Động học của quá trình sấy tầng sôi

Đồ án dài 60 trang LỜI NÓI ĐẦU Trong công nghệ hóa chất cũng như thực phẩm, luôn có những yêu cầu về sấy các vật liệu ẩm . Chính vì vậy mà sấy đã đóng một vai trò không thể thiếu trong ngành công nghệ hóa học . Việt Nam là một nước có “Rừng vàng biển bạc” và có ngành nông nghiệp truyền thống lâu đời vì vậy đã tạo điều kiện manh mẽ cho ngành công nghệ hóa chất cũng như thực phẩm phát triển mạnh mẽ . Hiện nay trên thế giới có rất nhiều kĩ thuật sấy được áp dụng cho quá trình sấy và kĩ thuật sấy tầng sôi đã được áp dụng rộng rãi trong những năm gần đây . So với quá trình ở trạng thái tĩnh thì quá trình ở trạng thái lỏng giả có rất nhiều ưu điểm, cụ thể là: - Pha rắn được đảo trộn rất mãnh liệt, dẫn đến việc san bằng nhiệt độ và trong toàn lớp hạt - Hệ số dẫn nhiệt, cấp nhiệt từ bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị đến lớp sôi ( hay ngược lại ) rất lớn. - Do tính linh động của lớp sôi nên dễ dàng nạp nguyên liệu và tháo sản phẩm, dễ thực hiện quá trình liên tục, cơ giới hóa và tự động hóa, dễ điều chỉnh các thông số như lưu lượng và áp suất . - Trở lực tương đối nhỏ và ổn định, không phụ thuộc vào tốc độ pha khí trong giới hạn tồn tại trạng thái lỏng giả. - Cấu tạo thiết bị tương đối đơn giản, gọn nhẹ và dễ chế tạo. Do tất cả những ưu điểm trên mà kỹ thuật sấy tầng sôi được sử dụng ngày càng rộng rãi trong công nghiệp như một phương pháp tăng cường độ quá trình. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có một số nhược điểm: - Có hiện tượng tích điện và tĩnh điện dẫn đến khả năng dễ gây cháy nổ. - Thời gian lưu của các hạt trong lớp sôi không đều - Các hạt rắn bị va đập, bào mòn, vỡ vụn tạo nhiều bụi, do đó thiết bị phải có thiết bị thu hồi bụi, thành thiết bị tầng sôi phải chịu được mài mòn, nhất là khi gia công các hạt có cạnh sắc. - Vận tốc của pha khí bị giới hạn trong phạm vi cần thiết để duy trì trạng thái tầng sôi mà nhiều khi không phải thích hợp đối với quá trình công nghệ. Việc nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật sấy tầng sôi trong lĩnh vực sấy đã đựoc nhiều nhà khoa học trên thế giới tiến hành từ những năm 60 , nhiều thiết bị sấy tầng sôi có năng suất từ vài tấn đến hàng nghìn tấn giờ đã được đưa vào sản xuất ( chủ yếu là Liên Xô cũ va Mỹ ) để sấy các vật liệu có dạng hạt có kích thước từ 1-:-2mm đến 35-:-40 mm . Ở Việt Nam , cũng có một số công trình nghiên cứu về kỹ thuật tầng sôi . Tuy nhiên việc ứng dụng kỹ thuật này vào sản xuất cũng chưa được phổ biến rộng rãi . Hiện nay kĩ thuật sấy tầng sôi đang đựoc nghiên cứu rất nhiều trong ngành công nghiệp hóa chất . Do đó việc nghiên cứu một cách đầy đủ kĩ thuật này để có công nghệ hoàn thiện đáp ứng cho quá trình sấy là một yêu cầu thực tế. Trong bản đồ án này do điều kiện nghiên cứu có nhiều hạn chế nên em chỉ xin trình bày về “ Động học của quá trình sấy tầng sôi”. MỤC LỤC Lời nói đầu 3 Phần 1 Tổng quan 5 I.Thủy động lực học của quá trình sấy tầng sôi 5 1. Cơ chế tạo lớp lỏng giả 5 2. Các thông số lớp sôi và phương pháp xác định 8 2.1 Vận tốc sôi tối thiểu .8 2.2 Vận tốc phụt .9 2.3 Trở lực của lớp sôi 10 2.4 Tốc độ và giới hạn làm việc 11 2.5 Trở lực của lớp lưới phân phối khí 12 II. Lý thuyết về sấy 14 1. Các dạng liên kết ẩm trong vật liệu ẩm .14 1.1 Liên kết hóa học 14 1.2 Liên kết hóa lý .15 1.3 Liên kết cơ lý .16 2. Phân loại vật liệu sấy 16 2.1 Vật xốp mao dẫn 16 2.2 Vật keo 17 2.3 Vật keo xốp mao dẫn .17 3. Cơ chế tách ẩm trong hạt .17 4. Các giai đoạn xảy ra trong quá trình sấy hạt .18 5. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy 19 6. Trao đổi nhiệt và truyền ẩm trong sấy tầng sôi .20 Phần 2 Phương pháp nghiên cứu .23 I.Hệ thống thí nghiệm .23 1. Cấu tạo hệ thống thí nghiệm .23 2. Đặc tính kĩ thuật của hệ thống thí nghiệm sấy tầng sôi 24 3. Nguyên tắc làm việc của hệ thống .25 4. Xác định vận tốc, lưu lượng .25 5. Xác định nhiệt độ , độ ẩm của vật liệu .27 II. Tiến hành thực nghiệm và tính toán kết quả 27 1. Phương pháp tiến hành thí nghiệm 28 2. Tính toán kết quả thu được 30 Phần 3 Kết quả thực nghiệm 30 I. Kết quả thực nghiệm quá trình thủy lực .30 1. Sự ảnh hưởng của chiều cao lớp hạt lên quá trình thủy lực 34 II. Kết quả thực nghiệm đối với quá trình sấy .34 1. Kết quả thực nghiệm trên máy sấy tầng sôi .34 2. Tính toán nhiệt lượng và so sánh .41 3. Nhận xét và đánh giá kết quả sấy 51

doc64 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 28/12/2012 | Lượt xem: 4523 | Lượt tải: 19download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Động học của quá trình sấy tầng sôi, để tải tài liệu về máy 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 tr×nh chuÈn sè Nusselt tõ ®ã ®Ó hÖ sè táa nhiÖt α gi÷a t¸c nh©n sÊy vµ c¸c h¹t :  (I.27) Trong ®ã : λ- hÖ sè dÉn nhiÖt cña t¸c nh©n sÊy (kh«ng khÝ) lÊy theo nhiÖt dé trung b×nh , kcal/m.h.®é dtd-®­êng kÝnh t­¬ng ®­¬ng cña h¹t , m ChuÈn sè Nusselt ®­îc tÝnh nh­ sau:  (I.28) víi Fe = 30 -:- 100  (I.29) víi Fe = 100 -:- 200 trong ®ã: H- chiÒu cao cña líp h¹t khi s«i , m PhÇn 2 Ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu Môc ®Ých cña ®Ò tµi nghiªn c­ó nµy lµ “Nghiªn cøu ®éng häc cña qu¸ tr×nh sÊy tÇng s«i “ ,t×m hiÓu ¶nh h­ëng cña c¸c nh©n tè : chÕ ®é thñy lùc cña líp h¹t trong sÊy tÇng s«i , vÒ trë lùc líp h¹t ,chÕ ®é sÊy, nhiÖt ®é sÊy, vËn tèc t¸c nh©n sÊy, truyÒn nhiÖt trong sÊy tÇng s«i. Do nh÷ng yªu c©u nh­ vËy chóng t«i ®· chän vËt liÖu ®Ó nghiªn cøu lµ h¹t thùc vËt (cô thÓ lµ h¹t Xuyªn Tiªu ) cã ®Æc ®iÓm sau: +Cã h×nh d¹ng gÇn h×nh cÇu +Cã khèi l­îng riªng nhá ( kho¶ng 663.3 kg/m3 ) dÔ t¹o tÇng s«i +§é xèp ε = 0.4275 (m3/m3) + §­êng kÝnh t­¬ng ®­¬ng dtd = 1.684 (mm) §­îc ®­a lªn m¸y sÊy tÇng s«i sÊy ë nhiÒu ®iÒu kiÖn sÊy kh¸c nhau vµ ®­a ra c¸c quan hÖ thÓ hiÖn trªn c¸c ®­êng cong thùc tÕ ®o ®­îc I. hÖ thèng thÝ nghiÖm 1. CÊu t¹o hÖ thèng thÝ nghiÖm S¬ ®å cña hÖ thèng thÝ nghiÖm sÊy tÇng s«i lµ hÖ thèng lµm viÖc theo chÕ ®é liªn tôc . Gåm c¸c bé phËn chÝnh: - Qu¹t giã: lµ lo¹i qu¹t ly t©m , ch¹y b»ng ®iÖn 3 pha 220/380 . C«ng suÊt ®éng c¬ lµ 4,5 kW , tèc ®é vßng quay 1450 (vßng/phót) . - Caloriphe : §èt nãng bëi c¸c d©y ®iÖn trë Cr – Ni , cã kh¶ n¨ng ®­a nhiÖt ®é cña t¸c nh©n sÊy lªn ®Õn 1500C . - ThiÕt bÞ sÊy : Lµm b»ng thÐp kh«ng rØ . PhÇn sÊy cã d¹ng h×nh trô phÇn trªn në réng h×nh nãn . PhÝa d­íi cã l­íi ph©n phèi khÝ,phÝa trªn cã l¾p mét vÝt t¶i n¹p liÖu . ChiÒu cao cña thiÕt bÞ cã thÓ thay ®æi b»ng c¸ch l¾p ghÐp c¸c ®o¹n cã chiÒu cao kh¸c nhau 50mm va 100mm . Däc trªn th©n thiÕt bÞ cã cöa ®Ó ®o ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é . Trªn ®­êng èng dÉn giã (tr­íc khi vµo thiÕt bÞ sÊy ) cã l¾p van ®iÒu chØnh vµ dông cô ®o l­u l­îng t¸c nh©n sÊy. H×nh II.1: S¬ ®å hÖ thèng thÝ nghiÖm sÊy tÇng s«i 1.Qu¹t giã 7. ThiÕt bÞ tÇng s«i 2. Caloriphe 8. ¸p kÕ ch÷ U 3. èng Pit«-pran 9. B¶ng ®iÒu khiÓn 4. Van ®iÒu chØnh giã 10. Van th¸o vËt liÖu r¬i 5. Van th¸o vËt liÖu 6. VÝt n¹p liÖu  2. §Æc tÝnh kÜ thuËt cña hÖ thèng thÝ nghiÖm sÊy tÇng s«i - §­êng kÝnh thiÕt bÞ , mm 200 - §­êng kÝnh (chç lín nhÊt) phÇn gi¶m tèc ph©n ly ,mm 400 - ChiÒu cao thiÕt bÞ(vïng sÊy h×nh trô), mm 200 - N¨ng suÊt vÝt t¶i , kg/giê 50 NhiÖt ®é cña t¸c nh©n sÊy thay ®æi b»ng c¸ch ®ãng më 4 cÇu dao cÊp ®iÖn cho c¸c d©y ®èt. Thùc tÕ , nhiÖt ®é cã thÓ duy tr× ë møc 90oC ®Õn 150oC. NhiÖt ®é cã thÓ ®­îc ®o trªn 6 vÞ trÝ (1 tr­íc buång sÊy vµ 5 trong buång sÊy). C¨n cø vµo ®iÒu kiÖn chÕ t¹o vµ ®Æc ®iÓm c«ng nghÖ sÊy ( trªn thùc tÕ th­êng sö dông t¸c nh©n lµ khãi lß nªn cã ®é t¹o chÊt kh¸ cao ) nªn sö dông l­íi ph©n phèi giã lµ lo¹i tÊm máng cã ®ôc lç . C¸c th«ng sè kÜ thuËt cña l­íi nh­ sau : -KÝch th­íc lç 2(mm) -ChiÒu dµy l­íi 5(mm) -B­íc lç 6,5(mm) -Tû lÖ tiÕt diÖn tù do 7% - Trë lùc cña hÖ thèng (ch¹y kh«ng t¶i) tÝnh theo mm H2O ®­îc x¸c ®Þnh ë b¶ng sau: Vl (m/s)  0,44  1,06  2,04  3,06  3,53  3,9   ∆Pl(mmH2O)  1  2  5  11  25  27   3. Nguyªn t¾c lµm viÖc cña hÖ thèng Tr­íc khi tiÕn hµnh thÝ nghiªm ta ph¶i kiÓm tra tÊt c¶ hÖ thèng sÊy , xem xÐt cÇu dao , c«ng t¾c , bÞt kÝn hÕt c¸c lç hë trong thiÕt bÞ sÊy ... Kh«ng khÝ ®­îc ®­a vµo caloriphe nhê qu¹t 1 vµ d­îc caloriphe ®èt nãng, nhiÖt ®é cña khÝ ®­îc ®èt b»ng 1 trong 4 caloriphe , muèn t¨ng nhiÖt ®é th× ta cã thÓ ®ãng thªm caloirphe b»ng c¸c cÇu dao trªn b¶ng ®iÒu khiÓn 9 . KhÝ nãng ®­îc thæi tõ phÝa d­íi lªn buång sÊy qua líp l­íi . VËt liÖu ®­îc n¹p vµo buång sÊy tõ vÝt t¶i liÖu vµo phÇn h×nh trô cña buång sÊy . C¸c th«ng sè vÒ trë lùc ®­îc ®o b»ng c¸c ¸p kÕ h×nh ch÷ U trªn b¶ng 8 nã lam viªc thao nguyªn lý cña «ng Pit«-Pran . Chªnh lÖch ¸p suÊt gi÷a c¸c ®iÓm I vµ II lµ trë lùc cña l­íi , gi÷a II vµ III lµ trë lùc cña líp s«i , gi÷a I vµ III hoÆc IV hoÆc V , VI lµ tæng trë lùc cña hÖ thèng tïy vµo chiÒu cao cña líp h¹t mµ ta ®iÒu chØnh c¸c ®iÓm III , IV ,V ,VI mµ ta ®o trë lùc cña hÖ thèng. ë phÇn th¾t l¹i cña caloriphe cã van ®iÒu chØnh ®Ó ®iÒu chØnh l­u l­îng giã , vµ cã mét èng Pit«-Pran ®Ó ®o tèc ®é giã . 4 X¸c ®Þnh vËn tèc , l­u l­îng t¸c nh©n sÊy vµ trë lùc líp vËt liÖu §Ó x¸c ®Þnh vËn tèc vµ l­u l­îng cña t¸c nh©n sÊy vµ ¸p suÊt ta th­êng dïng c¸c dông cô nh­ ¸p kÕ , èng Pit«-pran , dông cô tiÕt l­u ( èng V¨ngturi, mµng ch¾n , èng loa ) .C¸c dông cô nµy cã c¬ së tÝnh to¸n vµ cho kÕt qu¶ chÝnh x¸c . Trong cuéc thÝ nghiÖm nµy chóng t«i dïng èng Pit«-pran . èng Pit«-pran lµ dông cô lµm viÖc theo nguyªn t¾c èng thu ¸p , cã cÊu t¹o 2 èng ®ång t©m , èng trong lç t©m vµ dïng ®Ó thu ¸p suÊt ( ¸p suÊt Pazomet) . HiÖu sè hiÖu sè ¸p suÊt trong chÊt khÝ trong 2 èng ®­îc ®o b»ng ¸p kÕ vi sai . PhÇn ch÷ U cña ¸p kÕ chøa mét chÊt láng cã khèi l­îng riªng x¸c ®Þnh . VËn tèc cña chÊt khÝ trong èng dÉn t¹i ®iÓm ®Æt ®Çu ®o ®­îc x¸c ®Þnh  (II.1) §Ó x¸c ®Þnh vËn tèc trung b×nh trong èng dÉn ng­êi ta cã thÓ lµm theo 2 ph­¬ng ph¸p sau ®©y: +X¸c ®Þnh vËn tèc theo tiÕt diÖn ngang cña èng dÉn t¹i c¸c ®iÓm kh¸c nhau theo b¸n kÝnh . VËn tèc trung b×nh ®­îc tÝnh theo c«ng thøc :  (II.2) + Dïng quan hÖ gi÷a vËn tèc lín nhÊt vµ vËn tèc trung b×nh ë c¸c chÕ ®é ch¶y kh¸c nhau tÝnh ®­îc l­u l­îng . C¸c b­íc tÝnh cô thÓ nh­ sau : -TÝnh vËn tèc lín nhÊt (vmax ) t¹i t©m dßng ch¶y . -TÝnh gi¸ trÞ R©yn«n  T×m gi¸ trÞ tû sè , øng víi gi¸ trÞ cña chuÈn sè Re võa t×m ®­îc trªn ®å thÞ quan hÖ - Re. Tõ ®ã tÝnh vËn tèc trung b×nh . Tuy nhiªn cã thÓ lÊy mét c¸ch gÇn chÝnh x¸c nh­ sau +Re < 103 th× Vtb = 0,5.Vmax +103 < Re < 105 th× Vtb =(0,7÷ 0,82).Vmax +Re > 105 th× Vtb = 0,82 Vmax L­îng chÊt khÝ ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau : L = Vtb.Stæng (II.3) Stæng : lµ diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña èng dÉn 5 X¸c ®Þnh ®é Èm vµ nhiÖt ®é cña vËt liÖu Èm +Cã rÊt nhiÒu ph­¬ng ph¸p dïng ®Ó x¸c ®Þnh ®é Èm cña vËt liÖu nh­: ph­¬ng ph¸p dïng nhiÖt sÊy kh« , ph­¬ng ph¸p ch­ng cÊt , chiÕt , ph­ong ph¸p ®o ®é dÉn ®iÖn … Trong tr­êng hîp nµy ta dïng ph­¬ng ph¸p sÊy kh« . Trong qu¸ tr×nh sÊy ta lÊy mÉu theo thêi gian quy ®Þnh vµ cho ®em c©n råi cho vµo tñ sÊy , sÊy cho ®Õn khi khèi l­îng kh«ng ®æi do ®ã x¸c ®Þnh ®­¬c l­îng n­íc Èm cã trong vËt liÖu tõ ®ã x¸c ®Þnh ®­îc ®é Èm cña vËt liÖu . Ph­¬ng ph¸p nµy cã ­u ®iÓm lµ dÔ thao t¸c , ®é chÝnh x¸c cao . Tuy nhiªn thêi gian x¸c ®Þnh l©u kh«ng phï hîp cho ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt cÇn x¸c ®Þnh nhanh. +Do nhiÖt ®é trong qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm kh«ng cao, nªn viÖc x¸c ®Þnh nhiÖt ®é cña vËt liÖu còng nh­ t¸c nh©n sÊy ta dïng nhiÖt kÕ thñy ng©n , ®ång hå ®o nhiÖt lo¹i nhá… 6. X¸c ®Þnh th«ng sè cña h¹t xuyªn tiªu +§­êng kÝnh t­¬ng ®­¬ng cña h¹t xuyªn tiªu ®­îc x¸c ®inh b»ng c«ng thøc sau:  (II.4) trong ®ã m : khèi l­îng sè h¹t ®em ®o , m n : sè h¹t ®em ®o ρ khèi l­îng riªng cña h¹t , kg/m3 + Khèi l­îng riªng cña h¹t ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: C©n mét khèi l­îng h¹t x¸c ®Þnh , sau ®ã x¸c ®Þnh thÓ tÝch h¹t b»ng c¸ch cho khèi l­îng ®ã vµo èng ®ong co chøa n­íc , phÇn thÓ tÝch d©ng lªn chÝnh lµ thÓ tÝch h¹t chiÕm chç vµ khèi l­îng riªng ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc:  (II.5) +§é xèp cña h¹t ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: cho l­îng h¹t x¸c ®Þnh vµo èng ®ong kh«ng cã n­íc ta x¸c ®Þnh ®­îc thÓ tÝch h¹t rçng Vo , råi ®o thÓ tÝch h¹t chiÕm thùc tÕ b»ng c¸ch nh­ x¸c ®Þnh khèi l­îng riªng ta ®­îc V , ®é xèp cña h¹t ®­îc tÝnh nh­ sau:  (II.6) II. tiÕn hµnh thùc nghiÖm vµ tÝnh to¸n kÕt qu¶ 1. Ph­¬ng ph¸p tiÕn hµnh thÝ nghiÖm Truíc khi tiÕn hµnh thÝ nghiªm cÇn kiÓm tra thiÕt bÞ , c¸c dông cô ®o ( èng Pit«-pran , nhiÖt kÕ Èm ..) , ®é kÝn cña hÖ thèng (c¸c mÆt bÝch), hÖ thèng cÊp ®iÖn VÒ nguyªn liÖu : VËt liÖu sÊy ®­îc ng©m vµ lùa chän (sµng , nhÆt nh÷ng h¹t kh«ng ®¹t yªu cÇu vµ ñ vËt liÖu ®Õn ®é Èm cÇn ph©n tÝch) *Nghiªn cøu chÕ ®é thñy ®éng cña h¹t : Quan hÖ ∆p-V lµ bøc tranh thùc nghiÖm ph¶n ¸nh diÔn biÕn tr¹ng th¸i vµ chÕ ®é thñy ®éng lùc häc cña líp h¹t. Do vËy, ®Ó x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cña líp h¹t s«i, ta ®i kh¶o s¸t qua quan hÖ ∆p-V cña líp h¹t . Ph­¬ng ph¸p tiÕn hµnh thÝ nghiÖm nh­ sau: -N¹p vËt liÖu kh« víi khèi l­îng x¸c ®Þnh tr­íc ( t­¬ng øng víi chiÒu cao Ho ) -Cho qu¹t lµm viÖc, ®ãng cöa van cÊp giã -Më van cÊp giã ë c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau . Theo dâi ®é chªnh lÖch cét n­íc trong c¸c ¸p kÕ ch÷ U (®o l­u l­îng giã vµ trë lùc cña líp h¹t ) -Ghi sè liÖu *Nghiªn cøu chÕ ®é sÊy h¹t : Qu¸ tr×nh sÊy tÇng s«i cã kh¶ n¨ng cÊp nhiÖt rÊt m¹nh do líp h¹t ®­îc khuÊy trén m¹nh . Do ®ã trong khi tiÕn hµnh thÝ nghiÖm ph¶i hÕt søc khÈn tr­¬ng vµ l­u ý.Tr­íc khi tiÕn hµnh thÝ nghiÖm ph¶i kiÓm tra thiÕt bÞ, dông cô ®o , hÖ thèng cung cÊp ®iÖn. C¸c b­íc tiÕn hµnh sÊy h¹t nh­ sau: -§iÒu chØnh nhiÖt ®é vµ vËn tèc giã trong tr­êng h¬p nghiªn cøu cô thÓ -X¸c ®Þnh khèi l­îng h¹t cÇn nghiªn cøu -LÊy mÉu ®Ó x¸c ®Þnh ®é Èm ban ®Çu -§o nhiªt ®é vËt liÖu b»ng nhiÖt kÕ -Trong mçi kho¶ng thêi gian x¸c ®inh trong qu¸ tr×nh sÊy ta ph¶ lÊy mÉu ®Ó x¸c ®Þnh ®é Èm , song song víi viÖc ®o ®é Èm cña líp h¹t vµ nhiÖt ®é khÝ ra - Cuèi cïng t¾t qu¹t , caloriphe, quÐt dän vµ lµm vÖ sinh…. 2.TÝnh to¸n kÕt qu¶ thÝ nghiÖm thu ®­îc Sau khi tiÕn hµnh thÝ nghiªm xong ta thu ®­îc c¸c sè liÖu ban ®µu d­íi ®©y vµ b»ng nh÷ng tÝnh to¸n xö lý sè liÖu trªn phÇn mÒm Exell ta ®­u ra c¸c kÕt qu¶. *Qu¸ tr×nh thñy lùc - Quan hÖ ∆P – V thùc tÕ - C¸c vËn tèc giíi h¹n : Vs , Vf *Qu¸ tr×nh sÊy §é Èm ban ®Çu w® §é Èm cuèi wc §é Èm t¹i c¸c ®iÓm ®o wi Khèi l­îng vËt liÖu Èm ban ®Çu G® Khèi l­îng vËt liÖu Èm sau khi sÊy Gc NhiÖt ®é t¸c nh©n sÊy ttn NhiÖt ®é líp h¹t th NhiÖt ®é khÝ ra tkh B»ng nh÷ng c«ng thøc lý thuyÕt vµ c¸c d÷ liÖu ®· cã tiÕn hµnh tÝnh l¹i ®Ó so s¸nh mét sè kÕt qu¶ thùc nghiªm so víi tinh to¸n lý thuyÕt §èi víi qu¸ tr×nh thñy lùc ta tÝnh l¹i mét sè ®iÓm ®· ®o theo c«ng thøc sau: Khi 54 < Re < 6300  (II.7) Khi Re >6300  (II.8) Trong ®ã : +v : vËn tèc khÝ qua líp h¹t (m/s) +ν: ®é nhít ®éng häc (m2/s) +d: ®­êng kÝnh t­¬ng ®­¬ng (mm) §èi víi qu¸ tr×nh sÊy trong khÝ tÝnh nhiÖt l­îng ta cã thÓ dùa vµo c¸c c«ng thøc sau: *NhiÖt l­îng cung cÊp theo thùc tÕ : Qtt = L.C. ∆T (kj/h) (II.9) Trong ®ã + L l­u l­îng t¸c nh©n sÊy (kgkk/h) + C nhiÖt dung riªng cña t¸c nh©n sÊy , ®èi víi kh«ng khÝ ta lÊy C = 103 (J/kg,®é) MÆt kh¸c nhiÖt l­îng cung cÊp theo thùc tÕ l¹i chÝnh b»ng nhiÖt l­îng cÇn thiÕt ®Ó ®èt nãng vËt liÖu vµ nhiÖt l­îng cung cÊp ®Ó bèc h¬i Èm Qtt = Qb + Q®n (II.10) NhiÖt l­îng cÇn thiÕt dïng ®Ó bèc h¬i ®­îc tÝnh theo c«ng thøc Qb = rhh∆Gn (II.11) Do ®ã ta dÔ dµng tÝnh ®­îc nhiÖt cung cÊp dïng ®Ó ®èt nãng dùa vµo c¸c c«ng thøc trªn : Q®n = Qtt - Qb (II.12) + rhh NhiÖt hãa h¬i cña n­íc , tra t¹i b¶ng [I.212 (3-150)] sæ tay qu¸ tr×nh thiÕt bÞ , kcal/kg *NhiÖt l­îng cung cÊp tÝnh theo lý thuyÕt : §èi víi qu¸ tr×nh cung cÊp nhiÖt theo lý thuyÕt ta tÝnh theo chuÈn sè Nuxen  (II.13) Trong tÇng s«i th× chuÈn sè Nu ®­îc tÝnh th«ng qua c¸c ph­¬ng tr×nh chu©n r sè sau :  (II.14) víi Fe = 30 ÷ 100  (II.15) víi Fe = 100 ÷ 200 trong ®ã c¸c chuÈn sè liªn quan ®­îc tÝnh nh­ sau:  (II.16)  (II.17) khi ®é xèp ε = 0,4 th× ta cã thÓ tÝnh  (II.18) Ar : lµ chuÈn sè Accimet vµ ®­îc tÝnh theo  (II.19) Cuèi cïng nhiÖt l­îng cung cÊp tÝnh theo lý thuyÕt ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau: Qlt = α.∆T.F (II.20) F= 6G/ρh.dt® (II.21) Trong ®ã th×: F: DiÖn tÝch bÒ mÆt truyÒn nhiÖt, m G: Khèi l­îng h¹t cã trªn l­íi , kg ρh,ρk : Khèi l­îng riªng cña h¹t vµ t¸c nh©n sÊy (kh«ng khÝ), kg/ m3 ε: §é xèp cña líp h¹t ,m3/ m3 H: chiÒu cao líp h¹t ,m dt® : §­êng kÝnh t­¬ng ®­¬ng cña h¹t ,m λ : HÖ sè dÉn nhiÖt cña kh«ng khÝ phô thuéc vµo nhiÖt ®é tÝnh theo c«ng thøc:  (W/m,K) (II.22) λ0 : HÖ sè dÉn nhiÖt cña kh«ng khÝ ë 00C , W/m,K λ0 = 0,0201 [b¶ng I,122(I-124)] T : NhiÖt ®é tuyÖt ®èi cña kh«ng khÝ , K C : H»ng sè , C = 122 [b¶ng I,122(I-124)]  PhÇn 3 kÕt qu¶ thùc nghiÖm I.KÕt qu¶ thùc nghiÖm qu¸ tr×nh thñy lùc 1. Sù ¶nh h­ëng cña chiÒu cao líp h¹t ®Õn qu¸ tr×nh thñy lùc Trong kÜ thuËt sÊy tÇng s«i , chiÒu cao cña líp vËt liÖu ®ãng m«t vai trß quan träng . Nã kh«ng nh÷ng liªn quan ®Õn ®Æc tÝnh c«ng nghÖ cña qu¸ tr×nh mµ cßn ¶nh h­ëng tíi sù ph©n líp trong thiÕt bÞ tÇng s«i . Khi hiÖn t­îng ph©n líp x¶y ra th× hiÖu suÊt chuyÓn khèi bÞ gi¶m xuèng h¹t cã nguy c¬ bÞ qu¸ nhiÖt côc bé , h¹t cã thÓ bÞ b¾n ra khái thiÕt bÞ . Theo nhiÒu nghiªn cøu tr­íc ®©y th× cho thÊy r»ng tû sè  cµng lín th× kh¶ n¨ng ph©n líp cµng cao . Giíi h¹n chiÒu cao líp h¹t khi v­ît qu¸ gi¸ trÞ nµy sÏ t¹o ra sù ph©n líp cã thÓ x¸c ®Þnh qua c«ng thøc sau : H0gh = D.tgα Trong ®ã : H0gh – ChiÒu cao giíi h¹n cña líp h¹t tÜnh ,mm D - §­êng kÝnh thiÕt bÞ , mm α – Gãc néi ma s¸t cña h¹t , ®é Qua c¸c quan s¸t thùc nghiÖm trªn m¸y sÊy tÇng s«i mµ chóng t«i thùc hiÖn trªn h¹t xuyªn tiªu víi c¸c chiÒu cao líp h¹t kh¸c nhau ( t­¬ng øng víi khèi l­îng kh¸c nhau) cã b¶ng kÕt qu¶ sau B¶ng 1:KÕt qu¶ thùc nghiÖm thñy lùc Tõ b¶ng kÕt qu¶ thùc nghiÖm (b¶ng III.1) ta lËp ®å thÞ sau: H×nh III.1: §å thÞ ¶nh h­ëng cña chiÒu cao líp h¹t lªn chÕ ®é thñy ®éng NhËn thÊy r»ng khi chiÒu cao líp h¹t cµng t¨ng th× h×nh ¶nh trë lùc cµng hiÖn râ , hay nãi c¸ch kh¸c th× sù ¶nh h­ëng cña chiÒu cao líp h¹t lªn chÕ ®é thñy ®éng cña h¹t cµng râ nÐt . §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch nh­ sau , khi chiÒu cao cµng lín th× lùc liªn kÕt gi÷a c¸c h¹t cµng lín v× vËy trë lùc cña nã cµng lín . Muèn t¹o sù ph©n líp s«i th× cÇn vËn tèc lín h¬n. Qua kÕt qu¶ nhËn ®­îc trong qu¸ tr×nh thùc nghiÖm ta thÊy r»ng vËn tèc s«i tèi thiÓu cña líp h¹t cµng cao th× cµng lín . Chøng tá r»ng sù phô thuéc cña vËn tèc s«i tèi thiÓu vµo chiÒu cao líp h¹t . §iÒu nµy còng rÊt phï hîp víi c¸c c«ng thøc lý thuyÕt, Ta ®i tÝnh trë lùc cña líp h¹t theo lý thuyÕt theo c«ng thøc sau: Do chuÈn sè 54< Re < 6300 nªn  (III.1) Trong ®ã : -ρo : khèi l­îng riªng cña h¹t (kg/m3) -d : §­êng kÝnh t­¬ng ®­¬ng cña h¹t (m) -v : vËn tèc giã (m/s) - ν : ®é nhít ®éng häc cña khÝ Sau khi tÝnh to¸n ®èi víi tõng chiÒu cao kh¸c nhau cña líp h¹t ta ®­îc b¶ng sau: B¶ng 2: KÕt qu¶ tÝnh to¸n trë lùc theo lý thuyÕt  Qua b¶ng trªn ta thÊy r»ng kÕt qu¶ tÝnh to¸n lý thuyÕt vµ thùc tÕ ®Òu t¨ng dÇn theo sù t¨ng cña chiÒu cao líp h¹t,KÕt qu¶ tÝnh to¸n lý thuyÕt vµ thùc tÕ kh¸c nhau trong kho¶ng tõ 14 ÷ 43% . §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch lµ c«ng thøc ¸p dông vµo tÝnh to¸n cã thÓ dùa trªn ®Æc ®iÓm cña líp h¹t nµo ®ã cã tÝnh chÊt kh¸c víi líp h¹t chóng t«i ®ang nghiªn cøu. II.KÕt qu¶ thùc nghiÖm ®èi víi qu¸ tr×nh sÊy Môc ®Ých cña chóng t«i lµ ®i nghiªn cøu ®éng häc qu¸ tr×nh sÊy tÇng s«i . lµm râ c¸c yÕu tè ¶nh h­ëng lªn qu¸ tr×nh sÊy tÇng s«i . Chóng t«i ®i tiÕn hµnh c¸c thÝ nghiÖm ë c¸c líp h¹t cã chiÒu cao ban ®Çu kh¸c nhau trong c¸c chÕ ®é sÊy kh¸c nhau . Sau ®ã b»ng tÝnh to¸n theo c¸c c«ng thøc lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm dùng lªn c¸c ®å thÞ , qua ®ã nhËn xÐt vµ ®¸nh gi¸ 1. KÕt qña thùc nghiÖm trong qu¸ tr×nh sÊy tÇng s«i *KÕt qu¶ sÊy trong ®iÒu kiÖn : -ChiÒu cao líp h¹t H0=60mm -NhiÖt ®é t¸c nh©n sÊy t = 900C -VËn tèc t¸c nh©n sÊy(kh«ng khÝ) v = 3 (m/s) -§é Èm ban ®Çu cña h¹t W® = 50,2% -§é Èm cuèi cña h¹t Wc = 4,3% - Khèi l­îng h¹t ®em sÊy Gd = 700 (g) B¶ng 3: Thêi gian (gi©y)  NhiÖt ®é líp h¹t (oC)  NhiÖt ®é khÝ ra(oC)  §é Èm (W%)  Tèc ®é (1/h)  Trë lùc (mmH2O)   0  25,5  22  50,2  2,037  5   2  63  40  43,4  3,827  5   6  70  56  17,9  1,953  5   7  71  61  14,6  1,578  4,5   9  72  65  9,4  0,89  4,5   11  72,5  68  6,4  0,413  4,5   13  73  69,5  5,0  0,08  4   16  73,5  70  4,7  0,001  4   20  74  71  4,5  0,044  4   25  74  71  4,3  0,034  4   *KÕt qu¶ sÊy trong ®iÒu kiÖn :

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docĐộng học của quá trình sấy tầng sôi.DOC