gian, cụ thể là chọn trạng thái môi chất vào t1, φ1.
Ngoài ra, việc chọn chế độ sấy còn căn cứ vào thiết bị làm việc cùng chiều hay
ngược chiều.
+ Thiết bị làm việc theo chu kỳ:
Ở các thiết bị sấy làm việc chu kỳ, các giai đoạn của quá trình sấy phân bố
theo thời gian sấy, vì vậy ở mỗi giai đoạn sấy cần chọn chế độ sấy thích hợp.
Ví dụ: trong thiết bị sấy thùng quay dùng sấy cà phê theo chu kỳ thời gian
sấy 24 giờ với cà phê hạt độ ẩm đầu 52%, cuối 12%. Chế độ sấy cũng được chọn
khác nhau có 3 giai đoạn:
m Giai đoạn đầu 8 giờ, nhiệt độ môi chất vào 680C.
m Giai đoạn hai thời gian 8 giờ, nhiệt độ môi chất vào 640C.
m Giai đoạn ba thời gian 8 giờ, nhiệt độ môi chất vào 590C.
- Căn cứ vào vật liệu sấy
+ Các vật liệu sấy không cho phép cong, vênh, dễ nứt như gỗ, đồ gốm, men
sứ…khi chọn chế độ sấy cần cả hai thông số nhiệt độ và độ ẩm tương đối (hay
Δt).
+ Các vật liệu sấy không sợ nứt, cong vênh như rau quả, thực phẩm, thức ăn gia
súc, khoai sắn thái lát…khi chọn chế độ sấy chỉ cần chọn nhiệt độ vào thiết bị t1
còn nhiệt độ ra khỏi thiết bị t2 và độ ẩm tương đối φ2 chọn theo các tiêu chí riêng.
Lớp: DH07TP
Trang 12
Đồ án: Sấy muối thùng quay
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
1.1.4.4. Các biện pháp để duy trì chế độ sấy
Để đảm bảo duy trì chế độ sấy thích hợp cho từng loại sản phẩm và từng
giai đoạn của quá trình sấy có thể tiến hành các biện pháp sau:
- Phun ẩm
Khi chế độ sấy cần độ ẩm tương đối cao mà sau khi gia nhiệt độ ẩm tương
đối của môi chất khá nhỏ, trường hợp này cần tăng độ ẩm tương đối của không
khí. Một biện pháp có hiệu quả là phun ẩm, tức là phun nước vào không khí,
nước sẽ bay hơi làm cho độ ẩm tương đối của không khí tăng lên. Trong hệ
thống điều hòa không khí người ta sử dụng rộng rãi phương pháp này.
- Hồi lưu một phần khí thải
Khí thải của hệ thống sấy có độ ẩm tương đối φ cao. Sử dụng hồi lưu là lấy
một phần khí thải hòa trộn với không khí mới đưa vào hệ thống. Điểm hòa trộn
có thể đặt trước hoặc sau calorife và thường đặt ở đầu hút của quạt gió. Làm như
vậy có thể tăng độ ẩm tương đối của môi chất sấy vào hệ thống, đồng thời có thể
tiết kiệm nhiệt. Sử dụng hồi lưu có thể điều chỉnh được độ ẩm tương đối vào thiết
bị sấy theo yêu cầu của chế độ sấy bằng cách điều chỉnh tỷ lệ khí hòa trộn (hệ số
hồi lưu).
I
- Sử dụng nhiệt trung gian
Gia nhiệt trung gian là gia
nhiệt thêm cho môi chất trong
buồng sấy. Nhược điểm lớn nhất
của thiết bị sấy buồng là nhiệt độ
môi chất giảm dần theo chiều
chuyển động của môi chất trong
khi đó vật liệu đứng yên nên sản
phẩm khô không đều. Để khắc
0
d0
d2’
d2
x
phục nhược điểm này có thể sử
Hình1.2. quá trình sấy có gia nhiệt trung
Lớp: DH07TP
i
Trang 13
Đồ án: Sấy muối thùng quay
GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
dụng gia nhiệt trung gian. Muốn vậy buồng sấy cần chia ra nhiều phần, môi chất
sấy ra mỗi phần được gia nhiệt bổ sung làm cho nhiệt độ tăng lên, nhiệt độ môi
chất trong
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Say muoi thung quay.doc
- Say muoi thung quay.pdf