Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
Giáo trình “Kỹ thuật sấy nông sản” đề cập tới nguyên lý làm việc, lý thuyết tính toán
các quá trình kỹ thuật sấy, làm cơ sở cho việc thiết kế các thiết bị sấy. Mặt khác sấy là một quá
trình công nghệ đ−ợc sử dụng rộng r7i trong các ngành của sản xuất nông nghiệp. Sấy là công
đoạn quan trọng của công nghệ sau thu hoạch tr−ớc khi thực hiện bảo quản sản phẩm. Đối
t−ợng sử dụng là sinh viên năm cuối của ngành cơ khí bảo quản chế biến của tr−ờng đại học
Nông Nghiệp. Đồng thời cũng có thể sử dụng cho sinh viên cơ khí nông nghiệp, công thôn,
.v.v. và các kỹ s− làm việc liên quan tới lĩnh vực này.
Sinh viên trong quá trình học cần nắm vững quá trình sấy là một quá trình công nghệ,
không đơn thuần là tách n−ớc ra khỏi vật liệu. Yêu cầu sau khi sấy vật liệu phải đạt chất l−ợng
cao, chi phí năng l−ợng sấy thấp.
Giáo trình đ−ợc trình bày trong 6 ch−ơng.
- Ch−ơng 1 Cơ sở lý thuyết quá trình sấy. Trong ch−ơng này trình bày các khái niệm và
lý thuyết chung của quá trình sấy.
- Ch−ơng 2: Thiết bị sấy đối l−u.
- Ch−ơng 3: Thiết bị sấy tiếp xúc.
- Ch−ơng 4: Thiết bị sấy bức xạ.
- Ch−ơng 5: Thiết bị sấy thăng hoa.
- Ch−ơng 6: Các thiết bị phụ trợ hệ thống sấy.
Trong từng ch−ơng đ7 đề cập tới một số vấn đề mới cập nhật trong thời gian gần đây,
hệ thống hoá các kiến thức cơ bản giúp sinh viên nắm bắt dễ dàng. Sau mỗi ch−ơng có câu hỏi
ôn tập và một số bài tập ứng dụng. Ch−ơng 1
Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy
Sấy là quá trình loại bỏ bất kỳ chất lỏng nào ra khỏi vật liệu, kết quả là tăng tỷ lệ hàm
l−ợng chất khô. Thực tế sấy đối với l−ơng thực và thực phẩm là loại bỏ n−ớc ra khỏi sản phẩm.
Sấy vật liệu nhằm mục đích: giảm khối l−ợng, tăng độ bền (gỗ) tăng nhiệt cháy (nhiên liệu),
tăng ổn định khi bảo quản (nông sản).
Sấy là quá trình công nghệ phức tạp. Về nguyên tắc, có nhiều ph−ơng pháp sấy vật liệu
khác nhau. Theo dấu hiệu về năng l−ợng ta có hai nguyên tắc chính:
- Loại bỏ ẩm (n−ớc) ra khỏi vật liệu, không làm thay đổi trạng thái liên kết: Vẫn ở dạng lỏng.
- Loại bỏ ẩm khi thay đổi trạng thái liên kết: Lỏng biến thành hơi.
Loại đầu có thể thực hiện bằng ph−ơng pháp cơ học (ép, ly tâm, lọc).
Loại thứ hai liên quan tới chi phí nhiệt để hâm nóng vật liệu ẩm, bốc hơi n−ớc ở bề mặt vật liệu
và làm sôi lỏng bên trong vật liệu và dần thoát ra ngoài.
1.1. Vật liệu ẩm
Đa số nông sản là vật liệu ẩm, chứa một l−ợng n−ớc đáng kể. N−ớc là thành phần của
tổ chức động vật và thực vật. Động vật lại là nguồn thức ăn cho con ng−ời. Tuy nhiên thừa
n−ớc có thể dẫn đến h− hại sản phẩm do tác động của vi sinh vật trong môi tr−ờng n−ớc. Do đó
phần lớn các sản phẩm cần giữ khô.
Trạng thái vật liệu ẩm đ−ợc xác định bởi độ ẩm và nhiệt độ của nó. Tính chất của vật
liệu ẩm đ−ợc đặc tr−ng bởi tính chất nhiệt – vật lý và các thông số vật lý: nhiệt dung riêng, hệ
số dẫn nhiệt...vv.
Trong lý thuyết sấy, độ ẩm của vật liệu đ−ợc phân chia thành độ ẩm t−ơng đối và độ ẩm tuyệt đối.
1.1.1. Độ ẩm t−ơng đối.
Độ ẩm t−ơng đối còn gọi là độ ẩm toàn phần, là số phần trăm khối l−ợng n−ớc chứa
trong 1kg vật liệu ẩm. Khối l−ợng chung của vật liệu ẩm.
g = ga + gk
ở đây: ga – Khối l−ợng n−ớc (kg).
gk – Khối l−ợng chất khô tuyệt đối (kg).
Độ ẩm t−ơng đối sẽ là: = ⋅100%
g g
W a
Tr−ờng hợp W = 0 ta có vật liệu khô tuyệt đối.
1.1.2. Độ ẩm tuyệt đối.
Độ ẩm tuyệt đối là số phần trăm khối l−ợng n−ớc chia trong 1kg vật liệu khô Hình 1.18. Phân bố nhiệt độ trong mẫu vật liệu khi sấy đối l−u (thời gian khác nhau). Tr−ờng
nhiệt độ đối xứng với trục vật liệu.
Giả sử có một mẫu vật liệu nào đó, độ ẩm ở mọi điểm nh− nhau, nghĩa là bên trong
mẫu không chỉ có tr−ờng nhiệt độ mà tr−ờng ẩm cũng thuần nhất. Nếu đặt mẫu vào buồng sấy,
vật liệu bắt đầu đ−ợc đốt nóng. Đầu tiên đốt nóng lớp ngoài của mẫu, ẩm của lớp này bắt đầu
bốc hơi hoà vào không khí. Bên trong ẩm ở trạng thái không thuần nhất, xuất hiện gradien độ
đậm đặc ẩm. D−ới tác dụng của gradien ẩm này trong dạng lỏng, bắt đầu dịch chuyển tới bề
mặt mẫu. Dòng ẩm cần thắng lực cản thuỷ lực của vật liệu, làm giảm tốc độ di chuyển của ẩm.
Theo mức độ phát triển của quá trình sấy gradien độ đậm đặc của ẩm trong vật liệu sẽ
giảm, cũng làm giảm cả l−ợng ẩm di chuyển tới bề mặt, làm giảm hàm l−ợng ẩm của bề mặt
vật liệu.
1.4.4. Phân tích quá trình sấy.
a/ Thời kỳ tốc độ sấy không đổi.
Ta biết rằng, trong các quá trình sấy nhờ nhiệt, ẩm bị loại bỏ khỏi vật liệu chỉ sau khí
hoà thành hơi, nghĩa là cần chi phí nhiệt năng (nhiệt hoá hơi). Trong sấy đối l−u, l−ợng nhiệt
này cần để hâm nóng vật liệu ẩm tới nhiệt độ bốc hơi, do trao đổi nhiệt giữa bề mặt vật liệu và
tác nhân sấy.
Dạng tổng quát đ−ợc mô tả bằng ph−ơng trình cân bằng sau:
dQ C g C g dt r C t t dg = ⋅ + ⋅ + + − ( K K p h a bh â â ) . ( ) â (1.53)
ở đây:
C
K , Câ - Nhiệt dung riêng chất khô của vật liệu và ẩm (J/Kg0K)
gK , gâ - khối l−ợng chất khô của vật liệu và khối l−ợng ẩm chứa trong vật liệu tại thời
điểm đ7 cho (Kg).
Chiều dày vật liệu
Chiều dày vật liệu
Trục vật
Trục vật
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiTrường ủại học Nụng nghiệp 1 – Giỏo trỡnh Kỹ thuật sấynụng sản -------- ----------------------------------------- 45
dt - sự thay đổi nhiệt độ trung bình (theo thể tích) trong khoảng thời gian vô cùng
nhỏ (0C).
r - nhiệt hoá hơi của ẩm (J/Kg)
C
p.h - nhiệt dung riêng trung bình đẳng áp của hơi nóng của ẩm bốc hơi (J/Kg.0K)
t
a - Nhiệt độ hơi nóng của ẩm tách khỏi bề mặt vật liệu.
t
bh - nhiệt độ bốc hơi ẩm.
dgâ - khối l−ợng ẩm bốc hơi từ vật liệu trong khoảng thời gian dτ.
L−ợng nhiệt truyền đối l−u qua diện tích vật liệu F sau khoảng thời gian vô cùng nhỏ dτ, xác
địng theo:
dQ F t t d = ⋅ − α τ ( K a )
ở đây:
α - hệ số trao đổi nhiệt đôi l−u (W/m2 0K)
t
K - nhiệt độ trong buồng sấy.
( ) ( )
. ( )
K a K K
p h a bh
t
F t t C g C g
dg t
d r C t t
α
τ
− − ⋅ + ⋅
=
+ −
â â
â
d d
(1.54)
Phân tích công thức trên, ta thấy có thể có hai tr−ờng hợp:
- Nhiệt độ vật liệu vào buồng sấy t1 < tbh, là tr−ờng hợp phổ biến.
t
1 > tbh th−ờng trong tr−ờng hợp khi sấy đ−ờng kính, dung dịch nóng, ...
ở tr−ờng hợp đầu, khi t1 < tbh , vật liệu đ−a vào buồng sấy trong khoảng thời gian nào
đó, nhiệt độ bề mặt vật sấy tăng dần cho tới khi đạt tbh. Khoảng thời gian đó xác định theo:
∫ ∫ α τ F t t d C g C g dt ( K a K K − = ⋅ + ⋅ ) ( â â )
Khi t
1 > tbh thì quá trình sấy sẽ bắt đầu ngay khi vật liệu đ−a vào buồng sấy. Rõ ràng, ở
thời điểm bất kỳ khi bắt đầu tới khi kết thúc sấy, biểu thức sau luôn mang giá trị d−ơng:
F t t C g C g ( ) ( ) K a K K t
d
α
τ
− > ⋅ + ⋅
â â
d
Thời kỳ thứ nhất sấy, gâ và đặc biệt tốc độ hâm nóng t
dτ
d
nhanh chóng giảm, sau đó
giai đoạn đốt nóng ban đầu t
dτ
d
và tốc độ sấy chỉ phụ thuộc vào α F t t ( K a − ).
Nếu chế độ làm việc của máy sấy đ−ợc thiết lập thì tại mỗi điểm của buồng sấy trạng
thái khí và vật liệu không đổi, còn ở những điểm khác thì sẽ khác nhau.
Liên quan tới hệ số trao đổi nhiệt α, ph−ơng trình chuẩ
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Giáo trình “Kỹ thuật sấy nông sản” đề cập tới nguyên lý làm việc, lý thuyết tính toán
các quá trình kỹ thuật sấy, làm cơ sở cho việc thiết kế các thiết bị sấy. Mặt khác sấy là một quá
trình công nghệ đ−ợc sử dụng rộng r7i trong các ngành của sản xuất nông nghiệp. Sấy là công
đoạn quan trọng của công nghệ sau thu hoạch tr−ớc khi thực hiện bảo quản sản phẩm. Đối
t−ợng sử dụng là sinh viên năm cuối của ngành cơ khí bảo quản chế biến của tr−ờng đại học
Nông Nghiệp. Đồng thời cũng có thể sử dụng cho sinh viên cơ khí nông nghiệp, công thôn,
.v.v. và các kỹ s− làm việc liên quan tới lĩnh vực này.
Sinh viên trong quá trình học cần nắm vững quá trình sấy là một quá trình công nghệ,
không đơn thuần là tách n−ớc ra khỏi vật liệu. Yêu cầu sau khi sấy vật liệu phải đạt chất l−ợng
cao, chi phí năng l−ợng sấy thấp.
Giáo trình đ−ợc trình bày trong 6 ch−ơng.
- Ch−ơng 1 Cơ sở lý thuyết quá trình sấy. Trong ch−ơng này trình bày các khái niệm và
lý thuyết chung của quá trình sấy.
- Ch−ơng 2: Thiết bị sấy đối l−u.
- Ch−ơng 3: Thiết bị sấy tiếp xúc.
- Ch−ơng 4: Thiết bị sấy bức xạ.
- Ch−ơng 5: Thiết bị sấy thăng hoa.
- Ch−ơng 6: Các thiết bị phụ trợ hệ thống sấy.
Trong từng ch−ơng đ7 đề cập tới một số vấn đề mới cập nhật trong thời gian gần đây,
hệ thống hoá các kiến thức cơ bản giúp sinh viên nắm bắt dễ dàng. Sau mỗi ch−ơng có câu hỏi
ôn tập và một số bài tập ứng dụng. Ch−ơng 1
Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy
Sấy là quá trình loại bỏ bất kỳ chất lỏng nào ra khỏi vật liệu, kết quả là tăng tỷ lệ hàm
l−ợng chất khô. Thực tế sấy đối với l−ơng thực và thực phẩm là loại bỏ n−ớc ra khỏi sản phẩm.
Sấy vật liệu nhằm mục đích: giảm khối l−ợng, tăng độ bền (gỗ) tăng nhiệt cháy (nhiên liệu),
tăng ổn định khi bảo quản (nông sản).
Sấy là quá trình công nghệ phức tạp. Về nguyên tắc, có nhiều ph−ơng pháp sấy vật liệu
khác nhau. Theo dấu hiệu về năng l−ợng ta có hai nguyên tắc chính:
- Loại bỏ ẩm (n−ớc) ra khỏi vật liệu, không làm thay đổi trạng thái liên kết: Vẫn ở dạng lỏng.
- Loại bỏ ẩm khi thay đổi trạng thái liên kết: Lỏng biến thành hơi.
Loại đầu có thể thực hiện bằng ph−ơng pháp cơ học (ép, ly tâm, lọc).
Loại thứ hai liên quan tới chi phí nhiệt để hâm nóng vật liệu ẩm, bốc hơi n−ớc ở bề mặt vật liệu
và làm sôi lỏng bên trong vật liệu và dần thoát ra ngoài.
1.1. Vật liệu ẩm
Đa số nông sản là vật liệu ẩm, chứa một l−ợng n−ớc đáng kể. N−ớc là thành phần của
tổ chức động vật và thực vật. Động vật lại là nguồn thức ăn cho con ng−ời. Tuy nhiên thừa
n−ớc có thể dẫn đến h− hại sản phẩm do tác động của vi sinh vật trong môi tr−ờng n−ớc. Do đó
phần lớn các sản phẩm cần giữ khô.
Trạng thái vật liệu ẩm đ−ợc xác định bởi độ ẩm và nhiệt độ của nó. Tính chất của vật
liệu ẩm đ−ợc đặc tr−ng bởi tính chất nhiệt – vật lý và các thông số vật lý: nhiệt dung riêng, hệ
số dẫn nhiệt...vv.
Trong lý thuyết sấy, độ ẩm của vật liệu đ−ợc phân chia thành độ ẩm t−ơng đối và độ ẩm tuyệt đối.
1.1.1. Độ ẩm t−ơng đối.
Độ ẩm t−ơng đối còn gọi là độ ẩm toàn phần, là số phần trăm khối l−ợng n−ớc chứa
trong 1kg vật liệu ẩm. Khối l−ợng chung của vật liệu ẩm.
g = ga + gk
ở đây: ga – Khối l−ợng n−ớc (kg).
gk – Khối l−ợng chất khô tuyệt đối (kg).
Độ ẩm t−ơng đối sẽ là: = ⋅100%
g g
W a
Tr−ờng hợp W = 0 ta có vật liệu khô tuyệt đối.
1.1.2. Độ ẩm tuyệt đối.
Độ ẩm tuyệt đối là số phần trăm khối l−ợng n−ớc chia trong 1kg vật liệu khô Hình 1.18. Phân bố nhiệt độ trong mẫu vật liệu khi sấy đối l−u (thời gian khác nhau). Tr−ờng
nhiệt độ đối xứng với trục vật liệu.
Giả sử có một mẫu vật liệu nào đó, độ ẩm ở mọi điểm nh− nhau, nghĩa là bên trong
mẫu không chỉ có tr−ờng nhiệt độ mà tr−ờng ẩm cũng thuần nhất. Nếu đặt mẫu vào buồng sấy,
vật liệu bắt đầu đ−ợc đốt nóng. Đầu tiên đốt nóng lớp ngoài của mẫu, ẩm của lớp này bắt đầu
bốc hơi hoà vào không khí. Bên trong ẩm ở trạng thái không thuần nhất, xuất hiện gradien độ
đậm đặc ẩm. D−ới tác dụng của gradien ẩm này trong dạng lỏng, bắt đầu dịch chuyển tới bề
mặt mẫu. Dòng ẩm cần thắng lực cản thuỷ lực của vật liệu, làm giảm tốc độ di chuyển của ẩm.
Theo mức độ phát triển của quá trình sấy gradien độ đậm đặc của ẩm trong vật liệu sẽ
giảm, cũng làm giảm cả l−ợng ẩm di chuyển tới bề mặt, làm giảm hàm l−ợng ẩm của bề mặt
vật liệu.
1.4.4. Phân tích quá trình sấy.
a/ Thời kỳ tốc độ sấy không đổi.
Ta biết rằng, trong các quá trình sấy nhờ nhiệt, ẩm bị loại bỏ khỏi vật liệu chỉ sau khí
hoà thành hơi, nghĩa là cần chi phí nhiệt năng (nhiệt hoá hơi). Trong sấy đối l−u, l−ợng nhiệt
này cần để hâm nóng vật liệu ẩm tới nhiệt độ bốc hơi, do trao đổi nhiệt giữa bề mặt vật liệu và
tác nhân sấy.
Dạng tổng quát đ−ợc mô tả bằng ph−ơng trình cân bằng sau:
dQ C g C g dt r C t t dg = ⋅ + ⋅ + + − ( K K p h a bh â â ) . ( ) â (1.53)
ở đây:
C
K , Câ - Nhiệt dung riêng chất khô của vật liệu và ẩm (J/Kg0K)
gK , gâ - khối l−ợng chất khô của vật liệu và khối l−ợng ẩm chứa trong vật liệu tại thời
điểm đ7 cho (Kg).
Chiều dày vật liệu
Chiều dày vật liệu
Trục vật
Trục vật
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiTrường ủại học Nụng nghiệp 1 – Giỏo trỡnh Kỹ thuật sấynụng sản -------- ----------------------------------------- 45
dt - sự thay đổi nhiệt độ trung bình (theo thể tích) trong khoảng thời gian vô cùng
nhỏ (0C).
r - nhiệt hoá hơi của ẩm (J/Kg)
C
p.h - nhiệt dung riêng trung bình đẳng áp của hơi nóng của ẩm bốc hơi (J/Kg.0K)
t
a - Nhiệt độ hơi nóng của ẩm tách khỏi bề mặt vật liệu.
t
bh - nhiệt độ bốc hơi ẩm.
dgâ - khối l−ợng ẩm bốc hơi từ vật liệu trong khoảng thời gian dτ.
L−ợng nhiệt truyền đối l−u qua diện tích vật liệu F sau khoảng thời gian vô cùng nhỏ dτ, xác
địng theo:
dQ F t t d = ⋅ − α τ ( K a )
ở đây:
α - hệ số trao đổi nhiệt đôi l−u (W/m2 0K)
t
K - nhiệt độ trong buồng sấy.
( ) ( )
. ( )
K a K K
p h a bh
t
F t t C g C g
dg t
d r C t t
α
τ
− − ⋅ + ⋅
=
+ −
â â
â
d d
(1.54)
Phân tích công thức trên, ta thấy có thể có hai tr−ờng hợp:
- Nhiệt độ vật liệu vào buồng sấy t1 < tbh, là tr−ờng hợp phổ biến.
t
1 > tbh th−ờng trong tr−ờng hợp khi sấy đ−ờng kính, dung dịch nóng, ...
ở tr−ờng hợp đầu, khi t1 < tbh , vật liệu đ−a vào buồng sấy trong khoảng thời gian nào
đó, nhiệt độ bề mặt vật sấy tăng dần cho tới khi đạt tbh. Khoảng thời gian đó xác định theo:
∫ ∫ α τ F t t d C g C g dt ( K a K K − = ⋅ + ⋅ ) ( â â )
Khi t
1 > tbh thì quá trình sấy sẽ bắt đầu ngay khi vật liệu đ−a vào buồng sấy. Rõ ràng, ở
thời điểm bất kỳ khi bắt đầu tới khi kết thúc sấy, biểu thức sau luôn mang giá trị d−ơng:
F t t C g C g ( ) ( ) K a K K t
d
α
τ
− > ⋅ + ⋅
â â
d
Thời kỳ thứ nhất sấy, gâ và đặc biệt tốc độ hâm nóng t
dτ
d
nhanh chóng giảm, sau đó
giai đoạn đốt nóng ban đầu t
dτ
d
và tốc độ sấy chỉ phụ thuộc vào α F t t ( K a − ).
Nếu chế độ làm việc của máy sấy đ−ợc thiết lập thì tại mỗi điểm của buồng sấy trạng
thái khí và vật liệu không đổi, còn ở những điểm khác thì sẽ khác nhau.
Liên quan tới hệ số trao đổi nhiệt α, ph−ơng trình chuẩ
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links