Kỹ thuật sấy bơm nhiệt tầng sôi, nghiên cứu mới nhất, nghiên cứu chế tạo được máy sấyTổng quan về tình hình nghiên cứu máy sấy bơm nhiệt bơm nhiệt tầng sôitrong nước và ngoài nước. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết máy sấy bơm nhiệt tầng sôi. Xây dựng phần mềm tính toán, thiết kế máy sấy bơm nhiệt tầng sôi. Chế tạo mô hình máy sấy bơm nhiệt tầng sôi. Thực nghiệm với sản phẩm hoa Lavender. Kết luận và đề xuất
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA DƯƠNG NGỌC KHÁNH NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM SẤY BƠM NHIỆT TẦNG SÔI Chuyên ngành: Kỹ Thuật Nhiệt Mã số: 8520115 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2023 i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA DƯƠNG NGỌC KHÁNH NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM SẤY BƠM NHIỆT TẦNG SÔI Chuyên ngành: Kỹ Thuật Nhiệt Mã số: 8520115 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2023 ii Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa –ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS PHAN THÀNH NHÂN Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS Nguyễn Thế Bảo Cán chấm nhận xét 2: PGS.TS Đặng Thành Trung Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày 07 tháng 07 năm 2023 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) Chủ tịch: TS Trần Văn Hưng Thư ký: TS Huỳnh Phước Hiển Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Thế Bảo Phản biện 2: PGS.TS Đặng Thành Trung Ủy viên: PGS.TS Nguyễn Minh Phú Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA………… iii ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: DƯƠNG NGỌC KHÁNH MSHV: 2070337 Ngày, tháng, năm sinh: 23/07/1984 Nơi sinh: TIỀN GIANG Chuyên ngành: KỸ THUẬT NHIỆT Mã số : 8520115 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm sấy bơm nhiệt tầng sôi II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tổng quan tình hình nghiên cứu máy sấy bơm nhiệt bơm nhiệt tầng sơi nước ngồi nước Nghiên cứu sở lý thuyết máy sấy bơm nhiệt tầng sôi Xây dựng phần mềm tính tốn, thiết kế máy sấy bơm nhiệt tầng sơi Chế tạo mơ hình máy sấy bơm nhiệt tầng sôi Thực nghiệm với sản phẩm hoa Lavender Kết luận đề xuất III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 05/09/2022 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 12/06/2023 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS PHAN THÀNH NHÂN Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA….……… iv LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc chân thành đến Thầy TS.Phan Thành Nhân tận tình hướng dẫn, hỗ trợ phần kinh phí đóng góp nhiều ý kiến quan trọng quý giá cho nội dung luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Thầy, Cô Bộ môn Công nghệ Nhiệt Lạnh trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện cho Tơi tích lũy đầy đủ kiến thức cần thiết để hoàn thành luận văn Tôi chân thành cảm ơn vợ, người thân gia đình, bạn bè hỗ trợ tinh thần, tạo điều kiện cho học tập hồn thành luận văn Tp Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 06 năm 2023 Tác giả v TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đề tài: “Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm sấy bơm nhiệt tầng sôi” Mục tiêu đề tài nghiên cứu tổng quan máy sấy bơm nhiệt bơm nhiệt tầng sôi nước ngồi nước, tiến hành tính tốn, thiết kế, chế tạo mơ hình máy sấy bơm nhiệt tầng sơi Luận văn thực môn Công nghệ Nhiệt Lạnh, khoa Kỹ thuật Cơ Khí, trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP HCM, từ tháng năm 2022 đến tháng năm 2023 Quá trình nghiên cứu chia thành giai đoạn: Giai đoạn 1: Tổng hợp tài liệu, nghiên cứu lý thuyết Giai đoạn 2: Chuẩn bị mua sắm vật tư, trang thiết bị, dụng cụ đo phục vụ trình chế tạo mơ hình thực nghiệm, tiến hành thực nghiệm Giai đoạn 3: Xử lý số liệu, viết báo cáo hoàn tất luận văn Kết đạt sau: Chế tạo mơ hình máy sấy bơm nhiệt tầng sơi cơng suất lạnh 2.61kW, cơng suất nhiệt 2.9kW Phương trình hàm hồi quy xác định thời gian sấy y1 mức tiêu thụ lượng riêng y2 hàm bậc II (dạng thực) hoa Lavender quy mô thí nghiệm có dạng sau: Hàm số thời gian sấy (phút): = 564 − 263.6 x = + 43 − 44.7 − 6.7 − 51.7 ,x = Hàm số lượng riêng (kWh): = 12.74 − 5.427 + 0.65 − 1.13 − 0.119 − 1.473 Xác định khối lượng riêng, đường kính trung bình hoa, vận tốc sôi tối thiểu, tổn thất áp suất lớp hoa chế độ sấy tầng sôi vi ABSTRACT Title: “Theoretical and experimental study of fluidized bed heat pump drying” The objective of the thesis is to study the overview of fluidized bed heat pump dryers in the country and abroad, to calculate, design and manufacture a fluidized bed heat pump dryer model The thesis was conducted at the Department of Heat and Refrigeration Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Ho Chi Minh City University Of Technology, Vietnam National University Ho Chi Minh City, from September 2022 to June 2023 The research process is divided into phases: Phase 1: Synthesis of documents, and theoretical research Phase 2: Preparing to purchase materials, equipment, measuring instruments for the process of making experimental models, and conducting experiments Phase 3: Data processing, writing report to complete the thesis The results are as follows: Fabricated a fluidized bed heat pump dryer model with cooling capacity of 2.1kW, heating capacity of 2.1kW The regression equation determining the drying time y1 and the specific energy consumption y2 as a function of order II (real form) for Lavender flowers on the experimental scale has the following form: Drying time function (minute): y = 564 − 263.6x + 43x − 44.7x x − 6.7x − 51.7x x = t − 45 , x = d − 25 Specific energy function (kWh): y = 12.74 − 5.427x + 0.65x − 1.13x x − 0.119x − 1.473x Determine the density, average diameter of flowers, minimum boiling velocity, pressure loss of flower layer in fluidized bed drying mode vii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, công trình nghiên cứu khoa học độc lập riêng tơi Các số liệu sử dụng phân tích luận văn có nguồn gốc rõ ràng Các kết nghiên cứu luận văn tơi tìm hiểu, phân tích cách trung thực, khách quan qua lý thuyết thực nghiệm Các kết chưa công bố nghiên cứu khác viii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH xi DANH MỤC CÁC BẢNG xiv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT xv CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan kỹ thuật sấy 1.2 Tổng quan sấy bơm nhiệt 1.3 Tổng quan sấy tầng sôi 1.4 Các nghiên cứu nước nước 1.5 Tổng quan nghiên cứu sấy hoa Lavender 10 1.6 Lý chọn đề tài 12 1.7 Mục tiêu đề tài 13 1.8 Nội dung nghiên cứu 13 1.9 Phương pháp nghiên cứu 14 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 15 2.1 Lý thuyết tác nhân sấy (khơng khí ẩm) 15 2.2 Lý thuyết sấy bơm nhiệt 16 2.3 Lý thuyết sấy tầng sôi 18 2.4 Lý thuyết sấy bơm nhiệt tầng sôi 21 2.4.1 Cấu tạo máy sấy bơm nhiệt tầng sôi 21 2.4.2 Nguyên lý hoạt động 21 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY SẤY BƠM NHIỆT TẦNG SÔI 23 3.1 Thực nghiệm xác định thông số thiết kế tầng sôi 23 3.2 Thông số thiết kế 29 3.3 Tính tốn q trình sấy 30 3.3.1 Tính tốn phía tác nhân sấy 30 3.3.2 Tính tốn phía sản phẩm sấy 32 3.3.3 Tính tốn q trình sấy thực 33 3.3.4 Tính tốn tầng sơi 38 3.3.5 Tính tốn chu trình bơm nhiệt 39 3.3.6 Tính tốn thiết kế dàn lạnh 41 ix 3.3.7 Tính tốn, thiết kế dàn ngưng tụ 48 3.3.8 Chương trình tính tốn phần mềm EES 67 3.3.9 Chế tạo mô hình 73 3.3.9.1 Chế tạo thiết bị 74 3.3.9.2 Các thiết bị 76 3.3.9.3 Thi công khung, sơn khung lắp bánh xe 77 3.3.9.4 Lắp đặt thiết bị lên khung 78 3.3.9.5 Thử xì, thử bền, hút chân khơng, nạp tác nhân vào hệ thống 79 3.3.9.6 Vận hành thử, nghiệm thu hệ thống 79 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM SẤY HOA LAVENDER TRÊN MÁY SẤY BƠM NHIỆT TẦNG SÔI 83 4.1 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 83 4.2 Vật liệu trang thiết bị dùng thực nghiệm 83 4.3 Thí nghiệm sấy đánh giá thông số ảnh hưởng trình sấy 85 4.3.1 Phân tích đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ sấy 85 4.3.2 Phân tích đánh giá ảnh hưởng bề dày sản phẩm 92 4.3.3 So sánh sấy Lavender máy sấy bơm nhiệt tầng sôi bơm nhiệt 98 4.4 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 101 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Cơng thức áp dụng tính tốn hệ số tỏa nhiệt môi chất lạnh sôi Phụ Lục 2: Code EES Phụ Lục 3: Bản vẽ chế tạo Dàn ngưng 25 Phụ Lục 4: Bản vẽ chế tạo Dàn ngưng 25 Phụ Lục 5: Bản vẽ chế tạo Dàn lạnh 26 Phụ Lục 6: Thông số công suất lạnh máy nén 26 Phụ lục 7: Dụng cụ đo 31 Phụ lục 8: Kết tính tốn tỷ lệ kích thước hạt 35 Phụ lục 9: Kết đo vận tốc sôi tối thiểu 36 Phụ lục 10: Bố trí thí nghiệm đo nhiệt độ, độ ẩm TNS 41 Phụ lục 11: Đồ thị biểu diễn độ ổn định hệ thống sấy 43 44 Độ ổn định hệ thống - TNS 45oC VLS dày 20mm 50.0 45.0 Nhiệt độ - t [oC] 40.0 35.0 30.0 Nhiệt độ bầu khô Nhiệt độ TNS khỏi dàn lạnh Nhiệt độ TNS vào buồng sấy 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Thời gian - [phút] Độ ổn định hệ thống - TNS 45oC VLS dày 25mm 50.0 45.0 Nhiệt độ - t [oC] 40.0 35.0 30.0 Nhiệt độ bầu khô Nhiệt độ TNS khỏi dàn lạnh Nhiệt độ TNS vào buồng sấy 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 100 200 300 400 500 600 700 Thời gian - [phút] Độ ổn định hệ thống - TNS 45oC VLS dày 30mm 50.0 45.0 Nhiệt độ - t [oC] 40.0 35.0 30.0 Nhiệt độ bầu khô Nhiệt độ TNS khỏi dàn lạnh Nhiệt độ TNS vào buồng sấy 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 50 100 150 200 250 300 Thời gian - [phút] 350 400 450 500 45 Độ ổn định hệ thống - TNS 45oC VLS dày 37mm 50.0 45.0 Nhiệt độ - t [oC] 40.0 35.0 30.0 Nhiệt độ bầu khô Nhiệt độ TNS khỏi dàn lạnh Nhiệt độ TNS vào buồng sấy 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 100 200 300 400 500 600 700 800 Thời gian - [phút] Độ ổn định hệ thống - TNS 50oC VLS dày 15mm 60.0 Nhiệt độ - t [oC] 50.0 Nhiệt độ bầu khô Nhiệt độ TNS khỏi dàn lạnh Nhiệt độ TNS vào buồng sấy 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Thời gian - [phút] Độ ổn định hệ thống - TNS 50oC VLS dày 20mm 60.0 Nhiệt độ - t [oC] 50.0 Nhiệt độ bầu khô Nhiệt độ TNS khỏi dàn lạnh Nhiệt độ TNS vào buồng sấy 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 50 100 150 200 250 Thời gian - [phút] 300 350 400 450 46 Độ ổn định hệ thống - TNS 50oC VLS dày 25mm 60.0 Nhiệt độ - t [oC] 50.0 40.0 30.0 20.0 Nhiệt độ bầu khô Nhiệt độ TNS khỏi dàn lạnh Nhiệt độ TNS vào buồng sấy 10.0 0.0 50 100 150 200 250 200 250 Thời gian - [phút] Độ ổn định hệ thống - TNS 50oC VLS dày 30mm 60.0 Nhiệt độ - t [oC] 50.0 40.0 30.0 Nhiệt độ bầu khô Nhiệt độ TNS khỏi dàn lạnh Nhiệt độ TNS vào buồng sấy 20.0 10.0 0.0 50 100 150 Thời gian - [phút] Độ ổn định hệ thống - TNS 52oC VLS dày 25mm 60.0 Nhiệt độ - t [oC] 50.0 Nhiệt độ bầu khô Nhiệt độ TNS khỏi dàn lạnh Nhiệt độ TNS vào buồng sấy 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 20 40 60 80 100 Thời gian - [phút] 120 140 160 180 47 Độ ổn định hệ thống - TNS 52oC VLS dày 37mm 60.0 Nhiệt độ - t [oC] 50.0 Nhiệt độ bầu khô Nhiệt độ TNS khỏi dàn lạnh Nhiệt độ TNS vào buồng sấy 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Thời gian - [phút] Phụ lục 12: Ma trận thực nghiệm Ma trận thực nghiệm kết thực nghiệm bậc I dạng mã hóa xác định thời gian sấy STT x0 x1 x2 x1x2 y1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 +1 0 -1 +1 -1 +1 0 -1 -1 +1 +1 0 420 735 735 615 210 630 625 Ma trận thực nghiệm kết thực nghiệm bậc I dạng mã hóa xác định điện tiêu thụ STT x0 x1 x2 x1x2 y2 +1 +1 -1 -1 10,38 +1 -1 +1 -1 16,05 +1 -1 -1 +1 16,74 +1 +1 +1 +1 +1 14,17 5,04 +1 +1 0 0 0 14,53 14,3 48 Ma trận thực nghiệm kết thực nghiệm bậc II dạng mã hóa xác định thời gian sấy STT x0 x1 x2 x1x2 x x y1 (phút) 10 11 12 13 1 1 1 1 1 1 1 0 0 -1 1,414 0 -1 -1,414 -1 0 0 1,414 -1,414 -1 -1 0 0 -1 0 1 0 0 1,999 0 1,999 1 0 0 1,999 1,999 178 357 530 620 600 550 650 735 140 280 520 735 970 49 Ma trận thực nghiệm kết thực nghiệm bậc II dạng mã hóa xác định điện tiêu thụ STT x0 x1 x2 x1x2 x x y2 (kWh) 1 1 1 -1 -1 1 1 4,3 8,8 12,4 50 10 11 12 13 1 1 1 1 1 0 0 -1 1,414 0 -1 -1,414 0 1,414 -1,414 -1 0 0 -1 0 0 0 1,999 0 1,999 0 1,999 1,999 14,5 12,8 12 13,5 15,2 3,5 6,6 12 15,2 22 51 Phụ lục 13: Thành phần điện tiêu thụ chế độ sấy (kWh) TNS 40oC - VLS dày 20mm Máy nén Quạt cấp TNS Quạt dàn ngưng phụ 0,97 2,50 13,27 TNS 40oC - VLS dày 25mm Máy nén Quạt cấp TNS Quạt dàn ngưng phụ 1,13 2,91 15,58 TNS 40oC - VLS dày 30mm Máy nén Quạt cấp TNS Quạt dàn ngưng phụ 0,97 2,50 12,58 52 TNS 45oC - VLS dày 13mm Máy nén Quạt cấp TNS Quạt dàn ngưng phụ 0,43 1,12 6,22 TNS 45oC - VLS dày 20mm Máy nén Quạt cấp TNS Quạt dàn ngưng phụ 0,59 1,53 8,29 TNS 45oC - VLS dày 25mm Máy nén Quạt cấp TNS Quạt dàn ngưng phụ 0,81 2,09 11,27 53 TNS 45oC - VLS dày 30mm Máy nén Quạt cấp TNS Quạt dàn ngưng phụ 0,57 1,48 7,95 TNS 45oC - VLS dày 37mm Máy nén Quạt cấp TNS Quạt dàn ngưng phụ 0,97 2,50 13,48 TNS 50oC - VLS dày 15mm Máy nén Quạt cấp TNS Quạt dàn ngưng phụ 0,61 1,58 9,59 54 TNS 50oC - VLS dày 20mm Máy nén Quạt cấp TNS Quạt dàn ngưng phụ 0,51 1,33 7,79 TNS 50oC - VLS 25mm Máy nén Quạt cấp TNS Quạt dàn ngưng phụ 0,26 0,66 3,96 TNS 50oC - VLS dày 30mm Máy nén Quạt cấp TNS Quạt dàn ngưng phụ 0,28 0,71 4,05 55 TNS 52oC - VLS dày 25mm Máy nén Quạt cấp TNS Quạt dàn ngưng phụ 0,22 0,56 3,37 TNS 52oC - VLS dày 37mm Máy nén Quạt cấp TNS Quạt dàn ngưng phụ 0,22 0,56 3,48 56 Phụ lục 14: Bảng tổng hợp kinh phí chế tạo Stt Nội dung Mua sắm máy nén, van, thiết bị phụ Thiết bị trao đổi nhiệt Thiết bị đo, linh kiện tủ điện Vật tư phụ Nhân công chế tạo Hoa Lavender dùng làm thí nghiệm Tổng chi phí Thành Tiền 14,921,000 10,800,000 10,000,000 4,000,000 10,000,000 8,800,0000 58,521,000 57 PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Dương Ngọc Khánh Ngày, tháng, năm sinh: 23/07/1984 Nơi sinh: Tiền Giang Địa liên lạc: D7/48A, Kp4, TT Tân Túc, Bình Chánh, Tp Hồ Chí Minh QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Từ năm 2008 đến năm 2011: Sinh viên Trường ĐH Công Nghiệp Tp.HCM Từ 01/2021 đến nay: Học viên Cao học Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Chứng hành nghề thiết kế Cơ điện hạng (2020) Chứng hành nghề thiết kế thơng gió cấp thoát nhiệt hạng (2017) Chứng nhận thành viên ASHRAE (2018) Chứng nhận ứng dụng phần mềm HAP Carrier (2017) Chứng nhận thiết kế điện hợp chuẩn, Đại học KHTN (2013) Chứng nhận khóa học lượng gió (Online) - Technical University of Denmark (2020) Chứng nhận khóa học lượng mặt trời (Online) – The Sunny University of New York (2020) Chứng nhận khóa học thiết kế lượng mặt trời (Online) – The Sunny University of New York (2020) Chứng nhân khóa học Revit MEP – Đại học Bách Khoa Tp.HCM Q TRÌNH CƠNG TÁC 02/2023 – đến Công Ty Tnhh Dược Phẩm Và Trang Thiết Bị Y Tế Hoàng Đức 7/2021 – 7/2022 Boydens Engineering Vietnam 11/2020 – 6/2021 ASP Design Consultant Co., Ltd 7/2020 – 12/2021 Cty IDICo 11/2019 – 6/2020 Cơ Nhiệt Điện Lạnh Bách Khoa 05/2019 – 10/2019 Cty Sao Hỏa 58 10/2017 – 04/2019 Cty Chân Phương 06/2016 –09/2017 Archetype Vietnam 05/2015 - 05/2016 Cty Chân Phương 02/2014 - 04/2015 Cty Sao Hỏa 06/2011 - 01/2014 Cty Satec