Mục tiêu nghiên cứuXây dựng quy trình công nghệ sấy Thanh Long bằng bơm nhiệt.Thiết kế hệ thống sấy bơm nhiệt sấy Thanh Long đạt hiệu quả và năng suất vớicông suất nhập liệu là 500kg/mẻ
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM o Bá o cá th p tậ Đề tài: ực BÁO CÁO ĐỒ ÁN tổ TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY BƠM ng NHIỆT, SẤY THANH LONG VỚI NĂNG SUẤT NHẬP p hợ LIỆU 500Kg/mẻ GVHD: Trần Lưu Dũng SVTH: Chu Thị Nga MSSV: 2005191172 LỚP: 10DHTP6 Phạm Thị Thúy Liểu MSSV: 2005190271 LỚP: 10DHTP6 TP HCM, THÁNG 12 NĂM 2021 o Bá o cá ực th p tậ ng tổ p hợ BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM o Bá o cá th ực BÁO CÁO ĐỒ ÁN p tậ Đề tài: tổ TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY BƠM ng NHIỆT, SẤY THANH LONG VỚI NĂNG SUẤT NHẬP p hợ LIỆU 500Kg/mẻ GVHD: Trần Lưu Dũng SVTH: Chu Thị Nga MSSV: 2005191172 LỚP: 10DHTP6 Phạm Thị Thúy Liểu MSSV: 2005190271 LỚP: 10DHTP6 TP HCM, THÁNG 12 NĂM 2021 o Bá o cá ực th p tậ ng tổ p hợ LỜI NÓI ĐẦU o Bá o cá ực th p tậ ng tổ p hợ MỤC LỤC o Bá o cá ực th p tậ ng tổ p hợ i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU STT Chữ viết tắt Giải thích o o cá Bá ực th p tậ ng tổ p hợ ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT o Bá o cá ực th p tậ ng tổ p hợ iii DANH MỤC HÌNH ẢNH o Bá o cá ực th p tậ ng tổ p hợ iv DANH MỤC BẢNG BIỂU o Bá o cá ực th p tậ ng tổ p hợ v 2.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ o Bá o cá ực th p tậ ng tổ p hợ 2.2 Thuyết minh quy trình cơng nghệ 2.2.1 Ngun liệu Ngun liệu sử dụng trái Thanh Long tươi Trái Thanh Long chọn lựa từ trái Thanh Long to khối lượng khoảng 1kg, màu sắc tươi, trái đẹp, không bị sâu bệnh, khuyết tật khác Trái có độ chín vừa phải không bị dập hư hỏng Đưa vào nhà máy xử lý ngày để thành phẩm tươi 2.2.2 Rửa Sử dụng máy rửa để rửa nguyên liệu 11 Mục đích: Loại bỏ tạp chất bụi bẩn, vinh sinh vật, thuốc bảo vệ thực vật,… bám rau 2.2.3 Phân loại Tiến hành phân loại độ chín, kích cỡ Thanh Long tạo độ đồng cho nguyên liệu Sản phẩm không nên chín sống Nếu sản phẩm sống tạo độ chua nhiều cho sản phẩm làm giảm hương vị sản phẩm Nếu sản phẩm chín hàm lượng đường cao làm cho cấu trúc sản phẩm khơng tốt bị dai 2.2.4 Bóc vỏ/cắt Ngun liệu gọt vỏ để chuẩn bị cho trình cắt Bá Sử dụng máy cắt để tạo miếng Thanh Long có kích thước đồng giúp o cho sản phẩm sấy đồng o cá 2.2.5 Chần th Nước đun sơi sau cho ngun liệu vào thời gian chần không tậ 2.2.6 Sấy ực phút Mục đích: làm ức chế enzym có Thanh Long (polyphenoloxidase) p Sau cắt sản phẩm xếp vào khay inox đưa vào buồng sấy gia nhiệt, tổ sản phẩm gia nhiệt nhiệt độ thích hợp buồng sấy, tương đương nhiệt độ ng phơi sản phẩm nắng, Khi thời gian sấy đạt yêu cầu, nước sản phẩm bắt đầu hợ bốc sản phẩm dần khô lại p Thanh Long khay giở lật theo chu kỳ, đảm bảo bề mặt thoát ẩm đặn trước đạt độ ẩm cần thiết sản phẩm sấy dẻo Đến độ khô định, sản phẩm đưa làm mát đóng bao bì 2.2.7 Đóng gói Sản phẩm sử dụng phương pháp hút chân khơng hủ thủy tinh Ngồi cịn chứa bao bì nhơm hạn chế q trình oxy hóa gây hư hỏng sản phẩm 12 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG SẤY BƠM NHIỆT GIÁN ĐOẠN 3.1 Sơ đồ hệ thống sấy bơm nhiệt gián đoạn Năm 1852 Thomas (Lord Kelvin) sáng chế máy bơm nhiệt giới Từ năm 1940 thành công lớn bơm nhiệt bắt đầu: hàng loạt bơm nhiệt công suất lớn lắp đặt thành công nhiều nước Châu Âu để sưởi ấm, đun nước nóng điều hịa khơng khí Từ xảy khủng hoảng lượng vào đầu thập kỷ 70, bơm nhiệt lại bước vào bước tiến nhảy vọt Hàng loạt bơm nhiệt đủ kích cỡ cho ứng dụng khác nghiên cứu chế tạo, hoàn thiệ bán rộng rãi thị trường Bá Ngày bơm nhiệt trở nên quen thuộc lĩnh vực điều hịa o o cá khơng khí, sấy, hút ẩm, đun nước, ực th p tậ ng tổ p hợ 3.2 Nguyên lý hoạt động Bơm nhiệt hệ thống dùng để bơm dòng nhiệt từ mức nhiệt độ thấp lên mứcn hiệt độ cao hơn, phù hợp với nhu cầu cấp nhiệt Để trì bơm nhiệt hoạt động tiêu tốn dịng lượng khác (điện nhiệt năng) Như máy lạnh loại bơm nhiệt có chung nguyên lý hoạt động Các thiết bị chúng giống Người ta phân biệt máy lạnh bơm nhiệt mục đích sử dụng Máy lạnh gắn với việc sử dụng nguồn nhiệt thiết bị ngưng tụ Do yêu cầu sử dụng nguồn nhiệt nên bome nhiệt hoạt động cấp nhiệt độ cao 13 Bơm nhiệt làm việc theo chu trình ngược với q trình chính: 1-2: q trình nén mơi chất từ áp suất thấp, nhiệt độ thấp lên áp suất cao nhiệt độ cao máy nén Qúa trình nén đoạn nhiệt 2-3:quá trình ngưng tụ đẳng nhiệt thiết bị ngưng tụ, thải nhiệt cho môi trường 3-4:quá trình tiết lưu đảng entapi (i = i4) môi trường chất lỏng qua van tiết lưu từ áp suất cao xuống áp suất thấp 4-1:quá trình bay đẳng nhiệt nhiệt độ thấp áp suất thấp, thu nhiệt môi trường lạnh Bá o 3.3 Hệ số nhiệt bơm nhiệt cá Hệ số bơm nhiệt đóng vai trị quan trọng việc cao hiệu chuyển o th hóa lượng bơm nhiệt ực Để đánh gái hiệu chuyển hóa lượng, ta dùng hệ số nóng (hệ số bơm đơn vị công hỗ trợ biểu thị bằng: qk q o +l = =ε +1 l l ng tổ φ= p tậ nhiệt) với định nghĩa: hệ sốφ lượng nhiệt mơi chất thải cho nguồn nóng ứng với hợ Nếu sử dụng bơm nhiệt nóng lạnh kết hợp hiệu kinh tế cịn cao nhiều p cẩn tiêu tốn dịng lượng l ta suất lạnh q o suất nhiệt qk mong muốn Gọi φ ε hệ số nhiệt lạnh bơm nhiệt nóng lạnh: qε= q k +q o =φ+ ε=2 ε +1 l Như hệ số nhiệt bơm nhiệt đại lượng ln lớn Do ứng dụng bơm nhiệt đóng vai trị quan trọng viêc nâng cao hiệu lượng bơm nhiệt Hệ số thực bơm nhiệt φ nhỏ hệ số nhiệt lý thuyết tính theo chu trình Carnot φ c φ=ϑ × φc Với nguồn nóng – lạnh có nhiệt độ Tk T0, theo chu trình Cácnơ, ta có: 14 φ c= Như suy ra: φ=ϑ × Tk T k −T Tk T k −T Trong ϑ hiệu suất execgi hay hệ số hồn nhiệt chu trình thực Dựa avof phương trình ta thấy hệ số nhiệt lý thuyết tính theo chu trình Cácnơ phụ thuộc vào hiệu nhiệt độ dàn ngưng tụ dàn bay Để bơm nhiệt đạt hiệu kinh tế cao thường người ta phải chọn hiệu nhiệt độ ∆ T cho hệ số thực tế bơm nhiệt phải đạt tử 3-4 trở lên, nghĩa hiệu nhiệt độ phải nhỏ 60K Cũng lý mà trường hợp đặc biệt người ta mói sử dụng o Bá cấp nén Đó khác biệt quan trọng bơm nhiệt máy nén cá 3.4 So sánh phương án cấp nhiệt o th Để thấy rõ hiệu lượng bơm nhiệt ta so sánh số phương án ực sơ dồ cấp nhiệt từ nguồn lượng sơ cấp đén nơi tiêu thụ tậ Nguồn lượng sơ cấp chủ yếu than, dầu mỏ khí thiên nhiên,…Ở nước ta p nguồn lượng sơ cấp chủ yếu than đá ng tổ Phương án 1: p hợ Dùng than để sản xuất điện nhà máy nhiệt điện, sau sử dụng trực tiếp lượng diện để cấp cho lị sấy hiệu suất sử dụng than 100% than – 70% hao hụt nhà máy điện – 3% hao hụt đường tải điện hiệu suất thực tế 27% Phương án 2: 15 Bá Nếu sử dụng than để đốt lò hơi, cung cấp nhiệt cho hầm sấy nước o hiệu suất sử dụng than sau: 100% than – 6% hao hụt vận chuyển bóc dỡ - 50% o Phương án 3: cá hao hụt lò hiệu suất thực tế 44% ực th p tậ ng tổ p hợ Các điều kiện phương án 1, không sử dụng trực tiếp lượng điện qua đốt điện trở mà sử dụng qua bơm nhiệt nén Với hệ số nhiệt bơm nhiệt φ=3−4 theo ∆ T , S p tăng lên gấp 3-4 lần Phương án 4: 16 Bá Giống phương án lượng hữu ích 44% khơng sử dụng trực o tiếp cho hầm sấy mà sử dụng qua bơm nhiệt hấp thụ Theo kinh nghiệm, cá bơm nhiệt có hệ số φ A ≈1,4 Như lượng hữu ích tăng lên 1,4 lần: S p,A= ực th Phương án 5: o 1,4*44% =62% tậ Sử dụng than đốt cho buồng sấy trực tieepsqua thiết bị trao đổi nhiệt p lượng hữu ích là: 100% - 6% tổn thất vận chuyển – 32% cho thiết bị biến đổi tổ lượng chỗ Vậy hiệu suất thực tế 62% ng Phương án 6: hợ Sử dụng than đá trực tiếp bình sinh máy lạnh hấp thụ ta có luongj p hữu ích: S p , A=S p × φ A =1,4 ×62 %=87 % Qua phương án cấp nhiệt nêu trên, ta thấy tất phương án cấp nhiệt có bơm nhiệt co hệ số sử dụng lượng sơ cấp cao Một ưu điểm phương án sử dụng bơm nhiệt sử dụng cơng suất lạnh noscho mục đích khác bảo quản điều tiết khơng khí 3.5 Các thành phần bơm nhiệt Môi chất cặp môi chất 17 Môi chất cặp môi chất bơm nhiệt có yêu cầu máy lạnh Một vài yêu cầu đặc biệt xuất phát từ nhiệt độ sôi ngưng tụ cao hơn, gần giống chế độ nhiệt độ cao điều hịa khơng khí, nghĩa cho đén người ta sử dụng loại môi chất như: R12, R22, R502 MR cho máy nén tuabin Máy nén lạnh Là phận quan trọng bơm nhiệt Tất dạng máy nén lạnh ứng dụng bơm nhiệt Đặc biệt quan trọng máy nén piston trượt, máy nén trục vít máy nén tuabin Một máy nén bơm nhiệt cần phải chắn, tuổi thọ cao, chạy êm cần phải có hiệu suất cao điều kiện thiếu đủ tải Bá Các thiết bị trao đổi nhiệt o cá Các thiết bị trao đổi nhiệt bơm nhiệt thiết bị bay ngưng tụ o Máy lạnh có thêm thiết bị sinh hấp thụ Giống máy lạnh, thiết bị ngưng tụ th bay bơm nhiệt bao gồm dạng: ống chùm, ống lồng ngược dòng, p Thiết bị phụ bơm nhiệt tậ nhiệt độ ực ống đứng ống kiểu Các phương pháp tính tốn giống chế độ điều hịa tổ ng Tất thiết bị phụ bơm nhiệt giống thiết bị phụ máy lạnh Xuất phát từ yêu cầu nhiệt độ cao nên đòi hỏi độ tin cậy, công nghệ gia công thiết bị hợ cao Đây vấn đề đặt dầu bơi trơn đệm kín loại hệ p thống Do bơm nhiệt phải hoạt động chế độ áp suất nhiệt độ gần sát với giới hạn tối đa nên thiết bị tự động cần thiết phải hoạt động với độ tin cậy cao để phòng hư hỏng thiết bị chế độ làm việc vượt giới hạn cho phép Đối với van tiết lưu, bơm nhiệt có chế độ làm việc khác máy lạnh nên cần có van tiết lưu phù hợp Thiết bị ngoại vi bơm nhiệt Thiết bị ngoại vi bơm nhiệt thiết bị hỗ trợ cho bơm nhiệt phù hợp với tùng phương án sử dụng Thiết bị ngoại vi bơm nhiệt gồm số loại sau: 18 Các phương án động lực máy nén như: động điện, động gas, động diesel động gió,… Các phương án sử dụng nhiệt thu dàn ngưng tụ Nếu sưởi ấm sử dụng dàn ngưng tụ trực tiếp gián tiếp qua vịng tuần hồn chất tải nhiệt, sử dụng để sấy, nấu ăn, hút ẩm,…Mỗi phương án đòi hỏi thiết bị hỗ trợ khác Các phương án cấp nhiệt cho dàn Trường hợp sử dụng dàn lạnh địng thời với nóng phia dàn bay buồng lạnh chất tải lạnh Ngồi cịn sử dụng dàn bay đặt ngồi khơng khí, dàn bay sử dụng nước giếng mơi trường cấp nhiệt Cịn phương án dàn bay đặt nước, đặt Bá đất sử dụng lượng trời o Các thiết bị điều khiển, kiểm tra tự đọng hoạt động bơm nhiệt thiết cá bị hỗ trợ Đây thiết bị tự động điều khiển thiết bị phụ trợ ngoiaf bơm o TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NĂNG tậ CHƯƠNG 4: ực th nhiệt đẻ phù hợp với hoạt động bơm nhiệt p LƯỢNG ng tổ 4.1 Các thông số ban đầu 4.1.1 Vật liệu sấy hợ Vật liệu sấy Thanh Long Các thông số Thanh Long: p Độ ẩm ban đầu: 19 4.1.2 Tác nhân sấy 4.2 Cân vật liệu trình sấy 4.3 Nguyên lý thiết kế thiết bị sấy 4.4 Lựa chọn phương án sấy 4.5 Lựa chọn thiết bị sấy 4.6 Tính tốn kích thước buồng sấy 4.7 Xây dựng q trình sấy lý thuyết đồ thị I-d 4.7.1 Đồ thị I-d Bá 4.7.2 Tính tốn q trình sấy o 4.8 Xây dựng trình sấy thực tế đồ thị I-d cá 4.8.1 Cân nhiệt cho trình sấy thực tế o th 4.8.2 Đồ thị I-d ực 4.8.3 Tính tốn q trình sấy thực tế p CHƯƠNG 5: tậ 4.9 Thời gian sấy TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH tổ ng 5.1 Chọn mơi chất nạp thông số môi chất hợ 5.1.1 Chọn môi chất nạp p 5.1.2 Nhiệt độ ngưng tụ 5.1.3 Nhiệt độ bay 5.1.4 Nhiệt độ hút 5.1.5 Nhiệt độ lạnh 5.2 Chọn tính tốn chu trình bơm nhiệt máy lạnh 5.2.1 Chọn chu trình 5.2.2 Sơ đồ, nguyên lý làm việc 5.2.3 Xây dựng đồ thị lập bảng xác định giá trị điểm nút 20 5.2.4 Tính tốn chu trình 5.3 Tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt bơm nhiệt 5.3.1 Dàn ngưng (Thiết bị gia nhiệt khơng khí) 5.3.1.1 Chọn loại dàn ngưng 5.3.1.2 Các thông số cho trước 5.3.1.3 Tính diện tích trao đổi nhiệt 5.3.1.4 Tính thơng số cụ thể cho dàn ngưng 5.3.2 Dàn bay ( Thiết bị làm lạnh khơng khí) Bá 5.3.2.1 Chọn dàn bay o 5.3.2.2 Các thông số cho trước cá 5.3.2.3 Tính diện tích trao đổi nhiệt o ực 5.3.3 Thiết bị hồi nhiệt th 5.3.2.4 Tính thơng số cụ thể dàn bay p tậ 5.3.3.1 Tính chọn đường kính ống 5.3.3.2 Tính tốn diện tích trao đổi nhiệt p 5.4.2 Tính tốn suất lạnh tiêu chuẩn hợ 5.4.1 Tính tốn chu trình chế độ yêu cầu ng tổ 5.4 Tính chọn máy nén 5.4.3 Chọn máy nén 5.4.4 Tổn thất lượng công suất động 5.5 Chọn đường ống dẫn môi chất 5.5.1 Đường ống đẩy 5.5.2 Đường ống hút CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 6.1 Tính tốn đường ống dẫn tác nhân sấy 21 6.2 Tính tốn trở lực hệ thống 6.2.1 Tổn thất áp suất đường ống gió 6.2.2 Tổn thất qua thiết bị hệ thống 6.3 Chọn quạt o Bá o cá ực th p tậ ng tổ p hợ 22 KẾT LUẬN o Bá o cá ực th p tậ ng tổ p hợ 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO o Bá o cá ực th p tậ ng tổ p hợ 24 PHỤ LỤC o Bá o cá ực th p tậ ng tổ p hợ 25