Tài liệu Nghiên cứu động học của quá trình sấy tầng sôi: ... Ebook Nghiên cứu động học của quá trình sấy tầng sôi
64 trang |
Chia sẻ: huyen82 | Lượt xem: 1474 | Lượt tải: 0
Tóm tắt tài liệu Nghiên cứu động học của quá trình sấy tầng sôi, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Môc lôc
Trang
Lêi nãi ®Çu........................................................................................3
PhÇn 1 Tæng quan..........................................................................5
I.Thñy ®éng lùc häc cña qu¸ tr×nh sÊy tÇng s«i............................5
1. C¬ chÕ t¹o líp láng gi¶........................................................5
2. C¸c th«ng sè líp s«i vµ ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh....................8
2.1 VËn tèc s«i tèi thiÓu...........................................................8
2.2 VËn tèc phôt.......................................................................9
2.3 Trë lùc cña líp s«i..............................................................10
2.4 Tèc ®é vµ giíi h¹n lµm viÖc................................................11
2.5 Trë lùc cña líp líi ph©n phèi khÝ......................................12
II. Lý thuyÕt vÒ sÊy............................................................................14
C¸c d¹ng liªn kÕt Èm trong vËt liÖu Èm ...............................14
Liªn kÕt hãa häc..................................................................14
Liªn kÕt hãa lý.....................................................................15
Liªn kÕt c¬ lý.......................................................................16
Ph©n lo¹i vËt liÖu sÊy............................................................16
VËt xèp mao dÉn..................................................................16
VËt keo................................................................................17
VËt keo xèp mao dÉn...........................................................17
C¬ chÕ t¸ch Èm trong h¹t.......................................................17
C¸c giai ®o¹n x¶y ra trong qu¸ tr×nh sÊy h¹t.........................18
C¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn tèc ®é sÊy....................................19
Trao ®æi nhiÖt vµ truyÒn Èm trong sÊy tÇng s«i.....................20
PhÇn 2 Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu.....................................................23
I.HÖ thèng thÝ nghiÖm.........................................................................23
1. CÊu t¹o hÖ thèng thÝ nghiÖm...................................................23
2. §Æc tÝnh kÜ thuËt cña hÖ thèng thÝ nghiÖm sÊy tÇng s«i..........24
3. Nguyªn t¾c lµm viÖc cña hÖ thèng.........................................25
4. X¸c ®Þnh vËn tèc, lu lîng ...................................................25
5. X¸c ®Þnh nhiÖt ®é , ®é Èm cña vËt liÖu...................................27
6. X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cña h¹t Xuyªn Tiªu............................27
II. TiÕn hµnh thùc nghiÖm vµ tÝnh to¸n kÕt qu¶..............................28
Ph¬ng ph¸p tiÕn hµnh thÝ nghiÖm........................................28
TÝnh to¸n kÕt qu¶ thu ®îc....................................................29
PhÇn 3 KÕt qu¶ thùc nghiÖm............................................................33
I. KÕt qu¶ thùc nghiÖm qu¸ tr×nh thñy lùc.......................................33
1. Sù ¶nh hëng cña chiÒu cao líp h¹t lªn qu¸ tr×nh thñy lùc....33
II. KÕt qu¶ thùc nghiÖm ®èi víi qu¸ tr×nh sÊy.................................37
1. KÕt qu¶ thùc nghiÖm trªn m¸y sÊy tÇng s«i ..........................37
2. TÝnh to¸n nhiÖt lîng ............................................................45
3. Ph©n tÝch vµ nhËn xÐt mét sè kÕt qu¶ thùc nghiÖm thu ®îc.58
KÕt luËn ...............................................................................................62
Tµi liÖu tham kh¶o................................................................................65
LêI NãI §ÇU
Trong c«ng nghÖ hãa chÊt còng nh thùc phÈm, lu«n cã nh÷ng yªu cÇu vÒ sÊy c¸c vËt liÖu Èm . ChÝnh v× vËy mµ sÊy ®· ®ãng mét vai trß kh«ng thÓ thiÕu trong ngµnh c«ng nghÖ hãa häc . ViÖt Nam lµ mét níc cã “Rõng vµng biÓn b¹c” vµ cã ngµnh n«ng nghiÖp truyÒn thèng l©u ®êi v× vËy ®· t¹o ®iÒu kiÖn manh mÏ cho ngµnh c«ng nghÖ hãa chÊt còng nh thùc phÈm ph¸t triÓn m¹nh mÏ . HiÖn nay trªn thÕ giíi cã rÊt nhiÒu kÜ thuËt sÊy ®îc ¸p dông cho qu¸ tr×nh sÊy vµ kÜ thuËt sÊy tÇng s«i ®· ®îc ¸p dông réng r·i trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y .
So víi qu¸ tr×nh ë tr¹ng th¸i tÜnh th× qu¸ tr×nh ë tr¹ng th¸i láng gi¶ cã rÊt nhiÒu u ®iÓm, cô thÓ lµ:
Pha r¾n ®îc ®¶o trén rÊt m·nh liÖt, dÉn ®Õn viÖc san b»ng nhiÖt ®é vµ trong toµn líp h¹t
HÖ sè dÉn nhiÖt, cÊp nhiÖt tõ bÒ mÆt trao ®æi nhiÖt cña thiÕt bÞ ®Õn líp s«i ( hay ngîc l¹i ) rÊt lín.
Do tÝnh linh ®éng cña líp s«i nªn dÔ dµng n¹p nguyªn liÖu vµ th¸o s¶n phÈm, dÔ thùc hiÖn qu¸ tr×nh liªn tôc, c¬ giíi hãa vµ tù ®éng hãa, dÔ ®iÒu chØnh c¸c th«ng sè nh lu lîng vµ ¸p suÊt...
Trë lùc t¬ng ®èi nhá vµ æn ®Þnh, kh«ng phô thuéc vµo tèc ®é pha khÝ trong giíi h¹n tån t¹i tr¹ng th¸i láng gi¶.
CÊu t¹o thiÕt bÞ t¬ng ®èi ®¬n gi¶n, gän nhÑ vµ dÔ chÕ t¹o.
Do tÊt c¶ nh÷ng u ®iÓm trªn mµ kü thuËt sÊy tÇng s«i ®îc sö dông ngµy cµng réng r·i trong c«ng nghiÖp nh mét ph¬ng ph¸p t¨ng cêng ®é qu¸ tr×nh. Tuy nhiªn, ph¬ng ph¸p nµy còng cã mét sè nhîc ®iÓm:
Cã hiÖn tîng tÝch ®iÖn vµ tÜnh ®iÖn dÉn ®Õn kh¶ n¨ng dÔ g©y ch¸y næ.
Thêi gian lu cña c¸c h¹t trong líp s«i kh«ng ®Òu
C¸c h¹t r¾n bÞ va ®Ëp, bµo mßn, vì vôn t¹o nhiÒu bôi, do ®ã thiÕt bÞ ph¶i cã thiÕt bÞ thu håi bôi, thµnh thiÕt bÞ tÇng s«i ph¶i chÞu ®îc mµi mßn, nhÊt lµ khi gia c«ng c¸c h¹t cã c¹nh s¾c.
VËn tèc cña pha khÝ bÞ giíi h¹n trong ph¹m vi cÇn thiÕt ®Ó duy tr× tr¹ng th¸i tÇng s«i mµ nhiÒu khi kh«ng ph¶i thÝch hîp ®èi víi qu¸ tr×nh c«ng nghÖ.
ViÖc nghiªn cøu øng dông kü thuËt sÊy tÇng s«i trong lÜnh vùc sÊy ®· ®ùoc nhiÒu nhµ khoa häc trªn thÕ giíi tiÕn hµnh tõ nh÷ng n¨m 60 , nhiÒu thiÕt bÞ sÊy tÇng s«i cã n¨ng suÊt tõ vµi tÊn ®Õn hµng ngh×n tÊn giê ®· ®îc ®a vµo s¶n xuÊt ( chñ yÕu lµ Liªn X« cò vµ Mü ) ®Ó sÊy c¸c vËt liÖu cã d¹ng h¹t cã kÝch thíc tõ 1-:-2mm ®Õn 35-:-40 mm . ë ViÖt Nam , còng cã mét sè c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ kü thuËt tÇng s«i . Tuy nhiªn viÖc øng dông kü thuËt nµy vµo s¶n xuÊt còng cha ®îc phæ biÕn réng r·i .
HiÖn nay kÜ thuËt sÊy tÇng s«i ®ang ®îc nghiªn cøu rÊt nhiÒu trong ngµnh c«ng nghiÖp hãa chÊt . Do ®ã viÖc nghiªn cøu mét c¸ch ®Çy ®ñ kÜ thuËt nµy ®Ó cã c«ng nghÖ hoµn thiÖn ®¸p øng cho qu¸ tr×nh sÊy lµ mét yªu cÇu thùc tÕ.
Trong b¶n ®å ¸n nµy do ®iÒu kiÖn nghiªn cøu cã nhiÒu h¹n chÕ nªn em chØ xin tr×nh bµy vÒ “ §éng häc cña qu¸ tr×nh sÊy tÇng s«i”.
PhÇn 1
Tæng quan
I.Thñy ®éng lùc häc cña qu¸ tr×nh tÇng s«i
1.C¬ chÕ t¹o líp láng gi¶ (tÇng s«i)
Kh¶o s¸t hiÖn tîng sau: §æ mét líp vËt liÖu d¹ng h¹t lªn líi n»m ngang n»m bªn trong èng ®Æt th¼ng ®øng , tiÕt diÖn ngang cña èng cã thÓ lµ h×nh trô , h×nh vu«ng , h×nh ch÷ nhËt . H¹t kh«ng lät líi . Thæi kh«ng khÝ qua líp h¹t tõ díi lªn trªn , tr¹ng th¸i cña c¸c h¹t vµ c¶ líp h¹t phô thuéc vµo vËn tèc dßng khÝ ®i xuyªn qua líp h¹t vµ cã thÓ cã c¸c tr¹ng th¸i sau:
Khi tèc ®é khÝ nhá , th× líp h¹t ë trang th¸i bÊt ®éng (h×nh I.1a) ,c¸c ®Æc trng cña nã nh bÒ mÆt riªng , ®é xèp kh«ng thay ®æi khi thay ®æi vËn tèc dßng khÝ . Lóc nµy dßng khÝ ®i qua líp h¹t tu©n theo qu¸ tr×nh läc , chiÒu cao líp h¹t kh«ng thay ®æi (®o¹n AB trªn h×nhI.1a) vµ trë lùc cña líp h¹t tÜnh t¨ng lªn cïng víi sù t¨ng vËn tèc dßng khÝ tu©n theo quy luËt hµm sè mò :
(I.1)
NÕu líp h¹t gåm c¸c h¹t nhá , cïng kÝch thíc , kh«ng bÞ dÝnh bÕt vµo nhau cã lùc kÕt dÝnh th× trë lùc t¨ng theo ®êng OA( h×nhI.1b). NÕu cã kÝch thíc lín gi÷a c¸c h¹t cã sù kÕt dÝnh th× ®Ó th¾ng lùc kÕt dÝnh nµy cÇn ph¶i tiªu tèn thªm n¨ng lîng, th× trë lùc sÏ t¨ng theo ®êng cong OA’ vµ cã cùc ®¹i nh ®êng 2 hoÆc 3.
T¨ng vËn tèc khÝ ®Õn mét gi¸ trÞ tíi h¹n nµo ®ã th× líp h¹t b¾t ®Çu trë nªn linh ®éng, chiÒu cao líp h¹t b¾t ®Çu t¨ng lªn, c¸c h¹t dÇn dÇn chuyÓn ®éng vµ ®îc khuÊy trén víi nhau, trë lùc ®¹t ®Õn mét gi¸ trÞ nhÊt ®Þnh vµ gi÷ nguyªn kh«ng ®æi (®o¹n BE trªn h×nh I.2a, ®o¹n AB trªn h×nh I.2b ).§ã lµ tr¹ng th¸i tÇng s«i, c¸c h¹t r¾n l¬ löng trong pha khÝ vµ chuyÓn ®éng hçn lo¹n, ®é xèp cña h¹t t¨ng lªn theo sù t¨ng cña vËn tèc khÝ.Tr¹ng th¸i nµy duy tr× trong giíi h¹n tõ vËn tèc b¾t ®Çu s«i (cßn gäi lµ vËn tèc s«i tèi thiÓu) vs tíi vËn tèc phôt (cßn gäi lµ vËn tèc kÐo theo) vf .
TiÕp tôc t¨ng vËn tèc dßng khÝ cho ®Õn khi vît qu¸ gi¸ trÞ vf th× tr¹ng th¸i s«i chÊm døt, c¸c h¹t r¾n bÞ dßng khÝ cuèn theo ra khái thiÕt bÞ. Lóc nµy x¶y ra qu¸ tr×nh vËn chuyÓn h¹t r¾n bÞ dßng khÝ thæi, vf cßn gäi lµ vËn tèc treo
tù do v× t¹i ®©y ®é xèp cña líp h¹t rÊt lín.Thùc tÕ lµ c¸c h¹t bÞ treo l¬ löng trong kh«ng khÝ, kh«ng träng lîng cña h¹t (cã tÝnh ®Õn lùc ®Èy Acsimet) vµ søc c¶n cña dßng khÝ chØ cÇn t¨ng vËn tèc khÝ vît qu¸ vf mét chót lµ c¸c h¹t r¾n bÞ kÐo theo ( h×nh I.1c, ®o¹n BC h×nh I.2b )
a)
b)
c)
d)
H×nh I.1 ¶nh hëng cña vËn tèc dßng khÝ ®Õn tr¹ng th¸i líp h¹t trªn líi
a. H¹t ®øng yªn; b. ThÓ tÝch khèi h¹t lín lªn;
c. C¸c h¹t vµ khÝ chuyÓn ®éng gièng hiÖn tîng s«i, gäi lµ tÇng s«i;
d. Ph©n líp
NÕu vËn tèc dßng khÝ gi¶m xuèng vËn tèc vs th× sù phô thuéc cña trë lùc vµo vËn tèc lín h¬n khi cha s«i ( h×nh I.2b).SÏ kh«ng theo ®êng 1,2,3 n÷a mµ theo ®êng 4.Cßn chiÒu cao líp h¹t theo ®êng CD ( h×nh I.2a) vµ lín h¬n khi cha s«i.§é xèp cña líp h¹t lín h¬n ban ®Çu.
NÕu t¸c nh©n g©y láng gi¶ lµ chÊt khÝ th× thêng x¶y ra hiÖn tîng s«i kh«ng ®Òu, mét phÇn khÝ trong líp s«i díi d¹ng bät khÝ, tói khÝ ( chø kh«ng ph¶i lµ d¹ng pha liªn tôc ), c¸c tói khÝ nµy khi lªn bÒ mÆt líp s«i th× vì ra, lµm cho chiÒu cao líp s«i dao ®éng ( ®êng CE vµ CF trªn h×nh I.2a). Khi sè tÇng s«i cha lín th× hiÖn tîng nµy kh«ng g©y ¶nh hëng xÊu ®Õn qu¸ tr×nh mµ chØ lµm t¨ng møc ®é khuÊy trén cu¶ líp mµ th«i.Tuy nhiªn, nÕu t¨ng sè tÇng s«i lªn thi cã bät khÝ lín xuÊt hiÖn nhiÒu trong líp s«i vµ lµm c¸c h¹t b¾n tung lªn cao. NÕu tiÕp tôc t¨ng lªn n÷a th× c¸c bät khÝ lín lªn vµ hßa tan vµo nhau
t¹o thµnh hiÖn tîng ph©n tÇng trong thiÕt bÞ, lµm t¨ng lîng h¹t bÞ b¾n tung lªn vµ bÞ kÐo theo khái thiÕt bÞ.
HiÖn tîng nµy cµng dÔ x¶y ra khi t¨ng kÝch thíc h¹t, t¨ng vËn tèc dßng khÝ, gi¶m ®êng kÝnh thiÕt bÞ. ChÕ ®é s«i ph©n tÇng cã ¶nh hëng xÊu ®Õn qu¸ tr×nh nh: Lµm sù tiÕp xóc cña c¸c h¹t r¾n vµ pha kÐm ®i, trë lùc cña tÇng s«i bÞ dao ®éng. V× vËy,cÇn tr¸nh kh«ng ®Ó hiÖn tîng nµy x¶y ra.
Trong thùc tÕ s¶n xuÊt, thêng gÆp c¸c h¹t cã kÝch thíc kh¸c nhau, nhng h×nh d¹ng th× nh nhau hoÆc cïng kÝch thíc vµ h×nh d¹ng nhng khèi lîng riªng kh¸c nhau th× sÏ t¹o nªn sù ph©n líp. Nh÷ng h¹t lín h¬n hoÆc nÆng h¬n sÏ ë díi, cßn nh÷ng h¹t nhá h¬n, nhÑ h¬n sÏ ë líp trªn. H¹t cµng nhá vµ cµng nhÑ sÏ ë xa líi ph©n khèi khÝ.
ChiÒu cao líp h¹t
E
D C
F
A B
(a) VËn tèc khÝ
Trë lùc líp h¹t
líp s«i
líp tÜnh
2
A B
3
1
(b) 4 vs vf VËn tèc khÝ
H×nh I.2: Quan hÖ gi÷a trë lùc vµ chiÒu cao líp h¹t vµo vËn tèc khÝ
a. Sù phô thuéc cña chiÒu cao l¬p s«i vµo vËn tèc khÝ
b. Sù thay ®éi trë lùc cña líp s«i vµo vËn tèc khÝ
Qua nghiªn cøu cho thÊy, vËt liÖu d¹ng h¹t cã kÝch thíc trong d¶i 0,001÷65 mm ®Òu cã thÓ t¹o ®îc líp s«i. Nhng ®Ó t¹o ®îc líp s«i ®ång ®Òu th× h¹t cã kÝch thíc 0,01÷0,20 mm lµ dÔ cã kh¶ n¨ng nhÊt. Nh÷ng h¹t lín g©y ra sù dao ®éng chiÒu cao líp s«i rÊt lín, cßn nh÷ng h¹t nhá l¹i dÔ dÝnh víi nhau vµ t¹o nªn hiÖn tîng vßi rång.
Tr¹ng th¸i láng gi¸ cßn cã thÓ t¹o ra nhê t¸c ®éng c¬ häc, vÝ dô nh khuÊy trén hoÆc rung. Khi ®ã cã hiÖn tîng gi¶ láng c¬ häc ( ph©n biÖt víi trêng hîp láng gi¶ khÝ ®éng ).
Do trong tÇng s«i c¸c h¹t ®îc khuÊy trén ®Òu nªn qu¸ tr×nh truyÒn nhiÖt còng nh truyÒn chÊt x¶y ra rÊt m¹nh mÏ
§Ó ®Æc trng cho cêng ®é khuÊy trén cña h¹t trong líp s«i, ngêi ta ®a ra ®¹i lîng Ks (sè tÇng s«i), lµ tû lÖ gi÷a vËn tèc lµm viÖc ( Vlv) vµ vËn tèc s«i tèi thiÓu:
Ks = (I.2)
2.C¸c th«ng sè cña líp s«i vµ ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh
2.1.VËn tèc s«i tèi thiÓu
§Ó x¸c ®Þnh vËn tèc tèi thiÓu ( vËn tèc tíi h¹n díi ), ngêi ta cho r»ng, t¹i thêi ®iÓm b¾t ®Çu s«i, trë lùc thñy lùc cña dßng khÝ b»ng träng lîng cña líp s«i. NÕu tiÕt diÖn cña thiÕt bÞ lµ kh«ng ®æi theo chiÒu cao th× ®iÒu kiÖn trªn cã thÓ viÕt nh sau:
(§é chªnh ¸p qua líp s«i)x(tiÕt diÖn ngang cña thiÕt bÞ)=(thÓ tÝch cña líp s«i)x(phÇn h¹t trong líp s«i)x(träng lîng riªng cña h¹t)
KÕt hîp víi ph¬ng tr×nh m« t¶ sù chªnh ¸p trªn líp h¹t ®¬n ph©n t¸n ë tr¹ng th¸i tÜnh ergun rót ra ®îc c«ng thøc tÝnh vËn tèc s«i nh sau:
Khi Re < 20:
(I.3)
Khi Re > 1000
(I.4)
§¹i lîng ε vµ Ф h ®îc tÝnh theo Wen vµ Yu:
vµ (I.5)
Khi ®ã, (I.2) vµ (I.3) cã d¹ng:
Vs = víi Re < 20 (I.6)
Vs2 = víi Re > 1000 (I.7)
Trong ®ã :
+ d lµ ®êng kÝnh t¬ng ®¬ng cña h¹t (m)
+ρh , ρk lµ khèi lîng riªng cña h¹t vµ khÝ (kg/m3)
+μ ®é nhít cña khÝ (N.s/m2)
+ε ®é xèp cña líp h¹t ë tr¹ng th¸i s«i
Trong giíi h¹n Re = 0,001÷4000 c¸c c«ng thøc vµ cã sai sè 3,4%.
§Ó x¸c ®Þnh vËn tèc s«i tèi thiÓu ngêi ta cßn cã thÓ dùa vµo quan hÖ gi÷a vËn tèc s«i tèi thiÓu vµ vËn tèc treo Vs. VËn tèc treo lµ vËn tèc mµ t¹i ®ã, h¹t ë tr¹ng th¸i l¬ löng do cã sù c©n b»ng cña ngo¹i lùc ( vÝ dô: träng lùc vµ thñy lùc ) t¸c dông lªn nã.
Romancov vµ c¸c céng sù th× ®a ra quan hÖ sau:
(I.8)
ë ®©y, vËn tèc treo ®îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm.
2.2.VËn tèc phôt
Ngêi ta coi vËn tèc phôt xÊp xØ b»ng vËn tèc treo cña h¹t. Tõ ®iÒu kÞªn trªn, Kunni vµ c¸c céng sù ®· ®a ra c«ng thøc tÝnh vËn tèc phôt nh sau:
Vf = ( I.9)
ë ®©y, C lµ hÖ sè, x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm.
§èi víi d¹ng h×nh cÇu, ngêi ta x¸c ®Þnh ®îc hÖ sè C nh sau:
Víi Re < 0,4 th× : C = 24/Re
Víi 0,4< Re < 500 th× : C = 10/Re0,5
Víi Re > 500 th× : C = 0,43
Khi ®ã, c«ng thøc (I.8) sÏ cã d¹ng:
Víi Re < 0,4 th× :
(I.10)
Víi 0,4< Re < 500 th×:
Vf = (I.11)
Víi Re > 500 th×:
Vf = (I.12)
2.3.Trë lùc cña líp s«i
§Ó líp h¹t tån t¹i ë chÕ ®é s«i, cÇn ph¶i cung cÊp mét n¨ng lîng cho líp h¹t ®ã. N¨ng lîng nµy dïng ®Ó th¾ng c¸c lùc ma s¸t gi÷a c¸c h¹t víi nhau, gi÷a h¹t víi m«i trêng , gi÷a h¹t víi thµnh thiÕt bÞ vµ n¨ng lîng cho sù biÕn ®æi ®éng lîng cña dßng khÝ. Ngoµi ra, cßn ph¶i kÓ ®Õn n¨ng lîng ®Ó t¨ng thÓ tÝch líp h¹t, trong ®ã phÇn lín n¨ng lîng dïng ®Ó th¾ng lùc ma s¸t gi÷a m«i trêng vµ bÒ mÆt h¹t ( trë lùc líp h¹t ).
Tõ ®iÒu kiÖn c©n b»ng lùc gi÷a ¸p suÊt thñy ®éng cña h¹t vµ lùc c¶n cña dßng khÝ, ta cã:
(I.13)
Trong ®ã:
S – MÆt c¾t tiÕt diÖn s«i
M – Khèi lîng líp s«i
(I.14)
Thay dM vµo (I.13) ta cã:
ΔP=g( ρh – ρk). (I.15)
NÕu nh ®é xèp cña líp h¹t kh«ng ®æi suèt thêi gian lµm viÖc, biÓu thøc trªn cã d¹ng:
ΔP = (I.16)
BiÓu thøc ( I.16) ®óng c¶ trêng hîp khi líp h¹t ë tr¹ng th¸i tÜnh chuyÓn sang tr¹ng th¸i s«i.
NghÜa lµ:
ΔP = (I.17)
Khi ¸p dông cho thiÕt bÞ cã thµnh ®øng hoÆc h¬i nghiªng, c¸c c«ng thøc (I.16), (I.17) cho kÕt qu¶ s¬ víi thùc nghiÖm thêng lín h¬n 10÷15%.
dz
p-dp
H
p
z g
H×nh I.3: M« t¶ mét ph©n bè líp h¹t s«i
2.4.Tèc ®é lµm viÖc vµ giíi h¹n lµm viÖc
§Ó ®Æc trng cho giíi h¹n tån t¹i cña líp s«i, ngêi ta ®a ra ®¹i lîng:
Kmax = (I.18)
Theo Kunni, khi :
Re < 0,4 th× Vf ®îc tÝnh theo ph¬ng tr×nh (I.10) vµ Vs ®îc tÝnh theo ph¬ng tr×nh (I.6), th× Kmax = 91,6
Re > 1000 th× Vs ®îc tÝnh theo ph¬ng tr×nh (I.17), Vf ®îc tÝnh theo ph¬ng tr×nh (I.8) th× Kmax = 8,72
Theo Todex víi mäi chÕ ®é chuyÓn ®éng vµ Vf ®îc tÝnh theo ph¬ng tr×nh (I.12), Vs tÝnh theo ph¬ng tr×nh (I.7) th×:
Kmax = (I.19)
Trong vïng ch¶y dßng th× Kmax = 77,7
Trong vïng ch¶y xo¸y th× Kmax = 8,56
Thêng Kmax n»m gi÷a 10 vµ 90
§èi víi hÖ sè tÇng s«i:
Ks = (I.20)
C¸c nghiªn cøu thùc nghiÖm ®· chØ ra r»ng, møc ®é khuÊy trén m·nh liÖt nhÊt øng víi sè tÇng s«i b»ng 2 ( Ks = 2). Gi¸ trÞ tèi u Ks cña mçi qu¸ tr×nh c«ng nghÖ tiÕn hµnh ë tr¹ng th¸i tÇng s«i dao ®éng rÊt lín.
Khi tÝnh to¸n chÕ ®é sÊy tÇng s«i cã thÓ chän tèc ®é lµm viÖc theo c«ng thøc sau:
Re = 0,19Fe1,56÷0,28Fe1,56 (I.21)
Re = 0,22ar0,52÷0,33 ar0,52 (I.22)
Fe – ChuÈn sè Phª®«rèp, thùc hiÖn lùc n©ng gi÷a kh«ng khÝ vµ vËt liÖu sÊy, ®îc tÝnh theo c«ng thøc:
Fe= (I.23)
2.5.Trë lùc cña líp líi ph©n phèi khÝ
KÕt cÊu cña líp ph©n phèi giã cã ¶nh hëng rÊt lín ®Õn chÕ ®é thñy ®éng cña líp s«i. Trong thùc tÕ, rÊt nhiÒu lo¹i líi kh¸c nhau, song chóng cÇn ph¶i tháa m·n c¸c yªu cÇu sau:
Ph©n phèi ®Òu dßng khÝ qua líp s«i.
Cã trë lùc thñy lùc nhá.
DÔ chÕ t¹o vµ l¾p r¸p, bÒn trong sö dông.
Groshe ®· nghiªn cøu ¶nh hëng cña ba d¹ng líi ph©n phèi khÝ ®Õn cÊu tróc líp s«i, ®ã lµ d¹ng tÊm máng ®ét lç, líi ®an vµ líi xèp. KÕt qu¶ cho thÊy: Líp xèp cho líp s«i cã cÊu tróc ®Òu nhÊt ( ®é xèp cña líp thùc tÕ hÇu nh kh«ng thay ®æi trong toµn líp), cßn líi ®an th× cho kÕt qu¶ tåi nhÊt. D¹ng tÊm máng ®ét lç còng cho kÕt qu¶ kh¸ tèt. Trõ líp gÇn s¸t líi th× kh«ng cã ®é gi·n në (®é xèp rÊt nhá ) khi vËn tèc khÝ nhá.
Líi xèp tuy ®¶m b¶o ph©n phèi ®Òu dßng khÝ trong líp h¹t, nhng trong s¶n xuÊt c«ng nghiÖp nã l¹i rÊt Ýt ®îc sö dông v× nã ®ßi hái lµm s¹ch khÝ ( t¸ch bôi ) hÕt søc nghiªm ngÆt. Kh¸ phæ biÕn trong thùc tÕ lµ líi ph©n phèi d¹ng lç. Chóng cã thÓ chia lµm 3 lo¹i:
(a)
(b)
(c)
(a)Líi lç híng th¼ng ®øng; (b)Líi lç híng nghiªng; (c)Líi kÕt hîp
H×nh: I.4:CÊu t¹o líi ph©n phèi khÝ d¹ng díi lç
* Líi lç høíng th¼ng ®øng:
§êng t©m c¸c lç vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng líi vµ trïng víi híng th¼ng ®øng cña dßng khÝ. Líi d¹ng nµy khi tû sè H0/D kh«ng lín (H0 lµ chiÒu cao líp h¹t ë tr¹ng th¸i tÜnh, D lµ ®êng kÝnh thiÕt bÞ). Nhîc ®iÓm c¬ b¶n cña lo¹i nµy lµ vïng chÕt gi÷a c¸c lç ngay phÝa trªn líi.
* Líi lç nghiªng:
C¸c lç ®îc bè trÝ nghiªng mét gãc so víi mÆt ph¼ng líi. Do ®ã, dßng khÝ kh«ng chØ ®i lªn vµ chuyÓn ®éng xo¸y, lµm cho líp s«i ®Òu h¬n. Líi nµy thÝch hîp khi tû sè H0/D kh¸ lín.
* Líi kÕt hîp:
Lµ d¹ng trung gian cña 2 lo¹i líi trªn. KÝch thíc lç trªn líi phô thuéc vµo kÝch thíc cña h¹t r¾n, d¹ng líi vµ lo¹i vËt liÖu chÕ t¹o líi. Tû lÖ tiÕt diÖn tù do cña lç líi th«ng thêng tõ 0,7÷10% ( lín h¬n 10% th× kh«ng ¶nh hëng l¬n tíi trë lùc cña líi).
Ckoblo vµ c¸c céng sù ®· ®a ra c«ng thøc ®Ó x¸c ®Þnh trë lùc cña líi ph©n ph©n phèi khÝ d¹ng díi lç nh sau:
ΔP1 = (I.24)
Trong ®ã:
Vl - VËn tèc khÝ qua líi ®îc tÝnh nh sau: Vl =:
HÖ sè phô thuéc vµo ®êng kÝnh lç vµ chiÒu dµy cña líi. Gi¸ trÞ cña nã ®îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm.
: Tû sè tiÕt diÖn cña líi ph©n phèi khÝ.
§èi víi líi híng lç th¼ng ®øng cã tû sè tiÕt diÖn kho¶ng 7% th× vËn tèc khÝ sau:
Vl (m/s)
0,44
1,06
2,04
3,06
3,53
3,9
∆Pl(mmH2O)
1
2
5
11
25
27
II. Lý thuyÕt vÒ sÊy
1.C¸c d¹ng liªn kÕt Èm trong h¹t
Níc trong vËt liÖu Èm cã thÓ chia lµm hai nhãm : níc tù do vµ níc liªn kÕt
-Níc tù do n»m ë bÒ mÆt vËt liÖu , cã ¸p suÊt riªng b»ng ¸p suÊt h¬i níc b·o hßa øng víi nhiÖt ®é hiÖn t¹i cña vËt liÖu Èm . Níc tù do n»m trong vËt liÖu Èm lµ lîng níc t¹o ra trªn bÒ mÆt cña vËt Èm h¬i níc cã ¸p suÊt riªng ®¹t gi¸ trÞ b·o hßa ë nhiÖt ®é hiÖn t¹i cña vËt Èm.
-Níc liªn kÕt t¹o ra trªn vËt Èm h¬i níc cã ¸p suÊt nhá h¬n ¸p b·o hßa víi nhiÖt ®é hiÖn t¹i cña vËt Èm
Do kh¶ n¨ng ph¶n øng hãa häc vµ hßa tan m¹nh c¸c chÊt nªn trong khèi vËt liÖu Èm kh«ng cã níc nguyªn chÊt mµ ë díi d¹ng dung dÞch . Muèn t¸ch níc ra khái vËt liÖu Èm th× cÇn cã n¨ng lîng b»ng hay lín h¬n n¨ng lîng liªn kÕt níc víi vËt liÖu Èm . Do ®ã ta cÇn biÕt ®îc c¸c d¹ng liªn kÕt cña vËt liÖu Èm.
1.1 Liªn kÕt hãa häc
Liªn kÕt hãa häc cña vËt chÊt víi níc rÊt bÒn v÷ng , trong ®ã c¸c ph©n tö níc ®· trë thµnh mét bé phËn trong thµnh phÇn hãa häc cña ph©n tö vËt Èm . Lo¹i nµy chØ cã thÓ ®îc t¸ch ra khi cã ph¶n øng hãa häc v× chóng cã n¨ng lîng rÊt cao. §«i khi ph¶i nung vËt liÖu ®Õn nhiÖt ®é cao . Sau khi t¸ch Èm th× tÝnh ch©t hãa lý cña vËt thay ®æi. XÐt sù t¸ch níc cña mét tinh thÓ ngËm níc :
CuSO4.5H2O ----> CuSO4 + 5H2O
Qu¸ tr×nh nµy gäi lµ qu¸ tr×nh nung v× cÇn nhiÖt ®é rÊt cao.
1.2 Liªn kÕt hãa lý
Trong liªn kÕt hãa lý ngßi ta chia lµm hai lo¹i liªn kÕt : Liªn kÕt hÊp phô vµ liªn kÕt thÈm thÊu
*Liªn kÕt hÊp phô : Liªn kÕt hÊp phô cña níc g¾n liÒn víi c¸c hiªn tîng x¶y ra trªn bÒ mÆt giíi h¹n pha . NhÊt lµ trong c¸c vËt keo cã cÊu t¹o d¹ng h¹t cã b¸n kÝnh t¬ng ®¬ng nhá kho¶ng tõ 0,001 ÷ 0,1 μm . CÊu t¹o cña d¹ng vËt liÖu Èm nµy cã bÒ mÆt riªng kh¸ lín nªn n¨ng lîng tù do m¹nh . Khi tiÕp xóc víi Èm cã xu híng hót níc vµo bÒ mÆt tù do cña h¹t t¹o ra liªn kÕt hÊp phô gi÷a níc vµ bÒ mÆt .
F = U – T.S (I.25)
Trong ®ã :
F – n¨ng lîng tù do cña ph©n tö
U – néi n¨ng
S – entropi
T – nhiÖt ®é tuyÖt ®èi
N¨ng lîng tù do trªn mét ®¬n vÞ bÒ mÆt giíi h¹n th× chÝnh b»ng søc c¨ng bÒ mÆt h¹t σ
*Liªn kÕt thÈm thÊu : Liªn kÕt thÈm thÊu lµ liªn kÕt mang tÝnh c¬ häc cña níc víi vËt liÖu cã tÝnh keo – xèp mao dÉn . Nh÷ng vËt liÖu nµy cã cÊu tróc khung , níc thÊm vµo vµ n»m trong kh«ng gian c¸c khung . Níc trong vËt thÓ nµy kh«ng ph¶i lµ níc nguyªn chÊt mµ díi d¹ng dung dÞch . ViÖc níc thÊm tõ ngoµi vµo trong vËt hay ngîc l¹i tõ trong vËt thÓ ra ngoµi gièng nh níc thÊm qua mµng ng¨n c¸ch tõ dung dÞch cã nång ®é thÊp sang dung dÞch cã nång ®é cao .
Khi níc ë líp bÒ mÆt bay h¬i th× nång ®é dung dÞch ë ®ã t¨ng lªn vµ níc ë s©u bªn trong sÏ thÊm ra ngoµi . Ngîc l¹i , khi ta ®Æt vËt thÓ vµo trong níc th× níc sÏ thÊm vµo bªn trong.
1.3 Liªn kÕt c¬ lý
D¹ng liªn kÕt nµy cña níc víi vËt thÓ bao gåm c¶ níc trªn bÒ mÆt vµ níc trong mao qu¶n
Níc ®· cã s½n trong qu¸ tr×nh h×nh thµnh vËt Èm vÝ dô níc trong c¸c tÕ bµo thùc vËt , ®éng vËt do vËt ®«ng ®Æc khi nã chøa s½n níc . §Ó t¸ch c¸c trêng hîp liªn kÕt nµy cÇn lµm cho níc bay h¬i , nÐn Ðp vËt hay ph¸ vì cÊu tróc vËt . Sau khi t¸ch níc vËt bÞ biÕn d¹ng nhiÒu , cã thÓ thay ®æi tÝnh chÊt vµ thËm chÝ thay ®æi c¶ tr¹ng th¸i pha .
NhiÒu vËt Èm cã cÊu tróc mao qu¶n nh gç , v¶i ... trong c¸c vËt thÓ nµy cã v« sè c¸c mao qu¶n . C¸c vËt thÓ nµy khi ®Ó trong níc , níc sÏ theo mao qu¶n th©m nhËp vµo vËt thÓ . Khi vËt thÓ nµy ®Ó trong kh«ng khÝ Èm th× h¬i níc sÏ ngng tô trªn bÒ mÆt mao qu¶n vµ theo c¸c mao qu¶n th©m nhËp vµo vËt thÓ . Muèn t¸ch c¸c h¹t Èm lo¹i nµy th× ta cÇn lµm cho Èm bay h¬i hoÆc ®Èy Èm ra b»ng ¸p suÊt lín h¬n ¸p suÊt mao dÉn .
Liªn kÕt cã thÓ do dÝnh ít lªn bÒ mÆt vËt thÓ . Liªn kÕt d¹ng nµy dÔ t¸ch b»ng c¸ch bay h¬i ®ång thêi cã thÓ t¸ch b¨ng c¸ch lau chïi , thÊm thæi , ly t©m..
2. Ph©n lo¹i vËt liÖu sÊy
Cã nhiÒu c¸ch ph©n lo¹i vËt liÖu sÊy . C¸ch ph©n lo¹i ®îc sö dông nhiÒu trong kÜ thuËt lµ c¸ch ph©n lo¹i dùa vµo tÝnh chÊt vËt lý cña vËt thÓ cña A.V.Lcèp . Theo c¸ch nµy th× c¸c vËt liÖu Èm ®îc chia lµm 3 nhãm : vËt xèp mao dÉn , vËt keo vµ vËt keo xèp mao dÉn.
2.1 VËt xèp mao dÉn
Nh÷ng vËt mµ trong ®ã Èm liªn kÕt víi vËt liÖu chñ yÕu b»ng mèi liªn kÕt mao dÉn ®îc gäi lµ vËt xèp mao dÉn . Chóng cã kh¶ n¨ng mäi chÊt láng dÝnh ít kh«ng phô thuéc vµo thµnh phÇn Èm ho¸ häc cña chÊt láng . C¸c vËt liÖu x©y dùng , than cñi c¸t th¹ch anh ... lµ nh÷ng thÝ dô vÒ vËt liÖu xèp mao dÉn . Nh÷ng vËt nµy lùc mao dÉn lín h¬n rÊt nhiÒu so víi träng lîng Èm chøa trong vËt vµ quyÕt ®Þnh hoµn toµn sù lan truyÒn Èm trong vËt . Trong trêng hîp träng lîng Èm c©n b»ng víi lùc mao dÉn hay mao qu¶n tr¬ng lªn , khi sÊy kh« th× co l¹i . PhÇn lín c¸c vËt xèp mao dÉn khi sÊy kh« th× dßn nh b¸nh mú , rau xanh v.v..
2.2 VËt keo
VËt keo lµ nh÷ng vËt cã tÝnh dÎo do cÊu tróc h¹t . Trong vËt keo Èm liªn kÕt ë d¹ng hÊp phô vµ thÈm thÊu . VÝ dô keo ®éng vËt , vËt liÖu xenlul«z¬ , tinh bét , ®Êt sÐt ... C¸c vËt keo cã ®iÓm chung lµ khi sÊy bÞ co ngãt kh¸ nhiÒu vµ vÉn gi÷ ®îc tÝnh dÎo .
§Ó ®¬n gi¶n c«ng viÖc nghiªn cøu vµ tÝnh to¸n, trong kÜ thuËt sÊy ngêi ta kh¶o s¸t c¸c vËt keo nh c¸c vËt gi¶ xèp mao dÉn . Khi ®ã c¸c vËt keo ®îc xem nh vËt xèp mao dÉn cã cÊu tróc mao qu¶n nhá.
2.3 VËt keo xèp mao dÉn
Nh÷ng vËt thÓ mµ trong ®ã tån t¹i Èm liªn kÕt cã trong c¶ keo lµ vËt xèp mao dÉn th× ®îc gäi lµ vËt keo xèp mao dÉn. C¸c lo¹i vËt nµy nh gç, than, bïn...c¸c lo¹i h¹t vµ mét sè thùc phÈm. VÒ cÊu tróc, c¸c vËt nµy thuéc lo¹i xèp mao dÉn nhng vÒ b¶n chÊt l¹i lµ c¸c vËt keo cã nghÜa lµ thµnh mao dÉn cña chóng cã tÝnh deá, khi hót Èm c¸c mao qu¶n tr¬ng lªn, khi sÊy kh« th× co l¹i.PhÇn lín, c¸c vËt xèp mao dÉn khi sÊy kho th× co l¹i, trë nªn dßn nh b¸nh mú, rau xanh,...
3. C¬ chÕ t¸ch Èm trong h¹t
Trong qu¸ tr×nh sÊy h¹t, Èm ®îc chuyÓn tõ trung t©m ra bÒ mÆt ngoµi cña h¹t, tõ bÒ mÆt h¹t, Èm dîc bèc h¬i vµo m«i trêng sÊy. Qu¸ tr×nh trªn chØ thùc hiÖn ®îc trong ®iÒu kiÖn ¸p suÊt h¬i riªng phÇn cña h¹t l¬n h¬n ¸p suÊt riªng phÇn cña m«i trêng. Khi ®ã, bÒ mÆt cña h¹t sÏ kh« ®i vµ sÏ xuÊt hiÖn gradien Èm gi÷ lâi vµ bÒ mÆt cña h¹t, vµ g©y nªn sù dÞch chuyÓn Èm tõ phÇn trung t©m cña h¹t ra bÒ mÆt h¹t. Qu¸ tr×nh sÊy cã thÓ t¨ng cêng b»ng c¸ch:
T¨ng ¸p suÊt h¬i riªng phÇn cña h¹t.
Gi¶m ¸p suÊt h¬i riªng phÇn cña m«i trõ¬ng.
§ång thêi c¶ hai biÖn ph¸p trªn.
Nhng ®èi víi mçi lo¹i h¹t t¹i mét hµm Èm nhÊt ®Þnh nµo ®ã ta chØ cã thÓ t¨ng nhiÖt ®é tíi mét nhiÖt ®é cho phÐp nhÊt ®Þnh, gäi lµ nhiÖt ®é ®èt nãng cho phÐp cña h¹t. NÕu vît qóa giíi h¹n ®ã sÏ g©y ¶nh h¬ng xÊu tíi chÊt lîng lµm gièng hoÆc lµm l¬ng thùc cña h¹t, nh lµm gi¶m ®é nÈy mÇm, t¨ng tû lÖ bÞ r¹n gÉy do níc bèc h¬i trªn bÒ mÆt lµ qu¸ m¹nh.
Gi¶m ¸p suÊt cña m«i trêng b»ng c¸ch t¨ng cêng ®èi lu, t¨ng tèc ®é cña t¸c nh©n sÊy nhng ta còng chØ t¨ng tèc ®é cña t¸c nh©n sÊy tíi mét trÞ sè nhÊt ®Þnh, nÕu vît trÞ sè ®ã lîng kh«ng khÝ nãng, hoÆc khãi lß ®ã sÏ kh«ng tËn dông hÕt ®Ó lµm kh« h¹t, hiÖu suÊt sÊy sÏ thÊp.
Kh«ng khÝ nãng hoÆc hçn hîp kh«ng khÝ víi khãi lß lµm nhiÖm vô chuyÓn nhiÖt ®Ó ®èt nãng vµ bèc h¬i Èm cña h¹t, ®ång thêi lµm nhiÖm vô chuyÓn h¬i Èm ra bªn ngoµi vµ chóng ®îc gäi lµ t¸c nh©n sÊy.
4. C¸c giai ®o¹n x¶y ra trong qóa tr×nh sÊy h¹t
Qu¸ tr×nh sÊy h¹t x¶y ra theo 3 giai ®o¹n:
* Giai ®o¹n n©ng nhiÖt ®é vËt liÖu ( Giai ®o¹n I ):
N©ng nhiÖt cña vËt liÖu khi t¸c nh©n sÊy b¾t ®Çu tiÕp xóc víi vËt liÖu. Giai ®o¹n nµy rÊt ng¾n cã thÓ xem nh kh«ng tån t¹i. Nã chØ t¬ng øng víi viÖc n©ng nhiÖt ®é cña vËt liÖu ®¹t ®îc nhiÖt ®é sÊy ( khi ®ã n¨ng lîng chØ dïng ®Ó bay h¬i níc.
NhiÖt ®é ®ã kh«ng thÓ ®¹t ngay lËp tøc v× r»ng lóc ®Çu nhiÖt ®é cßn kh¸ thÊp so víi nhiÖt ®é cña t¸c nh©n sÊy vµ b¶n th©n nã l¹i thêng cã ®é dÉn nhiÖt kÐm, khi tèc ®é sÊy t¨ng nhanh.
* Giai ®o¹n tèc ®é sÊy kh«ng ®æi hay giai ®o¹n ®¼ng tèc ( Giai ®o¹n II )
Giai ®o¹n ®¼ng tèc t¬ng øng víi viÖc bay h¬i Èm tù do trªn bÒ mÆt vËt liÖu. Trong giai ®o¹n nµy, tèc ®é di chuyÓn Èm tõ trong bÒ mÆt vËt liÖu lín h¬n tèc ®é bay h¬i Èm tõ bÒ mÆt vµo m«i trêng ( kh«ng khÝ nãng ). NhiÖt ®é bÒ mÆt vËt liÖu sÊy kh«ng ®æi vµ ®óng b»ng nhiÖt ®é bÇu ít kh«ng khÝ sÊy.
Trong giai ®o¹n nµy, tèc ®é sÊy kh«ng ®æi khi c¸c th«ng sè cña t¸c nh©n sÊy kh«ng ®æi.
* Giai ®o¹n tèc ®é sÊy gi¶m dÇn hay giai ®o¹n gi¶m tèc ( Giai ®o¹n III )
Khi trªn bÒ mÆt vËt liÖu kh«ng cßn Èm tù do n÷a th× ¸p suÊt h¬i riªng phÇn ë ®ã gi¶m xuèng râ rÖt vµ do vËy tèc ®é sÊy c¸c líp trong bÒ mÆt vËt liÖu nhá h¬n tèc ®é bay h¬i tõ bÒ mÆt vµo m«i trêng.
§«i khi ngêi ta cßn chia giai ®o¹n nµy thµnh 2 giai ®o¹n kh¸c nhau: Giai ®o¹n ®Çu: trªn bÒ mÆt kh«ng cßn Èm tù do song ë líp s©u phÝa trong th× vÉn cßn.Giai ®o¹n cuèi: kh«ng cßn Èm tù do trong toµn bé vËt liÖu.
NhiÖt ®é VL sÊy
I II III
Thêi gian sÊy
§é Èm vËt liÖu sÊy
I II III
Thêi gian sÊy
Tèc ®é sÊy
Thêi gian sÊy
H×nh I.5: M« t¶ c¸c giai ®o¹n sÊy
Khi níc tù do ®· hoµn toµn biÕn mÊt th× trong vËt liÖu chØ cßn Èm liªn kÕt. ViÖc t¸ch Èm liªn kÕt cµng vÒ sau cµng khã kh¨n do ë nh÷ng líp sau, n¨ng lîng liªn kÕt cña Èm trong vËt liÖu cµng m¹nh h¬n. MÆt kh¸c c¸c chÊt hoµ tan trong vËt liÖu ( vÝ dô: ®êng muèi...) do níc vËn chuyÓn ®Õn bÒ mÆt vËt liÖu ®· bÞt kÝn c¸c lç mao qu¶n lµm c¶n trë qu¸ tr×nh khuÕch t¸n Èm cña vËt liÖu.
Trong giai ®o¹n nµy nhiÖt ®é cña vËt liÖu sÊy dÇn dÇn t¨ng lªn vµ cuèi cïng b»ng nhiÖt ®é t¸c nh©n sÊy. Së dÜ lµ do tèc ®é bay h¬i gi¶m xuèng ®· kÐo theo hiÖu øng lµm l¹nh ( do bay h¬i ) còng gi¶m xuèng. NÕu ta tiÕp tôc sÊy cho ®Õn khi kh«ng cßn kh¶ n¨ng tho¸t Èm trong vËt liÖu, cã nghÜa lµ vËt liÖu ®¹t ®îc ®é Èm c©n b»ng th× nhiÖt ®é cña vËt liÖu sÏ b»ng nhiÖt ®é cña m«i trêng xung quanh ( nhiÖt ®é cña c¸c t¸c nh©n sÊy ) vµ do ®ã cã thÓ vît qu¸ nhiÖt ®é cho phÐp cña vËt liÖu.
Thùc tÕ trong giai ®o¹n nµy ngêi ta thêng duy tr× nhiÖt ®é t¸c nh©n sÊy thÊp h¬n ( vµi ®é ) so víi nhiÖt ®é cho phÐp cña vËt liÖu ®Ó ®¶m b¶o chÊt lîng s¶n phÈm.
5. C¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn tèc ®é sÊy
Tèc ®é sÊy lµ tèc ®é khuyÕch t¸n cña níc tõ trong h¹t ra ngoµi kh«ng khÝ ®îc quy íc biÓu thÞ b»ng lîng h¬i níc bèc h¬i tõ mét ®¬n vÞ bÒ mÆt h¹t trong mét ®¬n vÞ thêi gian (kgÈm / m2. giê).
Ngoµi ra trong thùc tÕ s¶n xuÊt , tèc ®é sÊy cßn ®îc biÓu diÔn qua lîng h¬i níc bèc lªn tõ mét ®¬n vÞ khèi lîng h¹t trong mét ®¬n vÞ thêi gian (kg Èm/m2.giê) , hoÆc phÇn tr¨m h¹t gi¶m trong mét ®¬n vÞ thêi gian (%Èm/giê).
Tèc ®é sÊy chÞu ¶nh hëng cña rÊt nhiÒu yÕu tè vµ phøc t¹p . Trong giai ®o¹n ®¼ng tèc , tèc ®é sÊy ®îc quyÕt ®Þnh bëi tèc ®é bay h¬i Èm tõ bÒ mÆt h¹t vµo kh«ng khÝ . Theo §anton tèc ®é bay h¬i tõ bÒ mÆt phô thuéc vµo ®é chªnh lÖch ¸p suÊt h¬i níc trªn bÒ mÆt h¹t vµ kh«ng khÝ ®îc biÓu diÔn b»ng ph¬ng tr×nh sau :
(I.26)
Trong ®ã :
K: hÖ sè chuyÓn khèi
F: bÒ mÆt tù do (bÒ mÆt bèc h¬i ) cña 1 kg h¹t
Pm, P: ¸p suÊt h¬i riªng phÇn trªn bÒ mÆt h¹t vµ trong kh«ng khÝ
Nh vËy , muèn sÊy nhanh ph¶i t¨ng ¸p suÊt h¬i trªn bÒ mÆt h¹t , hoÆc gi¶m ¸p suÊt h¬i trong kh«ng khÝ . ¸p suÊt h¬i trªn bÒ mÆt t¨ng vµ gi¶m theo sù t¨ng gi¶m nhiÖt ®é vµ ®é Èm cña nã . Do ®ã , tèc ®é sÊy còng t¨ng hoÆc gi¶m phô thuéc vµo nhiÖt ®é vµ ®é Èm cña h¹t . Lóc ®Çu qu¸ tr×nh sÊy , ®é Èm trong h¹t cao nªn cã tèc ®é lín , cµng vÒ sau ®é Èm cña h¹t cµng gi¶m nªn tèc ®é sÊy gi¶m .
MÆt kh¸c , níc trong h¹t khi bèc h¬i kÌm theo sù thu nhiÖt , nÕu kh«ng cã sù ®èt nãng , cung cÊp tõ ngoµi vµo nhiÖt t¬ng øng th× nhiÖt ®é cña h¹t bÞ gi¶m dÇn , lµm gi¶m tèc ®é sÊy . Do vËy muèn t¨ng tèc ®é sÊy cÇn cung c¸p nhiÖt cho h¹t .
Trong thùc tÕ , thêng dïng kh«ng khÝ nãng hay hçn hîp kh«ng khÝ víi khãi lß ®Ó lµm chÊt ®èt nãng ®ång thêi lµ chÊt mang Èm ( tõ h¹t tho¸t ra ) gäi lµ t¸c nh©n sÊy . Tèc ®é bay h¬i níc phô thuéc vµp tèc ®é cung cÊp nhiÖt cña t¸c nh©n sÊy vµ nhiÖt ®é cña t¸c nh©n sÊy . Nh vËy , t¨ng nhiÖt ®é nhiÖt ®é cña t¸c nh©n sÊy lµ biÖn ph¸p t¨ng tèc ®é sÊy
6. Trao ®æi nhiÖt vµ truyÒn Èm trong tÇng s«i
Qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt vµ truyÒn Èm gi÷a c¸c vËt sÊy (c¸c h¹t) vµ t¸c nh©n sÊy trong tÇng s«i x¶y ra rÊt m¹nh . §ã lµ kÕt qu¶ tiÕp xóc bÒ mÆt lín gi÷a c¸c h¹t rêi chuyÓn ®éng hçn lo¹n trong dßng t¸c nh©n sÊy ch¶y rèi. Cã nhiÒu gi¶ thuyÕt da ra c¸c ph¬ng._.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- DA0538.DOC