Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
Lớp: DH07TP Trang 1

PHẦN 1. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SẤY
1.1. TỔNG QUAN VỀ SẤY
1.1.1. Khái niệm chung
Trong công nghệ hóa chất, thực phẩm, quá trình tách nước ra khỏi vật liệu
(làm khô vật liệu) là rất quan trọng. Tùy theo tính chất và độ ẩm của vật liệu,
mức độ làm khô của vật liệu mà thực hiện một trong các phương pháp tách nước
ra khỏi vật liệu sau đây:
- Phương pháp cơ học (sử dụng máy ép, lọc, ly tâm…).
- Phươ
ng pháp hóa lý (sử dụng canxi clorua, acid sunfulric để tách nước).
- Phương pháp nhiệt (dùng nhiệt để bốc hơi ẩm trong vật liệu).
Sấy là một quá trình bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt.
Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm bằng cách dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hoặc bằng
năng lượng điện trường có tần số cao. Mục đích c
ủa quá trình sấy là làm giảm
khối lượng của vật liệu, tăng độ liên kết bề mặt và bảo quản được tốt hơn.
Trong quá trình sấy, nước được bay hơi ở nhiệt độ bất kì do sự khuếch tán bởi
sự chênh lệch độ ẩm ở bề mặt vật liệu đồng thời bên trong vật liệu có sự chênh
lệch áp suất hơi riêng phần của nướ
c tại bề mặt vật liệu và môi trường xung
quanh.
Quá trình sấy được khảo sát về bề mặt: tĩnh lực học và động lực học.
- Trong tĩnh lực học: xác định bởi mối quan hệ giữa các thông số đầu và
cuối của vật liệu sấy cùng tác nhân sấy dựa trên phương pháp cân bằng vật chất
và năng lượng, từ đó xác định được thành phần vậ
t liệu, lượng tác nhân sấy và
lượng nhiệt cần thiết.
- Trong động lực học: khảo sát mối quan hệ giữa sự biến thiên của độ ẩm vật

ẩm của tác nhân sấy), tiết kiệm nguyên vật liệu, năng lượng và dễ sử dụng.
Khi thiết kế thiết bị sấy cần có những số liệu cần thiết:
Loại vật liệu cần sấy (rắn, nhão, lỏng…), năng suất, độ ẩm đầ
u và cuối của vật
liệu, nhiệt độ giới hạn lớn nhất, độ ẩm và tốc độ tác nhân sấy, thời gian sấy.
Trước hết phải vẽ sơ đồ hệ thống thiết bị, vẽ quy trình sản xuất, chọn kiểu thiết
bị phù hợp với tính chất của nguyên liệu và điều kiện sản xuất.
Tính cân bằng vật liệu, xác định s
ố liệu và kích thước thiết bị.
Tính cân bằng nhiệt lượng để tính nhiệt tiêu thụ và lượng tác nhân sấy cần
thiết.
Đối với các thiết bị làm việc ở áp suất khí quyển cần phải tính độ bền.
Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
Lớp: DH07TP Trang 3

Sau khi tính xong những vấn đề trên ta bắt đầu chọn và tính các thiết bị phụ
của hệ thống: bộ phận cung cấp nhiệt (lò đốt, calorifer), bộ phận vận chuyển, bộ
phận thu hồi bụi (nếu có), quạt , công suất tiêu thụ để chọn động cơ điện.
1.1.2.2. Lựa chọn thiết bị sấy
Sấy thùng quay là một thiết bị chuyên dung để sấy hạt. Lo
ại thiết bị này được
dung rộng rãi trong công nghệ sau thu hoạch để sấy các vật ẩm dạng hạt có kích
thước nhỏ. Trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy được đảo trộn mạnh, tiếp xúc
nhiều với tác nhân sấy, do đó trao đổi nhiệt mạnh, tốc độ sấy mạnh và độ đồng
đều sản phẩm cao. Ngoài ra thiết bị còn làm việc với năng suất lớn.
1.1.3. Xác định các thông số của tác nhân sấy và tiêu hao nhiệt cho sấy
1.1.3.1. Nhiệm vụ của tác nhân sấy

Tác nhân sấy có nhiệm vụ sau:
- Gia nhiệt cho vật sấy

- Hơi quá nhiệt: dùng làm môi chất sấy trong trường hợp nhiệt độ cao và sản
phẩm sấy là chất dễ cháy nổ.
1.1.3.3. Không khí ẩm
- Các thông số cơ bản của không khí ẩm:
+ Độ ẩm tương đối là tỉ số giữa lượng hơi nước có trong không khí ẩm v
ới
lượng hơi nước lớn nhất có thể chứa trong không khí ẩm đó ở cùng một
nhiệt độ:
max
.100% .100% (1.1)
hh
hhs
Gp
Gp
ϕ
==

Trong đó:
G
h
, kg : lượng hơi nước trong không khí ẩm
G
h max
: lượng hơi nước lớn nhất có thể chứa trong không khí ẩm
p
h
, N/m
2
: phần áp suất hơi nước trong không khí ẩm
p

I = I
k
+ I
h
(1.3), (kJ/kgkkkhô)
Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
Lớp: DH07TP Trang 5 Trong đó:
I
k
: entanpy không khí khô, I
k
= C
pk
t, kJ/kgkkkhô với C
pk
là nhiệt dung riêng của
không khí khô, có giá trị là 1,04 kJ/kgkkkhô, nhiệt độ không khí ẩm.
I
h
: entanpy của hơi nước có trong 1 kg không khí khô.
+ Nhiệt độ đọng sương (t
s
): nhiệt độ đọng sương của không khí ẩm là nhiệt độ
của không khí bão hòa đạt được bằng cách làm lạnh không khí ẩm trong điều
kiện độ chứa hơi không đổi. Khi biết nhiệt độ và độ ẩm tương đối có thể xác định
nhiệt độ đọng sương.
Khi bão hòa φ = 100% , p

hk h h
hk h k
P PPPP
RT RT RT RT
ρρ ρ
−
=+= + = +111
.
h
hk k
P
P
TRR R
⎡⎤
⎛⎞
=−+
⎢⎥
⎜⎟
⎝⎠
⎣⎦

Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
Lớp: DH07TP Trang 6
111Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý bình đốt tạo khói
1.buồng đốt, 2.buồng lắng bụi, 3.buồng hòa trộn
Trong tính toán quá trình cháy, để tạo khói làm môi chất sấy, người ta thường
tính cho 1 kg nhiên liệu và cần xác định các đại lượng cơ bản sau:
+ Nhiệt trị của nhiên liệu có thể xác định theo thành phần nhiên liệu hoặc đo
trong phòng thí nghiệm. Khi biết thành phần nhiên liệu, có thể xác định nhiệt trị
theo các công thức sau:
¾ Đối với nhiên liệu khí:
22
22
Q 0,01(Q . Q . Q . Q . ) (1.6)
mn
kCOHHSCHmn
CO H H S C H=+++
Tr
ong đó:
CO, H
2
, H
2
S, C
m
H
n
là thành phần thể tích của nhiên liệu.
3 2

tc
38
Q
CH
= 91400 kJ/m
3
tc
Q
CO
= 12150 kJ/m
3
tc
410
Q
CH
= 118800 kJ/m
3
tc
2
Q
H S
= 23400 kJ/m
3
tc
24
Q
CH
= 59300 kJ/m
3
tc

1,38 0,0179. 0,248.
12
mn
n
m
LCOHCHO
mn
⎡⎤
+
⎢⎥
=++ −
⎢⎥
+
⎢⎥
⎣⎦
∑

(1.7) (kg/kg nl)
Trong đó: CO, H
2
, C
m
H
n
…là thành phần nhiên liệu tính theo khối lượng.
- Xác định theo giá trị:
0
1,293.Q
1,1. (1.8)
1000

+Δ
+Δ
==0
(1.10)
TT
L
L
ααα
Δ
=+ =+Δ

Trong đó Δα là hệ số không khí thừa trong buồng hòa trộn.
- Xác định hệ số không khí thừa:
Hệ số không khí thừa α được xác định bằng cách chọn α
T
theo nhiên liệu và
kiểu buồng đốt sau đó tính Δα theo quá trình hỗn hợp không khí và khói.
Hệ số không khí thừa chung α tính theo khói vào buồng sấy có thể xác định theo
nhiệt độ khói làm môi chất sấy.
+ Đối với nhiên liệu khí
0
00
0,09
Q1.
12
100
lv

mnh nlh h
h
kh kh
n
CH i W i i
mn
id
LCt I
⎛⎞
+−
⎜⎟
+
⎝⎠
−
⎛⎞
+−
⎜⎟
⎝⎠
∑

Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
Lớp: DH07TP Trang 9 Trong đó:
Q
lv
c
: nhiệt trị cao của nhiên liệu


: nhiệt độ của khói
C
m
H
n
: thành phần cacbua hydro tính theo thành phần khối lượng
Sau khi xác định hệ số thừa chung α ta chọn hệ số khí thừa của buồng đốt theo
nhiên liệu và kiểu buồng đốt α
hd
, từ đó ta có:
Δα = α – α
hd
(1.12)
Vậy lượng không khí cần hòa trộn thêm là:
ΔL = Δα.L
0
(1.13), (kg/kgnl)
1.1.4. Chế độ sấy
1.1.4.1. Khái niệm và định nghĩa
- Chế độ sấy là một tập hợp các tác động nhiệt của môi chất sấy đến vật liệu
sấy nhằm đảm bảo chất lượng và thời gian sấy nhất định theo yêu cầu.

Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
Lớp: DH07TP Trang 10 - Chế độ sấy thể hiện dưới dạng các thông số sau: nhiệt độ tác nhân sấy,
hiệu nhiệt độ khô ướt Δt (hay độ ẩm tương đối φ), tốc độ môi chất sấy.
1.1.4.2. Các thông số xác định chế độ sấy
- Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị

1
)
Độ chênh lệch nhiệt độ khô ướt của môi chất vào thiết bị Δt
1
tạo nên thế sấy, nó
là động lực cho ẩm thoát ra từ vật ẩm vào môi trường. Thế sấy càng lớn thì tốc độ
thoát ẩm càng lớn. Tuy nhiên khi tốc độ thoát ẩm lớn sẽ dẫn đến vật sấy biến
dạng (vênh, nứt) vì vậy ta chọn Δt
1
thích hợp với từng loại sản phẩm và từng giai
đoạn của quá trình sấy.
+ Nhiệt độ môi chất sấy ra khỏi thiết bị t
2

Nhiệt độ này càng lớn thì tổn thất do khí thoát càng cao. Vì vậy, theo mục tiêu
tiết kiệm năng lượng thì nhiệt độ t
2
càng nhỏ càng tốt. Tuy nhiên, khi chọn t
2
phải
Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
Lớp: DH07TP Trang 11

bảo đảm Δt
2
= t
2
– t
1
để duy trì quá trình truyền nhiệt giữa môi chất sấy và vật

2k
thì độ ẩm của vật liệu sấy ω = ω
cb
lúc này giữa vật
liệu và môi chất sấy đạt đến cân bằng, ẩm trong vật liệu không thoát ra được
thẩm chí nếu tăng φ
2
quá trị số φ
2k
sẽ xảy ra hiện tượng vật liệu hút ẩm từ môi
chất sấy. Trường hợp này có thể xảy ra khi sấy hầm cùng chiều.
Trị số φ
2
thường chọn nhỏ hơn trị số giới hạn φ
2k
từ 5 – 10%. Trị số φ
2
tối ưu
thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ t
2
. Với nhiệt độ t
2
= 40 60
0
C, trị số φ
2
hợp lý
là 80%.
Trong thiết bị sấy buồng, chế độ sấy thay đổi theo thời gian sấy. Mỗi giai đoạn
sấy thường chọn chế độ sấy khác nhau.

thời gian
sấy 24 giờ với cà phê hạt độ ẩm đầu 52%, cuối 12%. Chế độ sấy cũng được chọn
khác nhau có 3 giai đoạn:
 Giai đoạn đầu 8 giờ, nhiệt độ môi chất vào 68
0
C.
 Giai đoạn hai thời gian 8 giờ, nhiệt độ môi chất vào 64
0
C.
 Giai đoạn ba thời gian 8 giờ, nhiệt độ môi chất vào 59
0
C.
- Căn cứ vào vật liệu sấy
+ Các vật liệu sấy không cho phép cong, vênh, dễ nứt như gỗ, đồ gốm, men
sứ…khi chọn chế độ sấy cần cả hai thông số nhiệt độ và độ ẩm tương đối (hay
Δt).
+ Các vật liệu sấy không sợ nứt, cong vênh như rau quả, thực phẩm, thức ăn gia
súc, khoai sắn thái lát…khi chọn chế độ sấy chỉ cầ
n chọn nhiệt độ vào thiết bị t
1

còn nhiệt độ ra khỏi thiết bị t
2
và độ ẩm tương đối φ
2
chọn theo các tiêu chí riêng.

Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
Lớp: DH07TP Trang 13


phẩm khô không đều. Để khắc
phục nhược điểm này có thể sử
d
2
d
2’
d
0
0
x
I
Hình1.2. quá trình sấy có gia nhiệt trung
i
Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
Lớp: DH07TP Trang 14

dụng gia nhiệt trung gian. Muốn vậy buồng sấy cần chia ra nhiều phần, môi chất
sấy ra mỗi phần được gia nhiệt bổ sung làm cho nhiệt độ tăng lên, nhiệt độ môi
chất trong buồng sấy sẽ đều hơn.
Ở hình sấy có gia nhiệt trung gian quá trình 0-1 là quá trính gia nhiệt trong
calorife chính, quá trình 1-2
’
là quá trình sấy trong phần 1, quá trình 2
’
-1
’
là quá
trình gia nhiệt trong calorife phụ và quá trình 1
’
-2 là quá trình sấy trong phần 2

τ
−
=

Trong giai đoạn sấy tốc độ giảm A. V. lư-cốp đã giải phương trình vi phân
với các điều kiện đơn trị và khi biến đổi chuyển từ độ chứa ẩm u sang độ ẩm ω
thu được kết quả thời gian sấy trong giai đoạn tốc độ giảm như sau:
2
2
1
.ln (1.16)
kcb
cb
k
ωω
τ
ωω
−
=
−

Ở đây k gọi là hệ số sấy, k = X.N, với
1
kcb
x
ωω
=
−
gọi là hệ số sấy tương đối.
Thời gian sấy tổng cộng là:

c độ sấy
/dd
ωτ
và trục kia là tốc độ dẫn suất:
1
. (1.18)
d
Nd
ω
ϕ
τ
=

Tốc độ sấy dẫn suất φ được xác định bằng thực nghiệm có dạng:
()
(1.19)
()
m
cb
m
cb
AB
ωω
ϕ
ωω
−
=
−−

Các hệ số A, B, m phụ thuộc vào vật liệu và chế độ sấy. Khi m = 1 thì thời gian

2
1
.ln ( ) (1.20) ( )
cb
cb
cb
A Bh
N
ωω
τωω
ωω
⎡⎤
−
=+−
⎢⎥
−
⎣⎦

Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
Lớp: DH07TP Trang 16 Đối với tấm phẳng nói chung :
0
0
(1.2 1)
28,5 0,73( )
cb
cb
ωω

nghiệm tốc độ sấy dẫn xuất.
1.1.5.3. Phương pháp N. F. Đôcuchaef
Phương pháp này đã coi phương trình dẫn ẩm như phương trình thấm.
Từ đó ta có mối quan hệ giữa độ ẩm và thời gian sấy:
1
(1 .2 3)
AB
τ
ωω
τ
=−
+

Trong đó: A, B phụ thuộc vào vật liệu sấy và chế độ sấy.
Từ đó có thể xác định thời gian sấy theo công thức:
1
1
()
(1.24)
1( )
A
B
ωω
τ
ωω
−
=
−−
, (h)
1.1.6. Cấu trúc hệ thống sấy

Khi thông gió cưỡng bức bộ phận này gồm: các quạt gió, các đường ống dẫn cấp
gió vào buồng sấy, đường hồi (nếu có), ống thoát khí….
Các thiết bị sấy chân không, việc thải ẩm dùng bơm chân không hoặc kết
hợp với các bình ngưng ẩm (sấy thăng hoa).
- Bộ phận cấp vật li
ệu và lấy sản phẩm
Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
Lớp: DH07TP Trang 18 Bộ phận này cũng khác tùy thuộc vào loại thiết bị sấy. Trong thiết bị sấy
buồng và hầm vật liệu sấy để trên các khay đặt thành tầng trên các xe goòng.
Việc đẩy xe vào và lấy ra có thể bằng thủ công hay cơ khí. Trong thiết bị sấy hầm
dùng băng tải, vật liệu được đưa vào và lấy ra khỏi hầm bằng băng tải. Trong
thiết bị sấy phun, vật liệu đư
a vào bằng bơm qua vòi phun. Sản phẩm được lấy ra
dưới dạng bột bằng các tay gạt và vít tải.
- Hệ thống đo lường, điều khiển
Hệ thống này có nhiệm vụ đo nhiệt độ, độ ẩm tương đối của môi chất sấy tại các
vị trí cần thiết t
1
, φ
1
, t
2
, φ
2
… đo nhiệt độ khói lò. Tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ
ẩm môi chất vào thiết bị nhằm duy trì chế độ sấy theo đúng yêu cầu.
1.1.6.2. Các dạng cấu trúc hệ thống sấy

1/15 – 1/50. Thùng sấy quay với tốc độ 1,5 – 8 vòng/phút. Nhờ một động cơ
điện thong qua hộp giảm tốc. Vật liệu sấy t
ừ thùng chứa được đưa vào thùng
sấy cùng với tác nhân sấy. Khi đó thùng sấy quay tròn , đồng thời vật liệu sấy
vừa được đảo đều vừa di chuyển từ đầu cao của thùng sấy đến đầu thấp.
Trong quá trình sấy tác nhân sấy và vật liệu sấy trao đổi nhiệt cho nhau. Vật
liệu sấy đi hết chiều dài thùng sấy được lấy ra và vận chuyển vào kho nhờ một
băng t
ải còn tác nhân sấy đi qua xyclon để thu hồi vật liệu cuốn theo còn khí
thải được thải ra môi trường.
Để góp phần tăng cường đão trộn và trao đổi nhiệt giữa vật liệu sấy và tác
nhân sấy người ta bố trí trong thùng sấy hệ thống các cánh đảo.

Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
Lớp: DH07TP Trang 20 1.2.2. Nguyên lý làm việc
Thùng được thiết kế nằm nghiêng một góc α, vật liệu sấy được đưa vào
đầu cao của thùng sấy với sự hoạt động của thùng vật liệu sấy di chyển xuống
thấp và đi ra ngoài. Tác nhân sấy đi cùng chiều với vật liệu sấy và đi ra khỏi
thùng vào hệ thống dẫn khí qua xyclon để sử lý. Tác nhân sấy cùng vật liệu
sấy được đả
o đểu và xảy ra quá trình trao đổi nhiệt ẩm làm khô vật liệu sấy.
Thời gian sấy là thời gian mà vật liệu sấy đi từ đầu vào đến hết thùng sấy. Hệ
số điền đầy có thể lên đến 27,5% tùy vào hệ thống cánh đảo được lắp đặt bên
trong thùng. Để vật liệu sấy tiếp xúc tốt với tác nhân sấy người ta co thể đặt
nhiều cánh hứng hay cũng có thể chia thành nhi
ều khoang.
Thiết bị sấy dung để sấy các vật liệu sấy dạng hạt. Khi sấy các vật liệu dạng

ối ăn thu
từ muối mỏ có thể có màu xám hơn vì dấu vết của các khoáng chất vi lượng.
Muối ăn là cần thiết cho sự sống của mọi cơ thể sống, bao gồm cả con người. Để
bảo quản tốt người ta làm giảm hàm lượng nước có trong tinh thể muối bằng
cách là sấy muối đến độ ẩm thích hợp có nhiều phương pháp sấy ở đây ta chọ
n
phương pháp sấy thùng quay để sấy muối.
Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
Lớp: DH07TP Trang 22

1.3.2. Quy trình sản xuất muối ăn
Hình 1.5. quy trình sản xuất muối ăn cơ bản

c
= 0,2% = 0,002
- Độ ẩm trung bình ω
tb
= 0,5(0,002 + 0,05) = 0,026 = 2,6%
- Nhiệt độ của vật liệu ẩm θ
1
= 20
0
C
- Chất đốt cung nhiệt cho thùng sấy khói lò đốt khí thiên nhiên
- Nhiệt độ khói lò:
+ vào máy sấy t
1
= 200
0
C
+ ra khỏi máy sấy t
2
= 70
0
C
- Mất mát nhiệt ra môi trường xung quanh tính theo 1kg ẩm bay hơi q
m
=
22,6 kJ/kg
- Thông số không khí ban đầu:
+ Nhiệt độ t = 25
0
C


Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý sấy thùng quay
1: thùng chứa nguyên liệu, 2: máy cấp nguyên liệu, 3: thùng quay, 4: lò đốt nhiên
liệu, 5: buồng trộn, 6,7: bơm không khí, 8: thùng chứa trung gian, 9: băng tải, 10:
xiclo, 11: máy hút hơi, 12: bánh răng.

2
12
Khí thải
11
10
9
8
7
6
3
1

Nhiên liệu
Không khí
Không khí

hạt