CHƯƠNG 1
VẬT LIỆU ẨM
1.1. MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU ẨM
LIÊN QUAN ĐẾN QUÁ TRÌNH SẤY
1.1.1. Đặc trưng trạng thái ẩm của vật liệu
Đối tượng của quá trình sấy là vật liệu ẩm, trong vật ẩm này luôn có chứa một
lượng ẩm nhất định. Vật liệu ẩm được chia làm 3 nhóm chính:
+ Nhóm 1: Vật keo đặt trưng_ Vật liệu của nhóm này khi tách ẩm vẫn còn giữ
nguyên kích thước và tính đàn hồi dẻo (Vd: Zêlatin, aga, ...)
+ Nhóm 2: Vật xốp mao dẫn _ Vật liệu của nhóm này khi tách ẩm trở nên giòn
(Vd: Thạch cao, gốm sứ,...).
+ Nhóm 3: Vật keo xốp mao dẫn _ Vật liệu của nhóm này có thành mao dẫn dẻo
và đàn hồi, khi thấm nước thì trương nở (Vd: gỗ, các loại ngũ cốc...). Vật keo mao
dẫn xốp có tính chất tổng hợp của hai nhóm kia. Trong thực tế hầu hết vật liệu ẩm
đều thuộc nhóm này.
Trạng thái của vật liệu ẩm được xác định bởi nhiệt độ và độ ẩm của nó. Độ ẩm
của vật có thể biểu diễn qua độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm toàn phần, độ chứa ẩm và nồng
độ ẩm.
a. Độ ẩm tuyệt đối_ Kí hiệu:W
O

[ ]
%
Là tỷ số giữa khối lượng ẩm chứa trong vật với khối lượng vật khô tuyệt đối.
Được xác định theo công thức:
w
o
=
[ ]
%100
⋅

+ G
k
, [kg] là khối lượng vật ẩm.
Từ các biểu thức (1-1) và (1-2) ở trên ta có mối quan hệ giữa độ ẩm tuyệt đối và
độ ẩm toàn phần:
w
o
=
100
⋅
k
n
G
G
=
%100
100 w
w
−
(1-3).
c. Độ chứa ẩm_ Kí hiệu: u, [kg ẩm/ kg vật khô]
Là tỷ số giữa lượng chứa ẩm trong vật với khối lượng vật khô tuyệt đối. Được
tính theo công thức:
u =
k
n
G
G
, [kg ẩm/kg vật khô] (1-4).
Nếu độ chứa ẩm phân bố đều trong toàn bộ vật thể thì ta có quan hệ sau:

Nếu giả thiết thể tích của vật không thay đổi trong quá trình sấy, tức là V = V
k
,
V
k
là thể tích của vật khô tuyệt đối, ta có:
N = u
o
ρ
Trong đó:
V
G
k
=
0
ρ
là khối lượng của vật khô tuyệt đối.
e. Độ ẩm cân bằng_ Kí hiệu: W
cb
, u
cb
...
4
Là độ ẩm của vật khi ở trạng thái cân bằng với môi trường xung quanh vật đó.
Khi đó độ chứa ẩm trong vật là đồng đều và phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật
ẩm bằng phân áp suất hơi nước có trong môi trường tác nhân sấy.
Trong kỹ thuật sấy, độ ẩm cân bằng có ý nghĩa lớn, nó xác định giới hạn quá
trình sấy và dùng để xác định giới hạn quá trình sấy và độ ẩm cuối cùng trong quá
trình sấy của mỗi loại vật liệu trong những điều kiện môi trường khác nhau.
1.1.2. Các dạng liên kết ẩm trong vật liệu

Xét hiện tượng một phân tử nằm trong khối lỏng sẽ cân bằng lực về mọi phía, các
phân tử nằm trên bề mặt khối lỏng không cân bằng lực nên bị hút vào bên trong. Nhờ
năng lượng tự do này mà các phân tử lớp ngoài của vật có khả năng hút các phân tử
của môi trường xung quanh. Nếu mối liên kết giữa các phân tử của môi trường xung
quanh yếu hơn thì khi tiếp xúc với vật, một số phân tử của môi trường sẽ bị hút lên bề
mặt vật hình thành nên mối liên kết hấp thu bề mặt. Hiện tượng hấp thu xảy ra cả
trong lòng vật ẩm
Xét một vật khi đặt trong môi
trường không khí ẩm. Môi trường
không khí ẩm được đánh giá bởi
nhiều yếu tố: nhiệt độ t, độ ẩm tương
đối φ. Nếu vật chưa bão hoà thì bao
giờ cũng diễn ra quá trình hấp thu
ẩm từ môi trường vào vật. Quá trình
hấp thu ban đầu diễn ra mạnh mẽ,
sau đó giảm dần và đạt đến trạng thái
cân bằng, nghĩa là độ ẩm của vật
tăng dần đến độ ẩm cân bằng w
cb
,
ứng với thông số môi trường
(t,φ) nào đó.
Liên kết thẩm thấu
Liên kết thẩm thấu là liên kết hoá lý giữa nước và vật rắn khi có sự chênh lệch
nồng độ các chất hòa tan ở trong và ngoài tế bào, tức là có sự chênh lệch áp suất hơi
nước. Quá trình thẩm thấu không kèm theo hiện tượng tỏa nhiệt và không làm cho vật
biến dạng. Về bản chất, ẩm thẩm thấu trong các tế bào không khác với bình thường
và không chứa các chất hòa tan vì các chất hoà tan sẽ không thể khuếch tán vào trong
tế bào cùng với nước.
c. Liên kết cơ lý

nước sẽ ngưng tụ trên bề mặt mao dẫn và theo các mao quản xâm nhập vào vật thể.
Tách ẩm liên kết mao dẫn bằng phương pháp làm cho ẩm bay hơi hoặc đẩy ẩm ra bằng
áp suất lớn hơn áp suất mao dẫn. Vật sau khi tách ẩm mao dẫn nói chung vẫn giữ được
kích thước, hình dáng và các tính chất hoá lý.
Liên kết dính ướt
Được hình thành do nước bám dính vào bề mặt vật với góc dính ướt <90
o
C và
dính ướt vào nhờ sức căng bề mặt. Ẩm liên kết dính ướt được tách khỏi vật dễ dàng
bằng phương pháp bay hơi, đồng thời cũng có thể tách ra bằng các phương pháp cơ
học như: lau, thấm, thổi, vắt ly tâm...
1.1.3. Phân loại vật liệu ẩm
Có nhiều cách phân loại vật ẩm, cách phân loại được sử dụng nhiều trong kỹ
thuật là cách phân loại dựa vào các tính chất vật lý của vật thể của A.V. Lưcốp. Theo
cách này, vật ẩm được chia làm 3 nhóm: vật xốp mao dẫn, vật keo và vật keo xốp mao
dẫn.
a. Vật xốp mao dẫn
Là vật mà ẩm liên kết với vật liệu chủ yếu bằng mối liên kết mao dẫn, vật có khả
năng hút mọi chất lỏng dính ướt không phụ thuộc vào thành phần chất lỏng. Ví dụ
như: vật liệu xây dựng, cát thạch anh, than củi,...Trong các vật xốp mao dẫn, lực mao
dẫn lớn hơn rất nhiều so với trọng lượng ẩm và quyết định hoàn toàn sự lan truyền ẩm.
Đặc điểm của vật xốp mao dẫn là sau khi sấy khô vật trở nên dòn và có thể bị vỡ vụn
thành bột.
b. Vật keo
Là những vật có tính dẻo do cấu trúc hạt. Trong vật keo ẩm liên kết ở dạng hấp
thụ và thẩm thấu. Ví dụ như: keo động vật, vật liệu xenlulô, tinh bột, đất sét,... Các vật
keo có đặc điểm chung là có liên kết mạnh giữa nước và vật keo và khi sấy bị co ngót
khá nhiều và vẫn giữ được tính dẻo.
c. Vật keo xốp mao dẫn
Là vật thể mà trong đó tồn tại ẩm liên kết có trong cả vật keo và vật keo xốp mao