6.1. KHÁI NIỆM CHUNG
6.1.1. Các phương pháp làm khô vật liệu
1. Phương pháp cơ học: dùng máy ép, lọc, ly tâm v.v… để
tách nước, phương này dùng trong trường hợp không
cần tách nước triệt để mà chỉ làm khô sơ bộ vật liệu.
2. Phương pháp hóa lý: dùng một hóa chất để hút nước
trong vật liệu. ví dụ dùng canxi-clorua, axit sunfuric…
phương pháp này tương đối đắt và phức tạp, chu yếu là
để hút nước trong hỗn hợp khí.
3. Phương pháp nhiệt: dùng nhiệt để làm bốc hơi nước
trong vật liệu, phương pháp này được sử dụng rộng rãi.


Khái niệm:
Sấy là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu
bằng nhiệt.

Phân loại:
- Sấy tự nhiên.
- Sấy nhân tạo.

Mục đích của quá trình sấy:
Là làm giảm khối lượng của vật liệugiảm công
chuyên chở và làm tăng độ bền (các vật liệu gốm sứ, gỗ),
bảo quản tốt.


6.1.2. Tĩnh lực học và động lực học của QT sấy
Trong phần tĩnh lực học, ta sẽ tìm được mối quan hệ
giữa các thông số đầu và cuối của vật liệu sấy và tác nhân sấy

dựa theo phương trình cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệt
lượng. Từ đó ta xác định được thành phần vật liệu, lượng tác
nhân sấy và lượng nhiệt cần thiết.
Trong phần động lực học, ta sẽ nghiên cứu quan hệ
giữa sự biến thiên của độ ẩm vật liệu với thời gian và các
thông số của quá trình. ví dụ như tính chất và cấu trúc của
vật liệu, kích thước vật liệu, các điều kiện thủy động lực học
của tác nhân sấy… Từ đó ta xác định được chế độ sấy, tốc
độ sấy và thời gian sấy thích hợp.


6.2 TĨNH LỰC HỌC VỀ SẤY
6.2.1. Khái niệm về hỗn hợp không khí ẩm
Khi để một vật liệu ướt trong môi trường không khí khô
thì nước ở trong vật liệu sẽ bay hơi. Quá trình bay hơi nước
sẽ dừng lại khi nào áp suất riêng phần của hơi nước trong
không khí có trị số bằng áp suất hơi nước bão hòa ở nhiệt độ
này, lúc đó ta có hỗn hợp không khí đã bão hòa hơi nước.
Hỗn hợp không khí và hơi nước còn gọi là hỗn hợp
không khí ẩm. Sau đây là một số khái niệm đặc trưng cho
hỗn hợp không khí ẩm.


6.2.1.1. Độ ẩm tuyệt đối của không khí.
Là lượng hơi nước chứa trong 1m3 không khí ẩm tức là
về chỉ số thì bằng khối lượng hơi nước ở trong hỗn hợp không
khí ẩm. Ký hiệu là h ,[kg/m3].

6.2.1.2. Độ ẩm tương đối của không khí.
Độ ẩm tương đối của không khí (độ bão hòa

hơi nước) là tỷ số giữa lượng hơi nước chứa trong
1m3 không khí đó với lượng hơi nước trong không
khí đã bão hòa hơi nước ở cùng nhiệt độ và áp suất,
Ký hiệu: 

h

 bh

ph

pbh


6.2.1.3. Hàm ẩm của không khí ẩm.
Hàm ẩm của không khí là lượng hơi nước chứa trong 1
kg không khí khô.
Ký hiệu:

h
Y
 kkk

Y

, kg/kg kk khô

 ph
Y 0,622.
kg / kgkkk

p   pbh

6.2.1.4. Nhiệt lượng riêng của không khí ẩm
Nhiệt lượng riêng của không khí ẩm được xác định
bằng tổng số nhiệt lượng riêng của không khí khô và hơi
nước ở trong hỗn hợp.


6.2.1.5. Điểm sương.
Giả sử ta có một hỗn hợp không khí ẩm chưa bão hòa
hơi nướcCho làm lạnh hỗn hợp không khí này với điều kiện
là hàm ẩm không đổi. Nhiệt độ của hỗn hợp giảm dần xuống
đến một mức nào đó thì hỗn hợp đạt được trạng thái bão hòa
(φ=1).
Nếu ta tiếp tục giảm nhiệt độ thì hỗn hợp bắt đầu xuất
hiện những hạt sương mù do hơi nước đã bão hòagọi là
nhiệt độ điểm sương.
Ký hiệu: ts
điểm sương là giới hạn của quá trình làm lạnh không khí ẩm
với hàm ẩm không đổi.


Thay giá trị φ=1 vào phương trình tính hàm ẩm ta có:

pbh
Y 0,622.
p  pbh
Suy ra:

pbh 


Yp
0,622  Y

Biết được giá trị của áp suất bão hòa Pbh(áp suất
tương ứng với trạng thái điểm sương)  tra bảng tìm nhiệt
độ của nướcnhiệt độ này chính là nhiệt độ điểm sương.


6.2.1.6. Nhiệt độ bầu ướt.
Ta có thể cho nước bay hơi trong không khí với điều
kiện đoạn nhiệt thì trong suốt quá trình bay hơi nhiệt độ của
không khí giảm dần, hàm ẩm tăng dần, đến khi không khí bão
hòa hơi nước thì nước ngưng bay hơinhiệt độ này gọi là
nhiệt độ bầu ướt.
Ký hiệu: tư
Vậy, nhiệt độ bầu ướt là một thông số đặc trưng khả
năng cấp nhiệt của không khí để làm bay hơi nước cho đến
khi không khí bão hòa hơi nước.
Hiệu số giữa nhiệt độ không khí (nhiệt độ bầu khô) và nhiệt độ
bầu ướt đặc trưng cho khả năng hút ẩm của không khí
người ta gọi đó là thế sấy.

ε= tk - tư


6.2.1.7. Thể tích của không khí ẩm.
Thể tích không khí ẩm tính theo 1 kg không khí khô
được xác định theo công thức:
v 


RT
p   p bh

m 3 / kgkkk

6.2.1.8. Khối lượng riêng của không khí ẩm
Khối lượng riêng của không khí ẩm bằng tổng khối
lượng riêng của không khí khô và của hơi nước ở cùng một
nhiệt độ.

   kk   h , kg / m 3

To
0,378 pbh
   o (1 
)
T
p

ρ0: là khối lượng riêng của kk trong ĐKTC
P: áp suất chung của hỗn hợp không khí, N/m2
To: nhiệt độ không khí ở điều kiện tiêu chuẩn, K


6.2.2. Biểu đồ H- Y của không khí ẩm
6.2.2.1 Nguyên tắc thành lập đồ thị H- Y Y
H

Y


=const

H=const

Y
Hình 6.1 . Bieå
u dieã
n ñöôø
ng H - Y


6.2.2.2 Cỏch s dng biu H- Y
a. Xỏc nh trng thỏi khụng khớ m
b. Xỏc nh nhit im sng
H


-

10
0

tử
ts

Y

Hỡnh 7.4. Xaự
c ủũ

nh nhieọ
t ủoọt svaứ
tử

c. Xỏc nh nhit bu t tu


6.2.3. Cân bằng vật liệu và nhiệt lượng
6.2.3.1. Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy sấy bằng
không khí.


6.2.3.2 Cân bằng vật liệu trong máy sấy bằng không khí.
Độ ẩm vật liệu tính bằng phần trăm khối lượng của vật
liệu ướt.
Ví dụ: người ta gọi độ ẩm của vật liệu là 10% khối
lượng vật liệu ướt tức là nếu vật liệu ướt là 100kg thì lượng
ẩm chứa trong vật liệu là 10kg và lượng vật liệu khô tuyệt đối
là 90kg.
Độ ẩm vật liệu tính theo phần trăm khối lượng vật liệu
khô tuyệt đối.
Ví dụ: nếu ta có độ ẩm của vật liệu là 10% khối lượng
vật liệu khô tuyệt đối, tức là ta có lượng vật liệu ướt là 110kg,
lượng ẩm trong đó là 10kg và lượng vật liệu khô tuyệt đối là
100kg.


Gd,Gc - lượng vật liệu trước khi vào và sau khi ra khỏi máy
sấy, kg/s;
Gk –lượng vật liệu khô tuyệt đối đi qua máy sấy, kg/s;

- x d , x c : độ ẩm vật liệu trước và sau khi sấy, tính theo %
khối lượng vật liệu ướt;
- X d , X c : độ ẩm vật liệu trước và sau khi sấy, tính theo %
khối lượng vật liệu khô tuyệt đối;
W: lượng ẩm được tách ra khỏi vật liệu khi qua máy sấy,
kg/s;
L : lượng không khí khô tuyệt đối đi qua máy sấy, kgkkk/s;
Yo : hàm ẩm không khí trước khi vào caloriphe sưởi kg/kg
kkk;
Y , Y : hàm ẩm của không khí trước khi vào máy sấy ( sau
1
2
khi qua caloriphe sưởi) và sau khi ra khỏi máy sấy kg/kg kkk;


Từ hai khái niệm về độ ẩm trên, ta có thể tính toán
chuyển từ độ ẩm này sang độ ẩm kia theo công thức sau:
xd
Xd 
100%
100  x d
Xc

xc

100%
100  x c

Xd
xd 

100%
100  X d
Xc
xc 
100%
100  X c


Trong quá trình sấy, ta xem lượng vật liệu khô tuyệt đối
không đổi trong suốt quá trình.

100  x d
100  x c
Gk Gd
Gc
100
100
Từ đó rút ra:

Gd Gc

100  x c
100  x d

Gc Gd

100  x d
100  x c

Lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy là:

W = Gd – G c


6.2.3.3. Lượng không khí khô đi qua máy sấy:
Ta xem như lượng không khí khô tuyệt đối đi qua máy sấy
không bị mất mát trong suốt quá trình sấy.
Khi quá trình làm việc ổn địnhlượng không khí đi vào máy
sấy mang theo một lượng ẩm là LY1.
Sau khi sấy xonglượng ẩm bốc ra khỏi vật liệu là
Wkhông khí sấy có thêm một lượng ẩm là W.
Vậy, nếu lượng ẩm trong không khí ra khỏi máy sấy là LY2
thì ta sẽ có phương trình cần bằng vật liệu sau:
L Y1 + W = L Y2
Suy ra lượng không khí khô cần thiết để bốc W kg ẩm.
Vậy lượng không khí khô cần thiết để làm bốc hơi 1 kg
ẩm trong vật liệu:
L
1
l 
kg / kgåm
W Y 2  Y1


6.2.3.4. Cân bằng nhiệt lượng trong máy sấy bằng k.khí
Q - nhiệt lượng tiêu hao chung cho máy sấy, W
Qs - nhiệt lượng sưởi nóng không khí ở caloriphe sưởi, W
Qb - nhiệt lượng bổ sung trong phòng sấy, W
q

Q

W - nhiệt lượng tiêu hao riêng cho máy sấy, j/kg ẩm

Qs
qs 
W - nhiệt lượng tiêu hao riêng cho caloriphe, j/kg ẩm
Qb
qb  - nhiệt lượng tiêu hao riêng cho caloriphe bổ sung,
W

j/kg ẩm
H0,H1,H2 – hàm nhiệt của không khí trước khi vào caloriphe,
sau khi qua caloriphe và sau khi sấy xong, j/kg.


t0,t1, t2 - nhiệt độ không khí trước và sau khi vào caloriphe, sau
khi qua caloriphe và sau khi sấy xong, 0C
i0,i1,i2 - nhiệt lượng riêng của hơi nước trong không khí tương
ứng với nhiệt độ t0,t1,t2, j/kg;

1, 2 - nhiệt độ của vật liệu khi vào máy sấy và khi ra khỏi
máy sấy, 0C
Cvl - nhiệt dung riêng của vật liệu sấy, j/kg độ
Cvc - NDR của các bộ phận vận chuyển trong máy sấy, j/kg;
C - nhiệt dung riêng cua nước, j/ kg độ
Gvc - khối lượng của bộ phận vận chuyển vật liệu sấy, kg/s
tđ, tc - nhiệt độ ban đầu và cuối của bộ phận vận chuyển, 0C;
Qm -Qnhiệt
lượng mất mát trong quá trình sấy,W
m


qm 

W

- nhiệt lượng mất mát khi có 1 kg ẩm bốc hơi ra khỏi


Nhiệt lượng không khí mang vào: LH0
Nhiệt lượng do vật liệu mang vào: G2Cvl  1 + W 1C
Nhiệt lượng do bộ phận vận chuyển mang vào: Gvc Cvc tđ
Nhiệt lượng do caloriphe chính cung cấp: Qs
Nhiệt lượng do caloriphe bổ sung cung cấp: Qb
Tổng nhiệt
 lượngvào là:
LH0 + G2Cvl 1 + W 1C + GvcCvctđ +Qs + Qb

Nhiệt lượng do
không khí mang ra: LH2

Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra: G2Cvl 2
Nhiệt lượng do bộ phận vận chuyển mang ra: GvcCvctc
Nhiệt lượng mất mát: Qm
Tổng nhiệt lượng mang ra là:

LH2+ G2Cvl 2 + Gvc Cvc tc + Qm


Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:
LH 0  G2Cvl1  WC1  Gvc Cvc t d  Qs  Qb LH 2  G2Cvl 2  GvcCvct c  Qm
Từ đó rút ra:


Qs  Qb L( H 2  H o )  G2Cvl ( 2  1 )  Gvc Cvc (t c  t d )  Qm  WC1
Qs  Qb L( H 2  H 0 )  Qvl  Qvc  Qm  WC1
Nhiệt lượng cần cung cấp cho quá trình là:
Q Qs  Qb L( H 2  H 0 )  Qvl  Qvc  Qm  WC1
Nhiệt lượng tiêu hao riêng (theo 1kg ẩm)cho toàn máy sấy là:

Q Qs Qb
Qv1 Qvc Qm
q  
l ( H 2  H 0 ) 


 1C
W W W
W W W


Hoặc:

q q s  qb l ( H 2  H 0 )  q vl  q vc  q m  C1
q q s  qb 

H2  H0

Y2  Y0
qv1  qvc  qm  q
Suy ra:

q q s  qb 


q

 qv1  qvc  qm  C1

H2  H0
Y2  Y0

  q  C1

: nhiệt lượng tổn thất chung


Nhiệt lượng tiêu hao riêng cho sưởi:

H2  H0
qs 
  q  q b  C 1
Y2  Y0
Đặt:
Suy ra:

q b   1C   q  
qs 

H2  H0
Y2  Y0

 


q s l ( H 2  H 0 )  
Ta thấy nhiệt lượng bổ sung chung trừ cho nhiệt lượng tổn
thất chung ( qb  C1   q ) do đó người ta gọi  là nhiệt
lượng bổ sung thực tế.