Mô hình hóa và mô phỏng quá trình sấy bơm nhiệt dòng khí thẳng đứng cho vật liệu dạng bột dễ cháy nổ = Modeling and simulation of vertical air-flow heat pump drying process for explosive powder materials

Abstract

Bài báo trình bày mô hình hóa và mô phỏng động lực học của quá trình sấy bơm nhiệt dòng khí thẳng đứng đối với vật liệu bột có nguy cơ cháy nổ cao. Mô hình toán được thiết lập dựa trên phương trình cân bằng năng lượng – khối lượng kết hợp mô phỏng động lực học chất lưu (CFD), nhằm phân tích trường nhiệt – ẩm và phân bố vận tốc dòng khí trong buồng sấy. Kết quả mô phỏng cho thấy dòng khí thẳng đứng giúp phân bố nhiệt đều, ổn định gradient ẩm theo chiều sâu lớp bột, hạn chế tích nhiệt cục bộ. Lớp bột có chiều dày 2-4 mm đạt hiệu suất sấy cao nhất, rút ngắn thời gian sấy 20-25% so với sấy ngang truyền thống. Hệ số hiệu suất năng lượng COP đạt 3,4-4,2, với mức tiết kiệm điện năng trung bình 18-25%. Hệ thống duy trì an toàn nhiệt cấp II theo tiêu chuẩn ATEX, không xuất hiện vùng quá nhiệt (>85°C) trong suốt chu trình sấy. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho thiết kế và chế tạo hệ thống sấy bơm nhiệt tự động, tiết kiệm năng lượng và đảm bảo an toàn cháy nổ cho vật liệu bột dễ cháy.