Nghiên cứu tính toán thiết kế hệ thống sấy lạnh, với năng suất g=500kg cà rốt mẻ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY LẠNH, VỚI NĂNG SUẤT G=500KG CÀ RỐT/ MẺ GVHD: NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: TRẦN ANH TUẤN SKL008890 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08/2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP MÃ SỐ: 2022-18116139 NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY LẠNH, VỚI NĂNG SUẤT G=500KG CÀ RỐT/ MẺ GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng SVTH: Trần Anh Tuấn MSSV: 18116139 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 08/2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP MÃ SỐ: 2022-18116139 NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY LẠNH, VỚI NĂNG SUẤT G=500KG CÀ RỐT/ MẺ GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng SVTH: Trần Anh Tuấn MSSV: 18116139 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 08/2022 KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP SVTH: Trần Anh Tuấn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng Trang i KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc chân thành đến TS Nguyễn Tấn Dũng tận tình hướng dẫn đóng góp nhiều ý kiến quan trọng quý giá cho nội dung luận văn Tác giả xin cảm ơn Quý Thầy thuộc Bộ Môn Công Nghệ Thực Phẩm trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh Quý Thầy tham gia giảng dạy truyền đạt cho tác giả kiến thức vô quý báu suốt thời gian học Tác giả xin cảm ơn đến bạn bè lớp Công Nghệ Thực Phẩm trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh nhiệt tình trao đổi, góp ý cung cấp thơng tin tư liệu thời gian học thực luận văn Đặc biệt, thể biết ơn sâu sắc đến người thân thương hỗ trợ động viên tác giả suốt thời gian thực luận văn Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2022 Sinh Viên Trần Anh Tuấn SVTH: Trần Anh Tuấn Trang ii KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2022 Sinh viên Trần Anh Tuấn SVTH: Trần Anh Tuấn Trang iii KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SVTH: Trần Anh Tuấn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng Trang iv KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SVTH: Trần Anh Tuấn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng Trang v KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SVTH: Trần Anh Tuấn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng Trang vi KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SVTH: Trần Anh Tuấn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng Trang vii KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng sốt nhiệt độ TBNT để điều khiển q trình Ở TBBH lắp đặt relay nhiệt độ để kiểm sốt q trình hoạt động TBBH 5.2 Điều khiển hệ thống sấy lạnh Kết nối điện vào HTS, đóng CB: đèn báo nguồn sáng động quạt phịng sấy hoạt động Bật cơng tắc ON1, ON1 điều khiển tiếp điểm T đóng lại, máy nén hoạt động cấp nguồn cho dàn lạnh dàn ngưng tụ hoạt động Lúc đèn báo máy nén, dàn lạnh dàn ngưng tụ sáng, đồng thời relay nhiệt độ đo nhiệt độ thiết bị sấy, dàn ngưng dàn lạnh bắt đầu đo nhiệt độ, nhiệt độ dàn lạnh giảm dần, nhiệt độ dàn ngưng tăng dần làm nhiệt độ phịng sấy tăng dần Hình 1.Ngun lí sơ đồ mạch điều khiển Do ta cài đặt nhiệt độ buồng sấy 400C, nên nhiệt độ buồng sấy lên đến 400C relay nhiệt độ TH4 điều khiển tiếp điểm T1 mở ra, lúc máy nén hở SVTH: Trần Anh Tuấn Trang 114 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng mạch nên ngừng hoạt động, đèn báo máy nén hoạt động tắc Đồng thời tiếp điểm T2 đóng lại, relay thời gian bắt đầu đếm thời gian sau thời gian phút cài đặt trước relay thời gian ngừng hoạt động, tiếp điểm T2 mở đồng thời tiếp điểm T1 đóng lại, máy nén hoạt động trở lại, nhiệt độ phòng sấy lại tăng lên Muốn sấy nhiệt độ cao bật cơng tắc ON2 nhiệt điện trở bắt đầu nóng lên, đèn báo nhiệt điện trở sáng, nhiệt độ dàn ngưng buồng sấy tăng lên.Muốn hệ thống dừng hoạt động bật công tắc OFF1, động máy nén, dàn lạnh dàn ngưng ngắt, tắc CB hệ thống ngừng hẳn Sau thiết kế sơ đồ mạch điều khiển, vấn đề đặt từ sơ đồ mạch điều khiển lắp mạch tương ứng sữa chữa mà không cần khảo sát sâu vào sơ đồ lắp dây Ở đây, HTS lắp mạch điện sử dụng phương pháp đánh số mạch điện Đây phương pháp sử dụng phổ biến để lắp dây, để đánh dấu tủ điện giúp ta dễ dàng sữa chữa, phương pháp tiến hành theo bước sau: Đánh số: chưa qua thiết bị đường dây mang số, khơng đánh số sơ đồ Dùng trạm nối dây domino có đánh số tương ứng với sơ đồ Bố trí thiết bị điện tủ Việc lắp dây trở nên đơn giản nối số tương ứng sơ đồ vào số trạm nối dây Phương pháp giúp ta lập sơ đồ lắp mạch đơn giản, xác Ngồi ra, hiểu rõ phương pháp giúp kiểm tra thiết bị phương pháp đo trạm nối dây SVTH: Trần Anh Tuấn Trang 115 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng Bảng 1.Kí hiệu ý nghĩa hệ thống điều khiển Ký hiệu Ý nghĩa Động máy nén Động quạt Biến áp Nhiệt điện trở CB Đèn báo SVTH: Trần Anh Tuấn Trang 116 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng Relay nhiệt độ Nút ấn thường mở SVTH: Trần Anh Tuấn Trang 117 GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG CHI PHÍ Q TRÌNH SẤY VÀ THỜI GIAN SẤY HỒN VỐN 6.1 Chi phí đầu tư thiết bị Bảng 1.Chi phí dầu tư trang thiết bị STT Tên vật liệu Số Đơn Đơn vị Thành tiền lượng giá(VND) Thép dày 100 60.000 Tấm 6,000,000 Thép hộp vuông 120 40.000 Bộ 4.800.000 Sắt V 100 35.000 Bộ 3.500.000 Bản lề inox 10 40.000 Bộ 400.000 Ống gió 2.000.000 Gói 2.000.000 Bánh xe 500.000 Bộ 500.000 Máy nén lạnh 10.500.000 Bộ 10.500.000 Dàn ngưng tụ 8.000.000 Bộ 8.000.000 Dàn lạnh 20.000.000 Bộ 20.000.000 10 Dàn ngưng tụ phụ 2.000.000 Bộ 2.000.000 11 Quạt 2.000.000 Cái 6.000.000 12 Bình chứa cao áp 11.000.000 Bộ 11.000.000 13 Bình tách dầu 17.500.000 Bộ 17.500.000 14 Phin lọc 500.000 Cái 500.000 15 Van tiết lưu 3.600.000 Cái 7.200.000 16 Van chặn 1.500.000 Cái 1.500.000 17 Kinh xem gas 700.000 Cái 700.000 18 Khung để máy 2.500.000 Bộ 2.500.000 SVTH: Trần Anh Tuấn Trang 118 GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 19 Vật tư phụ 1.000.000 Gói 1.000.000 20 Lập trình hệ 6.000.000 Bộ 6.000.000 thống điều khiển 21 Thiết bị điện 3.500.000 Bộ 3.500.000 22 Màn hình cảm 5.000.000 Cái 5.000.000 ứng 23 Tủ điện 1.500.000 Bộ 1.500.000 24 Đồng hồ đo nhiệt 650.000 Bộ 650.000 độ 25 Chi phí phát sinh 3.000.000 Gói 3.000.000 27 Chi phí điện, 1.500.000 Gói 1.500.000 25.000.000 Gói 25.000.000 máy, 28 Nhân cơng Tổng cộng 151.750.000 6.2 Chi phí làm đơn vị sản phẩm 6.2.1 Chi phí nhiên liệu Các thơng số có: Thời gian sấy mẻ: 32h giảm ẩm từ 88,7% xuống 3% Tỉ lệ tươi/khô =7,7 Năng suất sấy: 500kg/ mẻ Cơng suất: 15 kW Gía thành điện: 1.700vnđ/kWh Ta tính được: SVTH: Trần Anh Tuấn Trang 119 GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Năng suất sấy (kg/h) =500/32 =15,6 kg/h Gía thành sấy cho sản phẩm 1h: 15.1700/15,6 =1,634 vnđ/kg 6.2.2 Chi phí th nhân cơng Cơng lao động tính theo thời gian 50000(vnd/1 ca), ca Công theo thời gian giờ= công theo thời gian(vnd/ca)/8 = 6250 (vnd/h) Công theo thời gian= công theo thời gian(vnd/h)/ suất (kg/h )=6250/15,6 = 1234 (vnd/kg) 6.2.3 Chi phí khấu hao Năng suất sấy ngày= 15,6.24 = 374,4 kg/ngày Năng suất năm = Lượng cà rốt sấy năm =136656 kg/năm Tính khoản để xây dựng hầm Tổng đầu tư ước tính: 30000000 Khấu hao máy: 30.000.000 (VND) Chi khấu hao:220 vnd/kg Chi phí sửa chữa bảo dưỡng 1,5.PP =330 VND Bảng 2.Chi phí khấu hao Các loại chi phí Thành phần chi phí Chi phí (đ/kg) Chi phí cố định Chi phí khấu hao 330 sửa chữa Chi phí vận hành Chi phí lượng 1634 động SVTH: Trần Anh Tuấn Trang 120 GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chi phí lao động Tổng cộng để có 1kg cà rốt 1234 3198 6.2.4 Gía thành sản phẩm Chi phí nguyên liệu đầu vào năm Gía cà rốt:20000 vnd/kg Chi phí nguyên liệu năm = 2733120000 đ/ năm Tổng chi năm 3198.136656+2733120000 = 3170145888 Gía cà rốt khô: 80000 Tổng thu năm: 136656.80000=10932480000 6.2.5 Lợi nhuận Vốn dầu tư ban đầu: 300000000 Lãi năm: 10932480000-3170145888 =7762334112 Thời gian hoàn vốn Thời gian hoàn vốn= Tổng đầu tư/ lãi năm=3000000 /7762334112 =0,039 năm SVTH: Trần Anh Tuấn Trang 121 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Ở đề tài tính tốn thiết kế hệ thống sấy lạnh rau với suất tấn/mẻ với mục đích ứng dụng: Thay hệ thống sấy lạnh nhập ngoại với giá thành cao Hệ thống sấy lạnh rau đáp ứng yêu cầu công nghệ khắc khe: giữ màu sắc, mùi vị thành phần dinh dưỡng Hệ thống sấy lạnh đạt hiệu sấy cao hơn, tiết kiệm lượng so với phương pháp sấy nóng giảm thiểu nhiễm mơi trường Bên cạnh hệ thống sấy lạnh cịn sử dụng để phục vụ cho việc nghiên cứu xác định chế độ công nghệ thực đề tài nghiên cứu khoa học Do thời gian có hạn trình độ hiểu biết cịn hạn chế, cố gắng nhiều tính tốn thiết kế hệ thống sấy lạnh rau không tránh khỏi thiếu sót, vậy, kính mong q thầy, q bạn góp ý để đề tài hồn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn q thầy, khoa Cơng nghệ Hóa học Thực phẩm, đặc biệt thầy Nguyễn Tấn Dũng tận tình hướng dẫn em hồn thành đồ án KIẾN NGHỊ Do thời gian thực đề tài ngắn nên nội dung nghiên cứu hạn hẹp Chúng xin đề nghị hướng nghiên cứu đề tài: Cần có nghiên cứu tự động điều khiển hệ thống sấy máy tính để thuận lợi cho việc xác lập chế độ công nghệ loại sản phẩm SVTH: Trần Anh Tuấn Trang 122 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng Nghiên cứu trình sấy lạnh kết hợp với sấy hồng ngoại để tăng hiệu trình sấy Cần nghiên cứu lắp đặt thêm biến tần điều chỉnh vận tốc quạt gió để điều khiển chế độ sấy vận tốc khác để tìm chế độ sấy tối ưu SVTH: Trần Anh Tuấn Trang 123 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Văn Chước (2006) Kỹ thuật sấy Nhà Xuất Bản Giáo dục, 220 trang [2] Nguyễn Tấn Dũng Quá trình thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm, tập 2, Các trình thiết bị truyền nhiệt, phần 2, Các trình thiết bị truyền nhiệt thực phẩm NXB Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh.2015 [3] Nguyễn Tấn Dũng, (2013) Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm, tập 1, Các trình thiết bị học, thuỷ lực khí nén NXB Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh [4] Nguyễn Tấn Dũng, (2016) Q trình Thiết bị CNHH&TP, Kỹ thuật Công nghệ sấy thăng hoa NXB Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh [5] Chandrika, Udumalagala Gamage, and Peramune AAS Prasad Kumara "Gotu kola (Centella asiatica): nutritional properties and plausible health benefits." Advances in food and nutrition research Vol 76 Academic Press, 2015 125-157 [6] Phạm Văn Tuỳ, Vũ Huy Khuê, Nguyễn Khắc Tuyên, Nghiên cứu hút ẩm sấy lạnh rau củ thực phẩm bơm nhiệt máy nén, Tạp chí KH&CN Nhiệt, trang 1012, 2003 [7] Trần Đại Tiến, Lê Như Chính, Ảnh hưởng chế độ sấy đối lưu kết hợp với bơm nhiệt đến lượng tiêu hao chất lượng mực khơ, Tạp chí khoa họcCơng nghệ thủy sản, số 3-2015 [8] Hoàng Ngọc Đồng, Nghiên cứu ảnh hưởng cách bố trí dàn lạnh tốc độ gió đến khả tách ẩm từ dàn lạnh máy sấy kiểu bơm nhiệt, Tạp chí KHCNĐại học Đà Nẵng, số 5(34), 2009 SVTH: Trần Anh Tuấn Trang 124 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng [9] Phan Thị Hồng Thanh, Phạm Văn Tùy, Nghiên cứu hợp lý hóa chế độ sấy lạnh hành tây bơm nhiệt máy nén, Tạp chí Cơng nghệ nhiệt, 3/2010 [10] Võ Mạnh Duy, Lê Chí Hiệp, Nghiên cứu sấy cà rốt máy sấy bơm nhiệt kiểu thùng quay Tạp chí Khoa học-ĐH Cần Thơ, 20b, 209-216, 2011 [11] Nguyễn Hay cộng sự, Nghiên cứu sấy nguyên lý bơm nhiệt cho số nông sản Việt Nam, Hội nghị khoa học lần thứ 20, NXB Bách Khoa Hà Nội, 2006 [12] Lê Như Chính, Trần Đại Tiến, Phạm Văn Tùy, Nghiêu cứu tối ưu hóa chế độ sấy tôm thẻ chân trắng bơm nhiệt máy nén kết hợp với xạ hồng ngoại Tạp chí lượng nhiệt số 97 tháng 01-2011 [13] M.ShafiurRahman, Conrad O.Perera, CarolineThebaud “Desorption isotherm and heat pump drying kinetics of peas’’S 485-491, 1997, sciencedirect [14] Prasertsan, S., and P Saen-Saby "Heat pump drying of agricultural materials." Drying technology 16.1-2 (1998): 235-250 [15] Siva Achariyaviriya, Somchart Soponronnarit Apichit Terdyothin” mathematical model development and simulation of heat pump fruit dryer’’ 479-491 2000, Drying Technology [16] Teeboonma, Umphisak, J Tiansuwan, and S Soponronnarit "Optimization of heat pump fruit dryers." Journal of Food Engineering 59.4 (2003): 369-377 [17] Queiroz, R., A L Gabas, and V R N Telis "Drying kinetics of tomato by using electric resistance and heat pump dryers." Drying Technology 22.7 (2004): 16031620 SVTH: Trần Anh Tuấn Trang 125 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng [18] Kohayakawa, Márcio N., V Silveria-Junior, and Javier Telis-Romero "Drying of mango slices using heat pump dryer." Proceedings of the 14th international drying symposium 2004 [19] Gabas, Ana L., et al "Application of heat pump in drying of apple cylinders." Proc 14th Int Drying Symp Vol 100 2004 [20] Fatouh, M., et al "Herbs drying using a heat pump dryer." Energy Conversion and Management 47.15 (2006): 2629-2643 [20] Warunee Tia, Teeboonma, Somchart Soponronnarit, Jirawan Tiasuwan, and Warraboon Kaewassadorn, Heat Pump Dryers Using HCFC 22 and HFC 134a as Refrigerants, International Energy Journal: Vol 2, No December 2001 [21] Nahimana, Hilaire, Arun S Mujumdar, and Min Zhang "Drying and radial shrinkage characteristics and changes in color and shape of carrot tissues (Daucus carota L) during air drying." African Journal of Biotechnology 10.68 (2011): 1532715345 [22] Gómez-Daza, Juan Carlos, and Claudia Isabel Ochoa-Martínez "Kinetic aspects of a dried thin layer carrot in a heat pump dryer." Dyna 83.195 (2016): 16-20 [23] Nguyễn Văn May, Giáo trình kỹ thuật sấy nơng sản thực phẩm, NXB Khoa học kỹ thuật, 2004 [24] Hoàng Văn Chước, Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, NXB Khoa học kỹ thuật, 2006 [25] Simon, Philipp W., et al "Carrot." Vegetables II Springer New York, 2008 327-357 SVTH: Trần Anh Tuấn Trang 126 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng [26] Đinh Văn Hiền (2008) Máy lạnh Nhà Xuất Bản Bách khoa Hà Nội, 326 trang [27] Trần Thanh kỳ (2006) Máy lạnh Nhà Xuất Bản Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 625 trang [28] Nguyễn Đức Lợi (2011) Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh Nhà Xuất Bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 412 trang [29] Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy (2009) Máy thiết bị lạnh Nhà Xuất Bản Giáo dục Việt Nam, 290 trang SVTH: Trần Anh Tuấn Trang 127 S K L 0