Giáo trình Kỹ thuật sấy nông sản: Phần 2 - GS.TS. Phạm Xuân Vượng

Chia sẻ: Kien Kien | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:62

Thêm vào BST

Báo xấu

224
lượt xem 62
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cùng nắm kiến thức trong giáo trình "Kỹ thuật sấy nông sản: Phần 2" thông qua việc tìm hiểu nội dung các chương sau: chương 4 thiết bị sấy bức xạ, chương 5 thiết bị sấy thăng hoa, chương 6 các thiết bị phụ trợ hệ thống sấy.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Kỹ thuật sấy nông sản: Phần 2 - GS.TS. Phạm Xuân Vượng

Ch−¬ng 4 ThiÕt bÞ sÊy bøc x¹ 4.1.Kh¸i niÖm SÊy bøc x¹ lµ ph−¬ng ph¸p sÊy dïng tia bøc x¹ chiÕu vµo ®èi t−îng cÇn lµm kh«. Nguån nhiÖt bøc x¹ th−êng dïng ®Ìn hång ngo¹i, ®iÖn trë, chÊt láng hay khÝ, tÊm ®−îc ®èt nãng tíi nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh, ®Ó vËt nãng ph¸t ra bøc x¹ hång ngo¹i. Tia hång ngo¹i chiÕu vµo vËt liÖu sÊy(gåm n−íc vµ hîp chÊt h÷u c¬). N−íc trë thµnh vËt ®en, hÊp phô ®a sè n¨ng l−îng; hîp chÊt h÷u c¬ trë thµnh vËt trong suèt, tia xuyªn qua kh«ng sinh nhiÖt. HiÖn t−îng nµy chØ x¶y ra ë giai ®o¹n sãng cã b−íc nhÊt ®Þnh( b−íc sãng λ = 0,4÷40µm). −u ®iÓm næi bËt cña thiÕt bÞ sÊy bøc x¹ lµ c−êng ®é bay h¬i Èm lín h¬n vµi lÇn so víi ph−¬ng ph¸p sÊy ®èi l−u vµ tiÕp xóc. Së dÜ vËy lµ v× nguån nhiÖt cã thÓ chän rÊt cao(500 ÷600oC), dßng nhiÖt tíi vËt sÊy cã thÓ tíi 22500 Kcal/m2h( gÊp 30 lÇn) 4.2.Nguyªn t¾c cÊu t¹o 4.2.1 ThiÕt bÞ gia nhiÖt b»ng ®iÖn: ThiÕt bÞ lo¹i nµy cã thÓ dïng ®Ìn hång ngo¹i, hoÆc d©y ®iÖn trë lång trong èng gèm hoÆc tÊm ®iÖn trë lµm b»ng bøc x¹ nhiÖt. a/ ThiÕt bÞ dïng ®Ìn hång ngo¹i. §Ìn hång ngo¹i ®−îc s¶n xuÊt víi c¸c c«ng suÊt kh¸c nhau: 125, 250, 500W vµ lín h¬n. Trªn 1m2 cã thÓ bè trÝ nhiÒu bãng. Thuû tinh lµm ®Ìn hång ngo¹i ph¶i cho c¸c tia hång ngo¹i xuyªn qua dÔ dµng.Dïng ®Ìn hång ngo¹i cã −u ®iÓm lµ qu¸n tÝnh nhiÖt kh«ng ®¸ng kÓ, ®iÒu khiÓn dÔ dµng. Nh−îc ®iÓm lµ toµn bé sãng hång ngo¹i ph¸t ra cã b−íc sãng kh¸ réng tõ 0,76 ÷400µm, khi dïng sÊy n«ng s¶n ®Ó t¸ch n−íc l¹i cÇn b−íc sãng thÊp tõ 0,4 ÷40µm (trïng mét phÇn víi ¸nh s¸ng tr¾ng), do ®ã tiªu hao n¨ng l−îng cao, hiÖu suÊt thiÕt bÞ thÊp. Bè trÝ ®Ìn cÇn l−u ý chã dßng nhiÖt bøc x¹ ph©n bè ®Òu trªn s¶n phÈm. Kho¶ng c¸ch nµy lín h¬n 300mm. H×nh 4.1. C¸c kiÓu ®Ìn hång ngo¹i dïng ®Ó sÊy hiÖn ®−îc sö dông ë Ph¸p Trường ñại học Nông nghiệp 1 – Giáo trình Kỹ thuật sấynông sản -------- ----------------------------------------- 84
B¶ng 4.1. C¸c kiÓu ®Ìn hång ngo¹i cña Ph¸p D¹ng Watt V«n KÝch th−íc(mm) §−êng kÝnh ChiÒu dµi CÇu- parab«n 250 115 , 125 125 195 CÇu- parab«n 375 HoÆc 220 125 195 CÇu 250 120 225 CÇu 375 120 225 Trô 100 46 310 H×nh4.2. ThiÕt bÞ sÊy bøc x¹ dïng thanh ®iÖn trë. 1- Thanh ®iÖn trë 2- Gi¸ treo vËt liÖu 3- C¸ch nhiÖt 4- Khung m¸y Trường ñại học Nông nghiệp 1 – Giáo trình Kỹ thuật sấynông sản -------- ----------------------------------------- 85
H×nh 4.3. ThiÕt bÞ sÊy b»ng ®Ìn hång ngo¹i 250W ®Ó sÊy «xÝt kim lo¹i. b/ ThiÕt bÞ sÊy b»ng ®iÖn trë (h×nh 4.2). nguån nhiÖt lµ d©y ®iÖn trë ®Æt trong èng kim lo¹i, thanh ®iÖn trë hay ®iÖn trë tÊm. C«ng suÊt riªng trªn ®¬n vÞ diÖn tÝch bÒ mÆt kh¸ lín. VÝ dô tÊm bøc x¹ nhiÖt ®iÖn trë do nhµ m¸y Uliani«p s¶n xuÊt cã nhiÖt ®é bÒ mÆt nung 460oC, c«ng suÊt riªng 20-30KW/m2. 4.2.2. ThiÕt bÞ sÊy bøc x¹ gia nhiÖt b»ng h¬i ®èt. Ph−¬ng ph¸p nµy rÎ tiÒn h¬n sö dông ®iÖn nh−ng g©y « nhiÔm m«i tr−êng. BÒ mÆt bøc x¹ lµ c¸c tÊm g¹ch chÞu löa, ®èt nãng b»ng khÝ ga. ThiÕt bÞ nµy dïng ®Ó sÊy giÊy (ng−êi ta cã thÓ dïng m¸y sÊy l«). 4.3. Lý thuyÕt tÝnh to¸n 4.3.1 §Æc tÝnh tèi −u cña vËt liÖu khi sÊy b»ng bøc x¹ hång ngo¹i . NhiÒu t¸c gi¶ ®7 nghiªn cøu ®Æc tÝnh phæ cña c¸c vËt liÖu kh¸c nhau khi gia c«ng b»ng bøc x¹( qu¶, rau, chÌ l¸, b¸nh kÑo, giÊy, v¶i...) ®7 ®−a tíi nhËn xÐt r»ng: ®Æc tÝnh phæ cña tia hång ngo¹i cã b−íc sãng 0,4 ÷15µm lµ kho¶ng tèt nhÊt ®Ó gia c«ng vËt liÖu b»ng bøc x¹. Thùc nghiÖm cho thÊy tÝnh chÊt phæ tèi −u cña c¸c vËt liÖu kh¸c nhau, cã tÝnh riªng biÖt. Do ®ã ®èi víi c¸c vËt liÖu kh¸c nhau vµ qu¸ tr×nh c«ng nghÖ kh¸c nhau cÇn thiÕt ph¶i cã nguån víi tÝnh chÊt kh¸c nhau. VÝ dô rau, qu¶, lóa m× vïng phæ cã chiÒu dµi sãng 1,2÷2,4µm. Sù phô thuéc cña ®−êng ®Æc tÝnh vµo hµm l−îng Èm rÊt phøc t¹p, ¶nh h−ëng cña nhiÒu yÕu tè: tÝnh chÊt chÊt kh«, d¹ng liªn kÕt cña Èm trong vËt liÖu, cÊu tróc cña vËt liÖu, tr¹ng th¸i bÒ mÆt cña nã....vv Trường ñại học Nông nghiệp 1 – Giáo trình Kỹ thuật sấynông sản -------- ----------------------------------------- 86
4.3.2. C¸c tÝnh to¸n c¬ b¶n. N¨ng l−îng cña tia hång ngo¹i ®i s©u vµo trong vËt liÖu, lan truyÒn trong thÓ tÝch cña nã, ¶nh h−ëng tíi ®Æc ®iÓm cña tr−êng nhiÖt ®é bªn trong vËt liÖu, thùc hiÖn viÖc trao ®æi nhiÖt. Ta cã ph−¬ng tr×nh dÉn nhiÖt ®èi víi bµi to¸n mét kÝch th−íc, ®−a vµo thµnh phÇn bæ xung n¨ng l−îng. ∂T ∂ 2T 1 = a⋅ 2 + Qv ( x, T ) (4.1) ∂τ ∂x c⋅ρ ë ®©y: Qv(x,T) lµ n¨ng l−îng cña tia lan to¶ trong mét ®¬n vÞ thÓ tÝch cña vËt liÖu trong mÆt ph¼ng x(W/m3), ®¹i l−îng cã d¹ng λ2 Qv(x,T) = ∫ q ( x, λ , T ) d λ λ1 v (4.2) ë ®©y qv(x,λ,T) n¨ng l−îng tia ®¬n s¾c xuyªn s©u vµo vËt liÖu vµ lan to¶ trong ®¬n vÞ thêi gian, ®¬n vÞ thÓ tÝch víi to¹ ®é x, tÝnh cho 1 ®¬n vÞ kho¶ng chiÒu dµi sãng. Gi¶ sö biÕt qui luËt lan truyÒn cã d¹ng qA(x, λ,T) = A(x, λ,T).qn(λ) (4.3) ë ®©y : qA(x, λ,T) - phÇn hÊp thô cña mËt ®é dßng bøc x¹ ®¬n s¾c. A(x, λ,T) - kh¶ n¨ng hÊp thô phæ cña vËt liÖu, lµ hµm cña chiÒu dµy líp trong mÆt ph¼ng x; T- nhiÖt ®é vËt liÖu, λ- chiÒu dµi sãng. qn(λ) – mËt ®é phæ cña dßng trªn mÆt vËt liÖu, tÝnh cho 1 ®¬n vÞ chiÒu dµi sãng cña 2 phæ (W/m . µm). Khi ®é lín qv (x, λ,T) b»ng ®¹o hµm bËc nhÊt cña qA(x, λ,T) ∂q A( x ,λ ,T ) ∂A ( x, λ , T ) qv(x, λ,T) = = qn ( λ ) (4.4) ∂x ∂x Thay (4.4) vµo (4.3) ta cã λ2 ∂A ( x, λ , T ) Qv = ∫ qn dλ λ1 ∂x Khi ®ã ph−¬ng tr×nh dÉn nhiÖt ®èi víi bµi to¸n 1 kÝch th−íc, cã thµnh phÇn bæ xung sÏ lµ ∂T ∂ 2T 1 λ 2 ∂A ( x, λ , T ) = a⋅ + ∫ qn ( λ ) dλ (4.5) ∂τ ∂x 2 c ρ λ1 ∂x §é lín A(x, λ,T) x¸c ®Þnh theo c«ng thøc cña C.T iliac«va( khi t¸c ®éng vÒ mét phÝa) qx ( λ , T ) 1 −η  ψ12  A(x, λ,T) = 1 - qx = o = 1− 1 −ψ λ 2   exp −σ , x + 1 (η ) exp σ , x  λ  (4.6)( ) λ λ  a + s +σλ Trong ®ã: ηλ = λ λ sλ Trường ñại học Nông nghiệp 1 – Giáo trình Kỹ thuật sấynông sản -------- ----------------------------------------- 87
σ λ = aλ (aλ + 2 sλ ) hÖ sè hiÖu dông t×nh tr¹ng suy yÕu ψ λ = η λ exp(− σ λ ⋅ l ) Trong ®ã : aλ - hÖ sè hÊp phô Sλ - hÖ sè ph©n t¸n l - chiÒu dµy cña tÊm Kλ = aλ + Sλ - hÖ sè tæng qu¸t t×nh tr¹ng suy yÕu Giíi h¹n λ phô thuéc vµo h×nh d¹ng cô thÓ phæ cña tia. Theo Pha- bri(Anh) λ1 =0,5λmax; λ2 = 4,3λmax . C¸c nhµ khoa häc khuyªn nªn tÝnh ®èi víi giíi h¹n 0,4λmax < λ
§Ó tÝnh sù ph¶n x¹ lÆp l¹i gi÷a bøc x¹ vµ ph¶n x¹ cña ®èi t−îng, còng nh− tÝnh ®èi víi m«i tr−êng hÊp phô cña buång lµm viÖc, ®é lín dQbx t¨ng thªm 5 – 10%. kÝ hiÖu qn(Tt,,S,ho). Avl + qp(Tt,S,ho) Avl ’ = qbx (4.11) Khi ®ã: dQbx = qbx.Fbx.dτ (4.12) N¨ng l−îng vËt liÖu hÊp thô chi phÝ ®Ó ®èt nãng vµ bèc h¬i Èm dQv = dQvl +dQ bh ( 4.13) N¨ng l−¬ng(nhiÖt) chi phÝ ®èt nãng vËt liÖu dQvl = GvlCvl.dtvl (4.14) Trong ®ã: Gvl – khèi l−îng vËt liÖu ®−îc chiÕu x¹(Kg/s) Cvl – nhiÖt dung riªng cña nã( tr−êng hîp chung lµ hµm cña ®é Èm)(J/KgoK). dtvl – Sù thay ®æi nhiÖt ®é cña vËt liÖu (0C) N¨ng l−îng (nhiÖt) chi phÝ ®Ó bèc h¬i Èm: dQbh = qtb.r.Fdτ (4.15) ë ®©y: qtb – mËt ®é trung b×nh dßng Èm(Kg/m s) 2 r - nhiÖt Èm ho¸ h¬i (coi b»ng h»ng sè) (J/Kg) F - diÖn tÝch hoµn toµn cña bÒ mÆt vËt liÖu( gi¶ thiÕt, bèc h¬i x¶y ra trªn tÊt c¶ bÒ mÆt vËt liÖu) (m2) N¨ng l−îng( nhiÖt) cña vËt liÖu nãng ®−a vµo m«i tr−êng.  4 4  dQmt = α®l(tvl – tkk)F.dτ + 4,9εqd  Tvl  −  Tbt   F ⋅ dτ (4.16)  100   100   Trong ®ã: α®l – hÖ sè trao ®æi nhiÖt ®èi l−u(W/m2 oK) tvl – nhiÖt ®é trung b×nh bÒ mÆt vËt liÖu trong kho¶ng thêi gian dτ tkk – nhiÖt ®é kh«ng khÝ Tbt – nhiÖt ®é bÒ mÆt gi÷ bªn trong (oK) εqd - ®é ®en qui dÉn cña vËt liÖu 4,8εqd = Cqd Cqd – hÖ sè qui dÉn cña bøc x¹ C«ng thøc (4.16) cã thÓ tr×nh bµy d−íi d¹ng: dQmt = α®l(tvl –tkk)Fdτ +αbx(tvl –tkk)Fdτ = (αbx + α®l)(tvl –tkk)Fdτ = αc(tvl –tkk)Fdτ (4.17) ë ®©y: -8 2 2 αc = α®l +αbx =α®l +Cqd.10 (Tvl +Tbt )(Tvl +Tbt) Theo Π.D. Lªbª®ep khuyªn nªn lÊy αc ≈18,6 ÷23,2(W/m2 oK) Khi x¸c ®Þnh c¸c thµnh phÇn cña ph−¬ng tr×nh (4.8) ®ã lµ ph−¬ng tr×nh d¹ng khai triÓn qbxFbxdτ = GvlCvldtvl + qtb.r.Fdτ + αc(tvl – tkk)Fdτ (4.18) NÕu Gvl = Vvl.ρvl vµ kÝ hiÖu F F Kf = vµ m= Fbx Vvl Ta cã thÓ viÕt Trường ñại học Nông nghiệp 1 – Giáo trình Kỹ thuật sấynông sản -------- ----------------------------------------- 89
C vl ⋅ ρ vl qbxdτ = ⋅ K f ⋅ dt vl + q tb ⋅ r ⋅ K f dτ + α c (t vl − t kk )K f ⋅ dτ (4.19) m ta cã ph−¬ng tr×nh cuèi cïng dt vl dτ = (4.20) B + D(t vl − t kk ) Trong ®ã: (q bx − qtb ⋅ r ⋅ K f )m B= C vl ρ vl K f αc ⋅ m D= C vl ⋅ ρ vl Gi¶ thiÕt nhiÖt ®é bÒ mÆt cña vËt liÖu lµ tvl, quan hÖ víi nhiÖt ®é trung b×nh cña vËt liÖu ttb, ta cã tvl = Kttb (4.21) ë ®©y hÖ sè K phô thuéc vµo tÝnh chÊt quay vµ nhiÖt vËt lý cña vËt liÖu còng nh− vµo thêi gian: khi ®èt nãng K ≥ 1; tr−êng hîp riªng khi sÊy ®èi l−u vËt liÖu máng trong thêi k× tèc ®é kh«ng ®æi cã thÓ nhËn K = 1. Trong ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n theo vïng cã thÓ nhËn Kh = const, khi ®ã ta cã: dt vl dτ = (4.22)  t kk  B + DK  t tb −   K TÝch ph©n trong giíi h¹n thay ®æi cña nhiÖt ®é vËt liÖu tõ t®Çu ®Õn tcuèi; ta x¸c ®Þnh thêi ®èt nãng khi sÊy b»ng bøc x¹ ®èi l−u τ  t  B + DK  t cuoi − KK  τ= 1 ⋅  K  (4.23) DK  t KK  B + DK  t dau −   K  Tr−êng hîp nÕu qbx >>q®l, thµnh phÇn αc(tvl – tKK)Kfdτ cã thÓ bá qua, vµ cho phÐp (víi B= const) 1 τ = (tcuèi – t®Çu) B Tr−êng hîp chung, hîp lý tÝnh to¸n theo chuÈn Rªbin®e. Gi¶i quyÕt vÊn ®Ò sÊy kh¸ phøc t¹p, nªn sö dông c«ng thøc tÝnh to¸n th«ng th−êng trªn c¬ së sè liÖu thùc nghiÖm. c©u hái «n tËp ch−¬ng iv 1. Tr×nh bµy nguyªn t¾c lµm viÖc cña thiÕt bÞ sÊy bøc x¹. 2. C¬ së lý thuyÕt vÒ sÊy bøc x¹ hång ngo¹i. Trường ñại học Nông nghiệp 1 – Giáo trình Kỹ thuật sấynông sản -------- ----------------------------------------- 90
Ch−¬ng5 ThiÕt bÞ sÊy th¨ng hoa 5.1. Kh¸i niÖm SÊy th¨ng hoa lµ qu¸ tr×nh t¸ch Èm khái vËt liÖu sÊy trùc tiÕp tõ tr¹ng th¸i r¾n sang tr¹ng th¸i h¬i nhê qu¸ tr×nh th¨ng hoa. §Ó t¹o ®iÒu kiÖn sÊy th¨ng hoa, vËt liÖu sÊy ph¶i ®−îc lµm l¹nh d−íi ®iÓm ba thÓ(láng, khÝ, r¾n), nhiÖt ®é t = 0,0098oC vµ ¸p suÊt p = 4,6 mmHg. Trªn (h×nh 5.1) ®−¬ng AS lµ ranh giíi gi÷a pha r¾n vµ pha khÝ, ®−êng SC ranh giíi gi÷a pha r¾n vµ pha láng. ë ¸p suÊt nhÊt ®Þnh nhiÖt ®é th¨ng hoa cña vËt liÖu kh«ng ®æi. Khi ¸p suÊt t¨ng th× nhiÖt ®é th¨ng hoa t¨ng. VÝ dô ®iÓm K, Èm trong vËt liÖu ®ãng b¨ng; nÕu ®−îc h©m nãng ®¼ng ¸p tíi ®iÓm K’ t−¬ng øng nhiÖt ®é tK’ th× n−íc ë thÓ r¾n sÏ thùc hiÖn th¨ng hoa theo qu¸ tr×nh K’K”. §å thÞ cho thÊy; ¸p suÊt cµng thÊp th× nhiÖt ®é th¨ng hoa cña n−íc cµng nhá: B¶ng 5.1. Quan hÖ gi÷a nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt th¨ng hoa cña n−íc ®¸ ¸p suÊt(N/m2) NhiÖt ®é(0C) 4,60 613,333 0,0098 1,000 133,333 -175 0,100 13,333 -39,3 0,001 0,133 -57,6 H×nh5.1. ®å thÞ p.t cña n−íc Qu¸ tr×nh sÊy th¨ng hoa cã 3 giai ®o¹n. - Giai ®o¹n 1: lµm l¹nh s¶n phÈm. S¶n phÈm ®−îc lµm l¹nh tõ nhiÖt ®é m«i tr−êng xuèng -10 ÷ -150C. NhiÖt ®é vËt liÖu biÕn ®æi ®−êng 3. Trong giai ®o¹n nµy, kh«ng gian trong b×nh th¨ng hoa cã ¸p suÊt nhá( ch©n kh«ng), do ®ã phÇn ¸p suÊt h¬i n−íc còng gi¶m so víi phÇn ¸p suÊt h¬i n−íc trong lßng vËt liÖu, lµm tho¸t Èm vµo kho¶ng kh«ng trong b×nh th¨ng hoa (Kho¶ng 10 – 15%), nhiÖt ®é vËt liÖu sÊy gi¶m xuèng d−íi ®iÓm S. - Giai ®o¹n 2: giai ®o¹n th¨ng hoa. Èm trong vËt liÖu r¾n sÏ th¨ng hoa thµnh h¬i vµ tho¸t ra khái vËt liÖu. Giai ®o¹n th¨ng hoa cã thÓ xem tèc ®é sÊy kh«ng ®æi. NhiÖt ®é vËt liÖu sÊy(®−êng 3) hÇu nh− kh«ng ®æi; cuèi giai ®o¹n nµy nhiÖt ®é vËt liÖu t¨ng tõ –(10 ÷ 150C) lªn tíi 00. T¹i ®©y qu¸ tr×nh th¨ng hoa kÕt thóc. -Giai ®o¹n 3: giai ®o¹n bèc h¬i Èm cßn l¹i. ë giai ®o¹n nµy nhiÖt ®é vËt liÖu t¨ng (trªn ®iÓm 3), do ®ã ®é Èm trong vËt liÖu trë vÒ d¹ng láng. ¸P suÊt trong b×nh th¨ng hoa vÉn nhá h¬n ¸p suÊt khÝ trêi nhê b¬m ch©n kh«ng vµ vËt liÖu vÉn tiÕp tôc gia nhiÖt nªn Èm vÉn bèc h¬i vµ ®i vµo b×nh th¨ng hoa. Nh− thÕ qu¸ tr×nh bèc h¬i Èm cßn l¹i chÝnh lµ qu¸ tr×nh sÊy ch©n kh«ng trong b×nh th−êng. Trường ñại học Nông nghiệp 1 – Giáo trình Kỹ thuật sấynông sản -------- ----------------------------------------- 91
SÊy th¨ng hoa, c¸c phÇn tö n−íc tho¸t ra kh«ng va ch¹m nhau, nªn b¶o toµn chÊt l−îng sinh häc cña s¶n phÈm ch¸y. H×nh 5.2. §å thÞ chÕ ®é lµm viÖc thiÕt bÞ sÊy th¨ng hoa khi sÊy thÞt. 1 - NhiÖt ®é tÊm gia nhiÖt; 2 - NhiÖt ®é m«i tr−êng gi÷a c¸c tÊm gia nhiÖt; 3 - NhiÖt ®é s¶n phÈm 4 - NhiÖt ®é m«i chÊt ra khái b×nh (0C) 5 - ®é Èm vËt liÖu 6 - ¸p suÊt trung b×nh th¨ng hoa 5.2. Nguyªn lý cÊu t¹o CÊu t¹o chung cña thiÕt bÞ sÊy th¨ng hoa gåm: b×nh th¨ng hoa, b×nh ng−ng ®ãng b¨ng b¬m ch©n kh«ng, m¸y nÐn, m¸y l¹nh... - B×nh th¨ng hoa: cÊu t¹o d¹ng trô, ®¸y vµ n¾p d¹ng chám cÇu. N¾p cã gio¨ng kÝn v× b×nh lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn ch©n kh«ng (1 - 0,1mmHg). VËt liÖu ®Æt vµo c¸c khay trung b×nh. NhiÖt cÊp cho qu¸ tr×nh th¨ng hoa thùc hiªn b»ng bøc x¹ tõ c¸c hép kim lo¹i ®Æt xen kÏ víi c¸c khay chøa vËt liÖu. Trong hép lµ n−íc nãng chuyÓn ®éng. Qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt gi÷a thµnh hép chøa n−íc nãng víi vËt liÖu lµ bøc x¹ nhiÖt. Trường ñại học Nông nghiệp 1 – Giáo trình Kỹ thuật sấynông sản -------- ----------------------------------------- 92
- B×nh ng−ng ®ãng b¨ng. B×nh ng−ng ®ãng b¨ng lµ thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt d¹ng èng, c¸c èng cã ®−êng kÝnh 51/57 mm liªn kÕt víi nhau gi÷a phÇn trªn vµ phÇn d−íi. Hçn hîp h¬i n−íc vµ kh«ng khÝ nhê b¬m ch©n kh«ng hót tõ b×nh th¨ng hoa qua bé phËn ph©n phèi ph¸i d−íi vµo c¸c èng. Am«ni¸c cung cÊp tõ ph¸i trªn, chøa ®Çy kh«ng gian ngoµi gi÷a c¸c èng. T¹i ®©y hçn hîp h¬i n−íc - kh«ng khÝ ®−îc lµm l¹nh vµ h¬i n−íc ng−ng tô b¸m vµo thµnh trong cña èng, cßn kh«ng khÝ kh« qua b¬m ch©n kh«ng th¶i vµo kh«ng khÝ. Am«ni¾c láng nhËn nhiÖt cña hçn hîp h¬i n−íc - kh«ng khÝ, bay h¬i qua b×nh t¸ch láng vÒ m¸y nÐn cña m¸y l¹nh. Nguyªn t¾c lµm viÖc cña hÖ thèng nh− sau: H×nh 5.3. S¬ ®å thiÕt bÞ sÊy th¨ng hoa. 1 - B×nh th¨ng hoa 2 - van 3 - Xyph«ng 4 - BÓ chøa n−íc nãng 5 - B×nh ng−ng ®ãng b¨ng 6 - B×nh t¸ch láng 7 - Giµn ng−ng am«ni¾c 9 - m¸y nÐn 10 - B¬m chµn kh«ng 11, 12, 13 - §éng c¬ ®iÖn 14 - B¬m n−íc 15 - PhÇn tö läc 16 - TÊm gia nhiÖt 17 - Ch©n kh«ng kÕ 18 - Van ®iÒu chØnh 19 - Khay chøa vËt liÖu 20 - TÊm gia nhiÖt d−íi 21 - Bé ®iÒu chØnh nhiÖt. VËt liÖu ®−îc lµm l¹nh tíi (10 ÷ 15 0C) ®−îc cho vµo b×nh th¨ng hoa (1). B×nh th¨ng hoa nèi víi b¬m ch©n kh«ng (10) qua b×nh ng−ng - ®ãng b¨ng 5, vµ ®−îc lµm l¹nh b»ng m¸y l¹nh am«ni¾c. M¸y l¹nh gåm m¸y nen 9, giµn ng−ng 7, b×nh t¸ch láng 6 vµ b×nh chøa am«ni¾c 8. Nhê b×nh ng−ng - ®ãng b¨ng, Èm tho¸t tõ vËt liÖu d−íi d¹ng b¨ng, m¸y hót ch©n kh«ng 10 lµm viÖc víi kh«ng khÝ kh«. Ngoµi ra b×nh th¨ng hoa nèi víi hÖ thèng cung cÊp n−íc nãng tõ b×nh chøa 4 lµm nguån gia nhiÖt cho vËt liÖu. Trường ñại học Nông nghiệp 1 – Giáo trình Kỹ thuật sấynông sản -------- ----------------------------------------- 93
H×nh 5.4. CÊu t¹o b×nh th¨ng hoa H×nh 5.5. CÊu t¹o b×nh ng−ng ®ãng b¨ng 5.3. Lý thuyÕt tÝnh to¸n ThiÕt bÞ chÝnh trong hÖ thèng sÊy th¨ng hoa lµ b×nh th¨ng hoa vµ b×nh ng−ng ®ãng b¨ng. Qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt trong b×nh th¨ng hoa lµ bøc x¹ vµ trong b×nh ng−ng ®ãng b¨ng lµ qu¸ tr×nh dÉn nhiÖt lµ chñ yÕu. Trường ñại học Nông nghiệp 1 – Giáo trình Kỹ thuật sấynông sản -------- ----------------------------------------- 94
5.3.1. TÝnh to¸n nhiÖt b×nh th¨ng hoa. Trong hÖ thèng sÊy th¨ng hoa, b×nh th¨ng hoa kh«ng cã tæn thÊt cho thiÕt bÞ vËn chuyÓn Qvc = 0, tæn thÊt ra m«i tr−êng Qmt = 0. Vµ còng kh«ng cã tæn thÊt do t¸c nh©n sÊy mang ®i Qz = 0. NhiÖt tiªu hao trong sÊy th¨ng hoa gåm: NhiÖt lµm l¹nh vËt liÖu Qll, nhiÖt cÇn trong qu¸ tr×nh th¨ng hoa Qth, nhiÖt cÇn bay h¬i Èm cßn l¹i Qcl, nhiÖt vËt lý ®Ó ®−a vËt liÖu tõ nhiÖt ban ®Çu tíi nhiÖt ®é th¨ng hoa Q’ (tÝnh cho mét chu kú sÊy), nhiÖt l−îng tiªu hoa trong qu¸ tr×nh ®«ng ®Æc Q” cuèi cïng ta cã. Q = ( Qll + Qth ) + Qcl − ( Q ' + Q" ) (5.1) V× Qll = Q ' + Q" nªn cuèi cïng ta cã Q = Qth + Qcl Thùc tÕ, vËt liÖu trong b×nh th¨ng hoa nhËn nhiÖt tõ c¸c tÊm ®−îc ®èt nãng nhê bøc x¹, dÉn nhiÖt vµ ®èi l−u; nh−ng trong ®iÒu kiÖn ch©n kh«ng, l−îng nhiÖt chñ yÕu nhËn ®−îc qua con ®−êng bøc x¹ (chiÕm 75 - 85%), sau ®ã lµ dÉn nhiÖt vµ nhá nhÊt lµ ®èi l−u (3 ÷ 5%). Do ®ã trong tÝnh to¸n lÊy truyÒn nhiÖt b»ng bøc x¹ lµm c¬ së; nhiÖt truyÒn dÉn lµ ®èi l−u, ta ®−a hÖ sè thùc nghiÖm K = 1,2 ÷ 1,25. TruyÒn nhiÖt bøc x¹ gi÷a c¸c tÊm ®èt nãng vµ vËt liÖu nh− lµ truyÒn nhiÖt gi÷a hai tÊm ph¼ng song song, ta cã thÓ tÝnh ®−îc l−îng nhiÖt vËt liÖu sÊy nhËn ®−îc.  T1  4  T2 4  Q = K ⋅ F ⋅ C0 ⋅ ε qd ⋅   −   (5.2)  100   100   ë ®©y: F - DiÖn tÝch tÊm ®èt nãng vµ còng lµ diÖn tÝch bÒ mÆt vËt liªu (m2). C0 - H»ng sè vËt ®en tuyÖt ®èi εqd - §é ®en qui dÉn 1 ε qd = (5.3) 1 1 + −1 ε1 ε2 ε1, ε2 - ®é ®en cña nguån bøc x¹ vµ cña vËt liÖu T1 - NhiÖt ®é tÊm ®èt nãng (0K) T2 - NhiÖt ®é th¨ng hoa cña vËt liÖu T2 = Tth (0K) Tr−êng hîp vÞ trÝ gi÷a vËt vµ tÊm nãng kh«ng coi lµ hai tÊm ph¼ng song song th× ta cã.  T  4  T  4  Q = K ⋅ H ⋅ F ⋅ C0 ⋅ ε qd ⋅  1  −  2   (5.4)  100   100   ë ®©y: H - Lµ hÖ sè tÝnh quan hÖ t−¬ng hç gi÷a c¸c bÒ mÆt truyÒn nhiÖt. 1 ε qd = (5.5) 1 F1 1 + ⋅ −1 ε1 F2 ε 2 ë ®©y: F1, F2 – DiÖn tÝch tÊm gia nhiÖt vµ vËt liÖu tiÕp nhËn bøc x¹. Trường ñại học Nông nghiệp 1 – Giáo trình Kỹ thuật sấynông sản -------- ----------------------------------------- 95
5.3.2. NhiÖt to¶ ra trong b×nh ng−ng - ®ãng b¨ng. §©y lµ lo¹i thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt kiÓu chïm èng. Ngoµi èng lµ am«ni¨c bay h¬i nhËn nhiÖt cña h¬i n−íc – kh«ng khÝ bªn trong èng, lµm cho n−íc ®ãng b¨ng. NhiÖt to¶ ra trong b×nh ng−ng. Qn = Wb ⋅ ( r + rd ) + C ph ⋅ ( th − tb )  (5.6) Trong ®ã: Wb - L−îng Èm cÇn ng−ng (kg/h) r vµ rd - NhiÖt Èm ho¸ h¬i vµ ®«ng ®Æc cña n−íc Cph - NhiÖt dung riªng cña h¬i n−íc th vµ tb - NhiÖt ®é h¬i vµ b¨ng. MÆt kh¸c theo ph−¬ng tr×nh truyÒn nhiÖt qua v¸ch ng¨n gi÷a hçn hîp h¬i n−íc - kh«ng khÝ trong èng vµ am«ni¨c s«i ë ngoµi èng ta cã: Qn = K ⋅ F ⋅ ∆t Trong ®ã F lµ diÖn tÝch bÒ mÆt truyÒn nhiÖt, K hÖ sè truyÒn nhiÖt vµ ∆t ®é chªnh nhiÖt ®é gi÷a hai dÞch thÓ.èng trao ®æi nhiÖt rÊt máng (δ1 = 3mm) vµ chiÒu dµy líp b¨ng còng kh«ng lín (δ2 =6 ÷ 8 mm). Bµi to¸n dÉn nhiÖt coi nh− qua mét v¸ch ph¼ng hai líp, cã hÖ sè truyÒn nhiÖt K lµ. 1 K= 1 δ1 δ 2 1 + + + α1 λ1 λ2 α2 α1 vµ α2 lµ hÖ sè trao ®æi nhiÖt khi s«i cña am«ni¾c vµ khi ng−ng cña h¬i n−íc. §Ó x¸c ®Þnh α1 vµ α2 ta th−êng dïng c«ng thøc thùc nghiÖm α1 = 4, 2 ⋅ (1 + 0, 007 ⋅ tv ) ⋅ q o ,7 kcal/m2h0K 2, 75 ⋅ λ ⋅ q ' −1,1 α2 = ⋅ (Tbh − Tm ) kcal/m2h0K g ⋅ µ ⋅ 3600 Trong ®ã: tv - nhiÖt ®é v¸ch (0C) q - MËt ®é dßng nhiÖt (kcal/m2) §Ó tÝnh α1 ta ph¶i biÕt tv vµ q, ta sÏ kiÓm tra gi¸ trÞ nµy khi tÝnh ®−îc bÒ mÆt truyÒn nhiÖt. λ - HÖ sè dÉn nhiÖt cña hçn hîp h¬i - kh«ng khÝ (kcal/m2h0K) q' - C−êng ®é ng−ng tô (kg/m2h) µ - ®é nhít ®éng lùc cña h¬i (kgs/m2) Tbh - NhiÖt ®é b7o hoµ cña h¬i (0K) Tm - NhiÖt ®é bÒ mÆt lµm l¹nh, hay nhiÖt ®é bÒ mÆt b¨ng (0K) Tr−êng hîp tÝnh theo hÖ SI (q1, α1t−¬ng øng b»ng w/m2, w/m2 0K; λ (w/m0k) α2 (w/m2 0K) th× c¸c c«ng thøc trªn trë thµnh. α1 = 4,395 ⋅ (1 + 0, 007 ⋅ tv ) ⋅ q 0,7 (w/m2 oK) Trường ñại học Nông nghiệp 1 – Giáo trình Kỹ thuật sấynông sản -------- ----------------------------------------- 96
−1,1 λ ⋅ q '  Tbh − Tm  α 2 = 6,568 ⋅10 ⋅ −4 ⋅  (w/m2 oK) g ⋅ µ  Tbh  §Ó t¨ng kh¶ n¨ng lµm viÖc cña b×nh ng−ng - ®ãng b¨ng ng−êi ta dïng nhiÒu b×nh lu«n phiªn thay ®æi nhau; v× b¨ng b¸m trªn bÒ mÆt lµm kÐm ®i qu¸ tr×nh truyÒn nhiÖt, nªn cÇn x¶ b¨ng. ViÖc x¶ b¨ng dïng h¬i NH3 nãng 30 - 25oC hoÆc dïng h¬i tho¸t tõ qu¸ tr×nh sÊy ë giai ®o¹n 3 thæi trùc tiÕp vµo b¨ng. Khi ®ã b×nh ng−ng - ®ãng b¨ng gi÷ vai trß nh− giµn ng−ng m¸y l¹nh. NÕu n b×nh, mçi b×nh cã diÖn tÝch truyÒn nhiÖt Fn th× c−êng ®é ng−ng. w q' = n ⋅ Fn 5.3.3. NhiÖt cÇn thiÕt lµm tan b¨ng NhiÖt l−îng cÇn thiÕt trong b×nh ng−ng ®ãng b¨ng bao gåm: nhiÖt vËt lý cña b¨ng, nhiÖt ®«ng ®Æc , nhiÖt vËt lý cña khèi l−îng èng thÐp. Ta cã ( Qx = Gb ⋅  rb + C pb ⋅ ( tn − tb )  + G« ⋅ C p « ⋅ t«2 − t«1 ) (5.7) Trong ®ã: gb, g« - Khèi l−îng cña b¨ng vµ toµn bé èng rb - NhiÖt ®«ng ®Æc cña n−íc rb = 333,37 kK/kg ≈ 80 kcal/ kg Cpb - NhiÖt dung riªng cña b¨ng = 2,174 kJ/kgoK = 0,52kxal/kgoK tn vµ tb - NhiÖt ®é n−íc sau khi tan vµ nhiÖt ®é b¨ng Cp« - NhiÖt dung riªng thÐp lµm èng t«1, t«2 - NhiÖt ®é èng thÐp sau vµ tr−íc x¶ b¨ng. Th«ng th−êng ng−êi ta biÕt tr−íc G« cßn Gb tÝnh theo. Gb = Fb ⋅ δ b ⋅ ς b ChiÒu dµy líp b¨ng δb ≈ 6 ÷ 8 mm, ζb ≈ 920 kg/m2; Fb - DiÖn tÝch mÆt b¸m b¨ng (m2) 5.3.4. HÖ sè trao ®æi nhiÖt ®èi l−u gi÷a h¬i NH3 tíi bÒ mÆt èng Dïng h¬i am«ni¾c ®Ó x¶ b¨ng th× am«ni¾c sÏ ng−ng tô l¹i. Do ®ã α1 cã thÓ tÝnh nh− hÖ trao ®æi nhiÖt khi ng−ng theo c«ng thøc thùc nghiÖm sau. r ⋅γ 2 ⋅ λ3 α1 = 1,177 ⋅ 3 µ ⋅ qF ë ®©y: r - NhiÖt ho¸ h¬i cña NH3 (kcal/kg) γ - Träng l−îng riªng cña NH3 (KG/m3) λ - HÖ sè dÉn nhiÖt cña h¬i NH3 (kcal/mhoc) µ - §é nhít ®éng lùc cña h¬i NH3 (kg/m2s) QF - Phô t¶i nhiÖt cña b×nh ng−ng trong ®iÒu kiÖn lµm viÖc ®Þnh møc (kcal/m2h) Q qF = F Q - NhiÖt truyÒn cho b×nh ng−ng (kcal/h) Trường ñại học Nông nghiệp 1 – Giáo trình Kỹ thuật sấynông sản -------- ----------------------------------------- 97
5.3.5. Thêi gian x¶ b¨ng τX vµ thêi gian lïa khÝ trong b×nh th¨ng hoa τ® NÕu nhiÖt l−îng cÇn ®Ó x¶ b¨ng b»ng h¬i am«ni¾c tÝnh theo (5.7) lµ Qx, ta cã thêi gian x¶ b¨ng Qx τx = K ⋅ Fn ⋅ ∆t HÖ sè truyÒn nhiÖt K gi÷a am«ni¾c ng−ng víi líp b¨ng ®ang tan cã thÓ tÝnh theo. 1 K= 1 δ1 δ 2 + + α1 λ1 λ2 ∆t - ®é chªnh lÖch nhiÖt ®é gi÷a h¬i nãng vµ b¨ng. BiÕt ®−îc thêi gian lïa khÝ cho phÐp ta x¸c ®Þnh ®−îc kÝch th−íc b×nh th¨ng hoa vµ n¨ng suÊt b¬m ch©n kh«ng. V B − Po τ ® = β ⋅ ⋅ ln (h) Vh P − Po Trong ®ã: V - ThÓ tÝch b×nh kÝn th¨ng hoa (m3) Vh - Tèc ®é lïa khÝ (l/s) B - ¸p suÊt khÝ trêi (mmhg) Pc - ¸p suÊt cÇn thiÕt trong b×nh th¨ng hoa (mmHg) Po - ¸p suÊt giíi h¹n t¹o nªn bëi b¬m ch©n kh«ng (mmHg) β - HÖ sè dù phßng. c©u hái «n tËp ch−¬ng v 1. Tr×nh bµy nguyªn t¾c lµm viÖc cña sÊy th¨ng hoa. 2. C¬ së lý thuyÕt tÝnh to¸n nhiÖt b×nh th¨ng hoa. 3. TÝnh to¸n nhiÖt to¶ ra trong b×nh ng−ng - ®ãng b¨ng. 4. TÝnh nhiÖt cÇn thiÕt lµm tan b¨ng. 5. X¸c ®Þnh thêi gian x¶ b¨ng vµ thêi gian lïa khÝ trong b×nh th¨ng hoa. Trường ñại học Nông nghiệp 1 – Giáo trình Kỹ thuật sấynông sản -------- ----------------------------------------- 98
Ch−¬ng 6 c¸c thiÕt bÞ phô trî hÖ thèng sÊy 6.1. ThiÕt bÞ gia nhiÖt §Ó h©m nãng kh«ng khÝ ®−a vµo sÊy, ng−êi ta th−êng sö dông hai lo¹i calorife: calorife khÝ - h¬i vµ calorife khÝ - khãi. Lo¹i calorife khÝ - h¬i th−êng dïng trong tr−êng hîp, cÇn nhiÖt ®é kh«ng khÝ v−ît qua 1500C. Lo¹i calorife khÝ - khãi khi kh«ng khÝ cÇn ®èt nãng tíi nhiÖt ®é 200 - 3000C. Th«ng th−êng c¸c lo¹i calorife sö dông chÊt mang nhiÖt (t¸c nh©n sÊy) lµ hçn hîp khãi lß hoÆc n−íc qu¸ nhiÖt (¸p suÊt tíi 1,2 Mpa nhiÖt ®é tíi 1900C). Calorife th−êng chän theo catal«, ®é lín diÖn tÝch trao ®æi nhiÖt F, x¸c ®Þnh trªn c¬ së tÝnh to¸n nhiÖt. Chi phÝ nhiÖt trong calorife tÝnh to¸n trªn c¬ së ph−¬ng tr×nh nhiÖt khi sÊy. HÖ sè truyÒn nhiÖt K tÝnh theo ph−¬ng ph¸p gi¶i thÝch hoÆc chän theo sæ tay tra cøu phô thuéc vao tèc ®é kh«ng khÝ. Chi phÝ nhiÖt ®Ó h©m nãng kh«ng khÝ tÝnh trªn c¬ së ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt sÊy hoÆc theo ph−¬ng tr×nh. Qk = c ⋅ L ⋅ ( t1 − t2 ) (6.1) Trong ®ã: L - Chi phÝ kh«ng khi (kg/h) C - NhiÖt dung cña kh«ng khÝ t1, t2 - NhiÖt ®é t−¬ng øng cuèi vµ ®Çu cña kh«ng khÝ Calorife khÝ - h¬i lµ lo¹i thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt cã v¸ch ng¨n. Trong èng lµ h¬i b7o hoµ ng−ng tô vµ ngoµi èng lµ kh«ng khÝ chuyÓn ®éng. HÖ sè trao ®æi nhiÖt khi ng−ng cña h¬i n−íc αn rÊt lín so víi hÖ sè trao ®æi nhiÖt ®èi l−u gi÷a mÆt ngoµi èng víi kh«ng khÝ αK. §Ó t¨ng c−êng trao ®æi nhiÖt víi kh«ng khÝ ng−êi ta th−êng lµm c¸nh. Trong c¸c lo¹i calorife khÝ - h¬i, kh«ng khÝ ®−îc ®èt kh«ng qu¸ 1200C vµ ¸p suÊt h¬i (4 ÷ 6) at. BÒ mÆt truyÒn nhiÖt cña calorifer b»ng Q C ⋅ L ⋅ ( t1 − t2 ) F= = (6.2) K ⋅ ∆ttb ⋅ηc K ⋅ ∆ttb ⋅ηc Trong ®ã: K - HÖ sè truyÒn nhiÖt cña calorifer H×nh 6.1. Calorife khÝ - h¬i ∆ttb - §é chªnh lÖch nhiÖt ®é trong 1 - Khung calorife 2 - èng cã c¸nh b×nh gi÷a kh«ng khÝ vµ h¬i 3 - MÆt bÝch 4 - èng h¬i vµo vµ n−íc ng−ng ra ηc - HiÖu suÊt cña calorifer. HÖ sè truyÒn nhiÖt 1 K= (6.3) 1 δ 1 + + αn λ αK ⋅εc Trường ñại học Nông nghiệp 1 – Giáo trình Kỹ thuật sấynông sản -------- ----------------------------------------- 99
ë ®©y: δ - ChiÒu dµy èng λ - HÖ sè dÉn nhiÖt cña vËt liÖu lµm èng εc - HÖ sè sè c¸nh §èi víi c¸c blèc calorifer theo tiªu chuÈn, c¸c th«ng sè trªn ®−îc nhµ chÕ t¹o cho. B¶ng 6.1. HÖ sè truyÒn nhiÖt K vµ trë kh¸ng thuû lùc cña calorifer khÝ - h¬i (¸p suÊt 4 - 6 at) L−u l−îng kh«ng khÝ HÖ sè truyÒn nhiÖt K Trë lùc phÝa kh«ng khÝ 2 2 (kg/m s) (w/m K) (mmHg) 4 20,818 3,0 5 22,911 4,4 6 24,656 6,0 7 26,284 7,8 8 27,912 9,8 9 29,191 11,7 10 30,587 14,0 11 31,866 16,8 12 33,029 20,0 13 34,192 22,2 14 35,239 25,0 §èi víi c¸c lo¹i calorifer s¶n xuÊt tai liªn x« cò, kiÓu KCK3, KCK4, hÖ sè truyÒn nhiÖt K, ®é gi¶m ¸p suÊt ∆P trong kho¶ng kh«ng gian gi÷a c¸c «ng x¸c ®Þnh theo. n K = a (v ⋅ ρ ) ⋅ ur m (6.4) ∆P = b ⋅ ( v ⋅ ρ ) Trong ®ã: vρ - Tèc ®é khèi l−îng cña dßng kh«ng khÝ (Pas) u - Tèc ®é n−íc ch¶y trong èng (m/s) a, b, n, m, r - HÖ sè B¶ng 6.2. Gi¸ trÞ c¸c hÖ sè HÖ sè 3 hµng èng 4 hµng èng a 24,88 21,69 n 0,455 0,515 r 0,14 0,17 b 0,736 0,894 m 1,71 1,73 C¸c ph−¬ng tr×nh (6.4) ®óng khi v⋅ρ = 20 - 70 (Pas) vµ u = 0,5 ÷ 1,35 m/s. Tæn thÊt thuû lùc cña calorifer ∆P trong kho¶ng kh«ng gian èng x¸c ®Þnh theo ph−¬ng tr×nh.   fx  2  fx  2 l ∆P = 50 ⋅ u ⋅  4, 47 ⋅   + ( n − 1) ⋅ 5, 2 ⋅   + 0, 044 ⋅ n ⋅  (6.5) 2   fn   fk  d  Trường ñại học Nông nghiệp 1 – Giáo trình Kỹ thuật sấynông sản -------- ----------------------------------------- 100
Trong ®ã: fx, fn, fk - DiÖn tÝch tiÕt diÖn cña ®−êng thø nhÊt, èng, n¾p colect¬ (m2) n - Sè ®−êng cña chÊt mang nhiÖt. l - ChiÒu dµi èng (m) d - §−êng kÝnh trong èng (m) 6.1.1. Bé gia nhiÖt kh«ng khÝ b»ng khãi lß. Khi nhiÖt ®é kh«ng khÝ cÇn tõ 200 - 300 0C hay ë n¬i ch−a ®Æt lß h¬i, cÇn dïng thiÕt bÞ gia nhiÖt b»ng khãi. ThiÕt bÞ gia nhiÖt dïng khãi lß gåm c¸c kiÓu. - KiÓu håi nhiÖt: bÒ mÆt gia nhiÖt b»ng g¹ch b»ng kim lo¹i. Lo¹i thiÕt bÞ b»ng g¹ch Ýt ®−îc dïng v× hiÖu qu¶ truyÒn nhiÖt thÊp, tæn thÊt thuû lùc lín vµ cã sù hoµ lÉn gi÷a khãi vµ kh«ng khi. ThiÕt bÞ loai nµy th−êng dïng trong thiÕt bÞ sÊy bÒ mÆt kiÓu kim lo¹i quay. KiÓu nµy cã nh−îc ®iÓm lµ hay x¶y ra qu¸ nhiÖt côc bé ë bÒ mÆt trao ®æi nhiÖt, lµm nhiÖt ®é ë ®ã lín h¬n nhiÖt ®é cho phÐp. - KiÓu phiÕn: chØ dïng khi nhiÖt ®é khãi thÊp. - KiÓu èng thep: kiÓu nµy ®−îc dïng kh¸ phæ biÕn, cho phÐp gia nhiÖt cho kh«ng khÝ tíi 300 - 4000C. Trong vËn hµnh thiÕt bÞ cÇn l−u ý, nhiÖt ®é khãi kh«ng thÓ thÊp h¬n nhiÖt ®é ®äng s−¬ng, v× x¶y ra ng−ng tô n−íc, khÝ CO2, SO2 hoµ tan trong n−íc t¹o nªn axÝt ¨n mßn c¸c bÒ mÆt kim lo¹i. 6.1.2 Bé gia nhiÖt kh«ng khÝ b»ng h¬i n−íc nãng. Kh«ng khÝ ®−îc gia nhiÖt tíi nhiÖt ®é kh«ng cao (tíi 1200C) nªn cã thÓ dïng h¬i n−íc b7o hoµ ë ¸p suÊt 4 - 6at CÊu t¹o bé gia nhiÖt gåm c¸c èng thÐp tr¬n hoÆc cã c¸nh m¾c song song thanh d7y so le. H¬i n−íc ng−ng tô bªn trong èng; trë lùc phÝa kh«ng khÝ nhá. Sö dông èng cã c¸nh lµm t¨ng c−êng viÖc trao ®æi nhiÖt ë phÝa tiÕp xóc víi dßng khÝ. ThiÕt bÞ gia nhiÖt kiÓu tÊm còng ®−îc dïng trong thiÕt bÝ sÊy. 6.2. Buång ®èt trong thiÕt bÞ sÊy - T¹o ra khãi lß cã nhiÖt ®é cao, cung cÊp nhiÖt ®Ó ®èt nãng kh«ng khÝ trong calorifer khÝ - khãi (sÊy gi¸n tiÕp). - T¹o ra khãi lß cã nhiÖt ®é thÝch hîp dïng lµm t¸ch nh©n sÊy (sÊy trùc tiÕp) sÊy trùc tiÕp so víi sÊy gi¸n tiÕp tiÕt kiÖm nhiªn liÖu h¬n 2 lÇn, do ®ã nã ®−îc sö dông kh¸ réng r7i trong s¶n xuÊt. B¶ng 6.2 cho ta 1 ®Æc ®iÓm 1 sè lo¹i nhiªn liÖu chÝnh. B¶ng 6.3. §Æc ®iÓm ho¸ häc 1 sè nhiªn liÖu chÝnh Lo¹i nhiªn liÖu Thµnh phÇn ho¸ häc % N¨ng suÊt t¶o Cp Hp Np Op Sp Ap Wp nhiÖt QHp(kcal/s) Than ¨ngtraxÝt 70,4 1,4 1,8 1,9 0,7 17,3 6,5 6000 Than bïn 30,9 3,2 1,3 17,8 0,2 6,6 40,0 2560 MaJót vµ nhiªn 85,0 12,5 0 0,4 0,1 6,6 2,0 9740÷9970 liªu ®«ng c¬ Gç (hçn hîp) 32,8 3,9 0,4 27,3 0 0,6 35,0 2700 Trường ñại học Nông nghiệp 1 – Giáo trình Kỹ thuật sấynông sản -------- ----------------------------------------- 101
H×nh 6.2. Buång löa ghi ngang cho m¸y s©y trùc tiÕp 1 - Ghi lß 2 - Bußng lña 3 - TÊm ch¾n dËp tµn löa 4 - Bußng l¾ng 5 - Bé phËn läc bôi 6 - Buång hçn hîp 6.2.1. Buång ®èt dïng nhiªn liÖu r¾n. Buång ®èt dung nhiªn liÖu r¾n cã cÊu t¹o phøc t¹p. §Ó sÊy s¶n phÈm kh«ng sî b¸m bôi (g¹ch, ngãi...) th× buång ®èt ®¬n gi¶n. Khi s¶n phÈm yªu cÇu s¹ch th× cÇn cã bé phËn l¾ng bôi, bé phËn dËp t¾t tµn l−a, bé phËn läc bôi... Hµm l−îng tro trong khãi cã thÓ lÊy gÇn ®óng nh− sau: - §èi víi buång löa ghi thñ c«ng l−îng bôi trong khãi chiÕm 20 ÷ 30% hµm l−îng tro cña nhiªn liÖu. Buång löa ghi xÝch lµ 20%; bu«ng löa than bïn lµ 60 - 80%. Trong bu«ng ®èt còng x¶y ra qu¸ tr×nh ho¸ khÝ nh−ng víi møc ®é h¹n chÕ, do ®ã nhiÖt tù cña khÝ ch¸y t¹o ra thÊp 600 ÷ 900kcal/m3 tiªu chuÈn. Nh− vËy qu¸ tr×nh ch¸y x¶y ra võa ë líp nhiªn liÖu r¾n võa trong kh«ng gian bu«ng löa do khÝ ch¸y t¹o thµnh. Trªn h×nh 6.2 Buång löa ghi ngang, cho m¸y sÊy trùc tiÕp. H×nh 6.3 c¸c kiÓu ghi lß Trường ñại học Nông nghiệp 1 – Giáo trình Kỹ thuật sấynông sản -------- ----------------------------------------- 102
H×nh 6.3. C¸c kiÓu ghi lß a - KiÓu ®èi xøng b - KiÓu kh«ng ®èi xøng c - KiÓu tÊm Cã ba kiÓu ghi lß th«ng dông: ghi ®èi x−ng (a) t¹o thµnh sµng diÖn tÝch cã Ých 35% (diÖn tÝch r¬i); ghi lß kh«ng ®èi xøng (b) diÖn tÝch cã Ých lµ 38,6% vµ 21,8% phô thuéc c¸ch ®Æt ghi c¸c phÇn låi vÒ phÝa hoÆc hai phÝa; ghi tÊm, diÖn tÝch cã Ých lµ 12% (c). §èi víi lß ®èt dïng than bïn hoÆc cñi, dïng lo¹i ghi cã diÖn tÝch cã Ých lín. Trong qu¸ tr×nh ch¸y, khÝ lß nãng trén víi kh«ng khÝ s¹ch ®i vµo buång sÊy. XØ, tro chui qua khe hë ghi lß, ®−îc th¶i ra ngoµi. Trªn h×nh 6.4 tr×nh bµy kiÓu buång ®èt nöa ho¸ khÝ kiÓu VII víi ghi nghiªng. Trường ñại học Nông nghiệp 1 – Giáo trình Kỹ thuật sấynông sản -------- ----------------------------------------- 103