Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và thực nghiệm mô hình sấy hành lá bằng năng lượng mặt trời kết hợp bơm nhiệt 3

46 CHƢƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH SẤY 3 1 Mô hình sấy năng lƣợng mặt trời kết hợp bơm nhiệt 3 1 1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống sấy Sơ đồ nguyên lý của hệ thống sấy n ng lƣợng mặt trời kết hợp ơm nhiệt đƣợc thể hiện ở hình 3 1 1 Đƣờng ống chính cấp khí vào hệ thống; 2; Van ƣớm;3 Bộ thu n ng lƣợng mặt trời gia nhiệt không khí;4 Bộ thu n ng lƣợng mặt trời gia nhiệt nƣớc;5 Buồng sấy ;6 Ống thải khí ẩm;7 Quạt ly tâm cấp khí và uồng sấy;8 Bồn chứa nƣớc nóng; 9 Bộ trao đổi nhiệt khí nƣớc nóng; 10.

CHƢƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ MƠ HÌNH SẤY 3.1 Mơ hình sấy lƣợng mặt trời kết hợp bơm nhiệt 3.1.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy n ng lƣợng mặt trời kết hợp ơm nhiệt đƣợc thể hình 3.1 1-Đƣờng ống cấp khí vào hệ thống; 2; Van ƣớm;3-Bộ thu n ng lƣợng mặt trời gia nhiệt khơng khí;4-Bộ thu n ng lƣợng mặt trời gia nhiệt nƣớc;5-Buồng sấy ;6- Ống thải khí ẩm;7- Quạt ly tâm cấp khí uồng sấy;8- Bồn chứa nƣớc nóng; 9Bộ trao đổi nhiệt khí-nƣớc nóng; 10-Giàn nóng gia nhiệt khơng khí ơm nhiệt; 11-Dàn lạnh ngƣng tụ nƣớc từ khơng khí trời đƣa vào dàn nóng ơm nhiệt Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống ơm nhiệt kết hợp n ng lƣợng mặt trời 46 3.1.2 Nguyên lý hoạt động Vào ngày trời nắng sơ đồ sấy đƣợc thực theo nhánh (I), khí trời qua Van (1) vào ộ hấp thụ nhiệt NLMT để đƣợc gia nhiệt đến nhiệt độ sấy Khơng khí nóng đƣợc quạt hút (7) đƣa vào uồng sấy (5) sau thải ngồi mơi trƣờng qua ống thải (6) Đồng thời với thời gian buồng sấy đƣợc cấp nhiệt từ gia nhiệt khơng khí (3) ộ tích trữ n ng lƣợng mặt trời cho nƣớc nóng ồn (8) làm việc Bơm nƣớc ơm nƣớc lạnh qua ộ thu n ng lƣợng mặt trời (4) gia nhiệt nƣớc nóng đến nhiệt độ cao theo cƣờng độ xạ cấp cho hấp thu (4) Lƣợng nƣớc nóng bồn chứa (9) Do (BXMT) xuống thấp, ơm ngừng hoạt động, ơm nƣớc hoạt động, cấp nƣớc qua ộ trao đổi nhiệt sơ đồ sấy chuyển sang nhánh (II) khơng khí từ ống (1) qua van (II) qua dàn trao đổi nhiệt khơng khí – nƣớc nóng qua quạt hút vào uống sấy sau thải mơi trƣờng Khi nhiệt độ nƣớc cân ằng chuyển sang sơ đồ sấy theo nhánh (III) sấy ơm nhiệt, khí trời đƣợc quạt ly tâm (7) hút qua dàn lạnh (11), khơng khí đƣợc tách ẩm khơng khí qua dàn nóng (10) khơng khí đƣợc gia nhiệt đến nhiệt độ sấy sau đƣợc quạt (7) đƣa vào uồng sấy thực trình sấy thải ẩm môi trƣờng 3.2 Các số liệu ban đầu 3.2.1 Vật liệu sấy Vật liệu sấy đƣợc sử dụng thực nghiệm hành lá, với n ng suất đƣợc chọn ngẫu nhiên kg hành tƣơi mẻ sấy Các thông số an đầu hành lá: + Độ ẩm an đầu + Độ ẩm sau sấy [14] [14] + Hành đƣợc cắt thành khúc dài 5-10mm + N ng suất sấy 47 + Tính khối lƣợng sản phẩm sau sấy [31]: ( ( ) ) ( ) ( (3-1) ) + Lƣợng ẩm ay trình sấy (3-2) 3.2.2 Tác nhân sấy Tác nhân sấy đƣợc sử dụng khơng khí với thông số nhƣ sau: Theo thông số trung ình thành phố Chí Minh + Nhiệt độ trung ình + Độ ẩm trung ình + Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị sấy + Ta chọn [14] nhiệt độ khơng khí khỏi buồng sấy xem nhƣ trình sấy lý thuyết 3.2.3 Thời gian sấy Thời gian sấy đƣợc chọn τs = 9h [14] 48 3.3 Xây dựng toán sấy 3.3.1 Quá trình sấy lượng mặt trời 3.3.1.1 Quá trình sấy đồ thị I-d Hình 3.2 Hình Biểu diễn trình sấy đồ thị I-d + Điểm 0: Là điểm khơng khí ngồi trời + Điểm 1: Khơng khí đƣợc gia nhiệt từ lên trƣớc vào uồng sấy, độ chứa ẩm + Điểm 2: TNS sau khỏi buồng sấy, trình đẳng entanpy 3.3.1.2 Xác định thông số điểm - Điểm 0: Khơng khí ngồi trời + Áp suất ão hòa nƣớc ( ) ( ( ) ) 49 (3-3) + Dung ẩm khơng khí d0  0,621 1.Pbho 0,74.0,03548  0,621  0,0168(kg am / kgkkk) P  .Pbho  0,74.0,03548 (3-4) + Enthalpy (nhiệt lƣợng riêng khơng khí) I o  1,0048.to   2500  1,842.t0   1,0048.27  0,0168. 2500  1,842.27   69,97 (kJ / kgkk) (3-5) - Điểm 1: TNS trƣớc vào uồng sấy + Áp suất ão hòa [1]:  4026, 42  4026, 42   Pbh1  exp 12    exp 12    0,0732 (bar ) 235,5  t 235,5  40     (3-6) + Q trình gia nhiệt cho khơng khí q trình đẳng ẩm nên ta có ( ) + Enthalpy I1  1,0048.t1  d1. 2500  1,842.t1   1,0048.40  0.0168. 2500  1,842.40   83, 43 (kJ / kgkk) (3-7) + Độ ẩm tƣơng đối: 1  P.d1 1.0,0168   36(%)  0,621  d1  Pbh1  0,621  0,0168.0,0732 (3-8) - Điểm 2: TNS sau trình sấy + Nhiệt độ: t2 = 35°C + Với trình sấy lý thuyết Enthanlpy số ( ) + Áp suất ão hòa [1]: 4026, 42   Pbh  exp 12   0,056(bar ) 235,5  35   50 (3-9) + Dung ẩm khơng khí: d2  I  1,0048.t2 83, 43  1,0048.35   0,0188(kg am / kgkkk) 2500  1,842.t2 2500  1,842.35 (3-10) + Độ ẩm tƣơng đối: 2  P.d 1.0,0188   48,97(%)  0,621  d2  Pbh  0,621  0,0188 0,056 (3-11) Từ tính tốn ta có ảng thơng số q trình sấy đồ thị I-d nhƣ sau Bảng 3.1 Thông số trạng thái q trình sấy đồ thị I-d Thơng số Trạng thái ( ) t(ᴼC) d(kg/kgkkk) I(kJ/kgkk) 27 74 0,0168 69,97 40 36 0,0168 83,43 35 48,97 0,0188 83,43 3.3.1.3 Lưu lượng khơng khí khơ lý thuyết - Lƣợng khơng khí khơ cần thiết để làm ay kg ẩm lolt  1   500(kgkk / kg am ) d  d1 0,0188  0, 0168 (3-12) - Vậy để tách W kg ẩm cần lƣợng khơng khí khơ L0lt  W.l0lt  0,91.500  455 (kgkk / me) (3-13) 3.3.1.4 Nhiệt lượng tiêu hao trình sấy lý thuyết Trong q trình sấy lý thuyết khơng có nhiệt tổn thất khơng có nhiệt bổ sung Nhiệt lƣợng cần thiết cho 1kg ẩm bốc hơi: q0lt  lolt ( I1  I )  500.(83,43  69,97)  6730 (kJ/kgam) Nhiệt lƣợng tiêu hao trình sấy lý thuyết: 51 (3-14) Q0lt  W.q0lt  0,91.6730  6124,3kJ (3-15) Cơng suất nhiệt q trình sấy lý thuyết (3-16) 3.3.1.5 Xác định kích thước buồng sấy Ta chọn số lƣợng khay 4, kích thƣớc khay 0,4x0,4m Dựa vào kết cấu buồng sấy kích thƣớc khay ta thiết kế buồng sấy với kích thƣớc ản nhƣ sau: Hình 3.3 Kích thƣớc ản buồng sấy Ta có Sxq= m2 (dựa vào thiết kế 3D) 3.3.1.6 Tính tốn tổn thất nhiệt  Tính nhiệt tổn thất qua kết cấu ao che mơi trƣờng + Nhiệt độ ên ngồi uồng sấy: tf2 = t0 = 27oC + Nhiệt độ ên uồng sấy tf1 = t1 = 40ᴼC + Buồng sấy có kết cấu nhƣ sau Hình 3.4 Cấu tạo lớp buồng sấy 52 với hệ số dẫn nhiệt  = 50 + Lớp thứ thép với bề dày (W/mK) + Lớp thứ hai ông thủy tinh với bề dày hệ số dẫn nhiệt  = 0,055 (W/mK) + Lớp thứ a thép với bề dày với hệ số dẫn nhiệt  = 50 (W/mK) + Giả thuyết khơng khí uồng sấy chuyển động đối lƣu cƣỡng với vận tốc v =1 m/s  Mật độ dịng nhiệt đƣợc tính: q1  1 t f  tw1 Tính  (3-17) : Vậy: q1  10,32. 40  tw1  (3-18) + Truyền nhiệt qua thép ài tốn dẫn nhiệt qua vách phẳng có mật độ dịng nhiệt: q2  1  t  t  1 w1 w Hệ số dẫn nhiệt đơn vị bề dày: Do (3-19) 1 50   50000 ( W / m2 ) 1 0,001 1 lớn nên xem nhƣ tw1 = tw2 1 + Truyền nhiệt qua lớp ông thủy tinh truyền nhiệt qua vách phẳng: q3  2 0,055  tw2  tw3    tw2  tw3   2, 2. tw2  tw3  2 0,025 (3-20) + Truyền nhiệt qua thép kế kiếp ài toán dẫn nhiệt qua vách phẳng có mật độ dịng nhiệt: q4  3 t  t   w w4 (3-21) 53 Hệ số dẫn nhiệt đơn vị bề dày: Do 3 50   50000 ( W / m2 )  0,001 3 lớn nên xem nhƣ tw3 = tw4 3 Tỏa nhiệt môi trƣờng ên xem nhƣ đối lƣu tự nhiên chảy rối với hệ số tỏa nhiệt:   1,715.(tw  t f )0,333 (3-22) Mật độ dòng nhiệt: q5  1,715.(tw  27)1,333 (3-23) Giả sử qua trình truyền nhiệt ổn định ta có: q1  q2  q3  q4  q5 Ta có: q1  10,32. 40  tw1  q3  2,2. tw1  tw3  q5  1,715.(tw  27)1,333 Bằng phƣơng pháp lặp ta giả định tw1 tìm tw4  theo tw1 tw3  tw1  q1 2,2   1,715.(tw3  27)0,333 Giải ài toán ta đƣợc kết nhƣ sau: Nhiệt độ bề mặt tw1 = 38,6oC Nhiệt độ bề mặt tw4 = 32oC Hệ số tỏa nhiệt ên ngoài:   2,94 (W / m2 K ) Mật độ truyền nhiệt qua đơn vị diện tích ề mặt truyền nhiệt q  k.(t f  t f )  k.(40  27) (3-24) Hệ số truyền nhiệt 54 k  1           1 1 2 3     1,12W/m K 0,001 0,025 0,001    10,32  50  0,055  50  2,94    (3-26) Suy ra: q  1,12.(40  27)  14,6W / m2 Tổn thất nhiệt môi trƣờng Qmt  S xq q  4.14,6  58,4kJ / h (3-27) Qmt 58,   64, kJ/kgam W 0,91 (3-28) qmt   Tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang Qv Qvls  G2 Cvls (t v  t ), (kJ ) (3-29) Trong Cvls nhiệt dung riêng hành Cvls  Cvk (1  M )  Ca M (3-30) Với: Cvk: nhiệt dung riêng vật liệu khô, Cvk = 3,77 (kJ/kg.độ) Ca: nhiệt dung riêng nƣớc, Ca = 4,186 (kJ/kg.độ) Suy Cvls= 3,77.(1-0,12) + 4,186.0,12 = 3,82 (kJ/kg.độ) Nhiệt độ vật liệu sấy vào: t0 = 27⁰C Nhiệt độ vật liệu sấy ra: t1 = 40ᴼC Vậy nhiệt tổn thất vật liệu sấy mang đi: Qvls  0,09.3,82. 40  27   4,47 (kJ ) Suy ra: qvls  Qvls 4, 47   4,91(kJ / kg a ) W 0,91 55 (3-31)  Tổn thất nhiệt để làm nóng khay sấy uồng sấy Qvc Qvc  Gvc Cvc  t1  t0  (3-32) Gvc khối lƣợng khay sấy uồng sấy, Gvc= 18 kg (dựa vào thiết kế 3D) Cvc Nhiệt dung riêng thép, Cvc= 0,48 kJ/kg.độ Qvc  18.0,48  40  27   112, 32kJ Suy qvc   Qvc 112,32  123, 4(kJ / kg a ) W 0,91 (3-33) Nhiệt hữu ích q1 q1  i - Ca t0 (3-34) Trong đó: i2  r  C pa t2  2500  1,842.35  2564,5 kJ/kg ẩm (3-35) Với: r nhiệt ẩn hóa nƣớc 0ᴼC, r = 2500 kJ/kg Cpa nhiệt dung riêng nƣớc, Cpa= 1,842 kJ/kg.K Vậy: = 2564,5 - 4,186.27= 2451,5 (kJ/kgam) Ta có: Tổng tổn thất nhiệt   Cn t0  qmt  qvls  qvc (3-36) ∆ = 4,186.27 – 64,2 – 4,91 – 123,4 = -79,5 (kJ/k 3.3.1.7 Quá trình sấy thực + Lƣợng chứa ẩm d2 56 am) ( ) ( ) (3-37) Với Cdx – Nhiệt dung riêng dẫn xuất Cdx = Cpk + Cpa.d1 = 1,0048 + 1,842.0,0168=1,036 kJ/kg (3-38) + Nhiệt lƣợng riêng I2 = Cpk t2 + d2 i2 = 1,0048 35 + 0,0187 2564,5= 83,12kJ/kg (3-39) + Độ ẩm tƣơng đối ( ) ( (3-40) ) Lƣợng khơng khí khơ cần thiết để bốc 1kg ẩm trình sấy là: ⁄ (3-41) Vậy để tách lƣợng ẩm W cần lƣợng khơng khí là: L = W =526,3 0,91 = 478,9 kgkk/mẻ (3-42) + Xác định nhiệt lƣợng tiêu hao riêng q = (I2 - I0) = 526,3.(83,12 – 69,97) = 6920,8 kJ/kgam (3-43) + Nhiệt lƣợng tiêu hao cho trình sấy thực Q = W.q = 0,91.6920,8 = 6298kJ (3-44) + Công suất nhiệt q trình sấy thực (3-45) Vậy cơng suất nhiệt trình sấy thực là: Nt = 0,194 kW, tức công suất cấp nhiệt cung cấp cho trình sấy 57 3.3.2 Quá trình sấy bơm nhiệt 3.3.2.1 Quá trình sấy đồ thị I-d I (kJ/kg kk) t3=40°C φ0=74% t0=27°C φ=100% t2=12°C d1=0,0168 d2=0,00882 d(kg am /kg kkk) Hình 3.5 Quá trình sấy lạnh thải bỏ tác nhân sấy + 0-1: Quá trình làm lạnh tác nhân sấy đến nhiệt độ đọng sƣơng Điểm (0) trạng thái khơng khí điều kiện mơi trƣờng (27oC độ ẩm o = 74%), điểm (1) trạng thái không khí thiết bị ay hơi, lúc đầu giảm ẩm Khơng khí ngồi mơi trƣờng đƣợc hút vào dàn lạnh để khử ẩm + 1-2: Quá trình tách ẩm Điểm (2) trạng thái khơng khí cuối giai đoạn giảm ẩm trƣớc vào dàn nóng để gia nhiệt + 2- 3: Quá trình gia nhiệt tác nhân sấy đến nhiệt độ sấy Điểm (3) trạng thái khơng khí trƣớc vào uồng sấy (t3 = 40°C) + 3-4: Q trình sấy tác nhân sấy có độ ẩm thấp đƣợc thổi qua vật liệu sấy nhân ẩm thoát từ vật liệu mang khỏi buồng sấy Điểm (4) trạng thái khơng khí sau buồng sấy thải bỏ môi trƣờng 58 3.3.2.2 Xác định thông số điểm - Điểm 0: Không khí ngồi trời ( + Áp suất ão hịa nƣớc: ) + Dung ẩm khơng khí: d0  0,0168(kg am / kgkkk) + Enthalpy: I o  69,97 (kJ / kgkk) - Điểm 1: Trạng thái khơng khí đầu dàn lạnh + Ta có d1= d0 = 0,0168 kgam/kgkkk + Độ ẩm φ1= 100% + Áp suất ão hòa [31] Pbh1  P.d1 1.0,0168   0,0263 ( bar ) (0,621  d1 ).1 (0,621  0,0168).1 (3-46) + Nhiệt độ t1  4026,62  235,5  22(o C ) 12  ln 0,0263 (3-47) + Enthalpy I1  1,0048.t1  d1. 2500  1,842.t1   1,0048.22  0.0168. 2500  1,842.22   64,8 (kJ / kgkk) (3-48) - Điểm 2: Trạng thái khơng khí sau dàn lạnh + Nhiệt độ: Chọn t2 = 12°C + Độ ấm tƣơng đổi: 2 = 100% + Áp suất ão hòa [20]: 4026, 42   Pbh  exp 12    0,014 (bar ) 235,5  12   + Dung ẩm khơng khí [31]: 59 (3-49) d  0,621 .Pbh 1.0,014  0,621  0,00882 (kg am / kgkkk) P   Pbh  1.0,014 (3-50) + Enthalpy [31] I  1,0048.t2  d  2500  1,842.8   1,0048.12  0,00882.(2500  1,842.12)  34,3(kJ / kgkkk) (3-51) - Điểm 3: Trạng thái khơng khí sau dàn nóng + Nhiệt độ: t3 = 40°C + Áp suất ão hòa: 4026, 42   Pbh3  exp 12   0,073(bar ) 235,5  40   (3-52) + Dung ẩm khơng khí: d3  d2  0,00882 (kg am / kgkkk) + Enthalpy I  1,0048.t3  d3  2500  1,842.t3   1,0048.40  0,00882  2500  1,842.40   62,9(kJ / kgkkk) (3-53) + Độ ẩm tƣơng đối [31]: 3  P.d3 1.0,00882   14,67 (%)  0,621  d3  Pbh3  0,621  0,00882  0,073 (3-54) - Điểm 4: Trạng thái khơng khí thải + Nhiệt độ: t4 = 35°C + Chọn độ ẩm tác nhân sau khỏi thiết ị sấy là: 4 = 40% + Áp suất ão hòa: 4026, 42   Pbh  exp 12   0,056 (bar ) 235,5  35   60 (3-55) + Dung ẩm khơng khí: d  0,621 4 Pbh 0, 4.0,056  0,621  0,014 (kg am / kgkkk) P  4 Pbh  0, 4.0,056 (3-56) + Enthalpy I  1,0048.t4  d  2500  1,842.t4  (3-57)  1,0048.35  0,014. 2500  1,842.35  71,07  kJ / kgkkk  Từ tính tốn ta có ảng thơng số q trình sấy đồ thị I-d nhƣ sau Thông số Thứ tự t(ᴼC) 27 22 12 40 35 ( ) d(kg/kgkkk) I(kJ/kgkk) 0,0168 0,0168 69,97 64,8 34,3 62,9 71,07 74 100 100 14,67 40 0,00882 0,00882 0,014 Bảng 3.2 Thơng số trạng thái q trình sấy đồ thị I-d 3.3.2.3 Lưu lượng khơng khí khơ lý thuyết - Lƣợng khơng khí khơ cần thiết để làm ay kg ẩm lolt  1   193, 05(kgkkk / kg am ) d  d3 0,014  0,00882 (3-58) - Vậy để tách W kg ẩm cần lƣợng khơng khí khơ L0lt  W.l0lt  0,91.193,05  175,7 (kgkkk / me) (3-59) 3.3.2.4 Nhiệt lượng tiêu hao trình sấy lý thuyết Trong q trình sấy lý thuyết khơng có nhiệt tổn thất khơng có nhiệt bổ sung + Nhiệt lƣợng dàn nóng gia nhiệt cung cấp cho q trình sấy để làm ay 1kg ẩm: 61 qlt  ( I3  I )  (62,9  34,3)  28,6 (kJ) (3-60) + Nhiệt lƣợng dàn nóng cung cấp cho trình sấy: Qlt  L0 qlt  175,7.28,6  5025 kJ (3-61) + Cơng suất dàn nóng cho trình sấy lý thuyết: Q0lt  Qlt   5025  0,155kW 9.3600 (3-62) + Nhiệt lƣợng cần thiết để tách 1kg nƣớc qdllt  ( I  I )  (69,97  34,3)  35,67 kJ (3-63) Nhiệt lƣợng dàn lạnh thu đƣợc cho trình sấy Qdllt  L0 qdltt  175,7.35,67  6267, kJ (3-64) Công suất dàn lạnh cho trình sấy lý thuyết Q0 dllt  Qlt   6267,  0,193kW 9.3600 (3-65) 3.3.2.5 Tính tốn q trình sấy thực tế Thơng số điểm nút đồ thị: + Điểm 0, 1, 2,3: Thông số điểm 0, 1, 2, không thay đổi so với trình sấy lý thuyết + Điểm 4’ Ta có: I 4'  I  (   .(d 4'  d0 ) l ) ( (3-66) ) (3-67) Với Cdx – Nhiệt dung riêng dẫn xuất Cdx = Cpk + Cpa.d3 = 1,0048 + 1,842.0,00882=1,021 kJ/kg 62 (3-68) i4  r  C pa t4  2500  1,842.35  2564,5 (3-69) + Nhiệt lƣợng riêng I4’ = Cpk t4 + d4’ i4 = 1,0048 40 + 0,011 2564,5= 68,4 kJ/kg (3-70) + Độ ẩm tƣơng đối ( ) ( ) (3-71) 3.3.2.6 Lưu lượng khơng khí khơ thực tế - Lƣợng khơng khí khơ cần thiết để làm ay kg ẩm ltt  1   458, 7(kgkkk / kg am ) d '  d3 0,011  0,00882 (3-72) - Vậy để tách W kg ẩm cần lƣợng khơng khí khơ Ltt  W.ltt  0,91.458,7  417,4(kgkkk / me) (3-73) 3.3.2.7 Nhiệt lượng tiêu hao trình sấy thực tế Nhiệt lƣợng dàn nóng gia nhiệt cung cấp cho q trình sấy để làm ay 1kg ẩm: qtt  ( I3  I )  (62,9  34,3)  28,6 kJ (3-74) Nhiệt lƣợng dàn nóng cung cấp cho q trình sấy: Qtt  Ltt qtt  417, 4.28,6  11938,5 kJ 3-75) Cơng suất dàn nóng cho q trình sấy thực: Qdntt  Qtt   11938,5  0,37kW 9.3600 (3-76) Nhiệt lƣợng cần thiết để tách 1kg nƣớc qdltt  ( I  I )  (69,97  34,3)  35,67 kJ (3-77) Nhiệt lƣợng dàn lạnh thu đƣợc cho trình sấy Qdltt  Ltt qtt  417, 4.35,67  14888,7 kJ 63 (3-78) Công suất dàn lạnh cho trình sấy thực Q0 dltt  Qtt   14888,  0, 46kW 9.3600 3-79) 3.4 Tính tốn thu lƣợng mặt trời 3.4.1 Kết cấu thu phẳng gia nhiệt khơng khí Qua tài liệu thu gia nhiệt không khí chọn dạng ộ thu có hấp thụ kiểu V để t ng hiệu việc sử dụng Tấm hấp thụ dạng V Kính Khơng khí vào Hình 3.6 Cấu tạo thu phẳng gia nhiệt khơng khí Bộ thu gia nhiệt khơng khí thƣờng có cấu tạo: Đáy cách nhiệt thành xung quanh thƣờng có chiều dày từ ÷ cm Tấm hấp thụ đƣợc làm ằng kim loại (thép, nhơm, đồng) có chiều dày 0,3 ÷0,5 mm đƣợc phủ lớp sơn hấp thụ chọn lọc Kính đậy có chiều dài 4÷5 mm thƣờng dùng loại kính xây dựng đƣợc xử lý nhiệt để giảm nội ứng suất có hàm lƣợng oxit sắt (kính trong), có hệ số truyền qua τ =0,88÷0,90 Dịng khí chảy kênh dẫn thƣờng dùng phƣơng pháp đối lƣu cƣỡng (dùng công nghiệp sấy) đối lƣu tự nhiên (sƣởi ấm gia đình) 3.4.2 Xác định cường độ xạ mặt trời Theo [23] ta có cƣờng độ xạ trung ình theo n m Hồ Chí Minh 1799 kWh/m2/n m, số nắng trung ình n m 2411 h/n m 64 Ta có cƣờng độ xạ trung ình mặt trời lên m2 3.4.3 Các thông số thu phẳng gia nhiệt khơng khí Theo [19] ta có cơng thức tính hiệu suất thu GNKK dạng V: ( ) (3-80) Trong đó: m lƣu lƣợng khối lƣợng khơng khí qua ộ thu (kg/s); C: nhiệt dung riêng khơng khí (kJ/kg.độ); t0: Nhiệt độ khỏi thu ( ᴼC); ti: Nhiệt độ vào ộ thu ( ᴼC); Ac: Diện tích thu (m2); I: Cƣờng độ xạ mặt trời (W/m2) Ở m.C.(T0 – Ti) = Nt nhiệt lƣợng hữu ích thu theo tính tốn phần ta có Nt = 0,194 kW = 194W Chọn hiệu suất thu 40% [24] Ta có diện tích thu (3-81) Vậy ta chọn diện tích ộ thu m2 với kích thƣớc chiều rộng x chiều dài 0,8 x 1,25 m 65 3.5 Tính tốn thu lƣợng mặt trời gia nhiệt nƣớc nóng 3.5.1 Cấu tạo thu NLMT gia nhiệt nước nóng Hình 3.7 Cấu tạo thu n ng lƣợng mặt trời đun nƣớc nóng Chọn ống có đƣờng kính Ø21mm lỗ Ø19mm, khoảng cách ống 11cm Tấm hấp thụ dày 1mm kiểu đan xen, kính dày 5mm 3.5.2 Tính tốn thơng số thu NLMT gia nhiệt nước nóng - Nhiệt lƣợng cần thiết để gia nhiệt nƣớc ình chứa từ 27ᴼC lên 55ᴼC Q = m.Cn.Δt = 50.1,16.(55-27) = 1624 Wh =1,624 kWh (3-82) Trong đó: m khối lƣợng nƣớc m = 50kg ; Cn nhiệt dung riêng nƣớc Cn= 1,16 Wh/kg.độ - Chọn hiệu suất thu 40% [24] Ta có diện tích thu [24] (3-83) Với: R cƣờng độ xạ mặt trời đƣợc lấy trung ình theo ngày R = 4,8 kWh/m2 [23] 66 Vậy ta chọn diện tích ộ thu NLMT gia nhiệt nƣớc nóng 1,5 m2 với kích thƣớc 1x1,5(m) 3.6 Kết luận chƣơng Trong chƣơng tác giả trình ày đƣợc sơ đồ ngun lý mơ hình sấy từ xây dựng tính tốn ài tốn sấy sấy n ng lƣợng mặt trời sấy ơm nhiệt Một hệ thống sấy đƣợc tính tốn lựa chọn hồn chỉnh với ộ phận có thơng số cụ thể nhƣ ảng sau Bảng 3.3 Thơng số kỹ thuật ộ phận mơ hình sấy n ng lƣợng mặt trời kết hợp ơm nhiệt STT Tên phận Bộ thu n ng lƣợng mặt trời gia nhiệt khơng khí Bộ thu n ng lƣợng mặt trời gia nhiệt nƣớc nóng Máy nén Dàn nóng Dàn lạnh Quạt ly tâm Bộ trao đổi nhiệt nƣớc nóng –khơng khí Bơm tuần hồn Bồn nƣớc 10 11 Buồng sấy Khay sấy Thông số Số lƣợng Diện tích m2 01 Diện tích 1,5 m2 01 Công suất 0,75 kW, nguồn điện pha 220V Kích thƣớc 300x400x50mm Kích thƣớc 300x400x50mm Cơng suất 0,37kW, số vịng quay 2850 vịng/phút Kích thƣớc 210x330x100mm 01 Bơm ly tâm công suất 0,37kW, nguồn điện pha 220V Thể tích 50 lít, ọc cách nhiệt dày 15mm Kích thƣớc 470x530x1575mm Kích thƣớc 400x400mm 01 67 01 01 01 01 01 01 04 ... 6298kJ (3- 44) + Công suất nhiệt q trình sấy thực (3- 45) Vậy cơng suất nhiệt trình sấy thực là: Nt = 0,194 kW, tức công suất cấp nhiệt cung cấp cho trình sấy 57 3. 3.2 Quá trình sấy bơm nhiệt 3. 3.2.1... vào thiết bị sấy + Ta chọn [14] nhiệt độ khơng khí khỏi buồng sấy xem nhƣ trình sấy lý thuyết 3. 2 .3 Thời gian sấy Thời gian sấy đƣợc chọn τs = 9h [14] 48 3. 3 Xây dựng toán sấy 3. 3.1 Quá trình sấy. .. đƣa vào uồng sấy thực trình sấy thải ẩm môi trƣờng 3. 2 Các số liệu ban đầu 3. 2.1 Vật liệu sấy Vật liệu sấy đƣợc sử dụng thực nghiệm hành lá, với n ng suất đƣợc chọn ngẫu nhiên kg hành tƣơi mẻ sấy