NGHIÊN CỨU CÁC MÔI CHẤT TẢI NHIỆT DÙNG TRONG KỸ THUẬT SẤY Ở NHIỆT ĐỘ CAO
A RESEARCH HEAT LOAD
SUBSTANCES USED IN HIGH TEMPERATURE DRYING TECHNIQUE
TÓM TẮT
Môi chất tải nhiệt có nhiệm vụ truyền tải nhiệt năng từ nơi
sản xuất nhiệt đến nơi tiêu thụ. Ngày nay, môi chất tải nhiệt được ứng dụng rất
rộng rãi trong công nghiệp và đời sống. Đặc biệt với các hệ thống sấy ở nhiệt
độ cao, môi chất tải nhiệt đóng vai trò quan trọng để gia nhiệt cho tác nhân
sấy. Báo cáo này trình bày nghiên cứu các môi chất tải nhiệt dùng trong kỹ
thuật sấy ở nhiệt độ cao, trong đó chúng tôi đã giới thiệu, phân tích các tính
chất nhiệt động, truyền nhiệt và khả năng không bị phân hủy do nhiệt độ của một
số môi chất tải nhiệt phổ biến, qua đó lựa chọn dầu truyền nhiệt là môi chất
tải nhiệt tối ưu và tiến hành nghiên cứu hệ số tỏa nhiệt của môi chất này. Các
kết quả nghiên cứu là cơ sở cho những doanh nghiệp, đơn vị thiết kế chế tạo lò
dầu truyền nhiệt, thiết bị trao đổi nhiệt… có thể tham khảo khi tính toán, lựa
chọn môi chất tải nhiệt nhằm mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất.
Từ khóa: Môi
chất tải nhiệt, kỹ thuật sấy, nhiệt độ cao, hệ số tỏa nhiệt, dầu truyền nhiệt, tư
vấn, hiệu quả kinh tế,…
ABSTRACT
Thermal fluid heat
transfer has mission to transport heat energy from producing place to the place
of consumption. Nowadays, the refrigerant heat load is applied widely in
industry and daily life. Especially with the drying system at high temperature,
thermal fluid plays an important role to heat the drying agent. This report
presents the research of thermal environment in the technique used in
high-temperature drying, in which we introduce and analyze the thermodynamic
properties, heat transfer and capability can not be destroyed by heat of some universal
heat load refrigerants, which is the choice of thermal oil is optimum heat load
substance and studied heat coefficients of this refrigerant. The research
results are the basis for the business, units design and manufacture of heat transfer
oil furnace, heat exchange equipment... can refer to calculations, choose heat
load refrigerant to bring benefits economic highest.
Key words: Refrigerant
heat load, drying techniques, high temperature, heat coefficient, Thermal oil, advise,
economic efficiency,...
1. Đặt vấn
đề
Phương
pháp sấy ở nhiệt độ thấp tránh được hư hại sản phẩm, nhưng có thể làm cho thời
gian sấy kéo dài khiến những sản phẩm nông nghiệp sau khi thu hoạch không được
sấy khô kịp thời, dẫn đến sản phẩm sẽ giảm phẩm chất, thậm chí bị hỏng gây ra
tình trạng mất mùa sau thu hoạch. Vì vậy để quá trình sấy diễn ra nhanh nhằm giảm
độ ẩm một cách nhanh chóng, ngăn chặn sự hư hỏng và đảm bảo chất lượng sản phẩm,
người ta đã áp dụng phương pháp sấy ở nhiệt độ cao.
Phương pháp sấy ở nhiệt độ cao
yêu cầu các vật liệu sấy là vật ẩm dễ sấy, chứa ẩm tự do hay ẩm mao dẫn, cường
độ thoát ẩm diễn ra nhanh nên thời gian sấy ngắn. Do vậy, phương pháp này thiết
bị sấy thường sử dụng là thiết bị sấy đối lưu với phương pháp cấp nhiệt gián
tiếp hoặc trực tiếp. Trong đó phương pháp dùng môi chất tải nhiệt cấp nhiệt
gián tiếp cho tác nhân sấy để sấy nhiên liệu trước khi đưa vào buồng đốt, sấy
các hạt nông sản, sấy quặng và sấy các loại tinh bột mà đặc biệt biến là tinh
bột sắn được sử dụng rất phổ biến.
Hiện
nay các môi chất tải nhiệt như hơi nước bão hòa, hơi quá nhiệt, khói nóng, dầu
truyền nhiệt… đang được dùng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất tinh bột sắn của
các nước trên thế giới như Thái Lan, Indonexia và ngay cả ở Việt Nam. Tuy
nhiên, ở nước ta do điều kiện khí hậu thay đổi thất thường, nguồn điện không
được duy trì liên tục trong quá trình sản xuất, chế độ vận hành chưa phù hợp
gây mất an toàn, cháy nổ hệ thống, hơn nữa vấn đề lựa chọn và sử dụng các môi
chất tải nhiệt cũng chưa có tài liệu nào hướng dẫn cụ thể nên hiệu quả mà các
môi chất tải nhiệt mang lại còn nhiều hạn chế.
Như vậy để giảm giá
thành trong công đoạn sấy, nâng cao hiệu quả kỹ thuật sấy ở nhiệt độ cao. Cần
phải có những nghiên cứu cũng như đưa ra đánh giá một cách tổng thể về các môi
chất tải nhiệt này thì mới có thể tư vấn cho các doanh nghiệp cũng như các đơn
vị sản xuất nhằm lựa chọn môi chất tải nhiệt tối ưu mang lại hiệu quả kinh tế cao
nhất.
2. Nội dung nghiên cứu
2.1. Tổng quan về các thiết bị sấy sử dụng nhiệt độ cao
Như ta đã
biết, thiết bị sấy sử dụng nhiệt độ cao có nhiệt độ tác nhân sấy lớn hơn nhiệt
độ bão hòa ứng với áp suất không khí ẩm (chẳng hạn áp suất không khí ẩm p =
745mmHg nhiệt độ bão hòa tương ứng là 1000C).
Ở
Việt Nam, thiết bị sấy sử dụng nhiệt độ cao đã và đang được ứng dụng rất có
hiệu quả trong công nghệ sản xuất tinh bột sắn nhằm phục vụ cho các ngành công
nghiệp như công nghiệp thực phẩm, công nghiệp thức ăn gia súc… Việt Nam sản
xuất hàng năm hơn 2 triệu tấn sắn củ tươi, chỉ đứng hàng thứ 11 trên thế giới
về sản lượng sắn, nhưng lại là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng hàng thứ 3 trên
thế giới sau Thái Lan và Indonexia. Hiện nay cả nước có trên 60 nhà máy chế
biến tinh bột sắn nằm rải rác chủ yếu ở các tỉnh Tây Ninh, Nghệ An, Bình Phước,
Dăk Lăk, Kon Tum, Hòa Bình, Gia Lai, Phú Yên.
Hầu hết các nhà máy đều sử dụng thiết
bị sấy khí động có thời gian sấy ngắn (5 ÷ 7) s cho phép sấy ở nhiệt độ cao (100
÷ 150)0C mà không sợ ảnh hưởng đến chất lượng của hạt tinh bột.
2.2. Giới
thiệu về các môi chất tải nhiệt dùng trong kỹ thuật sấy ở nhiệt độ cao
Trong thiết
bị sấy sử dụng nhiệt độ cao, tác nhân sấy được sử dụng nhiều nhất là không khí
nóng. Vì vậy, môi chất tải nhiệt thường dùng để cấp nhiệt cấp nhiệt gián tiếp cho
không khí trong các thiết bị trao đổi nhiệt. Các môi chất tải nhiệt phổ biến là
hơi nước bão hòa, hơi nước quá nhiệt, khói nóng và dầu truyền nhiệt.
-
Hơi nước bão hòa ngưng tụ tỏa nhiệt lớn nên calorife khí - hơi có cấu tạo gọn
nhẹ, có thể làm cánh về phía không khí, thiết bị không bám bẩn, làm việc với
nhiệt độ thấp nên tuổi thọ cao. Hơn nữa dễ điều chỉnh nhiệt độ của hơi bằng
cách điều chỉnh áp suất của hơi. Tuy nhiên hơi nước bão hòa không thể làm việc
ở nhiệt độ cao vì nếu nhiệt độ hơi càng tăng thì áp suất hơi càng tăng đồng
thời nhiệt ẩn hóa hơi càng giảm.
- Hơi quá nhiệt thường chỉ dùng trong
trường hợp cấp nhiệt trực tiếp cho vật liệu sấy và sấy các vật liệu dễ cháy, dễ
nổ. Hơi nước quá nhiệt có nhược điểm chính là hệ số truyền nhiệt thấp và trong
quá trình chuyển tải nhiệt rất dễ ngưng tụ gây mất mát nhiệt. Bên cạnh đó hơi
nước quá nhiệt cũng rất khó điều chỉnh nhiệt độ.
- Khói lò làm môi chất tải nhiệt thì hệ thống
thiết bị đơn giản, giá thành thấp. Nhược điểm của nó là calorife khí – khói làm
việc ở nhiệt độ cao, bề mặt truyền nhiệt bị bám bụi… nên giảm tuổi thọ thiết
bị, đồng thời calorife khí – khói có hệ số dẫn nhiệt thấp hơn calorife khí -
hơi nên tốn nhiều kim loại chế tạo, việc điều chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy khó
hơn so với calorifer khí – hơi.
-
Dầu truyền nhiệt là môi chất tải nhiệt hoàn hảo, nhiệt độ sôi của nó khá cao
nên áp suất làm việc của thiết bị thấp (3 ÷ 5) kg/cm2, dễ dàng duy
trì và điều chỉnh nhiệt độ. Nhưng dầu truyền nhiệt có giá thành cao và phải
nhập từ nước ngoài nên việc sử dụng có phần bị hạn chế.
 |
"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn" |
NGHIÊN CỨU CÁC MÔI CHẤT TẢI NHIỆT DÙNG TRONG KỸ THUẬT SẤY Ở NHIỆT ĐỘ CAO
A RESEARCH HEAT LOAD
SUBSTANCES USED IN HIGH TEMPERATURE DRYING TECHNIQUE
TÓM TẮT
Môi chất tải nhiệt có nhiệm vụ truyền tải nhiệt năng từ nơi
sản xuất nhiệt đến nơi tiêu thụ. Ngày nay, môi chất tải nhiệt được ứng dụng rất
rộng rãi trong công nghiệp và đời sống. Đặc biệt với các hệ thống sấy ở nhiệt
độ cao, môi chất tải nhiệt đóng vai trò quan trọng để gia nhiệt cho tác nhân
sấy. Báo cáo này trình bày nghiên cứu các môi chất tải nhiệt dùng trong kỹ
thuật sấy ở nhiệt độ cao, trong đó chúng tôi đã giới thiệu, phân tích các tính
chất nhiệt động, truyền nhiệt và khả năng không bị phân hủy do nhiệt độ của một
số môi chất tải nhiệt phổ biến, qua đó lựa chọn dầu truyền nhiệt là môi chất
tải nhiệt tối ưu và tiến hành nghiên cứu hệ số tỏa nhiệt của môi chất này. Các
kết quả nghiên cứu là cơ sở cho những doanh nghiệp, đơn vị thiết kế chế tạo lò
dầu truyền nhiệt, thiết bị trao đổi nhiệt… có thể tham khảo khi tính toán, lựa
chọn môi chất tải nhiệt nhằm mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất.
Từ khóa: Môi
chất tải nhiệt, kỹ thuật sấy, nhiệt độ cao, hệ số tỏa nhiệt, dầu truyền nhiệt, tư
vấn, hiệu quả kinh tế,…
ABSTRACT
Thermal fluid heat
transfer has mission to transport heat energy from producing place to the place
of consumption. Nowadays, the refrigerant heat load is applied widely in
industry and daily life. Especially with the drying system at high temperature,
thermal fluid plays an important role to heat the drying agent. This report
presents the research of thermal environment in the technique used in
high-temperature drying, in which we introduce and analyze the thermodynamic
properties, heat transfer and capability can not be destroyed by heat of some universal
heat load refrigerants, which is the choice of thermal oil is optimum heat load
substance and studied heat coefficients of this refrigerant. The research
results are the basis for the business, units design and manufacture of heat transfer
oil furnace, heat exchange equipment... can refer to calculations, choose heat
load refrigerant to bring benefits economic highest.
Key words: Refrigerant
heat load, drying techniques, high temperature, heat coefficient, Thermal oil, advise,
economic efficiency,...
1. Đặt vấn
đề
Phương
pháp sấy ở nhiệt độ thấp tránh được hư hại sản phẩm, nhưng có thể làm cho thời
gian sấy kéo dài khiến những sản phẩm nông nghiệp sau khi thu hoạch không được
sấy khô kịp thời, dẫn đến sản phẩm sẽ giảm phẩm chất, thậm chí bị hỏng gây ra
tình trạng mất mùa sau thu hoạch. Vì vậy để quá trình sấy diễn ra nhanh nhằm giảm
độ ẩm một cách nhanh chóng, ngăn chặn sự hư hỏng và đảm bảo chất lượng sản phẩm,
người ta đã áp dụng phương pháp sấy ở nhiệt độ cao.
Phương pháp sấy ở nhiệt độ cao
yêu cầu các vật liệu sấy là vật ẩm dễ sấy, chứa ẩm tự do hay ẩm mao dẫn, cường
độ thoát ẩm diễn ra nhanh nên thời gian sấy ngắn. Do vậy, phương pháp này thiết
bị sấy thường sử dụng là thiết bị sấy đối lưu với phương pháp cấp nhiệt gián
tiếp hoặc trực tiếp. Trong đó phương pháp dùng môi chất tải nhiệt cấp nhiệt
gián tiếp cho tác nhân sấy để sấy nhiên liệu trước khi đưa vào buồng đốt, sấy
các hạt nông sản, sấy quặng và sấy các loại tinh bột mà đặc biệt biến là tinh
bột sắn được sử dụng rất phổ biến.
Hiện
nay các môi chất tải nhiệt như hơi nước bão hòa, hơi quá nhiệt, khói nóng, dầu
truyền nhiệt… đang được dùng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất tinh bột sắn của
các nước trên thế giới như Thái Lan, Indonexia và ngay cả ở Việt Nam. Tuy
nhiên, ở nước ta do điều kiện khí hậu thay đổi thất thường, nguồn điện không
được duy trì liên tục trong quá trình sản xuất, chế độ vận hành chưa phù hợp
gây mất an toàn, cháy nổ hệ thống, hơn nữa vấn đề lựa chọn và sử dụng các môi
chất tải nhiệt cũng chưa có tài liệu nào hướng dẫn cụ thể nên hiệu quả mà các
môi chất tải nhiệt mang lại còn nhiều hạn chế.
Như vậy để giảm giá
thành trong công đoạn sấy, nâng cao hiệu quả kỹ thuật sấy ở nhiệt độ cao. Cần
phải có những nghiên cứu cũng như đưa ra đánh giá một cách tổng thể về các môi
chất tải nhiệt này thì mới có thể tư vấn cho các doanh nghiệp cũng như các đơn
vị sản xuất nhằm lựa chọn môi chất tải nhiệt tối ưu mang lại hiệu quả kinh tế cao
nhất.
2. Nội dung nghiên cứu
2.1. Tổng quan về các thiết bị sấy sử dụng nhiệt độ cao
Như ta đã
biết, thiết bị sấy sử dụng nhiệt độ cao có nhiệt độ tác nhân sấy lớn hơn nhiệt
độ bão hòa ứng với áp suất không khí ẩm (chẳng hạn áp suất không khí ẩm p =
745mmHg nhiệt độ bão hòa tương ứng là 1000C).
Ở
Việt Nam, thiết bị sấy sử dụng nhiệt độ cao đã và đang được ứng dụng rất có
hiệu quả trong công nghệ sản xuất tinh bột sắn nhằm phục vụ cho các ngành công
nghiệp như công nghiệp thực phẩm, công nghiệp thức ăn gia súc… Việt Nam sản
xuất hàng năm hơn 2 triệu tấn sắn củ tươi, chỉ đứng hàng thứ 11 trên thế giới
về sản lượng sắn, nhưng lại là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng hàng thứ 3 trên
thế giới sau Thái Lan và Indonexia. Hiện nay cả nước có trên 60 nhà máy chế
biến tinh bột sắn nằm rải rác chủ yếu ở các tỉnh Tây Ninh, Nghệ An, Bình Phước,
Dăk Lăk, Kon Tum, Hòa Bình, Gia Lai, Phú Yên.
Hầu hết các nhà máy đều sử dụng thiết
bị sấy khí động có thời gian sấy ngắn (5 ÷ 7) s cho phép sấy ở nhiệt độ cao (100
÷ 150)0C mà không sợ ảnh hưởng đến chất lượng của hạt tinh bột.
2.2. Giới
thiệu về các môi chất tải nhiệt dùng trong kỹ thuật sấy ở nhiệt độ cao
Trong thiết
bị sấy sử dụng nhiệt độ cao, tác nhân sấy được sử dụng nhiều nhất là không khí
nóng. Vì vậy, môi chất tải nhiệt thường dùng để cấp nhiệt cấp nhiệt gián tiếp cho
không khí trong các thiết bị trao đổi nhiệt. Các môi chất tải nhiệt phổ biến là
hơi nước bão hòa, hơi nước quá nhiệt, khói nóng và dầu truyền nhiệt.
-
Hơi nước bão hòa ngưng tụ tỏa nhiệt lớn nên calorife khí - hơi có cấu tạo gọn
nhẹ, có thể làm cánh về phía không khí, thiết bị không bám bẩn, làm việc với
nhiệt độ thấp nên tuổi thọ cao. Hơn nữa dễ điều chỉnh nhiệt độ của hơi bằng
cách điều chỉnh áp suất của hơi. Tuy nhiên hơi nước bão hòa không thể làm việc
ở nhiệt độ cao vì nếu nhiệt độ hơi càng tăng thì áp suất hơi càng tăng đồng
thời nhiệt ẩn hóa hơi càng giảm.
- Hơi quá nhiệt thường chỉ dùng trong
trường hợp cấp nhiệt trực tiếp cho vật liệu sấy và sấy các vật liệu dễ cháy, dễ
nổ. Hơi nước quá nhiệt có nhược điểm chính là hệ số truyền nhiệt thấp và trong
quá trình chuyển tải nhiệt rất dễ ngưng tụ gây mất mát nhiệt. Bên cạnh đó hơi
nước quá nhiệt cũng rất khó điều chỉnh nhiệt độ.
- Khói lò làm môi chất tải nhiệt thì hệ thống
thiết bị đơn giản, giá thành thấp. Nhược điểm của nó là calorife khí – khói làm
việc ở nhiệt độ cao, bề mặt truyền nhiệt bị bám bụi… nên giảm tuổi thọ thiết
bị, đồng thời calorife khí – khói có hệ số dẫn nhiệt thấp hơn calorife khí -
hơi nên tốn nhiều kim loại chế tạo, việc điều chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy khó
hơn so với calorifer khí – hơi.
-
Dầu truyền nhiệt là môi chất tải nhiệt hoàn hảo, nhiệt độ sôi của nó khá cao
nên áp suất làm việc của thiết bị thấp (3 ÷ 5) kg/cm2, dễ dàng duy
trì và điều chỉnh nhiệt độ. Nhưng dầu truyền nhiệt có giá thành cao và phải
nhập từ nước ngoài nên việc sử dụng có phần bị hạn chế.
 |
"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn" |