Tính toán thiết kế các thành phần của máy sấy bơm nhiệt hai dàn bay hơi

Bài viết này đề xuất một mô hình chi tiết cho việc tính toán và thiết kế hệ thống sấy bơm nhiệt hai dàn bay hơi. Mô hình toán học của một máy sấy bơm nhiệt bao gồm ba mô hình thành phần sau: Mô hình buồng sấy, mô hình bơm nhiệt và mô hình hiệu suất.

KHOA HỌC CƠNG NGHỆ P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC THÀNH PHẦN CỦA MÁY SẤY BƠM NHIỆT HAI DÀN BAY HƠI DESIGN CALCULATION OF MODULAR COMPONENTS IN A TWO-STAGE HEAT PUMP DRYER Nguyễn Đức Nam1,*, Nguyễn Đặng Bình Thành2, Phạm Thế Vũ1 TĨM TẮT Sấy bơm nhiệt phương pháp thường dùng để sấy khô sản phẩm thực phẩm nhạy cảm với nhiệt, phương pháp sấy có đặc điểm nhiệt độ sấy thấp độ ẩm tương đối nhỏ với mức tiêu thụ lượng thấp so với phương pháp sấy đối lưu khác Vì vậy, việc triển khai tính tốn thiết kế ứng dụng mơ hình sấy bơm nhiệt mang lại nhiều lợi ích Do báo đề xuất mơ hình chi tiết cho việc tính toán thiết kế hệ thống sấy bơm nhiệt hai dàn bay Mơ hình tốn học máy sấy bơm nhiệt bao gồm ba mơ hình thành phần sau: mơ hình buồng sấy, mơ hình bơm nhiệt mơ hình hiệu suất Cân nhiệt cân vật chất môi chất lạnh bơm nhiệt khơng khí khơ tất thành phần hệ thống sử dụng để thiết lập mơ hình tốn học máy sấy Các mơ hình toán sử dụng để thiết kế thành phần khác máy sấy bơm nhiệt hoạt động điều kiện tốc độ sấy khơng đổi Quy trình thiết kế bước đơn giản cho máy sấy bơm nhiệt hai nhiệt độ bay hồi lưu toàn phần sử dụng mơi chất R134a trình bày chi tiết báo Từ khóa: Sấy bơm nhiệt, mơ hình tốn học, tính tốn thiết kế, sấy đẳng tốc ABSTRACT Heat pump drying is often applied to the dehumidification of food, fruit, and other heat sensitive materials in which raw materials is dried by low temperature and low relative humidity air thanks to the features of heat pumps Thus, energy consumption of heat pump drying systems are lower than that of other conventional convective drying methods This work addresses a detailed model for the design calculation of a two-stage heat pump drying system Mathematical model of a heat pump drying system is composed of sub model: drying chamber, heat pump, and drying efficiency models Mass and heat balances of both refrigerant and drying air are applied to all components of the drying system for the development of the entire mathematical model of a heat pump dryer The general model including all sub models addressed in this work can be used for design calculation of every single modular component of a heat pump dryer at the stage of constant drying rate As an example, detailed calculation steps of a two- stage heat pump drying using R134a refrigerant is given in this work Keywords: Heat pump drying, mathematical model, design calculation, constant drying rate Khoa Điện, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Viện Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội * Email: nguyenducnam@haui.edu.vn Ngày nhận bài: 04/9/2021 Ngày nhận sửa sau phản biện: 19/10/2021 Ngày chấp nhận đăng: 27/12/2021 GIỚI THIỆU Sấy bơm nhiệt ứng dụng nhiều ngành công nghiệp thực phẩm để sấy trái cây, rau, củ dược liệu nhiều quốc gia giới [1, 2] Những ưu điểm việc sử dụng cơng nghệ bơm nhiệt khả tiết kiệm lượng, khả kiểm sốt nhiệt độ độ ẩm khơng khí sấy phù hợp với nhiều loại vật liệu sấy nhạy cảm với nhiệt độ cao [3] Nhu cầu ngày tăng sản phẩm chế biến sẵn loại thực phẩm tiện lợi, việc bảo tồn chất lượng dược tính loại thảo dược, đòi hỏi điều kiện khắt khe nhiệt độ độ ẩm tác nhân sấy Do đó, hệ thống sấy nhiệt độ thấp cần thiết Chua cộng đánh giá sấy bơm nhiệt, họ đề cập đến tiến công nghệ, ứng dụng, lợi hạn chế máy sấy bơm nhiệt [3] Sử dụng máy sấy bơm nhiệt kết hợp bơm nhiệt buồng sấy truyền thống mà nhiệt ẩn nhiệt sử dụng, nâng cao hiệu suất nhiệt tổng thể hệ thống kiểm soát hiệu nhiệt độ độ ẩm khơng khí đầu vào buồng sấy [4] Đối với nông sản thảo dược, nhiệt độ sấy tối ưu không phá vỡ cấu trúc tổn thất dinh dưỡng dược tính nằm khoảng từ 30 đến 45oC [5] Trên sở đó, báo thực nghiên cứu lý thuyết đề xuất mơ hình tổng qt cho phép tính tốn thiết kế đầy đủ thành phần hệ thống sấy bơm nhiệt hai dàn bay giai đoạn vận tốc sấy không đổi Do hiệu tận dụng nhiệt bơm nhiệt thiết kế hợp lý buồng sấy, Queiroz cộng lượng tiêu thụ máy sấy bơm nhiệt thấp 40% so với sử dụng máy sấy điện trở truyền thống [6] Để đánh giá hiệu lượng hệ thống sấy bơm nhiệt có cấu hình khách nhau, Brundrett phân tích hiệu suất lượng bơm nhiệt hai dàn lạnh khử ẩm cao so với dàn lạnh khử ẩm [7] Ngoài ra, Rose cộng nghiên cứu máy lạnh hai thiết bị bay kết luận mặt lý thuyết việc tiết kiệm điện cải thiện tới 20% so với hệ thống có thiết bị bay [8] Cùng với đó, Li Su cho hệ thống làm lạnh có hai nhiều thiết bị bay hoạt 92 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 57 - Số (12/2021) Website: https://jst-haui.vn SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 động tốt so với hệ thống có thiết bị bay [9] Ở khía cạnh thu hồi nhiệt, Chou cộng chứng minh nhiệt thu hồi lại hệ thống hai dàn lạnh nhiều tới 35% so với hệ thống có thiết bị bay Đồng thời, tình trạng lạnh hệ thống hai dàn bay cải thiện dẫn đến tăng hiệu hệ thống mặt hiệu lượng (COP) hiệu tách ẩm (SMER) tương ứng từ 12% đến 20% 25% đến 50% [10] Khơng khí sau làm mát khử ẩm nhận nhiệt dàn ngưng di chuyển từ điểm A đến B để nâng nhiệt độ đến giá trị mong muốn trước đến buồng sấy để sấy khơ sản phẩm khép kín chu trình tuần hồn NGUN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY SẤY BƠM NHIỆT HAI DÀN BAY HƠI Sơ đồ máy sấy bơm nhiệt hai dàn bay nghiên cứu mơ tả hình Cùng với đó, chu trình khơng khí sấy hệ thống biểu diễn đồ thị I-d mơ tả hình Hình Chu trình bơm nhiệt đồ thị p - h Chu trình bơm nhiệt hệ thống sấy nghiên cứu mô tả hình thơng qua đồ thị p - h Trong chu trình này, mơi chất lỏng q lạnh điểm đưa qua van tiết lưu TL1 TL2 để hạ áp suất xuống po1 po2, sau đưa vào dàn bay bay để thu nhiệt từ khơng khí, thực q trình bay - q nhiệt (6-9) (5-7); mơi chất điểm đưa qua van KVP để tiết lưu xuống điểm 11 sau hịa trộn với môi chất điểm môi chất điểm 13; môi chất điểm 13 nén đoạn nhiệt lên điểm cho qua dàn ngưng tụ để ngưng tụ thành lỏng lạnh thành môi chất điểm Hình Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy bơm nhiệt hai dàn bay MƠ HÌNH TỐN HỌC CỦA MÁY SẤY BƠM NHIỆT Mơ hình tốn học thiết lập cho hệ thống sấy bơm nhiệt báo bao gồm ba mơ hình con, cụ thể là: mơ hình q trình sấy, mơ hình bơm nhiệt mơ hình hiệu suất 3.1 Các giả thiết mơ hình Đối với bơm nhiệt - Môi chất lạnh sử dụng hệ thống bơm nhiệt R134a - Môi chất lạnh khỏi dàn bay dàn ngưng tương ứng nhiệt lỏng lạnh Hình Chu trình trạng thái khơng khí sấy đồ thị I - d Khơng khí sấy đầu vào qua buồng sấy điểm B lấy ẩm từ vật liệu sấy, khơng khí chứa nhiều ẩm điểm C sau đưa đến dàn bay để thực trình làm lạnh đẳng dung ẩm dàn bay để thực trình khử ẩm Trong trình khử ẩm từ điểm D đến điểm A, khơng khí làm mát đến nhiệt độ đọng sương nó; làm mát thêm dẫn đến ẩm khơng khí bị ngưng tụ bề mặt trao đổi nhiệt dàn bay Nhiệt thu trình làm mát ngưng tụ ẩm hấp thụ thiết bị bay để làm sơi mơi chất lạnh Lượng nhiệt sau “bơm” vào thiết bị ngưng tụ Website: https://jst-haui.vn - Quá trình nén tiết lưu tương ứng đoạn nhiệt đẳng entanpy - Tổn thất áp suất tổn thất nhiệt ống kết nối thiết bị không đáng kể - Bơm nhiệt vận hành trạng thái ổn định Đối với buồng sấy - Ống dẫn khí buồng sấy cách nhiệt - Nhiệt độ môi trường xung quanh không đổi - Máy sấy trạng thái hoạt động ổn định - Áp suất khơng khí hệ thống khơng đổi áp suất môi trường Vol 57 - No (Dec 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 93 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 - Q trình sấy khơ giai đoạn tốc độ không đổi - Lượng nhiệt trao đổi khơng khí sấy vật liệu sấy Với trình bay đối lưu cưỡng môi chất lạnh, hệ số trao đổi nhiệt môi chất lạnh xác định theo phương trình thực nghiệm Pierre [13] 0,8 αre  9,1825 - Trạng thái khơng khí vào thiết bị bay giống trạng thái khơng khí khỏi buồng sấy trạng thái khơng khí vào buồng sấy giống khỏi dàn ngưng K lf  3.2 Mơ hình q trình sấy Cân vật chất lượng tổng quát viết cho trình tách ẩm q trình trao đổi nhiệt khơng khí sấy vật liệu sấy mơ tả hai phương trình (1) (2): τma (ddo  ddi )  mp (ω1  ω ) / 100 (1) Cpa t di  ddi (hfg  Cpv t di )  Cpa t  ddo (hfg  Cpv t ) (2) k l  Di Gl  ,4   K lf Di  μl  (9) xHfg (10) Lt Hệ số truyền nhiệt dựa tổng diện tích bề mặt cánh bên ngồi cho dàn bay dàn ngưng, hiệu số nhiệt độ trung bình lượng nhiệt trao đổi xác định thơng qua phương trình (11), (12) (13) U Trong đó: 1/  asf   Ao /  Air    Ao lnDo / Di   /  2ktwLt  LMTDe  τ: thời gian sấy, s; ddo, ddi: dung ẩm khơng khí vào, kg/kg; mp: khối lượng vật liệu khô, kg  tdo  t eo  t T  ln re   t eo  Tre  (12) Qe  Ue AeoLMTDe 3.3 Mơ hình bơm nhiệt Mơ hình bơm nhiệt bao gồm mơ hình thành phần: dàn bay hơi, máy nén, dàn ngưng tiết lưu Đối với kích thước hình học xác định, hệ số bypass khơng khí qua dàn bay điều kiện khơng khí vào dàn bay hơi, mơ hình dự đốn lượng ẩm ngưng tụ dàn bay hiệu suất hệ thống bơm nhiệt (13) 3.3.2 Mơ hình máy nén Mơ hình tốn học máy nén sử dụng để tính tốn thay đổi enthalpy mơi chất lạnh trình nén lượng tiêu thụ [14] Ns  mr h1  h13   mr h (14) Ecomp  mr  h1  h13  /  ηv ηi ηmotor  3.3.1 Mơ hình thiết bị bay n n Mơ hình dàn bay thiết lập dựa cân vật liệu lượng khơng khí sấy tiếp xúc với bề mặt thiết bị bay mô tả phương trình (3), (4) (5) h   P13 13  n   P1      3600  n  1  P13      1   (3)  21, 35  10 6 t t c  6,173  10 7 t 25 t c Q o1  ma Cpa ( t  t eo1 )  mr1 (h9  h6 ) (4)  20, 74  10 8 t5 t2c  7, 72  10 9 t25 t c  mr2 (h7  h5 ) n  ci1 1 1, 1757  10 3 t c  1, 814  10 5 t 2c Trong đó:  4, 121 10 5 t t c 0, 093  10 7 t t 2c  BF hệ số bypass khơng khí qua dàn bay (BF = 0,10 - 0,15) [11] α a  0,195Ga Cpam Pra2/3 Rea0,35 (6) Gl Re a  a rs a (7) Pra  cpama ka (8) (16a) (16b)  6, 103  10 4 t c (5) Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng phía khơng khí dàn bay có cánh tính cơng thức thực nghiệm Rich [12] đề xuất cho loại ống có cánh với mật độ cánh từ 118 - 787 cánh/m theo phương trình (6), (7) (8) (15) ci1  1, 06469  1, 6907  10 3 t5  8, 56  10 6 t 52 mwe  ma (1 BF)(ddo  des2 ) Q o2  ma Cpa ( t eo1  t eo2 )  hfgma  deo1  deo2  (11) tc  t3  t5 (16c) (16d) 3.3.3 Mơ hình dàn ngưng tụ Mơ hình dàn ngưng tụ sử dụng để tính tốn lượng lưu lượng khối lượng môi chất lạnh dàn ngưng tụ lượng nhiệt yêu cầu tối thiểu dàn ngưng để nâng nhiệt độ khơng khí sấy: Qc  mr  h1  h4  (17) Qreheat  ma  Cpa  ddi Cpv   t co  t eo2  (18) Các hệ số trao đổi nhiệt phía mơi chất lạnh dàn ngưng cho pha tính theo (ASHRAE) [15] mơ tả phương trình (19): 94 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ● Tập 57 - Số (12/2021) Website: https://jst-haui.vn SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 k GD  α rc  0, 023 l  f i  Di  μ f  0,8  μ f Cpf     kf  0, (19) Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng phía khơng khí xác định từ phương trình (6), hệ số truyền nhiệt tính theo phương trình (11) Hiệu số nhiệt độ trung bình nhiệt lượng trao đổi xác định thông qua phương trình (20) (21) LMTDc   t co  teo   T t  ln rc eo   Trc  t co  Qc  Uc AcoLMTDc SMER  MER  (20) (21) Trong mơ hình này, van tiết lưu nhiệt sử dụng để giảm áp suất từ áp suất ngưng tụ xuống áp suất bay Quá trình tiết lưu giả định đẳng entanpy: (30) W  (31) 4.1 Dữ liệu tính tốn giả định - Yêu cầu nhiệt độ độ ẩm tương đối khơng khí sấy; - Lượng ngun liệu cần sấy khô thời gian sấy mẻ; - Độ ẩm ban đầu cuối sản phẩm; - Giả định hệ số bypass (BF) 0,15 dàn bay dàn ngưng; h4  h5 (22) h  h6 3.3.5 Mơ hình van KVP Trong mơ hình này, van KVP sử dụng để trì áp suất dàn bay giảm áp suất từ áp suất bay xuống áp suất bay Quá trình giảm áp trình tiết lưu giả định đẳng entanpy: h9  h11 (23) 3.3.6 Công suất quạt tuần hồn khơng khí sấy Tổn thất áp suất bên khơng khí tính phương trình sau [4]: a 2fladG h Da (24) 0 ,25 Re  10 0,3164Re fa   0,237 105  Re  3.10 0,0032  0,221Re F  fk  0,589  o   Foâ  (25) 0,28 Re 0,27 (26) - Giả định chênh lệch nhiệt độ môi chất lạnh bề mặt trao đổi nhiệt 5oC; - Giả định hiệu suất cánh trao đổi nhiệt 90%; - Hiệu suất học động máy nén giả định tương ứng 80% 85% 4.2 Các bước tính tốn Bước 1: Tính tốn lượng ẩm cần bốc giờ: mwd  S  fw  0,38fk0,04  f  Re 0,42  δc  (27) Trong đó, hệ số ma sát khơng khí qua: ống gió fa; thiết bị bay hơi, thiết bị ngưng tụ vùng khô fk vùng ướt fw Tổn thất áp suất cục ống dẫn thay đổi hướng vận tốc tính tốn để xác định cột áp quạt Công suất lắp đặt quạt xác định công thức sau: P  fan V ηF (28) 3.3.7 Mô hình hiệu suất Hiệu suất sấy khử ẩm hệ thống đánh giá hệ số hiệu suất (COP) bơm nhiệt, hệ số tách ẩm Website: https://jst-haui.vn mp  Mi  Mf  100  (32) Bước 2: Tính tốn độ chứa ẩm, enthalpy, thể tích riêng khơng khí vào buồng sấy phương trình từ (33) đến (36)  4026,42  psdi  exp  12   235,5  t di   (33) pdi  φi  psdi (34) ddi  ,4 E fan W Ecomp  E fan CÁC BƯỚC TÍNH TỐN HỆ THỐNG SẤY BƠM NHIỆT 3.3.4 Mơ hình tiết lưu Pa  riêng phần (SMER) tốc độ hút ẩm (MER) máy sấy Mơ hình hiệu suất mơ tả thơng qua phương trình (29), (30) (31) Q  Qo COP  k (29) Ecomp 0, 621p di 1, 01325  p di Idi  Cpa t di  ddi (h fg  Cpv t di ) (35) (36) Trong đó: pdi: áp suất; tdi: nhiệt độ bầu khô; ddi: dung ẩm không khí đầu vào; Idi: Entanpy khơng khí đầu vào Bước 3: Xác định dung ẩm, độ ẩm nhiệt độ điểm sương khơng khí sau khỏi buồng sấy Áp suất nước riêng phần không khí sau khỏi buồng sấy tính từ ddo sử dụng công thức: ddo  Ido  Cpa t hfg  Cpv t (37) Vol 57 - No (Dec 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 95 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ psdo  4026,42   exp 12   235,5  tdo   ddo  0, 621p 1, 01325  p p  φ  p sdo t sdo  17,27t φ  237,7   ln  237,7  t 100     17,27t φ  17,27    ln  100   237,7  t P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 (38) bão hịa khơ, enthalpy nhiệt thể tích riêng nhiệt cách sử dụng hàm số sau: (39) (40) (41) m Va  a ρa (44)  548503  606, 163t s  hs   / 1000 3   1, 50544t s  18, 2426  10 t s  (57)  16,886107  tqn ts  9,2642106  tqn ts  ts 7, 698108  tqn ts  ts 17,07108  tqn ts  ts2 12,131010  tqn ts  t2s Bước 5: Tính tốn dung ẩm khơng khí tiếp xúc gần với bề mặt thiết bị bay số và nhiệt độ bề mặt dàn bay số từ hệ số bypass Nhiệt độ bề mặt thiết bị bay số (tes1) lớn nhiệt độ điểm sương khí thải từ buồng sấy t es1  t so  (45) ddo  deo1 (46) p es2 (56) (43) des2  10  1335, 29tL  hL   / 1000  1, 7065t  7, 6741 10 3 t  L L   (42) mwd ma  3600  ddo  ddi  d  BF  ddo  di 1 BF 101, 325des2  0, 621 des2 (55) hi  hs 13, 48186103  tqn ts  Bước 4: Tính tốn nhiệt lượng cần cung cấp để sấy khô, lưu lượng khối lượng lưu lượng thể tích khơng khí sấy cần thiết Q dr  mwdhfg 2200,981   exp  21,513  t  246,61   P 1000 Bước 6: Tính tốn nhiệt độ môi chất lạnh bên thiết bị bay nhiệt độ khơng khí đầu thiết bị bay tre1  t es1  (49) t eo1  t es1  BF  t  t es1  (50) tre2  t es2  (51) t eo2  t es2  BF  t eo1  t es2  (52) (53) trc  t cs  (54) h qn   hi  299048  / 1000 (58b)  2669    exp  12, 4539   t s  273,15  a  (59a) (59b)  , 2532  10 6 t 2s  3, 2192  10 7 t s3 qn 1 4,7881103  tqn ts  3,965106  tqn ts  2 2,5817105  tqn ts  ts 18506 , 107  tqn ts  ts (59c) 8,5739107  tqn ts  t2s 5, 401109  tqn ts  t2s h4  h5  h6 ; h9  h11 (60) Bước 9: Tính tốn enthalpy khơng khí buồng sấy, dàn bay dàn ngưng cách sử dụng phương trình sau: I  Cpa t  d  hfg  Cpv t  (61) Bước 10: Tính tốn suất lạnh lưu lượng môi chất lạnh cần thiết dàn bay Q o1  ma Ido  Ieo1  (62) Q o1 h9  h6 (63) mr1  Q o2  m a Ieo1  Ieo2   mweIwe Bước 7: Tính tốn nhiệt độ bề mặt dàn ngưng nhiệt độ môi chất lạnh bên dàn ngưng  t  BF  t eo  t cs  di 1  BF   a  1, 01357  10 , 6736  10 4 t s (47) (48) (58a) mr2  Q o2 h7  h5 (64) (65) Bước 11: Xác định enthalpy môi chất lạnh điểm hút vào máy nén thơng qua phương trình cân khối lượng lượng: Bước 8: Tính tốn áp suất bay ngưng tụ tương ứng với nhiệt độ môi chất lạnh bên dàn bay dàn ngưng, enthalpy mơi chất lạnh lỏng, enthalpy 96 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 57 - Số (12/2021) mr1  mr2  mr (66) mr1h11  mr2h7  mr h13 (67) Website: https://jst-haui.vn SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 Bước 12: Tính tốn cơng suất yêu cầu máy nén sử dụng công thức (15) thể tích hút máy nén phương trình sau mv Vp  r 13 ηv (68) Bước 13: Tính tốn nhiệt thải dàn ngưng bên lưu lượng môi chất lạnh dàn ngưng bên Qk  ma Idi  Ieo  (69) Qk h1  h4 (70) mr  Bước 14: Tính SMER, COP hiệu suất sấy mwd Ecomp  E fan (71) Qk  Qo1  Qo2 Ecomp (72) SMER  COP  Bước 15: Tính tốn hệ số truyền nhiệt bên khơng khí mơi chất lạnh cho dàn bay dàn ngưng sử dụng công thức (6), (9) (19) Tính tốn hệ số truyền nhiệt giá trị LMTD cho dàn bay dàn ngưng xác định diện tích bề mặt ống, cánh cần thiết từ cơng thức(11-13), (20) (21) Bước 16: Tính chọn van tiết lưu nhiệt xác định tổng cột áp quạt công suất yêu cầu quạt từ công thức (24), (28) Bước 17: Lựa chọn máy nén, dàn bay hơi, dàn ngưng, tiết lưu quạt có kích thước công suất phù hợp từ catalog nhà sản xuất phù hợp với giá trị tính tốn 4.3 Dữ liệu kết tính tốn Các mơ hình toán học thành phần khác máy sấy hỗ trợ bơm nhiệt hữu ích cho việc tính tốn thiết kế, mơ kết đánh giá hiệu suất máy sấy Quy trình tính tốn trình bày cho máy sấy buồng có hỗ trợ bơm nhiệt áp dụng giới hạn giả định Dựa mơ hình trên, chương trình tính tốn viết phần mềm EES Bản tóm tắt liệu kết tính tốn cho điều kiện khơng khí sấy đầu vào khác thông số vật liệu đưa bảng Bảng Dữ liệu thiết kế tính tốn cho điều kiện khơng khí sấy đầu vào khác o o o Nhiệt độ, độ ẩm khơng khí sấy vào 35 C, 20% 35 C, 15% 40 C,15% Nhiệt độ bề mặt thiết bị bay 1, oC 20,53 17,86 20,35 o 10,53 7,859 10,35 o 40,57 41,21 46,81 3,6 3,2 3,5 Nhiệt độ bề mặt thiết bị bay 2, C Nhiệt độ bề mặt thiết bị ngưng tụ, C Áp suất hút, bar Áp suất ngưng, bar 11,8 12 13,8 SMER, kg/kWh 1,676 1,379 1,169 COP 6,257 5,685 5,257 Website: https://jst-haui.vn Bảng Dữ liệu tính tốn với thông số vật liệu khác nhiệt độ độ ẩm khơng khí sấy 40oC 15% Khối lượng cần sấy cho mẻ, kg Độ ẩm ban đầu, % w.b (Độ ẩm cuối 12%) Thời gian sấy, h Lưu lượng khơng khí u cầu, m3/h Năng suất lạnh dàn BH1 yêu cầu, kW Năng suất lạnh dàn BH2 yêu cầu, kW Năng suất nhiệt dàn ngưng yêu cầu, kW Lưu lượng môi chất lạnh, kg/h Công suất máy nén yêu cầu, W 85 115,8 70 12 85 12 12 77,18 91,99 61,32 185,2 123,5 0,2773 0,1848 0,2203 0,1469 0,4436 0,2958 0,703 0,4686 0,5585 0,3723 1,125 0,7498 0,994 0,6631 0,7903 0,5268 1,591 1,061 23,46 411 15,64 18,64 12,43 37,53 25,02 275 327 218 658 439 KẾT LUẬN Các mơ hình toán học thành phần khác máy bơm nhiệt hỗ trợ máy sấy hữu ích cho tính tốn, thiết kế lựa chọn thành phần khác máy sấy bơm nhiệt vịng kín hoạt động điều kiện tốc độ sấy liên tục Trên sở phân tích cấu trúc hệ thống sấy bơm nhiệt hai dàn bay thiết lập mơ hình tốn học mơ tả cân lượng cân vật chất thành phần thiết bị hệ thống sấy bơm nhiệt Đã ứng dụng thành cơng mơ hình tốn học để xác định thơng số cần thiết cho tính tốn thiết kế máy sấy bơm nhiệt hai dàn bay Mô hình tốn học chi tiết đề xuất báo cho phép ứng dụng tính tốn hệ thống sấy bơm nhiệt điều kiện sấy khác LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu tài trợ kinh phí Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đề tài mã số 22-2020-RD/HĐĐHCN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] M Alves-Filho, I Stranmen, 1996 The Application of Heat Pump in Drying of Biomaterials Drying Technology, vol 14, pp 2061-2090 [2] S Prasertsan, P Saen-saby, 1998 Heat pump drying of agricultural materials Drying Technology, vol 16, pp 235-250 [3] K J Chua, S K Chou, J C Ho, M N A Hawlader, 2002 Heat pump drying: recent developments and future trends Drying Technology, vol 20, pp 1579-1610 [4] J Sarkar, S Bhattacharyya, M Gopal, 2006 Transcritical CO2 Heat Pump Dryer: Part Mathematical Model and Simulation Drying Technology vol 24, pp 1583-1591 Vol 57 - No (Dec 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 97 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 [5] P K Adapa, S Sokhansanj, G J Schoenau, 2002 Performance study of a re-circulating cabinet dryer using a household dehumidifier Drying Technology, vol 20, pp 1673-1689 [6] R Queiroz, A L Gabas, V R N Telis, 2004 Drying Kinetics of Tomato by Using Electric Resistance and Heat Pump Dryers Drying Technology, vol 22, pp 1603-1620 [7] G W Brundrett, 1989 Hand book of dehumidification technology Drying Technology, vol 7, pp 143-147 [8] D R.J Rose, R R S Jung, 1992 Testing of domestic two-evaporator refrigerators with zeotropic refrigerant mixtures ASHRAE Transaction 98, 216– 226 [9] C.J Li, C.C Su, 2003 Experimental study of a series-connected twoevaporator refrigerating system with propane (R-290) as the refrigerant Applied Thermal Engineering, vol 23, pp 1503-1514 [10] K J Chua, S K Chou, 2005 A modular approach to study the performance of a two-stage heat pump system for drying Applied Thermal Engineering, vol 25, pp 1363-1379 [11] M A Hossain, K Gottschalk, M S Hassan, 2013 Mathematical Model for a Heat Pump Dryer for Aromatic Plant Procedia Engineering, vol 56, pp 510520 [12] D G Rich, 1973 The effect of fin spacing on the heat transfer and friction performance of multi-row, smooth plate fin-and-tube heat exchangers ASHRAE Transactions 137–145 [13] B Pierre, 1955 The co-efficient of heat transfer for boiling Freon-12 in horizontal tubes S F Review vol 2, pp [14] A C Cleland, 1994 Polynomial curve-fits for refrigerant thermodynamic properties: extension to include R134a International Journal of Refrigeration, vol 17, pp 245-249 [15] ASHRAE Fundamental Handbook ASHRAE: Atlanta, GA, 1981, 1997 AUTHORS INFORMATION Nguyen Duc Nam1, Nguyen Dang Binh Thanh2, Pham The Vu1 Faculty of Electrical Engineering, Hanoi University of Industry School of Chemical Engineering, Hanoi University of Science and Technology 98 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ● Tập 57 - Số (12/2021) Website: https://jst-haui.vn ... nâng nhiệt độ đến giá trị mong muốn trước đến buồng sấy để sấy khơ sản phẩm khép kín chu trình tuần hồn NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY SẤY BƠM NHIỆT HAI DÀN BAY HƠI Sơ đồ máy sấy bơm nhiệt hai dàn bay. .. 439 KẾT LUẬN Các mơ hình tốn học thành phần khác máy bơm nhiệt hỗ trợ máy sấy hữu ích cho tính tốn, thiết kế lựa chọn thành phần khác máy sấy bơm nhiệt vịng kín hoạt động điều kiện tốc độ sấy. .. học thành phần khác máy sấy hỗ trợ bơm nhiệt hữu ích cho việc tính tốn thiết kế, mô kết đánh giá hiệu suất máy sấy Quy trình tính tốn trình bày cho máy sấy buồng có hỗ trợ bơm nhiệt áp dụng giới