Giáo trình Kỹ thuật sấy nông sản - Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy - pdf 20

Download miễn phí Giáo trình Kỹ thuật sấy nông sản - Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy



Quá trình sấy là quá trình vật liệu nhận nhiệt năng từ một nguồn nhiệt để chuyển ẩm từ
trong lòng vật liệu ra mặt vật liệu, sau đó đi vào môi trường thông qua tác nhân sây. Như vậy
quá trình truyền nhiệt và truyền chất xảy ra đồng thời.
Đầu tiên, khảo sát truyền ẩm bên ngoài, nghĩa là trao đổi ẩm giữa bề mặt vật liệu và
môi trường của buồng sấy. Tác nhân sấy nhất thiết phải chuyển động tương đối so với bề mặt
của vật liệu, và tạo thành lớp biên, có ảnh hưởng lớn tới quá trình sấy. Trong trường hợp này tất
cả các thông số cơ bản của khí chuyển động trong lớp biên, khác với các thông số trạng thái
tương ứng của khí trong buồng sấy. Điều này làm xuất hiện sức cản phụ của quá trình truyền
nhiệt và ẩm. Nghĩa là lớp giới hạn là yếu tố cản trở quá trình sấy. Nghiên cứu quá trình này có
nhiều khó khăn, khi cần xác định nhiệt độ, độ ẩm vàtốc độ khí. Những nghiên cứu gần đây
cho thấy, trường nhiệt độ của lớp biên cũng giống như trường ẩm độ và trường áp suất riêng
phần. Hình dưới cho sơ đồ phân bố nhiệt độ và áp suất riêng phần trong lớp biên khi sấy vật
liệu ẩm (nỉ ướt) theo số liệu thực nghiệm của H.F.Đôcutraép.



Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

h
ρϕ
ρ
=
Trường ủại học Nụng nghiệp 1 – Giỏo trỡnh Kỹ thuật sấynụng sản -------- ----------------------------------------- 19
Giá trị của ρa trình bày trong bảng hơi n−ớc. Đối với tính toán kỹ thuật có thể dùng
công thức thực nghiệm của Г.K.Philônhencô:
6,9lg 0,686
230h
t
t
ρ = +
+
(1.13)
ở đây: ρa tính bằng (g/m3).
Tính gần đúng có thể dùng ph−ơng trình đặc tính của khí lý t−ởng, đối với hơi n−ớc có thể viết:
;a a h h
a h
RT RTp pρ ρ
à à
= ⋅ = ⋅ (1.14)
ở đây: àa - phân tử l−ợng của hơi n−ớc, àa = 18.
pa - áp suất hơi b7o hoà ở nhiệt độ đ7 cho (Bảng 1.5)
R - hằng số của chất khí, R = 8314,3J/Kmol.0K.
Giá trị bằng số của độ lớn R bằng công d7n 1Kg - phân tử (Kmol) khí ở áp suất không
đổi và nhiệt độ tăng lên 1 độ.
Từ ph−ơng trình (1.14) có:
a a
h h
p
p
ρϕ
ρ
= = (1.15)
Độ lớn ph phụ thuộc vào nhiệt độ t, nâng cao nhiệt độ, áp suất hơi b7o hoà tăng
(Bảng1.5), chính vì thế khi hàm l−ợng ẩm không đổi của khí t−ơng ứng với giảm giá trị
của ϕ. Khi hâm nóng không khí trong calorife khả năng sấy của nó tăng lên, ng−ợc lại khi làm
lạnh không khí ph sẽ giảm xuống; độ ẩm t−ơng đối khi hàm l−ợng ẩm không đổi sẽ nâng cao,
đạt đ−ợc ph = pa (100%). Không khí trở thành b7o hoà và bắt đầu có ng−ng tụ hơi n−ớc.
Trong khoảng nhiệt độ t = 00C ữ 1000C, ph (mmHg) có thể tính theo công thức thực
nghiệm của Philônhencô:
7,5lg 0,622
238h
tp
t
= +
+
(1.16)
• Nếu nhiệt độ của không khí ẩm cao hơn tK ở áp suất đ7 cho thì b7o hoà hoàn toàn có
thể chỉ khi không khí khô không tuyệt đối và áp suất hơi b7o hoà bằng áp suất phong vũ biểu
ph = B, ta có:
ap
B
ϕ =
1.2.2. L−ợng chứa ẩm.
L−ợng chứa ẩm (hàm l−ợng ẩm), là khối l−ợng hơi n−ớc chứa trong 1kg không khí khô.
Thông số này đ−ợc dùng phổ biến để tính thiết bị sấy.
a
K
Gd
G
= Kg ẩm/Kg kk.
Trường ủại học Nụng nghiệp 1 – Giỏo trỡnh Kỹ thuật sấynụng sản -------- ----------------------------------------- 20
hay 1000 a
K
Gd
G
= ⋅ g ẩm/Kg kk.
Sử dụng ph−ơng trình trạng thái đối với hơi n−ớc và không khí khô ta có:
a
a a
a
K
K K
K
R Tp V G
R Tp V G
à
à

⋅ = ⋅

⋅ = ⋅
(1.17)
ở đây:
Ra = 462J/Kg.
0K, RK = 287J/Kg.
0K. Thay áp suất của hỗn hợp không khí khô và hơi
n−ớc p bằng ký hiệu áp suất khí trời (áp suất phong vũ biểu) B ta có:
622 a
a
pd
B p
= ⋅

(g ẩm/Kg kk) hay 0,622 a
a
pd
B p
= ⋅

(Kg ẩm/Kg kk).
Nh− vậy, biết giá trị áp suất riêng phần trong không khí, có thể xác định đ−ợc l−ợng
chứa ẩm của nó, ng−ợc lại theo l−ợng chứa ẩm có thể xác định đ−ợc áp suất riêng phần của hơi.
1.2.3. Mật độ không khí ẩm (hỗn hợp không khí khô và hơi n−ớc)
hh K aρ ρ ρ= +
ở đây: ρa, ρK là mật độ hơi n−ớc và không khí khô.
Trong điều kiện bình th−ờng (áp suất pK = B), t = 273
0K) ρK = 1,293Kg/m3. Sử dụng
ph−ơng trình trạng thái của khí, có thể viết:
1,293 273
K
K
p B

=
⋅ ⋅
Suy ra: ( )
1,293 273
273K t B
ρ ⋅=
+
Biết K ap B p= − và 622 a
a
pd
B p
= ⋅

Ta có:
1, 293 273 1 0,622
273
a a
hh
a
B p p
t B B p
ρ  −⋅= ⋅ + ⋅ 
+ − 
hay
3
1, 293 273 0,622
273
1,293 273 1 0,378 ( / )
273
a a
hh
a
a
B p p
t B B p
p Kg m
t B
ρ  −⋅= + ⋅ 
+ − 
⋅  
= − ⋅ +  
(1.18)
Công thức trên cho thấy, mật độ không khí ẩm phụ thuộc vào hai thông số thay đổi
trong quá trình sấy: nhiệt độ và áp suất riêng phần của hơi n−ớc pa. Khi tăng pa trong quá trình
Trường ủại học Nụng nghiệp 1 – Giỏo trỡnh Kỹ thuật sấynụng sản -------- ----------------------------------------- 21
sấy, ρhh sẽ giảm bởi vì hơi bị thay thế bởi không khí khô. Tuy nhiên sự giảm nhiệt độ của
không khí kéo theo quá trình sấy đối l−u, dẫn tới tăng ρhh.
1.2.4. Nhiệt dung riêng trung bình của không khí ẩm.
Nhiệt dung riêng trung bình của không khí ẩm khi áp suất không đổi ứng với 1Kg khí
ẩm, nghĩa là 1kg hỗn hợp, coi nh− độ lớn trung bình giữa nhiệt dung khí khô và hơi (KJ/Kg ẩm 0K)
1
K K a a K a
hh
K a
G C G C C x CC
G G x
⋅ + ⋅ + ⋅
= =
+ +
(1.19).
ở đây:
100
a
K
Gd
x
G
= =
CK - nhiệt dung riêng trung bình của không khí khô; khi t ≤ 2000C
ta có CK ≈ 0,24 Kcal/Kg
0C ≈ 1,004KJ/Kg.0K. Khi t > 2000C cần tính CK phụ thuộc vào nhiệt độ.
Ca - Nhiệt dung riêng của hơi n−ớc. Ca ≈ 0,44 Kcal/Kg
0C ≈ 1,842 KJ/Kg0K.
Đặc tính nhiệt - vật lý của trạng thái khí ẩm trong kỹ thuật sấy th−ờng sử dụng entanpi.
Thông th−ờng entanpi riêng của không khí ẩm đối với 1Kg không khí khô đ−ợc xác định nh−
là tổng entanpi riêng 1kg không khí khô (Ik) và d gam hơi ẩm. Do đó entanpi của không khí ẩm là:
1000 1000hh K a K a
d dI I I C t I= + ⋅ = ⋅ + ⋅ (1.20)
ở đây: t - nhiệt độ của hỗn hợp
Ia - Entanpi riêng của hơi ẩm trong hỗn hợp ở nhiệt độ và áp suất riêng phần đ7 cho.
Trong buồng sấy không khí không ở trạng thái b7o hoà. Hơi n−ớc đ−ợc hâm nóng trong
hỗn hợp cùng với không khí. Entanpi của nó phụ thuộc vào entanpi của n−ớc lỏng, nhiệt hoá
hơi và nhiệt độ hâm nóng.
Entanpi của n−ớc ở nhiệt độ t
l lI C t= ⋅
ở đây: Cl - nhiệt dung riêng của n−ớc lỏng (KJ/Kg.0K)
Nếu entanpi của n−ớc lỏng ở t = 00C bằng không, thì entanpi của hơi quá nhiệt xác định
theo công thức:
( )a l K a KI C t r C t t= ⋅ + + − (1.21)
ở đây: tK - Nhiệt độ sôi của n−ớc lỏng phụ thuộc vào áp suất.
r - nhiệt riêng hoá hơi cũng phụ thuộc vào áp suất
Ca - nhiệt dung của hơi quá nhiệt ở áp suất không đổi.
Bởi vì trong không gian thiết bị sấy áp suất riêng phần của hơi ít thay đổi, do đó entanpi
của hơi thực tế chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ t, không phụ thuộc vào áp suất. Rõ ràng điều này có
thể khi Cl = const, Ca = const.
Khi Cl.tK + r - Ca.tK = const =r0 (r0 - là nhiệt hoá hơi ở tK = 0
0C)
Nhiệt riêng hoá hơi:
Trường ủại học Nụng nghiệp 1 – Giỏo trỡnh Kỹ thuật sấynụng sản -------- ----------------------------------------- 22
( )0 l a Kr r C C t= − − ⋅ (1.22)
Nếu r0 = 597, Cl ≈ 1, Ca ≈ 0,44, ta nhận đ−ợc công thức gần đúng sự phụ thuộc của r vào t:
597 0,56r t= − Kcal/Kg = 4,186(597 - 0,56t) KJ/Kg.
Độ lớn r phụ thuộc vào t cho trong bảng.
Thay r vào biểu thức tính Ia, ta có công thức gần đúng để tính entanpi của hơi quá nhiệt:
0a aI r C t= + ⋅
r0 = 597Kcal/kg = 2500KJ/Kg; Ca = 0,44Kcal/Kg
0C = 1,842KJ/Kg0K.
T−ơng tự có thể nhận đ−ợc công thức gần đúng để xác định entanpi của hơi b7o hoà:
h l KI C t r= ⋅ +
Thay giá trị của r vào công thức trên ta có entanpi của hơi b7o hoà (Kcal/kg).
597 0,56 597 0,44h lI C t t t= ⋅ + − = +
Từ ph−ơng trình (103 - 105) thấy rằng, giá trị gần đúng entanpi của hơi không b7o hoà
quá nhiệt bằng entanpi của hơi b7o hoà ở cùng nhiệt độ (nếu áp suất riêng phần của hơi không
quá 0,1Mpa), do đó để tính toán entanpi của hơi có thể lấy trực tiếp từ bảng (I25) khi nhiệt độ
tới 1000C. Nh− vậy thay vào công thức (99) giá trị của IK và Ia, ta thu đ−ợc entanpi của không
khí ẩm.
( )0, 24 597 0, 44 /
1000hh
dI t t Kcal Kgkk= + +
hay ( )1,004 2500 1,842 /
1000hh
dI t t KJ Kgkk= + +
Nếu độ lớn Ih tính theo (105) so với giá trị trên bảng (25) cho thấy, cùng ở t = 100
0C có
sai khác kho
Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học © DMCA.com Protection Status