TRUNG TÂM MÁY, THIẾT BỊ THỰC HÀNH TRUYỀN KHỐI
MỤC LỤC
BÀI 1 ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SẤY
2
BÀI 2 TĨNH HỌC QUÁ TRÌNH SẤY
18
BÀI 3 KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ CỘT CHÊM (THÁP ĐỆM)
27
BÀI 5 CHƯNG GIÁN ĐOẠN KHÔNG HOÀN LƯU
38
BÀI 8 CHƯNG LIÊN TỤC
50
PHAN THÀNH CÔNG MSSV:07700521 1
TRUNG TÂM MÁY, THIẾT BỊ THỰC HÀNH TRUYỀN KHỐI
Bài 1 ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SẤY
I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
Khảo sát quá trình sấy đối lưu vật liệu là giấy lọc trong thiết bị sấy bằng không khí được
nung nóng nhằm:
- Xác định đường cong sấy
W=f( )
τ
.
- Xác định đường cong tốc độ sấy
dW
(W)f
d
τ
=
.
- Giá trị độ ẩm tới hạn W
k
- Nửa chiều dày một tấm giấy lọc: R (m)
- Khối lượng giấy lọc khô tuyệt đối: G
0
(g)
- Bề mặt riêng khối lượng của vật liệu: f=F/G (m
3
/kg)
- Độ ẩm của giấy lọc:
0
0
W 100(%)
i
i
G G
G
−
= ×
- G
i
: khối lượng vật liệu theo thời gian (g)
2. Đường cong tốc độ sấy:
- Vẽ đường cong tốc độ sấy W=f(t)
- Dựng đường cong tốc độ sấy bằng cách lấy vi phân đường cong sấy. Từ điểm I
trên đường cong sấy vẽ tiếp tuyến với đường cong tại I, giá trị hệ số góc của tiếp
tuyến là giá trị tốc độ sấy.
3. Xác định độ ẩm tới hạn và độ ẩm cân bằng:
- Độ ẩm tới hạn quy ước W
k
:
Thực nghiệm: Xác định trên đường cong tốc độ sấy khi giai đoạn đẳng tốc kết thúc.
- Xác định thời gian sấy giai đoạn đẳng tốc và giảm tốc.
PHAN THÀNH CÔNG MSSV:07700521 3
TRUNG TÂM MÁY, THIẾT BỊ THỰC HÀNH TRUYỀN KHỐI
III. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ XỬ LÝ:
Mức 3 (R=40
0
C): G
0
=0.0474Kg.
( )s
τ
G
i
(Kg) t
k
(
0
C) t
ư
(
0
C)
0 0.1538 30.5 28.0
3 0.1490 31.0 28.0
6 0.1460 30.5 27.8
9 0.1434 30.5 27.8
12 0.1408 30.2 27.5
15 0.1376 30.5 27.6
18 0.1350 30.9 27.8
21 0.1316 30.9 27.8
0
=0.052Kg.
PHAN THÀNH CÔNG MSSV:07700521 4
TRUNG TÂM MÁY, THIẾT BỊ THỰC HÀNH TRUYỀN KHỐI
( )s
τ
G
i
(Kg) t
k
(
0
C) t
ư
(
0
C)
0 0.1546 34.0 28.0
3 0.1476 34.5 26.0
6 0.1410 34.5 26.0
9 0.1336 35.0 26.0
12 0.1284 35.0 26.0
15 0.1206 35.0 25.9
18 0.1148 35.0 26.0
21 0.1088 35.0 26.0
24 0.1026 35.0 26.3
27 0.0982 35.0 26.5
30 0.0940 35.0 26.2
33 0.0890 35.0 26.1
36 0.0836 35.0 26.0
0 0.1356 35.8 27.0
3 0.1310 35.8 27.0
6 0.1242 36.0 27.1
9 0.1188 36.0 27.2
12 0.1114 36.0 27.0
15 0.1054 36.0 27.0
18 0.0989 36.0 27.0
21 0.0915 35.5 27.0
24 0.0825 35.2 27.0
27 0.0752 35.2 27.0
30 0.0680 35.5 27.0
33 0.0640 35.5 27.1
PHAN THÀNH CÔNG MSSV:07700521 5
TRUNG TÂM MÁY, THIẾT BỊ THỰC HÀNH TRUYỀN KHỐI
36 0.0640 35.5 27.1
39 0.0640 35.5 27.1
PHAN THÀNH CÔNG MSSV:07700521 6
TRUNG TÂM MÁY, THIẾT BỊ THỰC HÀNH TRUYỀN KHỐI
Xử lý kết quả:
Các công thức sử dụng:
Các thông số ban đầu:
Diện tích bề mặt bay hơi:
2
.( . . ) 3 (2 0.2 0.3) 0.36F m n a b m= = × × × =
Với m : Số tấm giấy.
n : Số tờ giấy tạo nên một tấm giấy.
a : Chiều rộng tờ giấy (m).
b : Chiều dài tờ giấy (m).
Khối lượng giấy lọc khô tuyệt đối: G
0(1)
f
G Kg
= = =
÷
2
3
0(3)
0.36
6
0.06
F m
f
G Kg
= = =
÷
Độ ẩm của giấy lọc:
0
0
W 100(%)
i
i
G G
G
−
= ×
G
Bảng 1: Kết quả tính toán ở mức 3
STT
( )s
τ
Wi (%) Ni (%/phút)
1 0 224.4726 3.3755
2 3 214.3460 2.1097
3 6 208.0169 1.8284
4 9 202.5316 1.8284
5 12 197.0464 2.2504
6 15 190.2954 1.8284
7 18 184.8101 2.3910
8 21 177.6371 1.8284
9 24 172.1519 2.2504
10 27 165.4008 1.9691
11 30 159.4937 2.2504
12 33 152.7426 2.1097
13 36 146.4135 2.3910
14 39 139.2405 2.3910
15 42 132.0675 2.8129
16 45 123.6287 2.3910
17 48 116.4557 2.9536
18 51 107.5949 2.3910
19 54 100.4219 2.5316
20 57 92.8270 2.6723
21 60 84.8101 2.2504
22 63 78.0591 2.6723
23 66 70.0422 2.5316
24 69 62.4473 2.8129
25 72 54.0084 2.1097
14 39 53.4615 3.0769
15 42 44.2308 1.2821
16 45 40.3846 1.9231
17 48 34.6154 1.7949
18 51 29.2308 1.4103
19 54 25.0000 1.2821
20 57 21.1538 0.5128
21 60 19.6154 0.5128
22 63 18.0769 0.2564
23 66 17.3077 0.0000
24 69 17.3077 0.0000
25 72 17.3077
Bảng 3: Kết quả tính toán ở mức 7
STT
( )s
τ
Wi (%) Ni (%/phút)
1 0 126.0000 2.5556
2 3 118.3333 3.7778
3 6 107.0000 3.0000
4 9 98.0000 4.1111
5 12 85.6667 3.3333
6 15 75.6667 3.6111
7 18 64.8333 4.1111
8 21 52.5000 5.0000
9 24 37.5000 4.0556
10 27 25.3333 3.7778
11 30 13.3333 2.2222
12 33 6.6667 0.0000
13 36 6.6667 0.0000
K1
=18.3544% , N
TN(1)
= 1.3361 (%/phút)
W
K2
=25.000% , N
TN(2)
= 1.2821 (%/phút)
W
K3
=25.3333% , N
TN(3)
= 4 (%/phút)
Từ W
K(TN)
, N
TN
ta có thể tính toán W
K(LT)
, N
LT
theo công thức:
1
w
w w
1.8
LT c
= +
với W
0.8 0.8 2
2
0.047 0.047 2.8 0.10711( / . . )
0.10711 60 6.4266( / . . )
m k
v Kg m s mmHg
Kg m phut mmHg
α
= × = × =
= × =
PHAN THÀNH CÔNG MSSV:07700521 11
TRUNG TÂM MÁY, THIẾT BỊ THỰC HÀNH TRUYỀN KHỐI
Cường độ bay hơi ẩm:
760
.( )
m m b h
J P P
B
α
= −
. Thay giá trị P
b
và P
h
vào công thức ta được:
1
2
760
6.4266 (34.957 28.790) 39.6328
760 .
Hệ số sấy K:
w w
K C
N
K =
−
Thời gian sấy trong giai đoạn đẳng tốc:
1
1
w w
K
N
τ
−
=
Thời gian sấy trong giai đoạn giảm tốc:
2
w w
K C
N
τ
−
=
Thời gian sấy tổng cộng:
1 2
τ τ τ
= +
PHAN THÀNH CÔNG MSSV:07700521 12
TRUNG TÂM MÁY, THIẾT BỊ THỰC HÀNH TRUYỀN KHỐI
J
m
(Kg/m
2
.ph) 39.6328 102.3436 109.2779
N
LT
(%/ph) 30101.144 70852.478 65566.744
N
TN
(%/ph) 1.3361 1.2821 4
K (1/ph) 0.3016 0.1603 0.2143
1
( )ph
τ
0.01974 0.03899 0.14815
2
( )ph
τ
2.3515 2.3026 1.0296
( )ph
τ
2.37121 2.34158 1.17777
PHAN THÀNH CÔNG MSSV:07700521 13
TRUNG TÂM MÁY, THIẾT BỊ THỰC HÀNH TRUYỀN KHỐI
ĐỒ THỊ:
Mức 3:
PHAN THÀNH CÔNG MSSV:07700521 14
BIẾN THIÊN CỦA ĐỘ ẨM THEO THỜI GIAN.
W (%)
Đường cong tốc độ sấy:
- Ở giai đoạn đẳng tốc: Đường cong tốc độ sấy tuy có độ chênh lệch nhưng gần giống như
một đường thẳng song song với trục hoành (trục X).
- Ở giai đoạn giảm tốc: Đường cong sấy giảm nhanh và đạt được giá trị N = 0
2. Ở các chế độ khác nhau thì thời gian sấy thay đổi như thế nào? Ở chế độ nào có lợi
hơn?
Trên thực tế thì nhiệt độ càng cao thì thời gian sấy càng giảm.
3. Nguyên nhân dẫn đến sai số trong thí nghiệm và tính toán.
- Khoảng thời gian giữa 2 lần cân không đều nhau.
- Cân và đọc số liệu không hoàn toàn chính xác do khối lượng vật liệu luôn thay đổi theo
thời gian.
- Mô hình thí nghiệm trong phòng thí nghiệm chỉ là mô hình mô phỏng, đôi khi còn có
hỏng hóc, ngừng quá trình sấy ngay trong thời gian sấy nên không đảm bảo được thời
gian sấy và độ chính xác.
PHAN THÀNH CÔNG MSSV:07700521 17
TRUNG TÂM MÁY, THIẾT BỊ THỰC HÀNH TRUYỀN KHỐI
BÀI 2 TĨNH LỰC HỌC QUÁ TRÌNH SẤY
I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:
- Khảo sát sự biến đổi thông số không khí ẩm và vật liệu sấy của quá trình sấy lý
thuyết.
- Xác định lượng không khí khô cần sử dụng và lượng nhiệt cần thiết cho quá
trình sấy lý thuyết.
- So sánh và đánh giá sự khác nhau giữa quá trình sấy thực tế và quá trình sấy lý
thuyết.
II. LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM:
1. Sơ đồ nguyên lý làm việc máy sấy bằng không khí:
Trong quá trình sấy nếu dùng tác nhân sấy là không khí thì gọi là sấy bằng không
khí. Khi sấy không khí nóng tiếp xúc với bề mặt vật liệu ẩm làm bốc hơi nước trong
vật liệu ẩm tạo thành hỗn hợp không khí ẩm thoát ra ngoài.
Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy sấy bằng không khí được mô tả trên hình sau:
Từ đó ta có : :
Vì H >0 do đó
Vậy khi sấy lý thuyết nhiệt lượng riêng của không khí không thay đổi trong suốt
quá trình H= const (đẳng H), nói cách khác, trong quá trình sấy lý thuyết, một phần nhiệt
của không khí có bị mất mát đi cũng chỉ để làm bốc hơi nước trong vật liệu, do đó H
không đổi.
3. Sấy thực tế:
Trong sấy thực tế, lượng nhiệt bổ sung chung khác với nhiệt lượng tổn thất chung do
đó ta có:
Theo phương trình:
Theo phương trình:
PHAN THÀNH CÔNG MSSV:07700521 19
TRUNG TÂM MÁY, THIẾT BỊ THỰC HÀNH TRUYỀN KHỐI
Cân bằng hai phương trình này:
Từ đó ta rút ra:
Hoặc
Khi phân tích ý nghĩa của đại lượng , ta sẽ thấy trong thực tế có thể xảy ra ba
trường hợp:
Nhiệt lượng bổ sung lớn hơn nhiệt lượng tổn thất chung, tức là:
Do đó :
Hay là
Theo biểu thức (3) ta có:
Hoặc
Nhiệt lương bổ sung chung không đủ để bù nhiệt lượng tổn thất chung, tức là:
Do đó:
Hay là
Theo biểu thức (3) ta có:
Vì I >0 do đó:
Nhiệt lượng bổ sung chung đủ bằng nhiệt lượng tổn thất chung, đây là trường hợp
của sấy lý thuyết đã nêu ở phần trên, trong trường hợp này thì
m/s
t
k
0
C
T
ư
0
C
t
k
0
C
T
ư
0
C
t
k
0
C
T
ư
0
C
1 5 6
27 26
30 28.5 29.5 27 0.2204 0.2034 4
2 7 6 33 31.5 32.5 28 0.2776 0.2604 4.1
3 9 6 38 35.5 37 30 0.2654 0.2432 3.7
W: lượng ẩm được tách ra khỏi vật liệu trước khi ra máy sấy, kg/s.
Lượng không khí khô cần sử dụng cho quá trình sấy lý thuyết:
Lượng không khí khô cần sử dụng cho quá trình sấy thực tế:
PHAN THÀNH CÔNG MSSV:07700521 22
TRUNG TÂM MÁY, THIẾT BỊ THỰC HÀNH TRUYỀN KHỐI
. .
th
L F
ρ ω
=
(Kg/s)
Với F: Tiết diện mặt bên của phòng sấy mà quạt đưa không khí vào (m
2
).
3
1.180 /Kg m
ρ
=
: Khối lượng riêng của không khí khô ở 30
0
C
ω
: Vận tốc dòng khí (m/s)
Vì phòng sấy có dạng hình hộp chữ nhật nên ta có:
F = a.b
a: Chiều rộng mặt bên của phòng sấy.
b: Chiều cao mặt bên của phòng sấy. (a = b =0.5m)
2
0.5 0.5 0.25F m
= × =
4 0.0282 106.5 0.0245 96
5 0.0291 109 0.0208 86.5
Tính cân bằng vật chất và năng lượng.
STT
d
x
(Kg/Kg)
c
x
(Kg/Kg)
W
(Kg)
Lý thuyết Thực tế
L
lt
Q
lt
L
th
Q
th
PHAN THÀNH CÔNG MSSV:07700521 23
TRUNG TÂM MÁY, THIẾT BỊ THỰC HÀNH TRUYỀN KHỐI
(Kg/Kg) (Kg/Kg)
(Kg) (kJ) (Kg) (kJ)
1 0.598 1.488 0.564 1.296 0.0170 3.778 60.444 1.180 5.900
2 0.681 2.133 0.660 1.939 0.0172 3.308 87.654 1.210 13.305
3 0.666 1.995 0.636 1.745 0.0222 2.155 104.534 1.092 21.830
4 0.646 1.824 0.626 1.670 0.0136 3.676 101.081 0.826 14.042
5 0.699 2.324 0.678 2.104 0.0195 2.349 70.482 1.328 9.956