Thiết bị nhiệt - Chương 6

SẤY VÀ LÒ SẤY6.1.Ý NGHĨA CỦA QUÁ TRÌNH SẤY. Sấy là quá trình loại trừ hơi ẩm khỏi vật liệu bằng cách bốc hơi chúng ra khỏi môi trường xung quanh. Quá trình sấy chỉ thực hiện được trong trừơng hợp khi áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy hơn áp suất ở môi trường xung quanh, nghĩa là PvlPmt. Áp suất hơi nước trong vật liệu sấy phụ thuộc vào độ ẩm của vật liệu, nhiệt độ và đặc tính của hơi ẩm đó với vật liệu. Nếu tăng nhiệt độ và độ ẩm của...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết bị nhiệt - Chương 6CHƯƠNG 6 SẤY VÀ LÒ SẤY6.1.Ý NGHĨA CỦA QUÁ TRÌNH SẤY. Sấy là quá trình loại trừ hơi ẩm khỏi vật liệu bằng cách bốc hơi chúng ra khỏi môitrường xung quanh. Quá trình sấy chỉ thực hiện được trong trừơng hợp khi áp suất hơi nước trên bềmặt vật liệu sấy hơn áp suất ở môi trường xung quanh, nghĩa là Pvl>Pmt. Áp suất hơinước trong vật liệu sấy phụ thuộc vào độ ẩm của vật liệu, nhiệt độ và đặc tính của hơi ẩmđó với vật liệu. Nếu tăng nhiệt độ và độ ẩm của vật liệu thì Pvl giảm xuống. Môi trườngxung quanh có thể là không khí hoặc hỗn hợp không khí với khói lò. Áp suất hơi nướccủa môi trường phụ thuộc vào độ ẩm của môi trường mà ta khống chế. Hầu như trong tất cả các nhà máy Silicat đều có quá trình sấy nguyên liệu hoặcbán thành phẩm hoặc thành phẩm. Trong nhà máy ximăng, than cần phải sấy để dễ dàngqua quá trình nghiền và tăng nhiệt sinh của nó. Nếu sản xuất ximăng bằng phương phápchuẩn bị phối liệu dạng khô thì cần phải sấy nguyên liệu ban đầu (đá vôi đất sét), hoặccác phụ gia (sỉ lò cao hoạt hóa, trepen…). Trong các nhà máy gốm sứ, vật liệu chịu lửa, cũng cần phải sấy các nguyên vậtliệu ban đầu như đất sét, cát… đến độ ẩm xác định. Các bán thành phẩm sau khi tạo hìnhthường có cường độ cơ học nhỏ và độ ẩm còn quá cao, nếu không sấy nhằm loại bớt hơiẩm và tăng cường độ cơ học thì sẽ tăng phế phẩm và giảm năng suất của lò nung. Ở các nhà máy thủy tinh, những nguyên liệu ban đầu như cát, đá vôi, dolomite…cũng cần phải sấy khô trước khi nghiền nhằm tăng năng suất của máy nghiền và phốiliệu chính xác. Để thực hiện các quá trình sấy cần phải cung cấp nhiệt. Lượng nhiệt này tươngứng với lượng nhiệt lý thuyết để bốc hơi ẩm và lượng nhiệt tổn thất. Tùy thuộc vàophương pháp sấy, cấu tạo lò sấy, dạng liên kết hơi ẩm với vật liệu mà lượng nhiệt cungcấp sẽ nhiều hay ít. Sấy vật liệu và sản phẩm có thể thực hiện bằng phương pháp sấy tự nhiên và nhântạo. Sấy tự nhiên là quá trình hong khô ngoài trời, trong nhà với động lực sấy là khôngkhí tự nhiên. Sấy nhân tạo được tiến hành trong các lò sấy với đông lực sấy là không khínóng hoặc hỗn hợp không khí với khói lò. Trong công nghiệp, phổ biến nhất là sấy nhântạo vì năng lượng lớn, chất lượng cao và ổn định, chủ động.6.2 DẠNG HƠI TRONG VẬT LIỆU. Hơi ẩm (nước) trong vật liệu có nhiều dạng liên kết. Mỗi dạng liên kết đòi hỏimột năng lượng phá hủy. Dựa theo đại lượng năng lượng phá hủy sự liên kết đó mà viễnsĩ P.P.Rebinder phân loại hơi ẩm trong vật liệu như sau: Hơi ẩm liên kết hóa học. Đó là lượng hơi ẩm hóa hợp với vật liệu theo một tỉ lệchính xác để tạo thành một chất mới. Lực liên kết ở đây là liên kết ion hoặc phân tử vàkhông thể loại trừ bằng phương pháp sấy. Ví dụ nước trong các khoáng caolinitAl2O3.2SiO2.2H2O ,thạch cao CaSO4.2H2O chỉ có thể loại trừ ở nhiệt độ cao hơn nhiệtđộ sấy. Hơi ẩm liên kết hóa lý được chia làm 3 loại: nước hấp thụ, nước thẩm thấu, nước cấu trúc. Nước hấp thụ có được là do trên bề mặt pha rắn còn có năng lượng dư, nhờ đópha rắn hấp thụ được những phân tử hơi nước ở bề mặt xum quanh. Đồng thời với quá 143trình hấp thụ hơi nước trên bề mặt pha rắn lại có quá trình xâm nhập hay khuyếch tán hơiẩm vào trong khối thể của pha rắn. Điển hình nhất về nước hấp thụ là phụ gia thủy lực như trepen, diatomit. Diatomitcó thể dùng như chất hấp thụ nước, hơi và khí thẩm thấu trong vật liệu có được là do ápsuất thẩm thấu gây nên. Áp suất này xuất hiện nhờ sự hòa tan các chất trong dung dịch.Nước dạng này thường đặc trưng cho những vật liệu hữu cơ nhiều hơn. Nước cấu trúc gắn với vật liệu rắn có thể do làm xít đặc (ép) hay đóng rắn nhữngngạch tạo ra sớm hơn. Vì vậy nước đó sẽ nằm ở các chỗ hở. Nước cấu trúc đặc trưngnhất cho đất sét mịn bentonit. Hơi ẩm liên kết cơ lý nằm ở các mao quản do lực mao quản và sức căng bề mặt.Tại mao quản áp suất hơi nước thấp hơn nhiều so với áp suất hơi của môi trường hoặc ápsuất hơi ở mặt lồi, vì thế hơi nước sẽ ngưng tụ trong mao quản do hơi nước truyền từngoài vào. Ở những lổ lớn (r>10-5 cm ) không xẩy ra việc ngưng tụ hơi nước vì áp suấthơi trong đó gần bằng áp suất ngoài trời . Nếu nhúng vào nước, các lổ lớn cũng bị lấpđầy nước. Nhưng nước này không liên kết với vật liệu vì vậy nước đó gọi là nước thấmướt hay nước tự do. Khi sấy có thể loại trừ nước cở lý và hóa lý. Song không thể loại trừ nước liên kếthóa học. Khi sấy chúng ta chỉ có thể hạ độ ẩm vật liệu đến độ ẩm cân bằng ứng với độẩm và nhiệt độ môi trường. Tuy nhiên trong thực tế sản xuất các vật liệu thường sấy đếnđộ ẩm cuối cùng và độ ẩm đó tùy thuộc vào yêu cầu của sản xuất.6.3.QUÁ TRÌNH SẤY ĐỒ GỐM Chúng ta hãy khảo sát các tấm lót bằng đất sét trong điều kiện: Nhiệt độ và độ ẩmđộng lực sấy không đổi, áp suất hơi nước trên bề ...