BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ MÁY SẤY
COPPER – ZINC NĂNG SUẤT
500 KG/ MẼ
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Nguyễn Bồng
SINH VIÊN THỰC HIỆN
Hồ Trung Hiếu (MSSV: 1065732)
Trần Thị Cẩm Tú ( MSSV: 1065800)
Ngành: Cơ khí chế biến – Khóa 32
Tháng 12/2010
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
---oOo---
PHIẾU ĐĂNG KÍ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Năm học: 2010 – 2011
1. Tên đề tài: TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ MÁY SẤY COPPER – ZINC, NĂNG
SUẤT 500 KG/MẼ
2. Họ và tên cán bộ hướng dẫn: Nguyễn Bồng.
3. Địa điểm thực hiện: Khoa Công nghệ - Trường Đại Học Cần Thơ.
4. Số lượng sinh viên thực hiện: 02.
5. Họ và tên sinh viên thực hiện:
Hồ Trung Hiếu
MSSV: 1065732
Trần Thị Cẩm Tú
MSSV: 1065800
Lớp: Cơ Khí Chế Biến Khóa 32.
6. Mục đích của đề tài: Thiết kế máy sấy
7. Các nội dung chính và giới hạn đề tài:
- Giới thiệu sơ lược các loại máy sấy đang được sử dụng ở nước ta.
- Đo đạc lấy số liệu thực tế từ một máy có sẵn.
- Nghiên cứu- thiết ké toàn bộ một máy sấy.
- Hoàn thành báo cáo gồm bản thuyết minh và bản vẽ hoàn chỉnh.
8. Công cụ mô phỏng máy: Phần mềm Autodesk Inventor.
9. Kinh phí dự trù: 250.000 đồng.
Cần Thơ, ngày 16 tháng 08 năm 2010
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
SINH VIÊN ĐĂNG KÝ
Hồ Trung Hiếu
Trần Thị Cẩm Tú
KHOA DUYỆT
BỘ MÔN DUYỆT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
…….. ……..
BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
Cần Thơ, ngày….tháng….năm 2010…
NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Họ và tên cán bộ hướng dẫn: ThS. Nguyễn Bồng
Tên đề tài:
TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ MÁY SẤY COPPER – ZINC,
NĂNG SUẤT 500 KG/MẼ
Họ và tên sinh viên thực hiện :
Hồ Trung Hiếu
MSSV:1065732
Trần Thị Cẩm Tú
MSSV:1065800
Lớp: CK0685A1
Nội dung nhận xét:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
……………………..
Kết luận và đề nghị điểm:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………………………
Cần Thơ, ngày…..tháng….. năm 2010
Cán bộ hướng dẫn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
…… ……..
BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
Cần Thơ, ngày….tháng….năm 2010
NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN
Họ và tên cán bộ chấm phản biện: ………………………………………………
Tên đề tài:
TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ MÁY SẤY COPPER – ZINC,
NĂNG SUẤT 500 KG/MẼ
Họ và tên sinh viên thực hiện :
Hồ Trung Hiếu
MSSV:1065732
Trần Thị Cẩm Tú
MSSV:1065800
Lớp: CK0685A1
Nội dung nhận xét:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………....
Điểm đánh giá:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………….
Cần Thơ, ngày…..tháng….. năm 2010
Cán bộ chấm phản biện
Lời cảm tạ
LỜI CẢM TẠ
Sau bốn tháng thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp “Tính toán – thiết kế máy sấy
Copper – zinc, năng suất 500 kg/mẽ” chúng em gặp không ít khó khăn về tài liệu,
kinh nghiệm cũng như kiến thức thực tế còn nhiều hạn chế. Đến nay đề tài đã được
hoàn thành đúng thời hạn, không biết nói gì hơn ngoài lòng biết ơn sâu sắc của
chúng em đối với quý Thầy Cô, bạn bè và người thân.
Trước hết, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Bồng đã tận tình giúp đỡ,
hướng dẫn chúng em trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Chúng em xin chân thành cảm ơn quí Thầy Cô Bộ Môn Kỹ Thuật Cơ Khí, quí Thầy
Cô trong khoa Công Nghệ cùng các cán bộ, giảng viên của Trường Đại Học Cần
Thơ đã truyền đạt cho chúng em những kiến thức quí báu trong suốt khóa học.
Chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình cùng các bạn sinh viên đã
tận tình giúp đỡ và động viên trong suốt khóa học cũng như trong quá trình thực
hiện đề tài.
Cần Thơ, 2010
Nhóm sinh viên thực hiện
Hồ Trung Hiếu
Trần Thị Cẩm Tú
Nhóm SVTH : Hồ Trung Hiếu – Trần Thị Cẩm Tú
i
Mục lục
MỤC LỤC
CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU CHUNG ........................................................................ 1
1.1. Đặt vấn đề ........................................................................................................ 1
1.2 Mục tiêu của đề tài............................................................................................. 1
1.2.1. Mục tiêu chung .............................................................................................. 1
1.2.2. Mục tiêu cụ thể .............................................................................................. 1
2.1 Phương pháp và phương tiện ................................................................................... 2
2.1.1 Phương tiện .................................................................................................... 2
2.1.2 Phương pháp ................................................................................................... 2
CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU .................................................................. 4
2.1. Cơ sở lý thyết của quá trình sấy ........................................................................ 4
2.1.1 Khái niệm chung về sấy .................................................................................. 4
2.1.2 Tĩnh học và động học của quá trình sấy ......................................................... 4
2.1.3. Nguyên lý sấy tiếp xúc (sấy rang) .................................................................. 5
2.1.4. Những yếu tố liên quan đến quá trình sấy ...................................................... 7
2.1.5.Vật liệu sấy ................................................... 1Error! Bookmark not defined.
2.1.6 Cấu trúc nguyên lý của một hệ thống sấy ...................................................... 15
2.2. Mô tả vật liệu sấy ........................................................................................... 21
2.2.1. Tên gọi ........................................................................................................ 21
2.2.2. Lý tính ......................................................................................................... 21
2.2.3. Hóa tính ....................................................................................................... 23
2.2.4. Điều chế ...................................................................................................... 24
2.2.5 Công dụng .................................................................................................... 24
2.3 Chọn phương pháp sấy .................................................................................... 25
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CẦN THIẾT CHO QUI TRÌNH
SẤY ...................................................................... 2Error! Bookmark not defined.
3.1. Mô tả nguyên lý sấy đề nghị ........................................................................... 28
3.2. Quá trình truyền nhiệt và chuyển ẩm .............................................................. 29
3.3. Tính toán số liệu thiết kế mô hình máy ........................................................... 32
3.4 Tính toán quạt.................................................................................................. 34
Nhóm SVTH : Hồ Trung Hiếu - Trần Thị Cẩm Tú
ii
Mục lục
3.5 Tính toán điện trở ............................................................................................ 36
3.6 Bố trí thí nghiệm.............................................................................................. 38
3.7 Tính toán truyền nhiệt...................................................................................... 40
CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ PHẦN MỀM AUTODESK
INVENTOR .......................................................................................................... 42
4.1. Tổng quan về Autodesk inventor .................................................................... 42
4.2. Sơ lược các thao tác với Autodesk Inventor .................................................... 42
4.2.1. Mô hình hóa chi tiết ..................................................................................... 43
4.2.2. Tạo khối 3D solid ........................................................................................ 43
4.2.3. Tính toán, thiết kế chi tiết ............................................................................ 44
4.2.4. Lắp ráp các chi tiết....................................................................................... 44
4.2.5. Mô phỏng trình tự lắp ráp ............................................................................ 45
4.2.6. Tạo bản vẽ 2D ............................................................................................. 46
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ............................................................. 47
5.1. Kết luận .......................................................................................................... 47
5.2. Kiến nghị ....................................................................................................... 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 48
Nhóm SVTH : Hồ Trung Hiếu - Trần Thị Cẩm Tú
iii
Mục lục
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Đường cong sấy ........................................................................Trang 5
Hình 2.2. Ý nghĩa các đường trên đồ thị không khí ẩm ............................ Trang 10
Hình 2.3 : Đốt nóng không khí theo nhiệt cảm. ………………………….Trang 11
Hình 2.4. Làm mát không khí theo nhiệt cảm ......................................... Trang 11
Hình 2.5. Tiến trình làm mát bằng cách thêm hơi nước vào ..................... Trang 11
Hình 2.6. Tiến trình làm nóng không khí ................................................. Trang 12
Hình 2.7. Làm mát và khử ẩm .................................................................Trang 12
Hình 2.8 Các loại dây điện trở ................................................................ Trang 16
Hình 2.9. Áp kế chữ U dùng để đo áp suất khí sấy...................................Trang 17
Hình 2.10. Quạt hai tầng cánh .................................................................Trang 17
Hình 2.11 Quạt hướng trục dùng cho máy sấy vĩ ngang........................... Trang 18
Hình 2.12 Quạt ly tâm ............................................................................. Trang 18
Hình 2.13. Các kiểu rô to của quạt ly tâm ................................................ Trang 19
Hình 2.14. Các kiểu quạt ly tâm cửa ra hình chữ nhât, ............................. Trang 19
Hình 2.15 Các kiểu buồng sấy của máy sấy tháp .....................................Trang 20
Hình 2.16. Dạng liên kết của đồng sulfate ............................................... Trang 22
Hình 2.17 Tinh thể đồng sulfate............................................................... Trang 22
Hình 2.18. Đồng sulfate dạng hạt rời ....................................................... Trang 22
Hình 2.19. Đồng sulfate dạng cục ............................................................ Trang 23
Hình 2.20. Đồng sulfate dạng bột nhuyễn ................................................ Trang 23
Hình 2.21. Điều chế sulfate đồng ............................................................. Trang 24
Hình 2.22. Máy sấy vĩ ngang ...................................................................Trang 26
Hình 2.23. Máy sấy rang kiểu tháp đĩa..................................................... Trang 26
Hình 2.24. Tủ sấy điện trở hai cửa ........................................................... Trang 27
Hình 2.25. Tủ sấy cà phê ......................................................................... Trang 27
Hình 2.26. Tủ sấy tĩnh ............................................................................. Trang 27
Hình 2.27. Bố trí điện trở trong tủ sấy ..................................................... Trang 27
Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý quá trình sấy ................................................... Trang 28
Hình 3.2 Sơ đồ tính toán quạt ..................................................................Trang 34
Nhóm SVTH : Hồ Trung Hiếu - Trần Thị Cẩm Tú
iv
Mục lục
Hình 3.3 Bố trí thí nghiệm sau 20 phút .................................................... Trang 38
Hình 3.4 Thí nghiệm sau 6 giờ 30 phút .................................................... Trang 38
Hình 3.5 Sơ đồ vách máy sấy ..................................................................Trang 40
Nhóm SVTH : Hồ Trung Hiếu - Trần Thị Cẩm Tú
ii
Luận văn cơ khí chế biến K32
CHƯƠNG 1
Tính toán- thiết kế máy sấy COPPER - ZINC
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Đặt vấn đề
Như chúng ta đã biết, nước ta là một nước nông nghiệp có khí hậu nhiệt đới gió
mùa ẩm. Vì thế việc chế tạo ra các loại máy sấy để phục vụ cho nông nghiệp là hết
sức cần thiết. Tuy nhiên, trên bước đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước
thì việc sản suất ra các loại máy sấy để phục vụ cho công nghiệp cũng rất cần thiết.
Sấy là quá trình công nghệ rất quan trọng và phức tạp. Công nghệ sấy không những
được ứng dụng trong sấy các sản phẩm nông nghiệp như rau, củ, quả, … mà còn
được ứng dụng trong công nghiệp như sấy hóa chất.
Tùy theo mỗi loại vật liệu sấy, mỗi lĩnh vực sản xuất đòi hỏi cần có một loại máy
sấy phù hợp, như sấy chân không, sấy tấng sôi, sấy tĩnh, sấy động,…Và tùy theo
yêu cầu kĩ thuật mà ta lựa chọn nguồn cung cấp nhiệt cho quá trình sấy như : than
đá, trấu, điện trở,…
Việc sấy hóa chất copper- zinc đòi hỏi phải có nguồn nhiệt ổn định, không lẫn tro
bụi, không đảo trộn gây bụi cho môi trường xung quanh. Do đó việc thiết kế một
máy sấy bằng điện trở là hợp lý.
Xuất phát từ yêu cầu đó, chúng tôi đã tính toán, thiết kế máy sấy copper-zinc năng
suất 500kg/mẽ với nguồn cung cấp nhiệt từ điện trở.
1.2 Mục tiêu của đề tài
Đề tài “Tính toán, thiết kế máy sấy copper-zinc năng suất 500kg/mẽ” sẽ nghiên
cứu và tính toán thiết kế những thông số cụ thể một máy sấy và quá trình sấy hóa
chất copper –zinc (sulfate đồng II).
1.2.1 Mục tiêu chung
Xác định phương pháp và qui trình sấy loại vật liệu nhão, dạng cục có kích thước
biến thiên từ cục lớn (có đường kính d 2cm) đến hạt nhỏ rời.
1.2.2 Mục tiêu cụ thể
- Xác định phương pháp và qui trình sấy Sulfate đồng II.
Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú
Trang 1
Luận văn cơ khí chế biến K32
Tính toán- thiết kế máy sấy COPPER - ZINC
- Thực hiện thí nghiệm về sấy tiếp xúc.
- Đưa ra các giải pháp về sấy tiếp xúc.
2.1 Phương pháp và phương tiện
2.1.1 Phương tiện
Sử dụng mô hình sấy tiếp xúc thí nghiệm để làm thí nghiệm với đồng sulate.
Sử dụng phần mềm Autodesk Inventor để mô phỏng máy sấy.
2.1.2 Phương pháp
Thực hiện thí nghiệm để tìm quá trình biến đổi nhiệt, độ ẩm và thời gian sấy
Tiến hành thí nghiệm để xác định khối lượng thể tích và độ ẩm của hóa chất
COPPER-ZINC.
Xác định trạng thái không khí
Khí hậu ở Cần Thơ là khí hậu nhiệt đới với 2 mùa rõ ràng: mùa mưa (tháng 5 đến
tháng 11) và mùa khô (tháng 12 đến tháng 4). Độ ẩm trung bình là 85%, lượng mưa
trung bình 1.635 mm, nhiệt độ trung bình 28°C.
( http://vi.wikipedia.org/wiki/C%E1%BA%A7n_Th%C6%A1)
Xác định khối lượng thể tích
Dụng cụ thí nghiệm:
-Hóa chất COPPER-ZINC (sulfate đồng)
-Cân
-Ly thủy tinh chứa đầy nước có chia vạch nhỏ
Cơ sở để tiến hành thí nghiệm:
Khối lượng riêng của COPPER-ZINC được xác định theo công thức:
m
v
Xác định khối lượng bằng phương pháp cân một lượng vừa phải hóa chất
COPPER-ZINC. Khối lượng được xác định là: 84,35g
Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú
Trang 2
Luận văn cơ khí chế biến K32
Tính toán- thiết kế máy sấy COPPER - ZINC
Xác định thể tích của 84,35g: cho lượng hóa chất trên vào trong ly thủy tinh chứa
đầy nước, xem lượng nước tràn ra chính là thể tích của lượng hóa chất trên. Thể tích
xác định được là 70cm3.
Khối lượng riêng của COPPER-ZINC là:
m 84,35
1,205 g / m3
v
70
Xác định độ ẩm của COPPER-ZINC.
Tiến hành thí nghiệm:
Cho lượng hóa chất trên vào máy để tiến hành đo độ ẩm. Khối lượng hóa chất ban
đầu được xác dịnh là 27,052g. Nhiệt độ sấy trong thí nghiệm là 1000C. Sau khi kết
thúc quá trình sấy ta thấy đồng hồ chỉ độ ẩm không còn tăng và độ ẩm xấp xỉ là
2%. Khối lượng hóa chất còn lại khi độ ẩm đạt 2% là 13,14g.
Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú
Trang 3
Luận văn cơ khí chế biến K32
CHƯƠNG 2
Tính toán – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy
2.1.1 Khái niệm chung về sấy
Sấy là quá trình tách nước khỏi vật liệu ẩm bằng cách cấp nhiệt cho vật liệu để
ẩm bay hơi.
2.1.2. Tĩnh học và động học của quá trính sấy
a. Tĩnh học của quá trình sấy
Quá trình trao đổi ẩm giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy phụ thuộc vào tính chất cơ lý
của vật liệu và môi trường (tác nhân sấy). Vật liệu sấy thường có tính háo nước tức
là tính chất hút hoặc nhả ẩm với môi trường bên ngoài cho đến khi đạt trạng thái
cân bằng.
Quá trình thoát ẩm khỏi vật liệu xảy ra khi áp suất riêng phần của hơi nước trên bề
mặt vật liệu lớn hơn áp suất hơi nước trong tác nhân sấy (môi trường) và ngược lại
vật liệu sấy sẽ hút ẫm từ môi trường vào làm tăng độ ẩm của nó. Tóm lại, quá trình
sấy chỉ có thể xảy ra khi môi trường xung quanh vật liệu phải khô ráo đến một mức
(RH%) nhất định và ở một nhiệt độ nào đó.
b. Động học của quá trình sấy
Động học của quá trình sấy khảo sát tác động qua lại giữa vật liệu ẩm và tác nhân
sấy có tính đến tác nhân sấy. Đặc trưng cho quá trình sấy được biểu thị bởi đường
cong sấy, nó biểu diễn sự thay đổi của độ ẩm vật liệu M theo thời gian sấy. Dạng
của đường cong sấy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như dạng liên kết giữa ẩm và vật
liệu, hình dạng, kích thước và tính chất của vật liệu sấy.
Trên hình biểu diễn đường cong sấy, trục hoành biểu thị thời gian sấy t (sec) và trục
tung biểu thị độ ẩm M của vật liệu.
Trong khoảng thời gian từ 0 đến t1 là giai đoạn đầu của quá trình sấy thực hiện việc
đốt nóng vật liệu, nếu nhiệt độ của tác nhân sấy cao hơn nhiệt độ của vật liệu sấy thì
Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú
Trang 4
Luận văn cơ khí chế biến K32
Tính toán – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC
M%
ẩm bốc hơi và chủ yếu là ẩm bề mặt, độ
ẩm giảm nhẹ theo thời gian vì vật liệu
chưa nóng lắm (đoạn AB). Vận tốc sấy
A
tăng từ 0 đến giá trị cực đại.
B
Trong khoảng thời gian từ t1 đến t2 là giai
đoạn hai của quá trình sấy, ẩm bề mặt tiếp
C
tục bốc hơi nhanh hơn giống như nước bốc
D
hơi từ mặt thoáng, do đó tất cả nhiệt cung
t
cấp dùng để bốc hơi nước nên nhiệt độ vật
t1
t2
t3
liệu không tăng, độ ẩm vật liệu giảm (đoạn
BC). Tốc độ sấy
dM
không đổi nên gọi là
dt
dM
dt
giai đoạn sấy có tốc độ không đổi.
Trong khoảng thời gian từ t2 đến t3 là giai
đoạn sấy chính của quá trình sấy, độ ẩm
giảm chậm vì chủ yếu là ẩm bên trong vật
liệu khuếch tán dần ra ngoài. Nhiệt độ vật
liệu tăng dần đến mức qui định không làm
hư vật liệu do nhiệt.
Hình 2.1 Đường cong sấy
2.1.3. Nguyên lý sấy tiếp xúc (sấy rang)
Vật liệu sấy được đặt trên bề mặt được đốt nóng (khay, thùng quay,…) nhiệt từ bề
mặt nóng truyền vào vật liệu làm cho ẩm bốc ra. Hình thức sấy này giống như phơi
vật liệu trên sân nóng hoặc rang vật liệu trên chảo nóng (nên gọi là sấy rang). Hình
dạng bề mặt nóng tiếp xúc trực tiếp với vật liệu có thể là mặt phẳng (sấy trong
khay), mặt trụ (trống quay) hay chỏm cầu (chảo rang). Phương thức này được ứng
dụng rộng rãi trong dân dụng và công nghiệp để sấy các vật liệu dạng rắn rời ( các
loại hạt; rau, củ, quả, cây băm nhỏ), các loại bột nhão (dạng kem), các loại dung
dịch ( nước hoa quả ép, sữa,…).
Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú
Trang 5
Luận văn cơ khí chế biến K32
Tính toán – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC
Quá trình truyền nhiệt và chuyển ẩm trong sấy rang diễn ra như sau: Nhiệt lượng từ
nguồn nhiệt cấp cho bề mặt nóng (vật nóng) rồi truyền cho vật sấy. Nhiệt lượng mà
vật sấy nhận được bằng nhiệt lượng cần để đun nóng vật sấy đến nhiệt độ bay hơi
của ẩm và cấp cho quá trình bay hơi ẩm.Quá trình trên phụ thuộc vào các thông số
như: nhiệt độ, vật liệu và cấu tạo của bề mặt nóng; diện tích tiếp xúc giữa vật sấy
với bề mặt nóng; độ chứa ẩm của vật sấy; nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không
khí (tác nhân sấy) thổi trên bề mặt lớp vật sấy.
Trong sấy tiếp xúc vật liệu có thể ở trạng thái tĩnh (trong khay) hoặc động (trong
thùng quay). Để tăng vận tốc bốc ẩm ta nên dùng quạt hút hơi ẩm để giảm áp suất
trên bề mặt vật liệu làm cho ẩm bốc ra nhanh hơn.
Để đốt nóng bề mặt ta có thể đốt trực tiếp bởi ngọn lửa hay khói của lò đốt, bằng
điện trở, hơi nước nóng hay nước nóng. Vật liệu làm bề mặt sấy cần phải có tính
bền cơ nhiệt cao nhất là không bị ăn mòn bởi hóa chất, hơi nóng và ẩm và có hệ số
truyền nhiệt cao, tốt nhất là sử dụng thép không gỉ. Nhiệt độ bề mặt nóng tiếp xúc
với vật liệu sấy tùy thuộc vào vật liệu và yêu cầu sấy cho phép
Sấy rang cũng có thể kết hợp với sấy đối lưu để làm tăng vận tốc bốc ẩm.
Khi sấy với lớp vật liệu dày nằm yên trên bề mặt nóng, thì quá trình truyền nhiệt và
ẩm phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ tm của bề mặt được đốt nóng:
Khi tm 65 850 C thì nhiệt lượng từ vật nóng truyền cho vật sấy chủ yếu bằng dẫn
nhiệt.
Khi tm lớn hơn nhiệt độ bay hơi của ẩm thì: lớp vật sấy tiếp xúc trực tiếp với lớp vật
nóng sẽ nhanh chóng đạt nhiệt độ bay hơi của ẩm. Hơi ẩm đi xuyên vào lớp vật sấy
phía trên có nhiệt độ còn thấp, chúng sẽ ngưng lại và truyền nhiệt cho lớp vật sấy
đó. Khi nhiệt độ của toàn lớp vật sấy tăng lên bằng nhiệt độ bay hơi ẫm thì sự
ngưng đọng chấm dứt. Đây là thời điểm bắt đầu giai đoạn thứ nhất (vận tốc sấy
không đổi). Hơi ẩm bay lên sẽ được tác nhân cuốn đi. Do truyền nhiệt từ vật nóng
sang vật sấy không đủ mà cường độ bay hơi ẩm lớn, làm cho nhiệt độ t của vật sấy
ở cuối giai đoạn sấy thứ nhất giảm xuống một ít.
Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú
Trang 6
Luận văn cơ khí chế biến K32
Tính toán – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC
Giai đoạn sấy thứ hai cũng tương tự như các quá trình sấy khác.
2.1.4. Những yếu tố liên quan đến quá trình sấy
a. Môi trường không khí
Không khí ẩm là hỗn hợp gồm không khí khô và hơi nước. Không khí khô bao gồm
một số chất khí chủ yếu là oxigen (O2, 20,95 %) vaf Nitrogen (N2, 70,08 %) cộng
với một lượng nhỏ các khí khác như argon (Ar, 0,93%), carbon dioxide (CO2,
0,03%), và neon (Ne, 0,0018%), các tỉ lệ phần trăm này tính theo trọng lượng và có
thể thay đổi ít nhiều tùy điều kiện môi trường, vị trí địa lý,…
Trong không khí tự nhiên luôn luôn có chứa một lượng hơi nước nhất định. Lượng
hơi nước này được diễn tả bằng độ ẩm. Tỷ trọng lượng hơi nước chứa trong không
khí sấy luôn luôn nhỏ hơn 1/10.
b. Độ ẩm riêng H (Specific Humidity, kg/kg kkk)
Độ ẩm riêng H của không khí, tính bằng kg/kg không khí khô (kkk), là trọng lượng
của nước (hơi ẩm) tính bằng kg, chứa trong 1 kg kkk. Độ ẩm riêng của không khí
đôi khi còn được gọi là độ ẩm tuyệt đối hay tỷ số ẩm.
c. Độ ẩm tương đối của không khí RH (Relative Humidity, %)
Độ ẩm tương đối của không khí RH là tỷ số của áp suất hơi nước thực sự (P w) trong
vùng đang xét với áp suất của hơi nước trong không khí đã bảo hòa ẩm (Pwsat) ở
cùng một nhiệt độ. RH được tính bằng %.
RH% = 100 Pw / Pwsat
Không khí bảo hòa ẩm tức có RH = 100%, không khí ở trạng thái này coi như đã
“no” hơi nước.
d. Thể tích riêng của không khí
Là thể tích của 1 kg không khí khô, thể tích riêng tính bằng m 3/kg kkk.
Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú
Trang 7
Luận văn cơ khí chế biến K32
Tính toán – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC
e. Nhiệt độ của không khí
Hỗn hợp hơi nước - không khí có thể được diễn tả bằng nhiệt độ bầu khô hoặc bằng
nhiệt độ bầu ướt hoặc bằng nhiệt độ điểm sương.
- Nhiệt độ bầu khô (dry bulb temperature) là nhiệt độ được đo bằng một nhiệt kế
hay một cặp nhiệt độ thông thường.
- Nhiệt độ bầu ướt (wet bulb temperature) là nhiệt độ mà tại đó nước, do bốc hơi
thành không khí ẩm, có thể đưa không khí đến bảo hòa trong điều kiện trạng thái ổn
định.
Để đo nhiệt độ bầu ướt bằng phương pháp đơn giản, lấy một miếng vải bấc có tẩm
nước quấn quanh bầu một nhiệt kế thủy tinh, sau thời gian 5-10 phút ta quay nhiệt
kế trong không khí vài ba vòng rồi đọc trị số chỉ bởi nhiệt kế, đó là nhiệt độ bầu
ướt, nó nhỏ hơn nhiệt độ bầu khô vài ba độ.
- Nhiệt độ điểm sương (dew point temperature) là nhiệt độ mà tại đó hơi ẩm trong
không khí bắt đầu ngưng tụ thành sương hay còn gọi là đọng sương.
f. Enthalpy (h)
Là lượng nhiệt năng chứa trong hổn hợp hơi nước - không khí. Năng lượng này là
một kết hợp bởi hai loại nhiệt: Nhiệt cảm và nhiệt ẩn. Enthalpy được đo bằng kJ/ kg
kkk.
- Nhiệt cảm (sensible heat) là nhiệt được thêm vào không khí mà không làm thay
đổi độ ẩm tuyệt đối của nó hoặc nhiệt tạo ra sự biến đổi nhiệt độ khi có sự truyền
nhiệt. Ví dụ nhiệt truyền qua tường nhà làm nóng căn phòng. Nhiệt cảm được ứng
dụng vào việc sấy hạt bằng không khí nóng và sưởi ấm phòng trong mùa đông ở xứ
lạnh.
- Nhiệt ẩn (latent heat) là nhiệt tạo ra một sự biến đổi về trạng thái của vật chất
nhưng không làm thay đổi về nhiệt độ. Ví dụ, nhiệt hấp thu làm nước đá tan chảy
thành nước nhưng vẫn ở 00C hoặc khi nước đang sôi biến thành hơi nước vẫn ở
1000C nhưng thay đổi trạng thái từ lỏng thành hơi.
Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú
Trang 8
Luận văn cơ khí chế biến K32
Tính toán – thiết kế máy sấy COPPER - ZINC
g. Đồ thị không khí ẩm (Psychrometric Chart)
Đồ thị không khí ẩm hay còn gọi là đồ thị trắc ẩm là đồ thị diễn tả các tính chất
nhiệt động của không khí ẩm. Nó rất có ích cho việc giải quyết các bài toán kỹ thuật
trong tính toán thiết kế các thiết bị nhiệt như sấy, máy lạnh, lò đốt, v.v.
Khi ứng dụng trong nông nghiệp, đồ thị này được hiệu chỉnh đến áp suất khí quyển
tiêu chuẩn bằng 101,325 kPa. Ngoài ra còn có các đồ thị được thiết lập ở các độ cao
khác để sử dụng khi cần.
h. Cách sử dụng đồ thị không khí ẩm
Việc làm điều hoà không khí có liên quan đến các quá trình gồm: đốt nóng, làm
mát, tăng ẩm, khử ẩm hoặc một vài kết hợp của các yếu tố trên. Các quá trình này
có thể được minh họa bởi các đường trên đồ thị không khí ẩm như sau (Hình 2.1,
2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 và 2.7):
Các tính chất của không khí ẩm được cho trên đồ thị gồm: - Nhiệt độ bầu khô Tdb,
0
C, - Nhiệt độ bầu ướt Twb , 0C, - Nhiệt độ điểm sương Tdp , 0C , - Enthalpy h , kJ/kg
không khí khô - Độ ẩm tương đối RH%
- Độ ẩm tuyệt đối hay độ ẩm riêng hay tỷ số ẩm, kg hơi nước/kg không khí khô
- Thể tích riêng , m3 không khí khô/kg không khí khô
- Thể tích ẩm, m3 hỗn hợp/kg không khí khô
Ý nghĩa các đường trong đồ thị:
Nhóm SVTH : Trần Thị Cẩm Tú
Trang 9
- Xem thêm -