Để sấy được khối hạt vật liệu rời trong lớp tầng sôi nói chung và sấy tầng sôi xung khí nói riêng yêu cầu phải xác định được giá trị vận tốc không khí đi qua lớp hạt làm cho khối hạt giả lỏng tối thiểu và giả lòng hoàn toàn. Để xác định được các giá trị vận tốc khí này yêu cầu phải xác định được một số thông số vật lý cơ bản của hạt gồm: đường kính hạt (dp), khối lượng thể tích khối hạt(b), khối lượng riêng của hạt (p), độ xốp lớp hạt (). Nếu hạt vật liệu có dạng hình cầu, thì kích thước của hạt được mô tả rõ ràng bằng đường kính của nó, nhưng nếu là hạt vật liệu rời có hình dạng bất kỳ thì kích thước của hạt phải được tính tính thêm hệ số cầu tính () để đưa hạt sấy về dạng hạt tương đương hình cầu. Kế thưa các công bố và thông qua thực nghiệm, nghiên cứu đã xác định được khối lượng riêng của hạt đường RS p = 1598 kg/m3, khối lượng thể tích của khối hạt b =889 kg/m3, độ rỗng khối hạt trạng thái tĩnh là = 0,44 và cầu tính của hạt là =0,85
8 trang |
Chia sẻ: Thục Anh | Ngày: 20/05/2022 | Lượt xem: 434 | Lượt tải: 0
Nội dung tài liệu Nghiên cứu xác định một số thông số vật lý của hạt đường RS ứng dụng trong tính toán thiết kế mô hình máy sấy tầng sôi xung khí, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Hội thảo CÁC NGHIÊN CỨU TIÊN TIẾN TRONG KHOA HỌC NHIỆT VÀ LƯU CHẤT
Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh
-13-
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ VẬT LÝ CỦA HẠT
ĐƯỜNG RS ỨNG DỤNG TRONG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH
MÁY SẤY TẦNG SÔI XUNG KHÍ
BÙI TRUNG THÀNH1, PHẠM QUANG PHÚ1
1 Khoa CN Nhiệt Lạnh, Trường ĐHCN Tp.HCM
buitrungthanh@iuh.edu.vn; phamquangphu@iuh.edu.vn
Tóm tắt
Để sấy được khối hạt vật liệu rời trong lớp tầng sôi nói chung và sấy tầng sôi xung khí nói riêng yêu
cầu phải xác định được giá trị vận tốc không khí đi qua lớp hạt làm cho khối hạt giả lỏng tối thiểu và giả
lòng hoàn toàn. Để xác định được các giá trị vận tốc khí này yêu cầu phải xác định được một số thông số
vật lý cơ bản của hạt gồm: đường kính hạt (dp), khối lượng thể tích khối hạt(b), khối lượng riêng của hạt
(p), độ xốp lớp hạt (). Nếu hạt vật liệu có dạng hình cầu, thì kích thước của hạt được mô tả rõ ràng bằng
đường kính của nó, nhưng nếu là hạt vật liệu rời có hình dạng bất kỳ thì kích thước của hạt phải được tính
tính thêm hệ số cầu tính () để đưa hạt sấy về dạng hạt tương đương hình cầu. Kế thưa các công bố và thông
qua thực nghiệm, nghiên cứu đã xác định được khối lượng riêng của hạt đường RS p = 1598 kg/m3, khối
lượng thể tích của khối hạt b =889 kg/m3, độ rỗng khối hạt trạng thái tĩnh là = 0,44 và cầu tính của hạt
là =0,85.
Từ khóa: khối lượng riêng, khối lượng thể tích, độ rỗng khối hạt, cầu tính, sấy tầng sôi xung khí
RESEARCH DETERMINES SOME PHYSICAL PARAMETERS OF THE SUGAR
CANE RS TO USE IN CALCULATING AND DESIGN A MODEL OF PULSE
FLUIDIZED BED DRYER
BUI TRUNG THANH1, PHAM QUANG PHU1
1 Faculty of Heat and Refrigeration Engineering, Industrial University of Ho Chi Minh City
buitrungthanh@iuh.edu.vn; phamquangphu@iuh.edu.vn
Abstract
In order to dry bulks of particles in the fluidized bed in general and on the impulse fluid bed in particular,
it is required to determine the value of the suface air velocity which get the bulk of solid particles to become
the minimum fluidization. For determination on these values of gas velocities, that required to determine
some of basic physical parameters of the solid particle including: solid particle diameter (dp), Bulk density
(b), density (p), porosity (). Incase the particle is spherical, the size of the particle is described by its
diameter. In fact in nature and food processing solid particles has any shape and so that the size of the
particle shall be included in the spherical factor () to bring theere solid particle to the equivalent spherical
particle. The research in this paper has determined the density of sugar granules RS (p)is 1598 kg / m3,
bulk density of particles (b) is 889 kg / m3, the porosity in stationary particle () is 0.44 and the sphericity
of the particle is 0.85.
keywords: density, bulk density, porosity, spherical, pulsated fluidized bed drying
HNKH-01
Hội thảo CÁC NGHIÊN CỨU TIÊN TIẾN TRONG KHOA HỌC NHIỆT VÀ LƯU CHẤT
Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh
-14-
GIỚI THIỆU
Để sấy được khối hạt vật liệu rời trong lớp hạt dưới giả lỏng (fluidization), nghĩa là các hạt sấy sôi
được trong dòng không khí nóng thì dòng tác nhân khí cấp vào lớp khối hạt cấp theo phương vuông góc
với lớp hạt và phải đạt tới một giá trị vận tốc tối thiểu để làm lớp hạt giả lỏng tối thiểu. Việc tính đúng vận
tốc không khí làm cho khối hạt giả lỏng tối thiểu và vận tốc khí làm cho khối hạt giả lỏng hoàn toàn hay
còn gọi sôi hoàn toàn cũng như tính ra vận tốc khí tới hạn để không làm cuốn các hạt bay ra khỏi buồng
sấy thì việc đầu tiên trong tính toán thiết kế một máy sấy tầng sôi nói chung và sấy tầng sôi xung khí nói
riêng là phải xác định được các thông số vật lý cơ bản của hạt gồm: đường kính hạt, khối lượng thể tích
khối hạt và khối lượng riêng của hạt, độ xốp lớp hạt. Nếu hạt vật liệu có dạng hình cầu, thì kích thước của
hạt được mô tả rõ ràng bằng đường kính của nó, nhưng nếu là hạt vật liệu rời có hình dạng bất kỳ thì kích
thước của hạt phải được tính tính thêm hệ số cầu tính để đưa hạt vật liệu sấy tương đương hình cầu.
Trong khuôn khổ bài báo, tác giả trình bày cách xác định một số thông số vật lý cơ bản khi của hạt
đường RS. Việc xác định được các thông số vật lý cơ bản của hạt đường RS làm cơ sở cho việc thiết kế mô
hình thực nghiệm sấy tầng sôi xung khí theo hướng nghiên cứu của nhóm tác giả.
DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Cầu tính của hạt có hình dạng bất kỳ
Xét một khối hạt rời để ở trạng thái tự nhiên, các hạt luôn chịu lực dính lẫn nhau và trọng lực của hạt.
Tại trạng thái này V = 0; dv/dt = 0. Tăng vận tốc dòng khí lên đến giá trị tối thiếu ta có phương trình cân
bằng:
F= G -A (1)
A = Vh.ρh.g (2)
Trong đó: G = m.g là trọng lực khối hạt, A-lực đẩy Archimedes, Vh-thế tích khối hạt, m3,- khối lượng
riêng của hạt, kg/m3, g gia tốc trọng trường, m/s2 .
Để khối hạt có thể giãn ra và chuyển động qua lại và có trạng thái linh động còn gọi là giả lỏng hay còn
gọi là trạng thái lơ lửng thì vận tốc hạt lúc này được gọi là vận tốc cân bằng của hạt Vcb (m/s) được tính
theo Công thức (1) [1]
.
p
cb p
g
U k d
= (3)
Trong đó: dp - đường kính hạt dạng cầu hoặc tròn, m; g – khối lượng riêng của khí, kg/m3;k là hệ số theo
kích thước hạt; k = 10 khi dh =0,00001 0,07m; k = 170 khi dh = 0,005 0,07 m [1].
Theo [2] để lớp hạt giả lỏng hoàn toàn và sôi ổn định, vận tốc dòng khí qua lớp hạt Vg (m/s) được xác
định qua tiêu chuẩn Reynolds:
Re.
.
g
g
g p
U
d
= (4)
Trong đó: g – Độ nhớt động lực học, N.s/m2 .
Như vậy nếu hạt có dạng tròn hay hình cầu thì kích thước hạt rất dễ dàng được xác định và được mô tả bằng
đường kính (dp) của nó.
Theo [2], tốc độ cân bằng của hạt vật liệu có hình dạng bất kỳ được tính theo công thức 2
4 . ( )
/
3.
p p g
cb
d g
g d
U m s
C
−
= (5)
với: Cd - hệ số trở lực. Cd là hàm phụ thuộc vào chuẩn số Re và cầu tính của hạt Cd = f(Re; ).
Thực tế trong tự nhiên cũng như trong thực tế sản xuất, quy trình công nghệ lại không thể tạo ra được
hạt cầu hoặc hiếm khi gặp, hầu hết các hạt đều có hình dạng bất kỳ. Do vậy bắt buộc khi tính toán ta phải
quy kích thước các hạt bất kỳ về kích thước trung bình và tính toán giá trị kích thước hạt dựa trên khái niệm
hệ số cầu tính của hạt. Một hạt không có dạng hình cầu được xác định bằng định nghĩa “cầu tính” trong
đó là đại lượng không thứ nguyên [2]
Hội thảo CÁC NGHIÊN CỨU TIÊN TIẾN TRONG KHOA HỌC NHIỆT VÀ LƯU CHẤT
Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh
-15-
𝜙 =
𝐷𝑖ệ𝑛 𝑡í𝑐ℎ 𝑘ℎố𝑖 𝑐ầ𝑢 𝑐ó 𝑐ù𝑛𝑔 𝑡ℎể 𝑡í𝑐ℎ 𝑣ớ𝑖 ℎạ𝑡
𝐷𝑖ệ𝑛 𝑡í𝑐ℎ 𝑏ề 𝑚ặ𝑡 𝑐ủ𝑎 ℎạ𝑡
(6)
Theo [2] Tiêu chuẩn Anh BS 4359 (1970) cung cấp các giá trị đo lường về cầu tính của một số loại hạt
thông dụng và có giá trị nằm trong khoảng từ 0,28 – 0,95 (Bảng 1). Việc đo diện tích bề mặt hạt yêu cầu
phải có thiết bị và thực hiện trong phòng thí nghiệm.
Bảng 1. Cầu tính một số hạt thông dụng [2]
Cầu tính của hạt rất khó xác định được và chủ yếu dựa vào các kết quả từ các tài liệu sẵn có, tuy nhiên,
nếu biết trước được vận tốc dòng khí qua khối hạt và độ rỗng của khối hạt thì có thể dựa vào quan hệ tương
quan giữa tiêu chuẩn Archimedes và tiêu chuẩn Reynolds ở trạng thái sôi tối thiểu để xác định được cầu
tính của hạt vật liệu [3]:
2
2 3 3
(1 ) 1,75
150 Re Re
mf
mf mf
mf mf
Ar
−
= + (7)
Trong đó: Ar – Tiêu chuẩn Archimedes.
3
2
. .( ).g p g p
g
g d
Ar
−
= (8)
Remf – Tiêu chuẩn Reynolds ở trạng thái sôi tối thiểu
Re
g mf p
mf
g
U d
= (9)
mf – Độ rỗng ở trạng thái sôi tối thiểu.
Khối lượng riêng của hạt và khối lượng thể tích khối hạt
a. Khối lượng riêng của hạt
Khối lượng riêng của hạt (density) sử dụng trong các phương trình tính toán khối hạt vật liệu giả lỏng được
định nghĩa là khối lượng của một hạt chia cho thể tích thủy động của nó. Thể tích này “được thấy” bằng
dòng lưu chất trong tương tác động học giữa lưu chất với hạt bao gồm thể tích của tất cả các lỗ rỗng kín và
hở.
Hình 1. Thể tích thủy động của một hạt [4].
Vật liệu Cầu tính Vật liệu Cầu tính
Hạt cát (tròn)
Hạt cát có cạnh
Hạt than đá (nghiền)
Hạt mica
0,92
0,66
0,6 – 0,75
0,28
Hạt nhôm oxyt
Hạt đá vôi
Hạt muối tinh
Bột nghiền
0,3 – 0,8
0,5 – 0,9
0,84
0,89
Hội thảo CÁC NGHIÊN CỨU TIÊN TIẾN TRONG KHOA HỌC NHIỆT VÀ LƯU CHẤT
Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh
-16-
p
p
p
m
V
= (10)
Trong đó:p – Khối lượng riêng của hạt, kg/m3; mp – khối lượng của hạt, kg; Vp – Thể tích thủy động của
hạt, m3.
b. Khối lượng thể tích khối hạt
Khái niệm khối lượng thể tích của hạt, b (bulk density) được đề cập để tính toán chính xác kích thước
buồng sấy hạt và đặc biệt là trong tính toán các thông số thủy động học khi thiết kế lớp hạt hóa sôi. Khối
lượng thể tích không dễ đo được một cách trực tiếp mặc dù Geldart (1972) [5] đã đề xuất nhiều phương
pháp.
Khối lượng thể tích được xác định bằng phương trình (11):
b
b
b
m
V
= (11)
Trong đó: b – khối lượng thể tích, kg/m3; mb – khối lượng của khối hạt, kg; Vb – Thể tích của khối hạt, m3
(bao gồm độ rỗng giữa các hạt).
Độ rỗng
Độ rỗng hay còn gọi độ xốp của một lớp hạt () là phần thể tích lớp hạt chiếm chỗ do khoảng không
gian giữa các hạt rắn. Giá trị của độ rỗng phụ thuộc vào hình dạng hạt, dạng mà chúng sắp xếp trong lớp
hạt (những hạt nhỏ có thể lấp đầy độ rỗng giữa các hạt lớn hơn), kích thước của lớp hạt (độ rỗng gần buồng
chứa hoặc là bề mặt bên trong khác với độ rỗng ở giữa lớp hạt). Độ rỗng được phỏng chừng từ dạng hình
học của các hạt đơn lẻ là thiếu tin cậy trong thực tiễn. Độ rỗng lớp hạt chỉ được tin cậy cao chỉ khi tiến hành
thí nghiệm trong điều kiện cụ thể khi có tính đến độ ẩm của hạt.
Theo [2] độ rỗng của khối hạt ở trạng thái tĩnh được xác định bằng công thức:
0 1
b
p
= − (12)
Nếu lớp hạt được xếp chặt hoặc được nén xuống, độ rỗng sẽ nhỏ hơn độ rỗng được tính ở trên.
Theo [6], độ rỗng của lớp hạt ở trạng thái sôi tối thiểu có thể được tính bằng công thức thực nghiệm:
0 0 010%. 1,1.mf = + = (13)
Theo Kunii và Levenspiel [7] đưa ra phương trình tương quan về mặt cân bằng khối lượng:
0 0. (1 ) . (1 ) .p mf p mfg H A g H − = − (14)
Trong đó: g- gia tốc trong trường, m/s2 ; 0, mf - độ rỗng trong khối hạt trạng thái tĩnh và trạng thái lớp hạt
giả lỏng tối thiểu; H0, Hmf - chiều cao của lớp hạt ở trạng thái tĩnh và chiều cao của lớp hạt ở trạng thái sôi
tối thiểu, m; A - Diện tích ghi phân phối khí hay tiết diện lớp hạt sấy, m2.
Như vậy chiều cao lớp hạt khi sôi tối thiểu (Hmf):
0
0
(1 )
(1 )
mf
mf
H H
−
=
−
(15)
Khi tính toán độ rỗng của lớp hạt ở trạng thái sôi ổn định, Zabrodsky được trình bày trong [8] đưa ra
công thức tính theo tiêu chuẩn Reynolds và Archimedes như sau:
0,21
218Re 0,36Re
s
Ar
+
=
(16)
Khi lớp hạt bị dòng tác nhân khí lôi cuốn thì = 1.
PHƯƠNG TIỆN VÀ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
Quá trình thực nghiệm được tiến hành bằng các loại dụng cụ đo bao gồm: Ống nghiệm của Đức sản xuất
có thang chia vạch 1ml; Cân tiểu ly kỹ thuật số hiệu Ohaus PA214 của Mỹ sản xuất độ nhạy 0,0001g; Máy
phân tích độ ẩm Axis AGS100 của Đức, sai số đo 0,01%,; Dụng cụ đo vận tốc gió Extech SDL350 của Đài
Hội thảo CÁC NGHIÊN CỨU TIÊN TIẾN TRONG KHOA HỌC NHIỆT VÀ LƯU CHẤT
Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh
-17-
Loan sản xuất với sai số 0,01 m/s; Đồng hồ đo chênh lệch áp suất Extech HD350 của Mỹ sản xuất; Bộ điều
khiển nhiệt độ Autonics TZN4M và bộ ghi PNTECH DDC-C46 của Nhật Bản được sử dụng để điều khiển
và ghi dữ liệu nhiệt độ trong quá trình sấy phạm vi đo từ 0400C và sai số 0,5C; Thiết bị đo tần số Extech
SDL350, sai số 0,01 dùng đo tần số xung khí cấp vào buồng sấy và dung dịch ethylene glycol.
Hình 4. Các dụng cụ đo phục vụ thí nghiệm.
Kết hợp với mô hình máy sấy tầng sôi xung khí, năng suất 5kg/mẻ được lắp đặt tại phòng thực hành
X6.11, trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh. Mô hình có các thông số kỹ thuật như sau:
Năng suất: 5kg/h (Kích thước (dài rộng cao): 1100mm 600mm 1500mm); Bộ gia nhiệt điện trở,
công suất cực đại: 6 kW; Công suất quạt ly tâm cấp khí nóng: 1,5kW/3P/380V.
1- Tủ điện điều khiển; 2- Quạt cấp không khí; 3- Bộ gia nhiệt; 4- Buồng lắng; 5- Buồng sấy;
6- Buồng phân phối TNS; 7- Cửa lấy mẫu; T1, T2, T3: các vị trí đo nhiệt độ
Hình 5. Mô hình máy sấy tầng sôi xung khí.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Thực nghiệm xác định khối lượng riêng của hạt đường RS
Đổ dung dịch ethylene glycol vào ống nghiệm, xác định được thể tích dung dịch, thực hiện cân của một
mẫu đường RS bất kỳ từ bao đường, xác định chênh lệch thể tích trước và sau khi cho lượng đường RS vào
Hội thảo CÁC NGHIÊN CỨU TIÊN TIẾN TRONG KHOA HỌC NHIỆT VÀ LƯU CHẤT
Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh
-18-
ống nghiệm. Từ các số liệu về khối lượng và thể tích đo được, sẽ xác định được khối lượng riêng của hạt
đường RS dựa theo phương trình (10). Kết quả thí nghiệm được trình bày trong Bảng 2.
Bảng 2. Kết quả đo khối lượng riêng đường RS.
Thí nghiệm
Thể tích dung
dịch ban đầu
(ml)
Khối lượng
đường (g)
Thể tích
hỗn
hợp(ml)
Khối lượng riêng
(kg/m3)
1 5 6,3156 9 1578,9
2 15 8,020 20 1604,0
3 50 33,756 71 1607,4
4 100 47,050 130 1568,3
5 150 32,334 170 1616,7
6 250 232,2 395 1601,4
7 500 477,0 800 1590,0
8 1000 806,8 1500 1613,6
9 1500 639,8 1900 1599,5
Khối lượng riêng trung bình: 1597,8
Độ lệch chuẩn: 16,0
Kết quả đo đạc được là p = 1598 kg/m3. Theo [9] và [10], khối lượng riêng của hạt đường RS lần lượt là
là 1590 và 1600 kg/m3 nên kết quả đo này là hợp lý và được sử dụng trong các tính toán liên quan.
Thực nghiệm xác định khối lượng thể tích và độ rỗng
Cũng sử dụng các dụng cụ thí nghiệm như trong thí nghiệm xác định khối lượng riêng, nhưng trong thí
nghiệm này không sử dụng dung dịch ethylene glycol. Đường RS nguyên liệu lấy ngẫu nhiên được đưa
thẳng vào ống nghiệm dưới trạng thái tĩnh tự nhiên thông qua một phễu. Trong thí nghiệm này, khối lượng
thể tích khối hạt ρb; và độ rỗng trong khối hạt s được xác định bằng cách sử dụng công thức (11) và (12).
Thí nghiệm được thực hiện trên 06 loại ống nghiệm khác nhau với dải thể tích thay đổi từ 9 – 2000 ml và
cho kết quả như trong Bảng 3.
Bảng 3. Kết quả đo khối lượng thể tích đường RS.
Thí nghiệm
Khối lượng
(g)
Thể tích
chiếm chỗ
(ml)
Khối lượng
riêng thể tích
(kg/m3)
Độ
rỗng
1 8,0 9,0 888,9 0,444
2 13,3 15,0 886,7 0,445
3 17,0 19,0 894,7 0,440
4 17,8 20,0 890,0 0,443
5 45,0 51,0 882,4 0,448
6 71,2 81,0 879,0 0,450
7 88,6 100,0 886,0 0,446
8 103,8 120,0 865,0 0,459
9 133,8 150,0 892,0 0,442
10 182,8 204,0 896,1 0,439
11 224,8 250,0 899,2 0,437
12 269,4 300,0 898,0 0,438
Hội thảo CÁC NGHIÊN CỨU TIÊN TIẾN TRONG KHOA HỌC NHIỆT VÀ LƯU CHẤT
Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh
-19-
13 356,8 400,0 892,0 0,442
14 445,6 500,0 891,2 0,442
15 731,2 820,0 891,7 0,442
16 900,4 1010,0 891,5 0,442
17 1325,4 1500,0 883,6 0,447
18 1783,4 2000,0 891,7 0,442
Trung bình 888,9 0,444
Độ lệch chuẩn 7,956 0,005
Kết quả xác định được khối lượng thể tích khối hạt là b = 889 kg/m3. Theo [10], khối lượng thể tích của
hạt đường RS là là 800 kg/m3 nên kết quả đo này là hợp lý và được sử dụng trong các tính toán liên quan.
Thực nghiệm xác định cầu tính của hạt
Như đã phân tích ở trên để tính toán được vận tốc cân bằng của hạt, vận tốc khí làm lớp hạt sôi tối thiểu,
vận tốc sôi ổn định và vận tốc tới hạn của bất kỳ hạt vật liệu nào cũng như tính toán cụ thể cho trường hợp
sấy đường RS phải xác định được cầu tính của hạt. Kết quả xác định giá trị cầu tính của một số loại hạt cho
trong Bảng 1 trình bày trong [2] chỉ mang tính tham khảo cho các vật liệu rời tương ứng. Như vậy trong
trường hợp sấy đường RS cụ thể phải có được số liệu cầu tính thông qua thực nghiệm. Dụng cụ thí nghiệm
xác định cầu tính cho trường hợp này được sử dụng như thí nghiệm trên, ngoài ra còn có thêm dụng cụ
đo vận tốc tác nhân khí trên bề lớp hạt ở trạng thái sôi tối thiểu.
Thừa nhận kết quả từ thí nghiệm xác định khối lượng riêng của hạt đường RS trình bày ở trên là ρp =
1598 kg/m3. Nhiệt độ của dòng tác nhân cung cấp cho thí nghiệm này được duy trì ổn định ở nhiệt độ ở
80C và chiều dày lớp hạt sôi trong thí nghiệm này được để ở mức H0 = 30mm. Thí nghiệm nhằm xác định
vận tốc khí bề mặt ở trạng thái sôi tối thiểu theo vật liệu đường RS. Sử dụng công thức (8) và (9) xác định
được các tiêu chuẩn Archimedes (Ar) và Reynolds (Remf) và và sau đó thay vào phương trình (7) để tìm ra
kết quả cầu tính của hạt đường RS cho từng trường hợp cụ thể và sau đó lấy kết quả cầu tính trung bình
để làm cơ sở tính toán lý thuyết khi thiết kế sấy đường RS tầng sôi xung khí.
Hình 6. Đồ thị thực nghiệm xác định vận tốc sôi tối thiểu.
Trong trường hợp này, với hạt đường RS có kích thước trung bình dm = 892μm, độ rỗng ở trạng thái sôi tối
thiểu εmf = 0,488 (phương trình 13), độ nhớt động lực học μf = 2,096.10-5 kg/(m.s) và khối lượng riêng của
tác nhân ρg = 0,9994 kg/m3, tương ứng với nhiệt độ sấy đường RS theo [11]ở 80C [15]. Khối lượng riêng
hạt ρp là 1598 kg/m3, vận tốc sôi tối thiểu được xác định bằng thí nghiệm là 0,54 m/s.
Lúc này cầu tính của hạt đường RS được xác định như sau: từ phương trình (8) và (9), lần lượt tính được
giá trị của tiêu chuẩn Archimedes và tiêu chuẩn Reynolds là: Ar = 25294,46 và Re = 19,99.
Thay các giá trị vào phương trình (7) dẫn đến,
Hội thảo CÁC NGHIÊN CỨU TIÊN TIẾN TRONG KHOA HỌC NHIỆT VÀ LƯU CHẤT
Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh
-20-
2
3 2 3
2
150(1 0,488) 1,75
25294,46 19,99 19,99
0,488 0,488
25294,46 6002,51 13167,6 0
−
= +
− − =
Giải phương trình bậc 2 này và được 01 nghiệm âm và 01 nghiệm dương. Chỉ nghiệm dương = 0,85
mới có ý nghĩa vật lí và do đó cầu tính của hạt đường RS là 0,85.
KẾT LUẬN
Kế thừa các công thức tính toán được công bố kết hợp với thực nghiệm, nghiên cứu đã xác định được
khối lượng riêng của hạt đường RS p là 1598 kg/m3, khối lượng thể tích của khối hạt b là 889 kg/m3, độ
rỗng khối hạt trạng thái tĩnh là 0,44 và cầu tính của hạt là 0,85.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Cranikov B.B.Podemno, Transport Machinery in cenkom kozeyctb. Moscow "koloc ", 1987.
[2]. Howard.J.R. Fluidized bed Technology, principles and application, Publisher Taylor & Francis Group Date, 1989
[3]. F. Mohos, Confectionery and chocolate engineering. John Wiley & Sons, 2016.
[4]. Martin Rhodes, Fluidization of Particles by Fluids, Department of Chemical Engineering, Monash University,
Melbourne, Australia.
[5]. D. Geldart, “The effect of particle size and size distribution on the behaviour of gas-fluidised beds,” Powder
Technol., vol. 6, no. 4, pp. 201–215, 1972.
[6]. Ginzburg AS. Theoretical and Technical Basis of Drying Food Products. Moscow: Pishchevaya Promyshlennost;
1973. p. 528 (in Russian).
[7]. Kunii, D. and O. Levenspiel, Fluidization engineering. Butterworth-Heinemann., 1991.
[8]. W.-C. Yang, Handbook of fluidization and fluid-particle systems, vol. 1, no. 3. 2003.
[9]. P. J. Fellows, “Food processing technology,” Food Process. Technol., 2009.
[10]. F. Mohos, Confectionery and chocolate engineering. John Wiley & Sons, 2016.
[11]. Y. A. Cengel and M. A. Boles., Thermodynamics: An Engineering Approach 6th Editon (SI Units). The McGraw-
Hill Companies, Inc., New York., 2007.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- nghien_cuu_xac_dinh_mot_so_thong_so_vat_ly_cua_hat_duong_rs.pdf