LỜI MỞ ĐẦU
Lương thực là vấn đề quan trọng đối với con người cũng như là đối với mỗi
quốc gia. Vì vậy mà việc bảo quản lương thực tốt là nhiệm vụ cấp bách và
xuyên suốt trong quá trình phát triển của một đất nước. Để bảo quản được an
toàn lương thực, thực phẩm thì chỉ có cách là ướp lạnh hoặc sấy khô vật liệu rồi
sau đó bảo quản ở nhiệt độ thích hợp. Vật liệu sau khi sấy có khối lượng giảm
do đó giảm công chuyên chở ,độ bền tăng lên, chất lượng sản phẩm được nâng
cao, thời gian bảo quản kéo dài
Trong nông nghiệp, sấy là quá trình làm giảm độ ẩm của hạt đến mức an toàn
để tồn trữ. Sấy là một hoạt động sau thu hoạch quan trọng nhất trong chuỗi hoạt
động sau thu hoạch. Nếu hoạt động sấy bị chậm trễ hoặc sấy không hoàn toàn
(chưa đạt dến thủy phần an toàn cho bảo quản, lúa sẽ bị giảm chất lượng và dẫn
đến mất mát sau thu hoạch.
Đối với nước ta là nước nhiệt đới nóng ẩm, do đó việc nghiên cứu công nghệ
sấy để chế biến thực phẩm khô và làm khô nông sản có ý nghĩa rất đặc biệt. Kết
hợp phơi sấy nhằm tiết kiệm năng lượng, nghiên cứu những công nghệ sấy và
các thiết bị sấy phù hợp cho từng loại thực phẩm, nông sản phù hợp với điều
kiện khí hậu và thực tiễn nước ta. Từ đó tạo ra hàng hóa phong phú có chất
lượng cao phục vụ cho xuất khẩu và tiêu dùng trong nước. Ở đây khoai tây
cũng là cây lương thực có tầm quan trọng lớn nên việc sấy nó để tạo ra những
sản phẩm vừa đạt giá trị dinh dưỡng, giá trị vệ sinh và cả giá trị cảm quan có ý
nghĩa rất lớn.
1
Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Khái niệm chung về quá trình sấy
1.1.1 Khái niệm
Sấy là một hoạt động nhằm loại bỏ nước hoặc bất kỳ các tạp chất dễ bay hơi
khác chứa trong cơ thể của vật liệu khi có sự thay đổi trạng thái bốc hơi hoặc
thăng hoa. Với mục đích là làm cho vật liệu sau khi sấy có khối lượng giảm do
đó giảm công chuyên chở ,độ bền tăng lên, chất lượng sản phẩm được nâng
cao, thời gian bảo quản kéo dài

Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu. Quá
trình này có thể tiến hành bay hơi tự nhiên tự nhiên bằng năng lượng tự nhiên
như năng lượng mặt trời, năng lượng gió… phương pháp này đơn giản, rẻ tiền
nhưng khó điều chỉnh được vận tốc của quá trình theo yêu cầu kỹ thuật, năng
suất thấp… Vì vậy trong các ngành công nghiệp thường tiến hành quá trình sấy
nhân tạo (dùng nguồn năng lượng do con người tạo ra).
1.1.2. Nguyên lý của quá trình sấy
Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi trạng
thái pha của lỏng trong vật liệu thành hơi. Cơ chế của quá trình được diễn tả bởi
4 quá trình cơ bản sau:
+ Cấp nhịêt cho bề mặt vật liệu.
+ Dòng nhiệt dẫn từ bề mặt vào vật liệu.
+ Khi nhận được lượng nhiệt, dòng ẩm di chuyển từ vật
liệu ra bề mặt.
+ Dòng ẩm từ bề mặt vật liệu tách vào môi trường xung quanh.
Bốn quá trình này được thể hiện bằng sự truyền vận bên trong vật liệu và sự
trao đổi nhiệt ẩm bên ngoài giữa bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh.
Dựa vào phương thức cung cấp nhiệt cho vật liệu người ta chia thiết bị sấy ra
ba nhóm chính: sấy đối lưu, sấy tiếp xúc, sấy bức xạ.
Sấy đối lưu được sử dụng hầu như là rộng rãi nhất.
1.1.3. Hệ thống sấy đối lưu
2
Sấy đối lưu là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với không
khí nóng, khói lò…(gọi là tác nhân sấy).
Ưu điểm của phương thức sấy này là thiết bị đơn giản, rẻ tiền, sản phẩm
được sấy đều, tốc độ của không khí đi qua phòng sấy lớn, năng suất khá cao,
hiệu quả, có thể thực hiện sấy cùng chiều, chéo chiều hay ngược chiều.
Sấy đối lưu được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm như sấy
nông sản, lương thực, thực phẩm, sấy các loại cây công nghiệp như chè, café
nhân…

1.2. Giới thiệu về nguyên liệu khoai tây
Cây khoai tây có nguồn gốc ở vùng cao thuộc dãy núi Andes của Bolivia và
Peru. Cây khoai tây đã từ Nam Mỹ du nhập vào Tây Ban Nha vào khoảng năm
1570 và Anh Quốc vào năm 1590. Sau đó, nó được lan truyền khắp châu Âu và
tiếp theo là châu Á (Hawkes 1994). Thế kỷ 17, người Châu Âu đã bắt đầu ăn
khoai tây và nó đã trở thành một cây lương thực quan trọng của thế giới.
Trên thế giới, cây khoai tây được coi là cây lương thực có tầm quan trọng
đứng hàng thứ tư sau lúa mì, lúa nước và ngô. Cây khoai tây vốn là một cây ưa
lạnh có nguồn gốc ở vùng cao nhiệt đới (từ 1000 m trở lên). Trải qua quá trình
chọn lọc và thuần hoá, nó có thể được trồng ở các vùng khí hậu khác nhau bao
gồm các vùng ôn đới, á nhiệt đới và nhiệt đới với các điều kiện sinh thái nông
nghiệp khác nhau từ vùng đồng bằng đến vùng núi cao.
Ở Việt Nam, có thời kỳ coi khoai tây là nhóm cây lương thực có tầm quan
trọng thứ ba sau lúa và ngô. Khoai tây có thời gian sinh trưởng ngắn, từ 80 -
100 ngày, nhưng có khả năng cho năng suất từ 15 - 30 tấn củ/ha với giá trị dinh
dưỡng cao. Trong quá trình phát triển kinh tế xã hội, nhu cầu tiêu thụ khoai tây
của thị trường nói chung, đặc biệt là các đô thị, khu công nghiệp và khu du lịch,
sẽ ngày càng tăng.
Việt Nam có khả năng phát triển mạnh khoai tây, nhất là ở vùng đồng bằng
Bắc Bộ, miền núi phía Bắc, Bắc Trung Bộ và Tây Nguyên. Ước tính, ít nhất có
vào khoảng 200.000 ha đất có thể trồng được khoai tây.
Trong củ Khoai tây có nhiều chất dinh dưỡng với hàm lượng cao so với
nhiều cây loại ngũ cốc và cây thực phẩm khác. Trong Khoai tây có 75% nước,
2% protid, 21% glucid, 1% cellulose, 1% tro, 10mg% calcium, 50mg%
3
phosphor, 1,2mg% sắt, 15mg% vitamin C, 0,1mg% vitamin B1, 0,05mg%
vitamin B2. Cũng cần lưu ý là trong tất cả các bộ phận củ cây đều có chất
solanin là một glucosid độc. Chất này đặc biệt có nhiều trong phần xanh của
cây, nếu củ mọc mầm xanh thì các mầm này rất độc. Cánh hoa trắng tươi chứa
0,2% rutin. Vì vậy việc bảo quản tươi rất khó khăn do đó phải sơ chế thành

dạng nguyên liệu có thể giữ lâu ngày được. Khoai tây thường được sơ chế
thành dạng lát rồi đem sấy khô.
1.3. Chọn phương thức sấy và thiết bị sấy
1.3.1. Thiết bị sấy
Sấy băng tải là một trong các phương thức sấy thuộc nhóm sấy đối lưu, thích
hợp cho việc sấy các hạt nông sản, rau quả…Nên sẽ được chọn để sấy khoai tây
cắt lát. Ưu điểm của thiết bị sấy băng tải là nguyên liệu được sấy đồng đều,
năng suất tương đối cao.
Thiết bị sấy kiểu băng tải gồm một phòng sấy (3) hình chữ nhật trong đó có
một hay vài băng tải chuyển động nhờ các tang quay, các băng này tựa trên các
con lăn để khỏi bị võng xuống. Băng tải làm bằng lưới kim loại, có các tấm
định hướng vật liệu để định hướng vật liệu chuyển từ băng tải trên xuống băng
tải dưới. Quạt hút (1) và quạt đẩy khí (5), calorife (2) dùng để đốt nóng không
khí, cyclone (4) dùng để thu hồi bụi làm sạch không khí trước khi đi ra ngoài
môi trường. Ngoài ra thiết bị còn bố trí các cửa nạp liệu (I), cửa tháo liệu (III),
cửa thoát ẩm.
1.3.2. Phương thức sấy
Tác nhân sấy sử dụng cho quá trình sấy có thể là không khí nóng hoặc khói
lò. Quá trình sấy khoai tây cắt lát dùng làm thức ăn đòi hỏi đảm bảo tính vệ
sinh cho sản phẩm, nên ở đây em chọn tác nhân sấy là không khí, được làm
nóng trong caloriphe, nhiệt cung cấp cho không khí trong caloriphe là từ quá
trình ngưng tụ hơi nước bão hòa. Ở đây em cho tác nhân sấy đi cùng chiều với
vật liệu vì phương pháp sấy này đơn giản, rẻ tiền, tác nhân sấy ban đầu có nhiệt
độ tương đối thấp (75
0
C) nên không khí đi cùng chiều cũng sẽ đạt được độ ẩm
cuối thấp(7
0
C), tốc độ sấy ban đầu cao, sản phẩm ít bị biến tính, ít bị co ngót, ít
nguy cơ hư hỏng do vi sinh vật.

4
1.4. Thuyết minh sơ đồ hệ thống sấy băng tải
1.4.1. Sơ đồ hệ thống sấy băng tải
Vật liệu vào
Hơi nước
Không khí
IV

Vật liệu ra
Hơi nước bão hòa

Chú thích: 1- quạt đẩy
2- calorife
3- phòng sấy
4- cyclon
5- quạt hút
5
5
4
I
III
II
2
3
1
1.4.2 Thuyết minh
Không khí ban đầu được quạt (1) đưa vào calorife (2), ở đây không khí nhận
nhiệt gián tiếp từ hơi nước bão hoà qua thành ống trao đổi nhiệt. Hơi nước đi
trong ống, không khí đi ngoài ống. Tại calorife, sau khi nhận được nhiệt độ sấy
cần thiết không khí nóng đi vào phòng sấy (3) tại IV. Vật liệu sấy chứa trong

phễu tiếp liệu, đưa vào phòng sấy tại I, giữa hai trục lăn để đi vào băng tải trên
cùng. Nếu thiết bị có một băng tải thì sấy không đều vì lớp vật liệu không được
xáo trộn do đó loại thiết bị có nhiều băng tải được sử dụng rộng rải. Vật liệu từ
băng trên di chuyển đến cuối thiết bị thì rơi xuống băng dưới chuyển động theo
chiều ngược lại cuối cùng vật liệu khô đổ vào ngăn tháo III. Không khí nóng đi
cùng chiều với chiều chuyển động của băng. Do đó lượng không khí nóng và
khoai tây tiếp xúc với nhau rất lớn làm cho lượng ẩm được tách ra triệt để hơn.
Không khí sau khi ra khỏi phòng sấy tại II có lẫn bụi và các tạp chất khác được
thu hồi ở xyclon (5), không khí sau khi làm sạch được quạt (6) đẩy ra ngoài.
6
Chương 2. CÂN BẰNG VẬT LIỆU
2.1. Các số liệu ban đầu
- Vật liệu: Khoai tây cắt lát
- Năng suất tính theo sản phẩm: G
2
= 100kg/h
- Độ ẩm vật liệu vào : W
1
= 80%
- Độ ẩm vật liệu ra : W
2
= 7%
- Nhiệt độ tác nhân sấy vào : t
1
= 75°C
- Nhiệt độ tác nhân sấy ra : t
2
= 40°C
- Trạng thái không khí ngoài trời nơi đặt thiệt bị sấy ở Huế nên ta chọn nhiệt
độ là : t

0
=

25
o
C, độ ẩm tương đối:
ϕ
0
= 81 % (STQTTBII, trang 100)
- Áp suất khí quyển: P
kq
= 1,033at
2.2. Xử lý số liệu
Các kí hiệu sử dụng:
G
1
: Lượng vật liệu trước khi vào mấy sấy (Kg/h)
G
2
: Lượng vật liệu sau khi ra khỏi mấy sấy (Kg/h)
G
k
: Lượng vật liệu khô tuyệt đối đi qua mấy sấy (Kg/h)
W
1
: Độ ẩm của vật liệu trước khi sấy, tính theo % khối lượng vật liệu ướt
W
2
: Độ ẩm của vật liệu sau khi sấy, tính theo % khối lượng vật liệu ướt
W : Độ ẩm được tách ra khỏi vật liệu khi đi qua máy sấy (Kg/h)

L : Lượng không khí khô tuyệt đối đi qua mấy sấy (Kg/h)
x
o
: Hàm ẩm của không khí trước khi vào caloripher sưởi (Kg/Kgkkk)
x
1
, x
2
: Hàm ẩm của không khí trước khi vào mấy sấy (sau khi đi qua caloripher
sưởi) và sau khi ra khỏi mấy sấy,(Kg/Kgkkk)
Từ bảng I.250/ STQTTB I/ trang 312:
t
1
= 75
o
C ⇒ P
1bh
= 0,393at
t
2
= 40
o
C ⇒ P
2bh
= 0,0752at
7
t
0
= 25
o

C ⇒ P
0bh
= 0,0323at
- Hàm ẩm của không khí:
x
0
=
00
00
*.
**622,0
bh
bh
PP
P
ϕ
ϕ
−
(kg/kgkkk) (16-3, trang 156, QTTBII)
Thay số vào ta được:
x
0
=
0,81*0,0323
0,622
1,033 0,81*0,0323−
= 0,0162 (kg/kgkkk)
-Nhiệt lượng riêng của không khí trước khi vào calorife:
I
0

= 10
3
*t
0
+(2493+1,97*t
0
)10
3
*x
0
(J/kgkkk) (7.5, trang 273, QTTBIV)
Thay số vào ta được:
I
0
= 25*10
3
+(2493+1,97*25)10
3
*0,0162 = 66,184*10
3
(J/kgkkk)
Hay I
0
= 66,184 (kJ/kgkkk)
- Trạng thái của không khí sau khi đi khỏi calorife (312, STQTTBTI) t
1
=75
o
C
P

1bh
=0,393at khi đi qua calorife không khí chỉ thay đổi nhiệt độ còn hàm ẩm
không thay đổi. Do đó x
1=
x
2
nên ta có :
ϕ
1
=
1
1 1
*
(0.622 )*
kq
bh
x p
x P+
(VII.11, trang
95, sổ tay QTTBII)
=
0,0162*1,033
(0,622 0,0162)*0,393+
= 0,066 =6,6%
- Nhiệt lượng riêng của không khí sau khi đi khỏi calorife:
I
1
= 10
3
*t

1
+(2493+1,97t
1
)10
3
*x
1
(VII.14, trang 96, STQTTBII)
Thay số vào:
I
1
= 75*10
3
+(2493+1,97*75)10
3
*0,0162 =117780 (J/kgkkk)
Hay 117,78 kJ/kgkkk
-Trạng thái của không khí sau khi ra khỏi phòng sấy t
2
=40
0
C, P
2bh
=0,0752at
Nếu sấy lý thuyết I
1
=I
2
=117,78 kJ/kgkkk
Ta có: I

2
= 10
3
*t
2
+(2493+1,97*t
2
)10
3
*x
2
(J/kgkkk)
Hay I
2
= t
2
+(2493+1,97*t
2
)*x
2
(kJ/kgkkk)
8
Từ đó hàm ẩm của không khí:
x
2
=
2 2
2
2493 1,97
I t

t
−
+
=
117,78 40
2493 1,97*40
−
+
= 0,03 (kg/kgkkk)
⇒
ϕ
2
=
2
2 2
*
(0.622 )*
kq
bh
x p
x P+
=
0,03*1,033
(0,622 0,03)*0,0752+
= 0,632 = 63,2%
2.3. Cân bằng vật liệu
2.3.1. Cân bằng vật liệu cho vật liệu sấy
Trong quá trình sấy ta xem như không có hiện tượng mất mát vật liệu, lượng
không khí khô tuyệt đối coi như không bị biến đổi trong suốt quá trình sấy.
G

1
: lượng vật liệu trước khi sấy.
G
2
: lượng vật liệu sau khi sấy.
G
k
: lượng vật liệu khô tuyệt đối.
Lượng vật liệu khô tuyệt đối: G
k
G
k
=G
1
100
100
1
W−
=G
2
100
100
2
W−
(7.22, trang 289, QTTBIV)
Trong đó: W
2
= 7%, G
2
= 100( kg/h)

⇒ G
k
= 100
100 7
100
−
= 93( kg/h )
Lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy: W
W = G
2
1
21
W100
WW
−
−
( 7.27, trang 289, QTTBIV)
= 100
80-7
100 80−
= 365( kg/h).
Lượng vật liệu trước khi vào phòng sấy:
G
1
= G
2
+ W

= 100+365 = 465( kg/h).
9

Bảng tổng kết:
Đại lượng Giá trị Đơn vị
G
1
465 Kg/h
G
2
100 Kg/h
G
k
93 Kg/h
W
1
80 %
W
2
7 %
W 365 %
2.3.2. Cân bằng vật liệu cho tác nhân sấy
Cũng như vật liêu khô, coi như không khí khô tuyệt đối đi qua máy sấy không
bị mất mát trong suốt quá trình sấy. Khi qua quá trình làm việc ổn định lượng
không khí đi vào máy sấy mang theo lượng ẩm là: Lx
1
Sau khi sấy xong lượng ẩm bốc ra khỏi vật liệu là W do đó không khí có thêm
lượng ẩm là W
Nếu lượng ẩm trong không khí ra khỏi máy sấy là Lx
2
thì có phương trình
cân bằng:
L*x

1
+ W = L*x
2
(7.28, trang 290, QTTBIV)

L
1
=
12
x
W
x−
=
02
x
W
x−
=
365
0,03 0,0163
=
−
26449,28( kg/h ).
L: là lượng không khí khô cần thiết để làm bốc hơi W kg ẩm trong vật liệu.
ta lại có T
0
=25
0
C,ứng với
ϕ


0
ρ
=1,185 kg/m
3
(trang 318, STQTTBI)
Lượng không khí khô cần thiết để làm bốc hơi 1kg ẩm trong vật liệu là:
l =
L
W
=
12
1
xx −
(kg/kg ẩm). ( VII.20, trang 102, sổ tay QTTBII )
Lượng không khí khô cần thiết để làm bốc hơi 1kg ẩm vật liệu:
l =
=
−
12
x
1
x
1
0,03 0,0162
=
−
72,46 ( kg/kg ẩm )
Bảng tổng kết:
10

Tác nhân
sấy
t
o
C x (kg/kgkkk)
ϕ
(%) I (kJ/kgkkk)
Trước khi
vào calorife
25 0,0162 81 66,184
Sau khi ra
khỏi calorife
75 0,0162 6,6 117,78
Sau khi ra
khỏi thiết bị
sấy
40 0,03 63,2 117,78
11
Chương 3. CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG VÀ TÍNH
TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH
3.1. Tính toán thiết bị chính
3.1.1. Thể tích không khí
a. Thể tích riêng của không khí vào thiết bị sấy:
v
1
=
bh
PP
TR
11

1
*
*
ϕ
−
(m
3
/kgkkk) (16-7, trang 157, QTTBII)
Với:

T
1
= 75+273 = 348
0
k
R: hằng số đối khí, R= 287(J/kg
0
k)
P = 1,033(at)
P
1bh
= 0,393(at)

ϕ
1
= 0,066
Thay số vào: v
1
=
4

287*348
(1,033 0,066*0,393)*9,81*10−
= 1,011(m
3
/kgkkk)
b. Thể tích không khí vào phòng sấy:
V
1
= L*v
1
= 26449,28*1,011 =267640,22(m
3
/h)
c. Thể tích riêng của không khí ra khỏi phòng sấy là:
v
2
=
bh
PP
TR
22
2
*
*
ϕ
−
(16-7, trang 157, QTTBII)
T
2
=40+273=313

0
K

2
ϕ
=0,632
P
2bh
=0,0752 at
Thay số vào: v
2
=
4
287*313
(1,033 0,632*0,0752)*9,81*10−
=0,929(m
3
/kgkkk)
d. Thể tích ra khỏi phòng sấy:
V
2
=L*v
2
=26449,28*0,929=24571,38(m
3
/h)
e. Thể tích trung bình của không khí trong phòng sấy:
12
V
tb

=
2
21
VV +
=
24571,38 26740,22
2
+
=25655,8(m
3
/h)
3.1.2. Chọn kích thước của băng tải
Gọi B
r
: Chiều rộng lớp băng tải (m)
h: Chiều dày lớp khoai tây (m) lấy h=0,03(m)
ω: Vận tốc băng tải chọn ω=0,35 m/phút

ρ
:Khối lượng riêng của khoai tây
ρ
=1034kg/m
3
- Năng xuất quá trình sấy:
G
1
=B
r
*h*ω*
ρ

(kg/m
3
)
 B
r
=
1
* * *60
G
h
ρ ω
=
465
0,03*1034*0,35*60
=0,71(m)
- Chiều rộng thực tế của băng tải:
B
tt
=
δ
Br
(
δ
:hiệu số hiệu chỉnh)

δ
=0,9 B
tt
=0,79(m)
Gọi L

b
:chiều dài băng tải (m)
l
s
:chiều dài phụ thêm, l
s
=1,2 (m)
T: Thời gian sấy, chọn T=0,58h
L
b
=
ρ
**
*
1
hBr
TG
+l
s
(trang 121, STQTTBII)
=
465*0,58
0,79*0,03*1034
+1,2=12(m)
- Ta chia băng tải thành nhiều băng tải ngắn, số băng tải ta chọn là i=2
 chiều dài mỗi băng tải L
b
=
12
2

=6(m)
Đường kính băng tải d=0,3 (m)
3.1.3. Chọn vật liệu làm phòng sấy
-Phòng sấy được xây dựng bằng gạch
13
-Bề dày tường 0,22m:
+Chiều dày viên gạch: 0,2m
+Hai lớp vữa hai bên: 0,02m
-Trần phòng được làm bằng bê tông cốt thép:
+Chiều dày: 0,02m
+Lớp cách nhiệt: 0,15m
-Chiều dài làm việc của phòng sấy: L
p
=L
b
+2L
bs
(9.8, trang 191, TT&TKHTS)
Với L
bs
là khoảng cách giữa băng tải đến tường, chọn L
bs
= 0,5 (m).
L
p
=6+2*0,5= 7(m)
- Chiều cao làm việc của phòng:
H
p
=i*d

băng
+(i-1)d+2d
bs
d, d
bs
là khoảng cách giữa các băng tải, và khoảng cách giữa băng tải đến trần
H
p
=2*0,3+0,3+2*0,4=1,7(m)
- Chiều rộng làm việc của phòng:

B
p
=B
tt
+2B
bs
B
bs
là khoảng cách giữa băng tải đến tường, chọn B
bs
=0,35

B
p
= 0,79+2*0,35=1,49(m)
Nên ta tính được:
+ Chiều dài của của phòng kể cả tường:
L
ph

= 7+ 2*( 0,02+0,2 ) =7,44m
+ Chiều rộng của phòng kể cả tường:
B
ph
= 1,49 + 2*( 0,02+0,2 ) =1,93m
+ Chiều cao của phòng kể cả trần:
H
ph
=1,7 + 0,15 + 0,02 =1,87m
3.1.4.Vận tốc chuyển động của không khí và chế độ chuyển động của không
khí trong phòng sấy
14
a.Vận tốc của không khí trong phòng sấy:
ω
kk
=
*
Vtb
Hp Bp

(trang 198, TTTKHTS-Trần Văn Phú)
=
25655,8
1,7*1, 49*3600
=2,81 (m/s)
b. Chế độ chuyển động của không khí
R
e
=
kk

*
tđ
l
ω
γ
(V.36, trang 35, STQTTBII)
R
e
: là hằng số Reynol đặc trưng cho chế độ chảy của dòng
l
tđ
: Đường kính tương đương
l
tđ
=

2* *
p p
p p
H B
H B
=
+
2*1,7*1,49
1,7 1,49+
=1,59m (trang 164, kỹ thuật sấy- Hoàng Văn
Chước)
Nhiệt độ trung bình của không khí trong phòng sấy
T
tb

=
75 40
2
+
=57,5
o
C
-Từ nhiệt độ trung bình này tra bảng I.255, trang 318, STQTTBI.
Với: λ=0,0288w/mđộ
γ=18,715*10
-6
m
2
/s
Re=
6
2,81*1,59
18,715*10
−
=23,91*10
4
Vậy Re =23,91*10
4
⇒
chế độ chuyển động của không khí trong phòng sấy là
chuyển động xoáy.
3.1.5. Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy và môi trường xung
quanh
1 2
1

2
ln
t t
tb
t
t
∆ −∆
∆ =
∆
∆
(V.8, trang 5, STQTTBII)
15
Với:
∆
t
1 :
Hiệu số nhiệt độ giữa tác nhân sấy vào phòng sấy với không khí bên
ngoài.
1t
∆
=75-25=50
0
C
∆
t
2:
Hiệu số nhiệt độ giữa tác nhân sấy đi ra khỏi phòng sấy với tác nhân sấy
bên ngoài.
∆
t

2
= 40-25 = 15
0
C
1 2
1
2
ln
t t
tb
t
t
∆ − ∆
∆ =
∆
∆
0
50 15
29,07
50
ln
15
tb
C
−
⇒ ∆ = =
3.2. Tổn thất nhiệt lượng
3.2.1 Tổn thất qua tường
Lượng nhiệt tổn thất qua tường
1000

3600
×
∆
=
W
tFK
q
tbtt
t
(kJ/kgaåm). (1.97, trang 60,QTTBIII)
Trong đó:
t
1
= 75
0
C: nhiệt độ tác nhân sấy trong thiết bị.
t
2
= 40
0
C: nhiệt độ không khí ngoài môi trường.
W = 365 (kg): lượng ẩm bay hơi.
k
t
: hệ số truyền nhiệt qua tường.
k
t
=
1 2
1 1 2 2

1
1 1
δ δ
α λ λ α
+ + +
( V.5, trang 3, STQTTBII)
Với:

1
δ
= 0,01 (m): chiều dày 1 lớp vữa

2
δ
= 0,2 (m): chiều dày lớp gạch.

1
λ
= 1,2 (W/mđộ): hệ số dẫn nhiệt của vữa.

2
λ
= 0,77 (W/mđộ): hệ số dẫn nhiệt của gạch.

1
α
: hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến tường.
16

2

α
: hệ số cấp nhiệt từ tường đến môi trường.
Lưu thể nóng ( không khí) chuyển động trong phòng do đối luu tự nhiên
( vì có sự chênh lệch nhiệt độ) và cưỡng bức ( quạt) không khí chuyển động
xoáy do Re>10
4
* Tính
1
α
:
1
α
= k(
,
1
α
+
,,
1
α
) (W/mđộ) (trang64, kỹ thuật sấy- Hoàng Văn Chước)
Trong đó:
k: hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc chế độ chuyển động của không khí. Khi
chuyển động xoáy và tường nhám thì k = 1,2 – 1,3.
Chọn k = 1,2.

,
1
α
: hệ số cấp nhiệt của không khí nóng đến thành máy sấy do đối lưu

cưỡng bức. (W/m
2
.độ).

,,
1
α
: hệ số cấp nhiệt của không khí nóng đến thành máy sấy do đối lưu tụ
nhiên tự nhiên.(W/m
2
.độ).
- Tính
,
1
α
.
,
,
1 tb
1
Nu
p
H
λ
α
∗
=
(1.20, trang 20, QTTBIII)
Với:
t

tb
: nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy trong thiết bị.
1 2
75 40
57,5
2 2
tb
t t
t
+ +
= = =
0
C
tb
λ
: hệ số dẫn nhiệt của tác nhân sấy ở nhiệt độ trung bình.

tb
λ
= 0,0288 (W/m.độ) ( Bảng I.255, STQTTB I)
,
1
Nu
: chuẩn số Nuselt.
Đối với không khí ta có công thức sau:
,
1
Nu
= 0,018*ε
1

*Re
0,8
(V.42, trang 16, STQTTBII) Trong đó:
Re: chuẩn số Renon.
17
Re= 23,91*10
4

ε
1
phụ thuộc vào tỷ số
p
td
L
l
và Re

p
td
L
l
=
7
1,59
=4,4
Tra bảng V.2 trang 15, STQTTB II
ε
1
= 1,198
=>

,
1
Nu
= 0,018*1,198*(23,75*10
4
)
0,8
=443,1
=>
,
,
1 tb
1
Nu
H
p
λ
α
∗
=
443,1 0,0288
1,7
∗
= =
7,337(W/m
2
.độ).
- Tính
,,
1

α
:
Gọi t
T1
là nhiệt độ trung bình của bề mặt tường tiếp xúc với không khí trong
phòng sấy
Chọn t
T1
=51,5
0
C
Gọi t
tbk
là nhiệt độ trung bình của chất khí vào phòng sấy
t
tbk
=
75 40
2
+
=57,5
0
C
Gọi t
tb
là nhiệt độ trung bình giữa tường trong phòng sấy với nhiệt độ trung
bình của tác nhân sấy.
t
tb
=

51,5 57,5
2
+
=54,5
0
C

,,
,,
1 tb
1
Nu
p
H
λ
α
∗
=
(1.20,trang 20,QTTBIII)
Trong đó:
H
p
: chiều cao phòng sấy. H
p
= 1,7m.
tb
λ
: hệ số dẫn nhiệt của tác nhân sấy ở nhiệt độ trung bình.
tb
λ

= 0,0288 (W/m.độ). ( Bảng I.255,trang 318, STQTTBI )
,,
1
Nu
: chuẩn số Nuselt.
18
Đối với không khí ta có công thức sau:
,,
1
Nu
= 0,47Gr
0,25
(trang 24, STQTTB II)
Chuẩn số Gratkov: đặc trưng cho tác dụng tương hỗ của lực ma sát phân tử
và lực nâng do chênh lệch khối lượng riêng ở các điểm có nhiệt độ khác nhau
của dòng.
Gr=
3
1
2
* *
*
p t
g H
T
γ
∆
(V.39, trang 13, STQTTBII)
Với g: gia tốc trọng trường, g = 9,8(m/s
2

)
H
ph
: chiều cao phòng sấy (m)

1t
∆
=t
tbk
-t
T1
=57,5-51,5=6
0
C
T= t
tbk
+273=57,5+273=330,5
0
K
⇒ Gr=
3
6 2
9,8*2,1 *6
(18,715*10 ) *330,5
−
=2,49*10
9
Mà chuẩn số Nuselt là:

,,

1
Nu
= 0,47*Gr
0,25
= 0,47*(2,49*10
9
)
0,25
=105,05
⇒
,,
,,
1 tb
1
Nu
p
H
λ
α
∗
=

105,05*0,0288
1,78
1,7
= =
(W/m
2
.độ)
Vậy hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến tường.

1
α
= k(
,
1
α
+
,,
1
α
) = 1,2( 7,337 + 1,78 ) = 10,94(W/m
2
.độ).
* Tính
2
α
:
2
α
=
,,
2
,
2
αα
+
(V.134, STQTTBII)
2
α
: hệ số cấp nhiệt do bức xạ nhiệt từ mặt ngoài của tường phòng sấy ra môi

trường ngoài (W/m
2
.độ).
,
2
α
: hệ số cấp nhiệt do không khí đối lưu tự nhiên (W/m
2
.độ).
19
,,
2
α
: hệ số cấp nhiệt do không khí đối lưu cưỡng bức (W/m
2
.độ).
Ta có nhiệt tải riêng của không khí từ phòng sấy đến môi trường xung quanh:
q
1
=α
1
*
1t
∆
=10,94*(57,5-51,5)=65,64(KJ/Kgẩm)
Trong quá trình truyền nhiệt ổn định thì:
q
1
=
1 2

3
1 2
1 2 3
T T
t t
δ
δ δ
λ λ λ
−
+ +
(V.2, trang STQTTBII)
Với :
δ
1
, δ
2
, δ
3
: bề dày các lớp tường,(m)
λ
1
, λ
2
, λ
3
: hệ số dẫn nhiệt tương ứng (W/m.độ)
δ
1
= δ
2

=0,01m: bề dày lớp vữa có λ
1
= λ
2
=1,2W/m.độ
δ
3
=0,2m: bề dày viên gạch có λ
3
=0,77W/m.độ
Vậy
3
1 2
1 2 3
δ
δ δ
λ λ λ
+ +
=
0,01 0,01 0,2
1,2 1,2 0,77
+ +
=0,276m
2
.độ/W
Từ đó:
t
T1
-t
T2

=q
1
*
3
1 2
1 2 3
δ
δ δ
λ λ λ
+ +
=65,64*0,276=18
0
C
t
T2
= t
T1
-17=51,5-18=33,5
0
C
Nhiệt độ lớp biên giới giữa tường ngoài phòng sấy và không khí ngoài trời:
T
bg
=
2
25
2
T
t +
=

33,5 25
2
+
=29,25
0
C
Tại nhiệt độ T
bg
này tra ( Bảng I.255,trang 318, STQTTBI )
λ=0,026665W/m.độ
γ=15,553.10
-6
m
2
/s
Nhiệt độ tường ngoài và nhiệt độ không khí có độ lệch là:

2t
∆
=t
T2
-t
kk
=33,5-25=8,5
0
C
Chuẩn số Gratket là
20
G
r

=
( )
3
3
2
9
2 2 12
9,8*1,7 *8,5
6*10
15,553 *10 8,5 273
p
gH t
T
γ
−
∆
= =
+
(V.39, trang 13,
STQTTBII)
Chuẩn số Nuxen là
Nu = 0,47*G
r
0.25
= 0,47*(6*10
9
)=130,863
Suy ra
,
2

α
=
130,863*0,0267
1,866
1,87
ph
Nu
H
λ
= =
W/m
2
độ
Hệ số cấp nhiệt do bức xạ
,,
2
α

,,
2
α
=
4 4
1 2
2
100 100
v o
T kk
C
T T

t t
ε
 
   
−
 
 ÷  ÷
−
   
 
 
(V.135,trang 41, STQTTBII)
Với
v
ε
:Độ đen của vữa lấy
v
ε
= 0,9
C
o
:Hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối ,lấy C
0
=5,67
T
1
= t
T2
+273=32,75+273=306,5
0

K
T
2
= t
kk
+273=25+273=298
0
K
Từ đó
4 4
,,
2
0,9*5,76 306,5 298
5,727
33,5 25 100 100
α
 
   
= − =
 
 ÷  ÷
−
   
 
 
Nên

, ,,
2 2 2
α α α

= +
= 1,866+5,727 = 7,593W/m
2
độ
Nhiệt tải riêng từ bề mặt của tường ngoài đến môi trường không khí
q
2
=
2 2
* 7,593*8,5 64,54t
α
∆ = =
KJ/kgẩm
So sánh
max
65,64 64,54
*100 1,67%
65,64
q
q
∆ −
= =
Vậy tổn thất qua tường
Q
t
=3,6*k
t
*
tb
tF ∆*

(KJ) (1.97, trang60, QTTBIII)
mà F = 2*L
p
*H
p
+2*B
p
*H
p
=2*7*1,7+2*1,49*1,7=28,866(m)
21
k =
3
1
1 2
1 1
2,004
1 1
1 1
0,276
10,94 7,593
i
i
i
δ
α α λ
=
= =
+ +
+ +

∑
Từ đó: Q
T
= 3,6*2,004*28,866*29,07 = 6053,9(KJ)
Vậy q
t
=
6053,9
16,586
W 365
T
Q
= =
(KJ/Kgẩm)
3.2.2 Tổn thất qua trần
Trần đúc: Lớp bê tông cốt thép dày
55.1);(02.0
22
==
λδ
m
(W/mđộ)
Lớp cách nhiệt dày
058.0);(15.0
33
==
λδ
m
(W/mđộ)
Để tính tổn thất qua trần ta cần xác định:


2 2
1,3*
tr
α α
=
=1,3*7,593=9,871(W/m
2
K)
Do đó hệ số truyền nhiệt qua trần: K
tr
=
3
2
1 2 3 2
1 1
1 0,02 0,15 1
1 1
10,94 1,55 0,058 9,871
tr
δ
δ
α λ λ α
=
+ + +
+ + +
=0,358(W/m
2
K)
Vậy tổn thất nhiệt qua trần:

Q
tr
=3,6*K
tr
*F
tr
*
t∆
=3,6*0,358*(7*1,49)(57,5-25)=436,87(KJ/h)
Nhiệt tải riêng:
q
tr
=
W
Q
tr
=
436,87
365
=1,197 KJ/kg ẩm
3.2.3 Tổn thất qua nền
Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy bằng 57,5
0
C, giả sử tường và phòng
sấy cách tường bao che của phân xưởng 2m. theo bảng 7.1( tính toán và thiết kế
hệ thống sấy, trang 142)
Ta có: q
1
=37,405W/m .Do đó tổn thất qua nền:
Q

n
=3,6*F
n
*q
1
=3,6 (7*1,49)*37,405=140,483 (KJ/h)
Suy ra q
n
=
1404,483
365
n
Q
W
=
=3,848 (KJ/kgẩm)
22
3.2.4 Tổn thất qua cửa
Hai đầu phòng sấy có cửa làm bằng thép dày
4
δ
=0.005m và lớp cách nhiệt
dày
5
δ
= 0,02m có hệ số dẫn nhiệt của thép
4
λ
=0.5 w/m.độ, và
5

δ
=0,057W/mđộ.
Do đó hệ số dẫn nhiệt của K
c
bằng:
k
c
=
5
4
1 4 2 5
1
1 1
δ
δ
α λ α λ
+ + +
=
1
1 0,005 1 0,02
10,94 0.5 7,593 0,057
+ + +
=1,712(W/m
2
.độ)
Cửa phía tác nhân sấy vào có độ chênh lệch nhiệt độ (t
1
-t
2
) còn đầu kia có độ

chênh lệch bằng(t
2
-t
0
)
Q
c
=3,6*K
c
*F
c
*[(t
1
-t
2
)+(t
2
-t
0
)]
=3,6*1,712*(1,7*1,49)*[(75-25)+(40-25)]
=1014,74(KJ/h)
 q
c
=
1014,74
365
=2,78(KJ/Kg ẩm)
Như vậy tổng tổn thất nhiệt truyền qua kết cấu bao che ra môi trường xung
quanh là

Q
tt
= Q
t
+ Q
c
+ Q
tr
+ Q
n
= 6053,9+1014,74 + 436,87 + 1404,483 =8909,993KJ/h
q
tt
=
8909,993
365
= 24,41 KJ/kgẩm
3.2.5 Tổn thất để làm nóng vật liệu sấy
Trong nông sản, nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi thiết bị sấy lấy thấp hơn nhiệt
độ tác nhân sấy tương ứng từ (5
÷
10)
0
C trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy và
tác nhân sấy ngược chiều nên t
vl2
= t
2
- (5
÷

10)
0
C vì vậy ta lấy t
vl2
= 40-5 = 35
0
C
Nhiệt dung riêng của chè ra khỏi phòng sấy:
C
vl
= C
vlk
*( 1 - W
2
) + C
ẩm
*W
2
(CT trang 191-Sách TT&TKHTS)
Trong đó:
C
vlk
: nhiệt dung riêng của khoai tây khô, C
vlk
= 3,62 (kJ/kg độ).
23
C
ẩm
= C
n

= 4,18 (kJ/kg độ) ( ẩm chính là nước).
W
2
= 7 (%) = 0,07.
Thay số vào ta có:
3,62(1 0,07) 4,18*0,07 3,66
vl
C⇒ = − + =
(kJ/kg độ).
Vậy tổn thất do vật liệu mang đi:
Q
VL
=G
2
*C
vl
*(t
vl2
-t
vl1
) (CT 16-18, trang 165, QTTBII)
= 100*3,66*(35 - 25)= 3660 (KJ/h).
Suy ra: q
vl
=
W
Q
Vl
=
3660

365
= 10,027 (KJ/kgẩm).
3.3 Các thông số của quá trình sấy thực
Ta xác định các thông số của quá trình sấy thực bằng phương pháp giải tích
vì nó dựa trên các công thức tính toán nên chính xác hơn.
- Nhiệt lượng bổ sung thực tế
Δ = q
b
+ C*t
vl1
-
∑
q (7.38, 292, QTTBIV)
q
b
=0 ( do không sử dụng caloripher bổ sung)
t
vl1
: nhiệt độ của vật liệu trước khi vào máy sấy

∑
q : tổng nhiệt tổn thất trong quá trình sấy

q
∑
=q
vl
+q
tt
=10,027+24,41=34,437(KJ/kg ẩm)


∆
=4,18*25-34,437=70,063 (KJ/Kg ẩm)
a. Không khí sau khi ra khỏi phòng sấy
Hàm ẩm của không khí ra khỏi phòng sấy trong quá trình sấy thực là:
x
2
'
=
1 0 2
2)
* *
( *
k
o h
X C t
r c t
−Ι + ∆ +
∆ − +
(CT VII.26,trang 105, STQTTB)
=
117,78 70,063*0,0162 40
70,063 (2493 1,97*40)
− + +
− +
=0,0295(kg/kgkkk)
Nhiệt dung riêng của không khí sau khi sấy:
24
I
2

'
=t
2
+(r
0
+C
h
*t
2
)*
,
2
x
=40+(2493+1,97*40)*0,0295=115,98(KJ/Kgkkk)
b. Không khí trước khi vào caloriphe và sau khi ra khỏi caloriphe
Do Δ = 70,063 > 0 nên ta có I
’
2
> I
’
1
và I
’
2
- I
’
1
=







′
−
′
∗∆=
′
∆
02
xx
l

Giải hệ phương trình:
′
=
′
′
++=
′
′
−
′
∗∆−
′
=
′
10
1111

0221
*)*97,12494(
)(
xx
xttI
xxII
Với
2
2
0
1
115,98( / )
70,063
0,0295( / )
75
I kJ kgkkk
x kg kgkkk
t C
′
=
∆ =
′
=
=
thay số vào ta có
1
0 1
112,89( / )
0,014( / )
I kJ kgkkk

x x kg kgkkk
′
=
′ ′
= =
Từ đó ta có:

0 0 0 0
(2494 1,97* )* 25 (2493 1,97*25)*0,014 60,59( / )I t t x kJ kgkkk
′
= + + = + + =
Vậy trong thực tế
2 2
1 1
0 0
115,89( / ), 0,0295( / )
112,89( / ), 0,014( / )
60,59( / ), 0,014( / )
I kJ kgkkk x kg kgkkk
I kJ kgkkk x kg kgkkk
I kJ kgkkk x kg kgkkk
′ ′
= =
′ ′
= =
′ ′
= =
Lượng không khí cần thiết để bốc hơi 1kg ẩm trong quá trình sấy thực
là:
l'=

' '
2 0
1 1
0,0295 0,0162x x
=
− −
=64,5(kg
kkk
/kgẩm)
L'=l'*W=64,5*365=23548,39(kg/h)
3.4. Phương trình cân bằng nhiệt lượng

v r
q q=
∑ ∑
3.4.1. Nhiệt lượng vào
a. Nhiệt lượng do calorife cung cấp
25