Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật nhiệt: Nghiên cứu sấy nấm rơm bằng bơm nhiệt tích hợp với năng lượng mặt trời

ĐẠI HỌC QUOC GIA TPHCMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨHọ và tên học viên : Lê Minh Khánh Phái: Nam Ngày tháng năm sinh : 25/08/1988 Nơi sinh : Bình Thuận Chuyên ngành :

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

KHOA CO KHIBO MON CONG NGHE NHIET LANH

¬1.n

LÊ MINH KHÁNH

NGHIÊN CUU SAY NAM ROM BANG BOM

Chuyén nganh: KY THUAT NHIET

Mã số: 60520115

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HO CHÍ MINH, 12/2016

Cán bộ hướng dẫn khoa học : GS.TS LE CHÍ HIỆP

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi và chữ ky)

Cán bộ chấm phản biện 1: TS NGUYEN THE BAO

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi và chữ ky)

Cán bộ cham phản biện 2: TS HÀ ANH TÙNG

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi và chữ ky)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Dai Hoc Bách Khoa — DHQG Tp.HCM

Ngày 05 Thang 01 Năm 2017

Thành phan hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ bao gồm:1 Chủ tịch: TS NGUYÊN VĂN TUYẾN

2 Thư ký : TS TRAN VAN HUNG3 Ủy viên — Phản biện 1: TS NGUYEN THE BẢO4 Ủy viên — Phản biện 2: TS HÀ ANH TUNG5 Ủy viên: TS TẠ ĐĂNG KHOA

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên

ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có).

CHỦ TỊCH HỘI DONG TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

ĐẠI HỌC QUOC GIA TPHCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨHọ và tên học viên : Lê Minh Khánh Phái: Nam

Ngày tháng năm sinh : 25/08/1988 Nơi sinh : Bình Thuận

Chuyên ngành : Kỹ thuật nhiệt Mã số học viên: 13061218

+ Chế tạo các mô hình thực nghiệm cho hệ thống sấy bơm nhiệt tích hợp

năng lượng mặt trời hoạt động nhiều chế độ khác nhau.+ Thực nghiệm các phương án khác nhau, đo đạc các thông số nhiệt động và

xử lý số liệu thành dạng bảng và biểu đồ so sánh.+ Thực nghiệm va phân tích các yếu tổ ảnh hưởng đến hiệu quả năng lượng

của hệ thống sây bơm nhiệt tích hợp năng lượng mặt trời.+ So sánh hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của hệ thống sấy bang bơm nhiệt

tích hop năng lượng mặt trời so với các phương pháp say khác.+ Rút ra kết luận và kiến nghị

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DÂN 1: GS.TS LÊ CHÍ HIỆP

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN(Họ tên và chữ ký) ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

GS.TS LÊ CHÍ HIỆP GS.TS LÊ CHÍ HIỆP

TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ

(Họ tên và chữ ký)

LỜI CÁM ƠN

Học viên xin bày tổ lòng biết ơn sâu sắc dén:

Cán bộ hướng dẫn: GS.TS LÊ CHÍ HIỆP, đã đưa ra định hướng cho học viêntiếp cận dé tài nghiên cứu thiết kế hệ thông sấy nắm rơm bang bơm nhiệt tích hợpnăng lượng mặt trời Trong quá trình thực hiện luận van, thay đã quan tâm, chiasẻ, sửa chữa, đóng góp ý kiến kịp thời và giúp đỡ học viên hoàn thành các nội

dung nghiên cứu trong luận văn.

Xin chân thành cảm ơn quý Thay Cô trong bộ môn Công nghệ nhiệt lạnh —

Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM và Trường Đại học Công Nghiệp Tp.HCM, đã

tận tâm truyền đạt kiến thức cũng như kinh nghiệm trong suốt quá trình học viênbước vào giảng đường đại học đến nay

Gia đình đã tạo điêu kiện thuận lợi vê thời gian, vat chat, chia sẻ, động viên học viêntrong suôt thời gian qua.

Các bạn bè thân thiết đã tạo điều kiện về cơ sở vật chất để học viên hoàn thành mô

hình thực nghiệm trong luận văn.

Học viên

LÊ MINH KHÁNH

TOM TAT NOI DUNG LUẬN VĂN

Luận van “Nghiên cứu tích hop năng lượng mặt trời vào trong bơm nhiệt dé saynam rom” sẽ bao gdm những nội dung như sau:

Tông quan về nhu câu sây nồng sản cũng như hiện trạng sử dụng năng lượng choquá trình sây nông sản ở Việt Nam cũng như các nước trên thê giới.

Phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp say, dé từ đó có thé thay được vì saocần phải nghiên cứu thiết kế hệ thông say nắm rơm bang bơm nhiệt có tích hop nănglượng mặt trời trong bối cảnh thiếu hụt năng lượng như hiện nay

Đưa ra các phương án sây tích hợp năng lượng mặt trời vào trong bơm nhiệt khác

nhau.

Sử dụng cơ sở lý thuyết và các công thức tính toán phù hợp cho các hệ thốngbơm nhiệt có tích hợp năng lượng mặt trời dựa trên phương pháp kế thừa từ cácnghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm của nhiều nhà khoa học đi trước

Chế tao các mô hình thực nghiệm cho hệ thống say nam rơm bang bơm nhiệt có tích

hợp năng lượng mặt trời.

Thực nghiệm và so sánh hiệu quả kinh tế kỹ thuật của hệ thống bơm nhiệt có tíchhợp năng lượng mặt trời dé say nam rơm so với các phương pháp say khác

Nghiên cứu thực nghiệm các yếu tô ảnh hưởng đến hiệu qua sử dụng năng lượng củabơm nhiệt tích hợp năng lượng mặt trời để say nắm rom

ABSTRACT

Thesis "Study of solar energy integrated into the heat pump for drying mushrooms"

will include the following contents:Overview of drying agricultural needs as well as the current use of energy for dryingagricultural products in Vietnam as well as countries around the world.

Analyze advantages and disadvantages of the drying method, so that can see why weneed to study design mushrooms drying system with integrated heat pump with solar

energy in the context of energy shortage as The current

Make plans drying solar integrated into the various heat pump.

HVTH: LE MINH KHANH Trang 2

Use the theoretical basis and the appropriate calculation formula for the heat pump

system with integrated solar energy-based methods inherited from the theoretical

research and empirical scientists go ahead Manufacturing of experimental model systems for drying mushrooms with integrated

heat pump with solar energy.

Experimental and comparative technical and economic efficiency of the heat pump

system with integrated solar energy for drying mushrooms compared to other drying

methods.

Experimental study of factors affecting the energy efficiency of heat pumps integrated

solar energy for drying mushrooms.

LỜI CAM ĐOAN

Học viên xin cam doan răng những noi dung kiên thức và các sôhiệu thực nghiệm duoc trình bày trong luận văn nay là do học viên timhiệu, nghiên cứu và do đạc được trên mô hình thực nghiệm của học viên.

Trong quá trình làm luận văn, học viên có sử dụng một sô nguồntai hiệu cua các tác gia khác ở Việt Nam cũng nhw trên thé giới,nhưng có trích dân nguôn gốc rõ ràng.

Học viên

Lê Minh Khánh

HVTH: LE MINH KHANH Trang 4

DANH MỤC CHỮ VIET TAT, KÝ HIEU, HÌNH ANH VA BANG DUOC

SU DUNG TRONG LUAN VAN

1 CHU VIET TAT

SPF: Seasons Performance Factor, hé s6 hiéu qua theo muaGWP: Global Warming Potential, tiềm năng làm nóng toàn cauODP: Ozone Depletion Potential, tiềm năng phá hủy tang ozoneTEWI: Total Equivalent Warming Impact, tổng tác động làm nóng tương đươngCOP: Coefficient Of Performance, hệ số hiệu quả

LT:Lý thuyếtTT: Thực tếHTS : Hệ thống sấy.TNS : Tác nhân sấy.VLS : Vật liệu sấy.VLA: Vật liệu âm.HTL: Hệ thống lạnh

TNL: Tác nhân lạnh

TBNT: Thiết bị ngưng tụ.TBBH: Thiết bị bay hơi

MN: Máy nén.

2 CÁC KÝ HIỆU, Ý NGHĨA VÀ ĐƠN VỊ ĐOKý Y nghĩa Đơn vị

hiệu

Qk | Nhiệt lượng hữu ích nhận được tại dàn ngưng W

Qocol | Nhiệt lượng mà môi chất hấp thụ được tại dàn collector WWkt | Công cần cấp vào máy nén W

qocol | Nhiệt lượng mà môi chat hap thụ trên một đơn vi diện tích collector | W/ m?

I Cường độ bức xạ mat trời đến bề mặt collector W/m2

ITB Cường độ bức xa mặt trời trung bình W/m2

P Góc nghiêng collectorœ | Hệ số hấp thụ của collector/dàn bay hơi

qL | Tén thất nhiệt trên một don vị diện tích collector W/m2

E Hệ số phát xạ cua collector

Tp | Nhiệt độ môi trường không khí xung quanh K

Ta | Nhiệt độ lớp hấp thụ/ tam hap thụ K

de Sự chênh lệch giữa năng lượng phat xạ trên một don vi diện tích từ W/m2

vật den ở nhiệt độ môi trường không khí xung quanh va năng lượng

phát xạ từ bầu trờiHằng số Stefan-Boltzmann = 5 669.105 W/m2 K4Ts | Nhiệt độ hiệu dụng của bầu trời khi giả định bau trời là vật đen tuyệt K

đốiTdp | Nhiệt độ đọng sương của không khí ứng với nhiệt nhiệt độ môi K

trường

U_ | Tống hệ số tốn thất nhiệt từ collector/dàn bay hơi tới môi trường W/m?.d9

khong khi xung quanh

hw | Hệ số truyén nhiệt đối lưu cưỡng bức do tác động của gió trên bề W/ m?.d6

mat collector/dan bay hoi

V_ | Vận tốc gió tại vị trí khảo sát m/s

Độ đen của bề mặt tắm hấp thụHệ số tồn thất ở mặt đáy collectorHệ số tồn thất ở phía các mặt bên collectorĐường kính trong của ông

Hệ số hiệu qua của collector/dan bay hơiHệ số tỏa nhiệt đối lưu giữa tắm và ốngHệ số dẫn nhiệt mối hàn

Hiệu suất cánhKhoảng cách giữa hai ống liên tiếpHệ số dẫn nhiệt của tắm hấp thụHệ số dẫn nhiệt của tâm cách nhiệt

Bê dày của tam cách nhiệtChiêu dày tam hap thụHiệu suất collectorLưu lượng khối lượng môi chất lạnhKhối lượng riêng của môi chất lạnhThể tích quét của piston

Hiệu suất thể tích hút

W/m2

W/m^2 độ

W/m2.d6W/m2.d6

3 DANH MỤC CÁC HÌNH ANHHình 1.1: Hình ảnh nắm rơm

Hình 1.2: Kết cau giản đồ không khí âm t-dHình 1.3 Các quá trình trên giản đồ t-d.Hình 2.1: Sơ đô thiết bị

Hình 2.2: Sơ đồ dòng năng lượngHình 2.3 đô thị T-S của bơm nhiệtHình 2.4 đồ thị IgP-i của bơm nhiệtHình 2.5 Cách thức phân loại bơm nhiệt có máy nén hơi theo ứng dụng và nguồn

Hình 2.10 Hệ số hiệu suất theo mùa của hệ thống bơm nhiệt sử dụng nguồn cho

nhiệt là năng lượng mặt trời [11]

Hình 2.11 Cau tạo cơ bản của một bơm nhiệtHình 2.12 Sơ đồ tổng quát phân loại MN lạnh

Hình 2.13 Máy nén kín (trái) và máy nén nửa kín (phải)

Hình 2.14 Cau tạo dan bay hơi làm lạnh không khí.Hình 2.15 Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí.Hình 2.16 D6 thị T-s của hệ thông bơm nhiệt khi có tích hợp năng lượng mặt trời| 12]Hình 2.17 Hệ thống sây bơm nhiệt tích hợp năng lượng mặt trời không tách âm tácnhân say và không hoi lưu

Hình 2.18 Hệ thống sây bơm nhiệt tích hợp năng lượng mặt trời có tách âm tác nhânsay và có hồi lưu TNS

Hình 2.19 Hệ thống sây bơm nhiệt tích hợp năng lượng mặt trời có tách âm tác nhânHVTH: LE MINH KHANH Trang 8

sây và không hồi lưu.Hình 3.1 D6 thị I—d cho quá trình sáy lý thuyếtHình 3.2 Cân bằng nhiệt cho quá trình say thực tế.Hình 3.3 Đồ thị t- d cho quá trình sấy thực

Hình 3.4 Câu tao collector tam phang trong mô hìnhHình 4.1 Sơ đồ nguyên lý của phương án 1

Hình 4.2Mô hình thí nghiệm thực tế của phương án 1Hình 4.3 Sơ đồ nguyên lý của phương án 2.1

Hình 4.4 Mô hình thí nghiệm thực tế của phương án 2.1Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lý của phương án 2.2

Hình 4.6 Mô hình thí nghiệm thực tế của phương án 2.2Hình 4.7 Sơ đồ nguyên lý của phương án 2.3

Hình 4.8 Mô hình thí nghiệm thực tế của phương án 2.3Hình 4.9 Mô hình thí nghiệm thực tế của phương án 3.Hình 4.10 Mô hình thí nghiệm thực tế của phương án 3.2Hình 4.11 Biểu đỗ thé hiện sự thoát âm của VLS theo thời gian (PAL)Hình 4.12 Biểu đỗ so sánh sự thoát 4m VLS theo thời gian của PA2.1, PA2.2 và PA2.Hình 4.13 Biểu đỗ so sánh sự thoát 4m VLS theo thời gian của PA1 và PA2

Hình 4.14 Biéu đồ thé hiện sự thay đổi áp suất nén của PA2Hình 4.15 Biéu đô thé hiện sự thay đổi áp suất hút của PA2Hình 4.16 Biểu đồ thé hiện cường độ bức xạ mặt trời của PA3.1 và PA3.2Hình 4.17 Biểu so sánh sự thay đổi nhiệt độ của PA3.1 và PA3.2

Hình 4.18 Biểu đồ thé hiện sự thay đối cường độ bức xa mặt trời của PA2

4 DANH MỤC CAC BANGBảng 1 Sản lượng nam rơm 2011Bảng 3.1 Thông số tại các điểm nútBảng 3.2 Thông số các điểm nút của quá trình sấy thựcBảng 3.3: bảng các thông số nhiệt động của môi chất trên đồ thị như sau:Bang 4.1 Bảng thông số thí nghiệm của phương án 1

Bảng 4.2 Bang thông số thí nghiệm của phương án 2.1Bảng 4.3 Bảng thông số thí nghiệm của phương án 2.2Bảng 4.4 Bảng thông số thí nghiệm của phương án 2.3Bang 4.5 Bang thông số thí nghiệm của phương án 3.1Bảng 4.6 Bảng thông số thí nghiệm của phương án 3.2Bảng 4.7 Các chỉ số để đánh giá hiệu quả kỹ thuật của hệ thống bơm nhiệt có tíchhợp năng lượng mặt trời với hệ thông bơm nhiệt kiểu truyền thống

Bảng 4.8 So sánh hiệu quả kinh tế của hệ thống bơm nhiệt có tích hợp năng lượng

mặt trời so với bơm nhiệt kiêu truyền thông

HVTH: LE MINH KHANH Trang 10

MỤC LỤC

9527107215 141 Lý do chọn để tài -. - ¿+ E21 1 15115 212111515 11111 1111151111 1111111111110 142 Mục tiêu của để tài tt 11121211 5111919111 1111111 91110111111 111g ng ng: 153 Tính cấp thiết của để tài - 56c E21 1 1511311111115 111111111111 11 011111 y6 l64 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của để tài ccccsc cv TT H12 reeo 165 Tổng quan tình hình nghiên cứu của để tài - ¿555252 s+s+cecs+sszcs2 l66 Đối tượng và nội dung nghiên CỨU - + 25225252 +E+E££E+ESEEErrerererrerered 17

7 Phương pháp nghiÊn CỨU - << Ă 000 re 18

8 Cấu trúc của luận văn s1 1191 9111 5 1111511119 121111 11111 1n ng: 18CHƯƠNG 1 TONG QUAN uoicccccccccssssssssssscscscscscscscscsssescscscsvsvevsvevscssssscsseseseaesavans 191.1 Tổng quan về nẫm rơm - ¿2© + SE +E+E£E+E£EEEE£E£E#EEEEEEEEEEEEEEEEErerkrree 191.1.1 Dac điểm, nguồn gốc va phân loại nam rơm - - 2 2 2 s+s+s+s+szxzxd 191.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thy c.cccccccecccsesessssessssescsessesssesscsesesscseseeseseeees 201.2 Sơ lược về công nghệ sẵy nông sản - 5-5252 S2 S222 E‡ESEEE£E£EcESErErkrkrree 231.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy ¿-¿ 55 +ccscs+scc+2 231.2.2 Giản đồ không khí âm . 5-5255 E2E2EEEEEEE£ESEEEEEEEEEEEEEEErkrkrkrree 251.2.3 Phân loại phương pháp sấy - - + 26552 EEEEEE£ES 2E 1E EEErkrree 27CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VE MAY SAY BOM NHIET VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍCHHỢP NĂNG LƯỢNG MAT TROD - - - - Ek St E E911 31282 E cgvgng g gi 322.1 Tổng quan về bơm nnhiỆ - 5 2 2E 2 SE EE£E£E#EEEEE£E£ESEvEEEEEErErkrrrrerered 32

2.1.1 Nguyên lý hoạt động (<9 HH ng vn 32

2.1.2 Hệ số nhiệt của bơm nhiệt - ¿2 2 52 SE+E+E££E£E+E£E£EeErerrerersrrees 34

2.2 Phân loại bơm nhiỆt . S2 22333%%11110101 1 1111111111111 1 1x tre 35

2.2.1 Phân loại theo Ứng dụng - - << - - cv, 36

2.2.2 Phân loại theo nguồn cho nhhiỆt - << << cS S115 xeres 372.3 Câu tạo DOM nhhiỆ( s11 198113919191 9E 1111 9111115113 E1 rke 402.3.1 Môi chất và cặp môi chất cscs + S256 2E‡E+E#EEEEEEEEEEEEEEErkrrrreee 40

2.3.2 Máy nén lạnh << - 00010 nọ re 40

2.3.3 Các thiết bị trao đơi nhiỆt ¿55-5 5+ * 2t SE 2xx EEeErrrkrrrrrrree Al2.3.4 Thiết bị phụ của bơm nhiỆt - ¿+2 5£ 2£ £2£E£E+E+£z£E£Ezezeeree 422.4 Lý thuyết về bơm nhiệt tích hợp năng lượng mặt trời - 43CHƯƠNG 3 TÍNH TỐN QUA TRÌNH VÀ XÂY DỰNG MƠ HINH 523.1 Cơ sở tính tốn quá trình sấy - ¿+ - 52 S2 S223 E35 E1 E112 E11 rkred 523.1.1 Các thơng số tinh tốn ¿26 + SE EEEEEE9 5E E21 1513 121111111 ck 52 Tính tốn kích thước buồng sấy . ¿ - +5 252 +E+E+E+ESEE£E£E£ESEEErErkrrrree, 533.1.2 Xây dựng quá trình say lý thuyết trên đồ thị I-d 2 2 s se: 543.2 Tính tốn quá trình say và xây dựng quá trình - + 22 s+s+s+£e£zzszszescze 553.2.1 Tính tốn quá trình sấy - ¿6E + SE 123219 E5 1211131111111 111k 553.2.2 Xây dựng quá trình say thực tế trên đồ thị I-d - - 2 c< se: 563.3 Tính tốn thiết kế bơm nhiỆt - ¿+ - + 2 2E +E£EE+EEEE£E£E+ESEEEEEEErErkrrrrerered 693.3.1 Chọn mơi chat nạp và các thơng số của mơi Chat - - + 5552 69

3.3.2 Chon và tính tốn chu trình bơm nhiệt máy lạnh «5555555: 70

3.3.3 Tính tốn thiẾt bị, - ¿566 E1 1211151515 1111151511 1111111111111 11c 74CHƯƠNG 4 KET QUA THUC NGHIỆM, PHAN TÍCH YEU TƠ ANH HUONGVA DANH GIA HIEU QUA KINH TE CUA PHƯƠNG AN - 5-5555: 9]

4.1 Kết quả thực nghiệm của phương an c.ccccesesceesesssecsescsessscssescsessssssssesessssssseeseens 914.1.1 Phương án 1 (Hệ thống sấy theo kiểu bơm nhiệt truyền thống) 9]4.1.2 Phuong án 2 (Hệ thống sấy theo kiểu bơm nhiệt cĩ tích hợp năng lượng

IMAL COL) 02177 a 94

4.1.3 Phương án 3 ( Hệ thống gia nhiệt khơng khí bằng năng lượng mặt trời) 1034.2 Phân tích yếu t6 ảnh hưởng đến hệ thong - 5-5-5252 225+£+£z£cscs2 1104.2.1 Nhiệt độ và độ âm mơi trường - - + 2 2 2 +E+E+E+EzEE£E£ErEeEerererersee 110

4.2.2 Diện tích €Ọ€CẦOF . 7-7-5 < << << 9919311110111 1 11111 1v 1 5 c6 110

4.3 Đánh giá hiệu quả kinh tế và kỹ thuật của hệ thống -. ¿-5- 525555552 1114.3.1.Hiệu quả về mặt kỹ thuật - + ¿2 252 E2E+EEE E33 EEEEEEEEEeErrkrkrkrree 1114.3.2 Hiệu quả kinh tẾ - - 5< SE SE 1 E5 5 111111151315 11 1111111111111 y 114"cn n 116CHUONG 5 KET LUẬN VA KIÊN NGHỊ, G5 + 6S SE EsEsesesereree 117HVTH: LE MINH KHANH Trang 12

5,1 KẾT luậnn -G- <1 53911 1 3 511191 111 1111111 11111091 11T net 1175.2 Kiến nghị ¿-¿- - SE S123 15111 121115151121 1111 711511010101 15 1101110170301 01 1110 Hy 118

PHU LUC L vececcccccccscsccscscsscscscsscscsssscscsscscscsscscscsscscsvsscscsvsssscsvsscsesvsesscssseesesvsvssessavseeass 123

PHU LUC 2 viececcccceccccscsscscsssscscsscscscsscscscsscscsvsscscsvsscsssvsscsvsesacssssacsvsesscsvssesestsvsesseasseeass 126

MỞ ĐẦU1 Ly do chọn đề tài

Nước ta là nước nhiệt đới nên có nhiều điều kiện thuận lợi để phát triển và chếbiến rau quả cũng như các loại cây nông sản, vì vậy diện tích gieo trồng và sản lượngkhá cao Tuy nhiên một số mặt hàng xuất khẩu còn bị hạn chế do chất lượng chưa đạtyêu cầu, muốn cải thiện được khuyết điểm đó thì công nghệ chế biến và bảo quản sauthu hoạch cần được áp dụng

Dé hiện đại hóa công nghệ sau thu hoạch rau quả trong ngành nông nghiệp ViệtNam thì chúng ta cần phải tiếp cận và áp dụng các công nghệ say nhằm tạo ra các sảnphẩm có chất lượng cao là việc làm rất cần thiết và cấp bách trong giai đoạn mở cửahội nhập kinh tế như hiện nay Trong các loại nông sản như cà chua, ớt, chuối, namrơm vv thì nắm rơm là mặt hàng xuất khẩu tương đối có giá trị Say nam rơm làphương pháp làm khô nắm bằng nhân tạo với nhiều ưu điểm: chủ động sản xuất, ít tốnthời gian và đảm bảo được chất lượng sản Đề đạt được những ưu điểm trên thì chúngta phải chọn dạng máy sấy, chế độ sấy, các yếu tô ảnh hưởng đến như thế nào là tối ưunhất?

Với các loại rau, củ, quả, dược liệu khi sây ở nhiệt độ cao có thể phá huỷ cácchất hoạt tính sinh học như hooc môn, mau, mùi vị, men, vitamin, protéin và làmthay đối chất lượng sản phẩm Say bằng nguyên lý bơm nhiệt là một trong nhữngphương pháp đáp ứng được những yêu cầu khắt khe về chất lượng sau khi sấy Bởi vìtác nhân say có độ âm thấp, nhiệt độ sấy thấp, tác nhân say tuần hoàn gần như khépkín nên giữ được màu sắc, mùi vị và hạn chế được sự thay đổi bất lợi so với cácphương pháp sấy thông thường

Như vậy, việc tìm tòi và phát triển rộng rãi các hệ thống hút âm và sấy lạnhthực phẩm, nồng sản sau thu hoạch, lâm sản, dược liệu là một yêu cầu cấp báchkhuyến khích phát triển nông nghiệp, chuyển đổi cơ cấu cây trồng, sản xuất các mặthàng thay thế nhập khẩu và xuất khẩu ra thị trường thế giới, tiết kiệm năng lượng,

giảm von dau tư và giá thành sản phầm.

HVTH: LE MINH KHANH Trang 14

Bơm nhiệt là thiết bị nhiệt-lạnh được xem là có khả năng tiết kiệm năng lượngnhất hiện nay Qua nhiều năm nghiên cứu và triển khai ứng dụng để hút 4m và sấylạnh thấy răng bơm nhiệt có rất nhiều ưu điểm và rất có khả năng ứng dụng rộng rảitrong điều kiện khí hậu nóng 4m, phù hợp với thực tế Việt Nam, mang lại hiệu quakinh tế - kỹ thuật đáng ké Bơm nhiệt say lạnh đặc biệt phù hợp với những sản phẩmcần giữ trạng thái, màu mùi, chất dinh dưỡng và không cho phép sấy ở nhiệt độ cao,

toc độ gió lớn.

Bên cạnh đó, việc sử dụng năng lượng mặt trời thay thế cho các nguồn năng

lượng từ nhiên liệu hóa thạch đang được thu hút sự chú ý của các nhà khoa học trong

những năm trở lại đây.

Rõ ràng không có gì thay thế được bức xạ mặt trới với tư cách là nguồn nănglượng cho quang hợp- một quá trình cơ bản của tự nhiên- để điều chế ra các chất hữucơ trong đó là thực phẩm,đồng thời năng lượng mặt trời hoàn toàn có nhu cau thỏamãn nhu cầu năng lượng của con người trong tương lai, cuối cùng năng lượng mặt trờilà một nguồn năng lượng đặt biệt “sạch”, việc sử dụng nó không dẫn tới sự ô nhiễmmôi trường xung quanh và phá vỡ sự cân bằng nhiệt của hành tinh chúng ta

Do đó, việc ứng dụng năng lượng mặt trời vào sinh hoạt và sản xuât ngày càngrộng rãi, nhăm góp phân giảm thiêu 6 nhiêm môi trường do sử dụng các nguôn năng

lượng từ nhiên liệu hóa thạch.

2 Mục tiêu của đề tài

Hiện nay, với công nghệ ngày càng hiện đại và tiến tiến, nhiều nhà sản suấtđã thương mại hóa và sản xuất các hệ thống sAy bơm nhiệt sử dụng môi chấtlạnh khác nhau để đáp ứng phù hợp cho nhu cầu sử dụng

Vì vậy, mục đích của dé tài là nhắm đến lắp đặt máy say bơm nhiệt từ việctận dụng những vật tư có sẵn trên thị trường để lắp ráp, đáp ứng cho nhu cầu khiđược đặt hàng lẻ tẻ, xa hơn nữa có thể thương mại hóa sản phẩm, đồng thời so sánhhiệu quả năng lượng của bơm nhiệt sử dụng năng lượng mặt trời với bơm nhiệt kiểutruyền thống va các phương pháp say khác

3 Tính cấp thiết của đề tài

Như đã nói ở trên, để đảm bảo được chính sách an ninh năng lượng thì việc sửdụng tiết kiệm và hiệu quả năng lượng trong lĩnh vực sáy băng bơm nhiệt phải đượctối ưu nhất Mà việc tích hợp năng lượng mặt trời, là một nguồn năng lượng có thêtái tạo, dễ tìm và rẻ vào trong hệ thông bơm nhiệt nhăm nâng cao hiệu quả và góp

phân tiêt kiệm năng lượng là một điêu vô cùng can thiệt và có ý nghĩa.

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài— Ý nghĩa khoa hoc

Việc nghiên cứu, xây dựng mô hình thực nghiệm thành công có thể làm cơ sở dữliệu hay tài liệu tham khảo cho các nhà sản xuất chế tạo hàng loạt và nâng cao hiệuquả năng lượng của bơm nhiét trong điều kiện ở Việt Nam

— Ý nghĩa thực tiễnViệc tích hợp năng lượng mặt trời, là nguồn năng lượng có sẵn và rẻ tiền vàotrong bơm nhiệt dé nâng cao hiệu quả say, đáp ứng cho các yêu câu dựa trên các vậttư có sẵn là vô cùng cân thiết và thực tế Vì hiện nay ở Việt Nam chủ yêu sửdụng các loại máy sây bơm nhiệt kiểu truyền thống với nguôn nhiệt là khôngkhí (Air soure heat pump), nên hệ thống chưa đạt đến chế độ tôi ưu nhất

5 Tổng quan tình hình nghiên cứu của đề tài— Tình hình nghiên cứu trên thé giới

Quá trình tích hợp năng lượng mặt trời vào trong hệ thông bơm nhiệt, đã đượcbat dau nghiên cứu vào khoảng năm 1970 bởi một số nhà nghiên cứu trước khi cáccollector mặt trời được thương mại hóa trên thị trường Tuy nhiên đến năm 1976,

hai nhà nghiên cứu Charter và Taylor [13] mới báo cáo quá trình nghiên cứu tíchhợp năng lượng mặt trời vào trong bơm nhiệt Hai nhà nghiên cứu trên đã sử dụng

một collector tâm phăng không có khung kính làm dàn bay hơi dé hấp thụ nănglượng mặt trời và sau đó đề nehỊ sử dung một số loại collector khác để nâng caohiệu suất của hệ thông Đến năm 1980, nhà nghiên cứu Chaturvedi và các cộng sự12] đã tiễn hành nghiên cứu thực nghiệm một hệ thông bơm nhiệt có tích hợp năng

HVTH: LE MINH KHANH Trang 16

lượng mặt trời và chỉ ra răng nhiệt độ bay hơi của môi chât trong dàn collector/dàn

bay hơi phụ thuộc vào bức xạ mặt trời và nhiệt độ môi trường xung quanh Từ năm

1984 đến năm 1998, Chaturvedi và Abazeri [13] đã đưa ra các phương trình canbăng năng lượng và vật chất cho hệ thông bơm nhiệt có tích hợp năng lượng mặttrời dựa trên lý thuyết và các thông số thực nghiệm Dựa trên các nên tảng nghiêncứu của các nhà khoa học di trước, từ năm 1984 đến năm 2004, có rat nhiều nhànghiên cứu trên thế giới đã nghiên cứu mô phỏng tôi ưu và thực nghiệm so sánh đểđưa ra các yếu tô ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của hệ thông bơm nhiệt sửdụng năng lượng mặt trời như cường độ bức xạ mặt trời, diện tích collector, tốc độ

máy nén Các nhà nghiên cứu như S ITO, K.WANG, BJ HUANG, M.N.A.

HAWLADER [12], [13], [16] đã dựa vào kết quả lý thuyết và thực nghiệm củamình để chỉ ra răng hệ số COPh của chu trình có thể đạt từ 3-9 (tương ứng với từngđiều kiện cụ thể của các nhà nghiên cứu) Từ đó cho đến nay, công việc nghiên cứuứng dụng và tối ưu hệ thông bơm nhiệt sử dung năng lượng mặt trời 6 nhiêu điềukiện khác nhau vẫn được thực hiện bởi nhiều nhà nguyên cứu ở các nước trên thé

ĐIỚI.

— Tinh hình nghiên cứu ở Việt Nam

Có thé nói việc tích hợp năng lượng mặt trời vào trong hệ thông say băngbơm nhiệt ở nước ta hiện nay hầu như còn rất mới mẻ Và điều này có thé dễ hiểuvì quá trình ứng dụng năng lượng mặt trời vào một sô lĩnh vực ở nước ta còn rathạn chế, do giới hạn vê công nghệ cũng như kinh phí Trong khi đó, tiềm năng về

năng lượng mặt trời ở Việt Nam là vô cùng lớn.

6 Đối tượng và nội dung nghiên cứuĐối tượng nghién cứu chính của đề tài là bơm nhiệt có tích hợp năng lượng mặttrời để say nam rơm Và nội dung nghiên cứu bao gồm: nghiên cứu hiệu quả nănglượng đầu ra của hệ thong bơm nhiệt có tích hop nang lượng mặt trời, va so sánhvới một số hệ thống say khác Cũng như các yếu tổ ảnh hưởng đến hiệu qua của hệthông bơm nhiệt có tích hợp năng lượng mặt trời

7 Phương pháp nghiên cứu

Quá trình nghiên cứu tích hợp năng lượng mặt trời vào trong bơm nhiệt để say namrơm sẽ bao gom ly thuyét va thực nghiệm so sánh ở điều kiện thời tiết Việt Nam,thông qua việc xây dựng mô hình và đo đạc thông số nhiệt động

8 Cấu trúc của luận văn

Câu trúc luận văn có 5 chương như sau:

Chương 1: Tổng quanChương 2: Giới thiệu về máy say bơm nhiệt và lý thuyết tích hợp năng lượng

mặt trời

Chương 3: Tính toán lý thuyết và xây dựng mô hình thí nghiệmChương 4: Kết quả thực nghiệm, phân tích yếu t6 ảnh hưởng và đánh giá hiệu

quả kinh tê của các phương án

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

HVTH: LE MINH KHANH Trang 18

CHƯƠNG 1

TONG QUAN

1.1 Tong quan vé nam rom.

1.1.1 Đặc điềm, nguồn goc va phân loại nam rơm.

Nắm rom hay nam mũ rơm (danh pháp hai phan:Volvariella volvacea) là một loài nam trong họ nắm lớnsinh trưởng và phát triển từ các loại rơm rạ Nắm gồmnhiều loài khác nhau, có đặc điểm hình dạng khác nhaunhư có loại màu xám trang, xám, xám den kích thướcđường kính "cây nam" lớn, nhỏ tùy thuộc từng loại Làloại nắm giàu dinh dưỡng Nắm rơm chứa nhiều vitaminA,BI,B2,PP,D,E,C và chứa 7 loại a-xit amin, nắmrơm là món ăn trị nhiều bệnh là loại quen thuộc, nhất làcác làng quê vì thường được sử dụng làm thực phẩm

° Bao gốc (volva): Dai va cao lúc nhỏ, bao lay tai nam Khi tai nam trưởng thành,

nó chỉ còn lại phan trùm lây phân gôc chân cuông nam, bao nam là hệ sợi tonam chứa sắc tô melanin tạo ra màu đen ở bao gôc Độ đậm nhạt tùy thuộc vào

ánh sáng Ánh sáng càng nhiễu thì bao gốc càng đen

° Cuông nam: La bó hệ sợi xop, xêp theo kiêu vòng tròn đông tam Khi còn non

thì mềm và giòn Nhưng khi già xơ cứng và khó bẻ gãy

° Mũ nam: Hình non, cũng có melanin, nhưng nhạt dan từ trung tâm ra ria mép.

Chu kì sốngQuá trình tạo thành quả thể nắm rơm gồm 6 giai đoạn:° Dau dinh ghim (nu nam)

° Hinh nut nho

° Hinh nut

° Hình trứng

° Hình chuông (kéo dai).

° Trưởng thành (nở xòe).

Chu kỳ sinh trưởng và phát triển của nam rơm rất nhanh chóng (10-12 ngày) Nhữngngày đầu nam nhỏ như hạt tam có màu trắng (giai đoạn đỉnh ghim), 2-3 ngày sau lớnrất nhanh bằng hạt ngô, quả táo, quả trứng (giai đoạn hình trứng), lúc trưởng thành(giai đoạn phát tán bào tử) trông giống như một chiếc 6 dù, có cau tạo thành các phan

hoàn chỉnh.

Sinh trưởng

Ở các quốc gia vùng nhiệt đới rất thích hợp về nhiệt độ để nắm rơm sinh trưởng vàphát triển Nhiệt độ thích hợp để nắm phát triển từ 30-32oC; độ âm nguyên liệu (cơchất) 65-70%; độ 4m không khí 80%; pH = 7, thoáng khí Nam rơm sử dụng dinhdưỡng cellulose trực tiếp từ nguyên liệu trồng

Nấm rơm là loại dé trồng, mau thu hoạch, cho kinh tế cao Nam rom sử dụng dinhdưỡng cellulose trực tiếp từ nguyền liệu trồng chứa nhiều vitamin A, BI, B2, PP, D,E, riêng vitamin C chiếm đến 160 mg/100gr Ngoài ra, nam rom còn chứa 7 loại a-xítamin mà cơ thé không tong hop duoc Nho do, nắm rom là món ăn trị nhiều bệnh Basau khi trồng nắm chế biến thành phân sinh học cao cấp Ngoài ra, bã nam còn dùng dénuôi trùn đất, lay trùn nuôi gia cầm, gia súc và tôm, cá

Thực phẩmNam rơm là loại pho biến, nhất là các làng quê vì có nhiều rom, nam thường được sửdụng làm thực phẩm Là loại nắm giàu dinh dưỡng, cứ 100g nắm rơm khô chứa đạmtới 21 - 37g đạm (đặc biệt thành phan đạm chứa ham lượng cao lại day du cac acidamin can thiét ma co thé không tự tong hop được, còn hon ca thịt bò va đậu tương),chất béo 2,1 - 4,6g, bột đường chiếm 9,9g, chất xơ 21g, các yếu tố vi lượng là Ca, Fe,

P và các vitamine A, BI, B2,C, D, PP

Nhờ giàu thành phần dinh dưỡng như vậy, nên nó là nguồn sử dụng dé chế biến thànhthực phẩm chức năng, làm món ăn thuốc trong việc hỗ trợ trị liệu nhiều bệnh tật nhưcác chứng roi loạn chuyển hóa, nội tiết như béo phì, rỗi loạn lipid máu, xơ vữa độngmạch, tăng huyết áp và đái tháo đường

1.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ1.1.2.1 Tình hình trồng Nắm Rơm Trên Thế Giới

Hiện nay, ngoài những loại nam truyền thông đã được trong lâu đời trên thê giới đãvà đang nghiên cứu nuôi trông các loại nầm ăn có giá trị dinh dưỡng và thu lại lợinhuận cao Nâm rơm hiện nay không chỉ là sản phầm của các nước nông nghiệp mà ở

HVTH: LE MINH KHANH Trang 20

các nước khác nó là một sản phẩm mang tính công nghiệp Sản lượng nam của Phápđạt 200.000 tan vào năm 1983.

Một số nước ở khu vực châu 4 phát triển nghề trồng nam theo mô hình trang trạivừa và nhỏ, còn mang tính chất thủ công với năng suất không cao Tuy nhiên, số lượngtrang trại triển khai trong nam nhiều nên sản lượng tương đối lớn Các loại namthường được trông là nam rom, nam mỡ, nam hương

Ở châu âu, nghề trồng nắm rơm đã trở thành một ngành công nghiệp lớn được cơgiới hóa toàn bộ với năng suất và sản lượng cao Năm 1994, sản lượng nắm trên toànthé giới là 4.909.000 tan, trong đó sản lượng nắm rơm dat 798.800 tan chiếm khoảng6.1% Ngoài ra còn có một sản lượng lớn các loài nam khác như: nắm mỡ (1.846.000tan), nắm hương (826200 tan)

Năm 2005, sản lượng nắm trên toàn thế giới đạt 20 triệu tan Trung Quốc chiếmkhoảng 50% sản lượng nam trên toàn thế giới Nhìn chung sản lượng nam tăng danqua các năm với mức khoảng 5% mỗi năm

Nghề trồng nắm đã và đang trở thành một ngành nghề mang tình công nghiệp.Nghề trồng nam phát triển đáng ké và rộng rãi khoảng 20 năm kế lại đây

Bảng 1 Sản lượng nam rơm 2011 (Đơn vị: tắn)Quốc gia Sản lượng (tan) % của tong sản lượngTrung Quốc 150000 58.6

1.1.2.2 Tình hình trồng Nấm Rơm Ở Việt Nam

O Việt Nam, từ lâu nhân dân ta đã thường dùng nâm trong thực phâm hàng

ngày gôm các loại nâm truyền thông như nâm rơm, nầm mèo, nâm đông cô

Trong khoảng thời gian gan đây có thêm một so nam ăn khác được trông hoặc đượcsử dụng ở nước ta như: nam mỡ, nâm bào ngư, nam kim châm, nam ngân nhĩ, nam hầuthủ Một sô nâm có giá trị dược tính như nam linh chi, nam vân chi, đông trùng hathảo.

Sự phát triển của nghề trồng nắm có nhiều nguyên nhân, như sự tiến bộ của khoahọc kỹ thuật, sự bùng nỗ của công nghệ thông tin và sự hình thành của các hiệp hộinắm Trong đó, vẫn để chủ yếu vẫn là hiệu quả của trông nắm Một ngành nuôi trồngsử dụng nguyên liệu chính là phế liệu nông, công nghiệp như bã mía, bông thải, mạtcưa ít cạnh tranh bởi những ngành khác, nhưng sản phẩm của nó lại là nguồnthực — dược phẩm rất quí

Hiện nay ngành trồng nầm rât phát triên do một sô nguyên nhân sau:

: Điều kiện thiên nhiên ưu đãi, nhất là các tỉnh phía Nam Chênh lệchnhiệt độ giữa các tháng không lớn lam, nên có thé trồng nam quanh năm Điều kiện độâm cao thuận lợi cho sự phát triển của nắm Độ âm thấp nhất trung bình ở thành phốHỗ Chí Minh cũng không nhỏ hơn 80%

- Nguôn nhiên liệu doi dào, môi năm sản xuât và thai ra hàng nghìn tân bông phêthải, sẽ cung cap lượng bồng thải không lô cho ngành trông nam rơm, chưa kê các phêliệu khác cũng chiêm sô lượng rat lớn như cui bap (cùi ngồ), bã mia, mat cưa,

- Lực lượng lao động nhàn rỗi khá đông, nhất là trong lĩnh vực nôngnghiệp ( chiếm 80% dân số cả nước), nêu lực lượng này tham gia trồng nam thì sảnlượng sẽ rất lớn

- Nhiéu noi đã có truyền thông trồng nam lâu đời như Bình Chánh, Long an vamột số nơi đang phát triển nam như Củ Chi, Hóc Môn (TPHCM), bên cạnh một độingũ kỹ thuật được rèn luyện trong thực tế ngày càng nhiều, sẽ là hạt nhân thúc dayphong trào trồng nắm được lan rộng

- Ngành chế biến và xuất khâu nam dang bước dau với những thuận lợi, khuyếnkhích mọi người trồng nam ngày một nhiều thêm

Tại thị trường Việt Nam, nhu câu sử dụng nâm rơm làm thực phâm ở trong nướccũng như xuât khâu ngày càng tăng Nhiêu cơ sở đã tiên hành nghiên cứu nuôi trong,chê biên nâm thành các sản phâm bán trên thị trường trong và ngoài nước.

HVTH: LE MINH KHANH Trang 22

1.2 Sơ lược về công nghệ sây nông sản.

- Các sản phẩm rau quả ở Việt Nam rất phong phú và đa dạng Tuỳ vào từng mùa,từng vùng, quá trình canh tác sẽ có nhiêu loại khác nhau

- Một sô tinh chat của rau qua liên quan đên quá trình say:

+ Trong quá trình say rau quả xảy ra một loạt biên đổi hóa sinh, hóa lý, cau trúc cơ họcvà các biên đối bat lợi khác làm ảnh hưởng tới chat lượng sản phẩm Những biến đổicơ học bao gôm sự biến dạng, nứt, cong queo, biên đối độ xốp vv Hàm lượngvitamin trong rau qua say thường thấp hơn trong rau quả tươi vi chúng bi phá hủy mộtphân trong quá trình say và xử lý trước khi sấy

+ Đề tránh hoặc làm chậm các biến đỗi không thuận nghịch ay, cũng như tao điềukiện dé 4m thoát ra khỏi rau quả một cách dé dàng, cân có chế độ say thích hợp chotừng loại sản phẩm

- Say rau quả thường được thực hiện dưới ba dạng: nguyên dạng, lát mỏng, tinh bột

hoặc nhũ tương.

- Công đoạn chan, hap nhăm tạo những biến đổi hoá lý thuận lợi cho quá trình say saunày Dưới tác dụng của hơi nước, các vi sinh vat bi tiêu diệt, các hệ thông enzim mathoạt tính, hạn chế tối đa khả năng biến màu trong khi say rau quả Những sản phẩmnhiêu tinh bột khi chân sẽ làm hô hoá tinh bột, phá vỡ cân băng bên trong tế bào danđến sự thay đổi câu trúc hệ thông có lợi cho quá trình trao đổi nhiệt lúc sây

- Xử lý hoá chất nhăm hạn chế quá trình oxy hoá làm bién màu hoa quả khi say Các

chat chong oxy hoá thường được sử dụng là: axit sunfuro, xitric và các muôi Natri.

1.2.1 Các yêu tô ảnh hưởng đến quá trình say.| Nhiệt độ sấy:

- Yếu tô ảnh hưởng nhiều đến chất lượng sản phẩm rau quả là nhiệt độ sây Nếunhiệt độ sản phẩm trong quá trình say cao hơn 60 °C thì prétéin bị biến tính Nếu trên90 °C thì fruetoza bắt dau bị caramen hoá, các phản ứng tạo ra mebanoizin, polime hoáhợp chất cao phân tử xảy ra mạnh và ở nhiệt độ cao hơn nữa rau quả có thê bị cháy.Rau quả đòi hỏi có chê độ say ôn hoà (nhiệt độ thấp) Nêu loại rau quả ít thành phânprotéin thì nhiệt độ đốt nóng sản phẩm có thé lên đến 80-90 °C Nếu tiếp xúc nhiệttrong thời gian ngăn như say phun thì nhiệt độ say có thé lên đến 150 °C Đối với sản

phẩm không chân như chuối, đu đủ thì có thể sây nhiệt độ cao, giai đoạn đầu 90 100 °C, sau đó giảm dân xuông.

Quá trình sây còn phụ thuộc vào tốc độ tăng nhiệt độ của VLS Nếu tốc độ tăngnhiệt quá nhanh thì bề mặt mặt VLS bi ran lại và ngăn quá trình thoát 4m Ngược lại,nếu tốc độ tăng chậm thì cường độ thoát âm yếu

| Độ ẩm không khí:- Muôn nâng cao khả năng hút 4m của không khí thì phải giảm độ 4m tương đối củanó xuống Có 2 cách làm giảm độ âm tương đôi của không khí:

+ Tăng nhiệt độ không khí băng cách dùng calorife.+ Giảm nhiệt độ không khí bang cách dùng máy hút âm.- Nếu độ âm của không khí quá thâp sẽ làm rau quả nứt hoặc tạo ra lớp vỏ khô trênbê mặt, làm ảnh hưởng xấu đến quá trình thoát hơi 4m tiếp theo Nhưng nếu độ âm quá

cao sẽ làm tôc độ sây giảm.

- Khi ra khỏi lò say, không khí mang theo hơi 4m của rau quả tươi nên độ 4m tănglên (thông thường khoảng 40 - 60%) Nêu không khí đi ra có độ ẩm quá thập thì sẽ tốnnăng lượng: ngược lại, néu quá cao sẽ dé bị đọng sương, làm hư hỏng sản phẩm say.Người ta điều chỉnh độ âm của không khí ra băng cách điều chỉnh tốc độ lưu thông của

nó và lượng rau quả tươi chứa trong lò sây.

Ì Luu lượng cua không khí.- Trong quá trình say, không khí có thé lưu thông tự nhiên hoặc cưỡng bức Trongcác lò say, không khí lưu thông tự nhiên với tốc độ nhỏ (nhỏ hơn 0,4m/s), do vậy thờigian say thường kéo dai, làm chất lượng sản phẩm say không cao Dé khắc phục nhượcđiểm này, người ta phải dùng quạt để thông gió cưỡng bức với tốc độ trong khoảng0.4 + 4,0 m/s trong các TBS Nếu tốc độ gió quá lớn (trên 4,0 m/s) sẽ gây ton that

nhiệt lượng.

HVTH: LE MINH KHANH Trang 24

Độ day cua lớp VLS.

- Độ dày của lớp rau qua say cũng ảnh hưởng đến quá trình say Lớp nguyên liệu

càng mỏng thì quá trình say càng nhanh và đông đêu, nhưng néu quá mong sẽ làm

giảm năng suât của lò sây Ngược lại, nêu quá dày thì sẽ làm giảm sự lưu thông của

không khí, dẫn đến sản phẩm bị "đồ mô hôi" do hơi âm đọng lại.1.2.2 Gian đồ không khí am

œ Kết cau giản đồ không khí 4m.- Giản đồ trắc âm được vẽ từ phương pháp thống kê các thông số nhiệt động học

của không khí dưới những điêu kiện bình thường của môi trường cho nên nó cũng chi

áp dụng được ở những điều kiện như vậy- Giản đồ trắc âm cho ta biết 7 tính chất nhiệt động học của không khí âm ở áp suất 1

atmosphere:

Am độ tương đối.Âm độ tuyệt đối.Nhiệt độ bầu khô.Nhiệt độ bau wot.Nhiệt độ điểm suong.Thé tich riéng

- Trục tung thé hiện âm độ tuyệt đối của không khí p„ (kgHzO/kgkkk).- Trục hoành thé hiện nhiệt độ bầu khô của không khí

- Các đường nghiêng hướng xuống từ trái sang phải và song song nhau chỉ

enthalpy của không khí i (kJ/kgkkk).

- Giao của đường enthalpy và đường @ = 100% chỉ nhiệt độ nhiệt kế ướt ty CC).- Các đường thăng rất dốc hướng từ trái sang phải chỉ các giá trị thể tích riêng(m”/kg) của không khí

- Các đường cong bắt đầu từ góc trái cho biết độ ầm tương đối của kk 0%.œ Các quá trình sấy trên giản đồ t-d:

Hình 1.3 Các quá trình trên giản đồ t-d.Quá trình làm lạnh đăng âm:

- - Không khí được làm lạnh khi đi vào dàn lạnh nhưng vẫn chưa tách được âm

trong không khí (quá trình 1—2 trên hình 1.3).

Quá trình làm lạnh tách âm:

HVTH: LE MINH KHANH Trang 26

- Khong khí tiếp tục trao đối nhiệt với dàn lạnh Đến khi nhiệt độ của không khíthap hơn nhiệt độ điểm sương thì âm trong không khí bắt dau ngưng tụ thành nước

(quá trình 2—3 trên hình 1.3.).

Quá trình gia nhiệt:

- _ Không khí sau khi được tách 4m tiếp tục qua TBNT dé gia nhiệt làm giảm độâm tương đối o% nhăm tăng khả năng lây âm từ VLS Đông thời làm tăng nhiệt độ t(°C), enthalpy I (kJ/kgkkk), thể tích riêng (m /kgkkk) Quá trình 3— 4 trên hình 1.3

chính là quá trình gia nhiệt TNS.

Quá trình sây:- Không khí sau quá trình gia nhiệt được quạt thối qua buông say Doáp suất riêng phân của hơi nước trong TNS nhỏ hon áp suất riêng phan củanước trong VLS nên nước từ VLS chuyến thành hơi và đi vào tác nhân say

(quá trình 4— 1 trên hình 1.3).

1.2.3 Phân loại phương pháp say.Dựa vào trạng thái tác nhân sây hay cách tạo ra động lực quá trình dịch chuyển amra khỏi vat liệu âm mà chúng ta có hai phương pháp say:

Phương pháp sây nóngPhương pháp sấy lạnh.a Phương pháp sây nóng

- Trong phương pháp sây nóng TNS và VLS được đốt nóng Do TNS được đốt nóngnên độ âm tương đôi œ giảm dàn đến phân áp suất hơi nước P„„ trong TNS giảm Mặt

khác do nhiệt độ của VLS tăng lên nên mật độ hơi trong các mao quản tăng nên phân

áp suất hơi nước trên bê mặt vật liệu cũng tăng theo công thức

26,

0 PoP,

Trong do: P,: áp suất trên bề mặt cột mao dẫn, N/m‘

P,: áp suất trên bề mặt thoáng, N/m’.5: Sức căng bê mặt thoáng,N/m”.o, : mật độ hơi trên cột dịch thé trong ống mao dẫn, kg/m’.0,: mật độ dịch thê, kg/m’.

- Như vậy trong hệ thông say nóng có hai cách dé tạo ra độ chênh phân áp suất hơi

nước giữa vật liệu sây và môi trường:

- Giảm phân áp suat của hơi nước trong tác nhân say băng cách đốt nóng.Tăng phân

áp suât hơi nước trong vật liệu sây.

- lóm lại, nhờ dot nóng cả tác nhân say và vật liệu say hoặc chi dot nóng vật liệusay mà hiệu sô giữa phan áp suât hơi nước trên bê mặt vật P,, và phân áp suat hơi

nước trong tác nhân say Pụ tăng lên dân đên quá trình dịch chuyên âm từ trong lòng vat

liệu sây ra bê mặt và đi vào môi trường.- Do đó, HTS nóng thường được phân loại theo phương pháp cung cấp nhiệt:

Hệ thông sây đôi lưu: Vat liệu say nhận nhiệt bằng đổi lưu từ một dịch thể nóng màthông thường là không khí nóng hoặc khói lò Hệ thông sấy đổi lưu gôm: hệ thống sấybuông, hệ thong sdy ham, hệ thong sdy khí động

Hệ thông sây tiếp xúc: Vát liệu say nhận nhiệt từ một bê mặt nóng Như vậy tronghệ thong sdy tiếp xúc, người ta tạo ra độ chênh lệch áp suất nhờ tăng phân áp suất hơinước trên bê mặt vật liệu sdy Hệ thống sấy tiếp xúc gôm: hệ thống sáy lô, hệ thôngsấy fang

Hệ thông sây bức xạ: Vát liệu sấy nhận nhiệt từ mot nguồn bức xạ dé dân ẩm dịchchuyển f lòng vát liệu say ra bê mặt và từ bê mặt vào môi truong O day người ta taora độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường bang cách aot

nóng vat.

HVTH: LE MINH KHÁNH Trang 28

Hệ thống say dùng dòng điện cao tang hoặc dùng năng lượng điện từ trường: Khivát liệu say dat trong môi trường điện từ thi trong vat xuất hiện các dong điện vàchính dòng điện này sẽ đốt nóng vật.

Ưu điểm của phương pháp say nóng:+ Thời gian sây băng các phương pháp sây nóng ngăn hơn so với phương pháp sấy

lạnh.

+ Năng suất cao và chi phí ban dau thấp.+ Nguôn năng lượng sử dụng cho phương pháp say nóng có thé là khói thải, hơi

nước nóng, hay các nguôn nhiệt từ dau mỏ, than đá, rác thai, cho đên điện nang.

+ Thời gian làm việc của hệ thông cũng rat cao.

Nhược điểm của phương pháp sấy nóng:

+ Say được các vật say không cân có các yêu câu đặc biệt vê nhiệt độ.

+ Sản phâm say thường hay bi biên màu va chat lượng không cao.

b Phương pháp say lạnh.- Trong phương pháp sây lạnh, người ta tạo ra độ chênh áp suất hơi nước giữa VLSvà TNS bằng cách giảm phân áp suất hơi nước trong TNS P, nhờ giảm độ chứa âm d.Mỗi quan hệ đó được thê hiện theo công thức:

Bd

h

Trong đó: B: áp suất môi trường (áp suat khí trời)

- Khi đó, âm trong vật liệu dịch chuyên ra bê mặt và từ bê mặt vào môi trường có

thé trên dưới nhiệt độ môi trường (t > 0 °C) và cũng có thể nhỏ hơn 0°C.- Phương pháp say lạnh có thé phân loại như sau:

HTS lạnh ở nhiệt độ t > 0 “C.

- Với hệ thông say này, nhiệt độ VLS cũng như nhiệt độ TNS xấp xỉ băng nhiệt độmôi trường, TNS thường là không khí Trước hết, không khí được khử âm băngphương pháp làm lạnh hoặc băng các máy khử 4m hấp phụ Sau đó được đốt nónghoặc làm lạnh đến nhiệt độ yêu câu roi cho đi qua VLS Khi đó, phân áp suất hơi nướctrong TNS bé hơn phân áp suất hơi nước trên bê mặt VLS nên âm từ dạng lỏng sẽ bayhơi và đi vào TNS Như vậy, quy luật dịch chuyên âm trong lòng VLS và từ bề mặt vậtvào môi trường trong các HTS lạnh giống như các loại HTS nóng Điều khác nhau ởđây là cách giảm phân áp suất hơi nước P, trong TNS Trong các HTS nóng đối lưungười ta giảm P, bằng cách đốt nóng TNS (d = const) dé tăng áp suất bão hoà dẫn đếnøiảm độ âm tương đối Còn các HTS lạnh có nhiệt độ TNS băng nhiệt độ môi trườngchăng hạn, người ta tìm cách giảm phân áp suất hơi nước của TNS băng cách giảmlượng chứa âm d kết hợp với quá trình làm lạnh (sau khử âm băng hấp phụ) hoặc đốtnóng (sau khử âm băng làm lạnh).

HTS thăng hoa.

- HTS thăng hoa là HTS lạnh mà trong đó âm trong VLS ở dạng rắn trực tiếp biến

thành hơi đi vào TNS Trong HTS này người ta tạo ra môi trường trong đó nước trong

VLS ở dưới điểm 3 thể, nghĩa là nhiệt độ của vật liệu T<273 °K và áp suất TNS baoquanh vật P<6'° Pa Khi đó nếu VLS nhận được nhiệt lượng thì nước trong VLS ởdang ran sẽ chuyển trực tiếp sang dạng hơi và đi vào TNS Như vậy trong HTS thănghoa, một mặt ta làm lạnh vật xuống dưới 0 °C mặt khác tạo chân không xung quanh

VLS.

HATS chân không.

- Nếu nhiệt độ VLS vẫn nhỏ hơn 273 °K nhưng áp suất TNS bao quanh vật P>6'" Pathì khi VLS nhận nhiệt lượng, nước trong VLS ở dạng rắn không thé chuyên trực tiếpthành hơi dé đi vào TNS mà trước khi biến thành hơi, nước phải chuyền từ thé ran quathể lỏng

œ Ưu điểm của phương pháp say lạnh

HVTH: LE MINH KHÁNH Trang 30

Các chỉ tiêu về chất lượng như màu cảm quan, mùi vị, khả năng bảo toàn

vitamin C cao.

Thich hop dé say các loại vat liệu sây yêu câu chat lượng cao, đòi hỏi phải sâyở nhiệt độ thập

Sản phẩm bảo quản lâu và ít bị tác động bởi điều kiện bên ngoài

Quá trình sây kín nên không phụ thuộc nhiêu vào điêu kiện môi trường.

œ Nhược điểm của phương pháp say lạnh.| Giá thành thiết bi cao, tiêu hao điện năng lớn

Vận hành phức tạp người vận hành cân có trình độ kỹ thuật cao.Câu tạo thiết bị phức tạp, thời gian sây lâu

Nhiệt độ môi chất sây thường gân nhiệt độ môi trường nên chỉ thích hợp vớimột số loại vật liệu, không sây được các vật liệu dễ bị vi khuẩn làm hư hỏng ởnhiệt độ môi trường như bị ôi, thiu, mốc

Do cuốn bụi nên có thé gay tac tai thiét bi lam lanh

CHƯƠNG 2

GIỚI THIEU VE MAY SAY BOM NHIET VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍCH HỢP

NANG LƯỢNG MAT TRỜI2.1 Tong quan về bơm nhiệt

Sơ đồ nguyên lý của bơm nhiệt

I: Công tiêu tốn cho máy nén; q,: Nhiệt lượng lấy từ môi trường

qx: Nhiệt lượng thải ra ở dàn ngưng tu.

2.1.1 Nguyên lý hoạt động

Bơm nhiệt là một thiết bị dùng để bơm một dòng nhiệt từ mức nhiệt độ thấp lênmức nhiệt độ cao hơn, phù hợp với nhu cầu cấp nhiệt Để duy trì bơm nhiệt hoạt độngcần tiêu tốn một dòng năng lượng khác (điện hoặc nhiệt năng) Như vậy máy lạnhcũng là một loại bơm nhiệt và có chung một nguyên lý hoạt động Các thiết bị củachúng là giống nhau Người ta chỉ phân biệt máy lạnh với bơm nhiệt ở mục đích sửdụng mà thôi Máy lạnh gắn với việc sử dụng nguồn lạnh ở thiết bị bay hơi còn bơm

HVTH: LE MINH KHANH Trang 32

nhiệt găn với việc sử dụng nguôn nhiệt ở thiệt bị ngưng tụ Do yêu câu sử dụng nguôn

nhiệt nên bơm nhiệt hoạt động ở cấp nhiệt độ cao hơn

Cũng như máy lạnh, bơm nhiệt làm việc theo chu trình ngược với các quá trình

S

Hình 2.3 đồ thị T-S của bơm nhiệt Hình 2.4 đồ thị lgP-i của bơm nhiệt1 — 2: quá trình nén hơi môi chất từ áp suất thấp, nhiệt độ thấp lên áp suất cao và

nhiệt độ cao trong máy nén hơi Qúa trình nén là đoạn nhiệt.

2 — 3: quá trình ngưng tụ đăng nhiệt trong thiết bị ngưng tụ, thai nhiệt cho mdi

trường.

3 — 4: quá trình tiết lưu dang entanpi (i; = i4) của môi chất lỏng qua van tiết lưu từ

áp suat cao xuông áp suât thap.

4— 1: quá trình bay hoi dang nhiệt ở nhiệt độ thấp và áp suất thấp, thu nhiệt của môi

trường lạnh.

Mục đích sử dụng chính của bơm nhiệt là lượng nhiệt thải ra ở thiết bị ngưng tu.Năng suất nhiệt của bơm nhiệt chính là phương trình can bằng nhiệt ở máy lạnh:

q⁄=qo +! (2.1)

Hiện nay, người ta chế tạo nhiều loại bơm nhiệt làm việc theo nhiều nguyên lýkhác nhau như bơm nhiệt hấp thụ, bơm nhiệt nén khí, bơm nhiệt nén hơi, bơm nhiệtnhiệt điện Nói chung, hiện nay tất ca các loại bơm nhiệt déu được sử dụng nhưng

được sử dụng rộng rãi nhât vân là bơm nhiệt nén hơi.

Ngoài bôn loại bơm nhiệt nói trên chúng còn được ghép lại với nhau nhăm đạt hiệuquả nhất định Ví dụ bơm nhiệt hấp thụ - nén hơi nhăm mục đích tăng nhiệt độ ngưngtụ, qua đó tăng nhiệt độ chat tải nhiệt Nguyên lý hoạt động chủ yêu như máy lạnh hapthụ nhưng giữa bình sinh hơi và dàn ngưng người ta lắp thêm một máy nén hút hơi từbình sinh hơi và nén vào dàn ngưng Áp suất ngưng tụ cao lên đưa nhiệt độ ngưng tụcao lên theo, và hệ số nhiệt của nó tăng lên đáng kẻ

2.1.2 Hệ số nhiệt của bơm nhiệtĐề đánh giá hiệu quả chuyên hóa năng lượng, ta dùng hệ số nóng (hệ số bơm nhiệt)với định nghĩa: hệ sô nóng ø là nhiệt lượng môi chat thải cho nguồn nóng ứng vớimột đơn vi công hồ trợ và được biéu thi băng:

p= a oa, (22)l

Nêu sử dụng bơm nhiệt nóng lạnh kết hợp thì hiệu quả kinh té còn cao hơn nhiều vìchỉ cân tiêu tôn một dòng năng lượng | ta được cả năng suất lạnh qo và năng suất nhiệtqx như mong muon Gọi py, là he số nhiệt lạnh của bơm nhiệt nóng lạnh thì:

g = 17% —p+£—=2£+] (2.3)

° l

Nhu vậy hệ số nhiệt của bơm nhiệt là đại lượng luôn lớn hơn 1 Do đó ứng dụngcủa bơm nhiệt bao giờ cũng có lợi về nhiêt Hệ số nhiệt của bơm nhiệt đóng vai trò

quan trọng trong việc nang cao hiệu qua năng lượng cua bơm nhiet.

Hệ số nhiệt thực của bơm nhiệt ø nhỏ hơn hệ sô nhiệt lý thuyết tính theo chu trình

Cácnô ø,.

HVTH: LE MINH KHÁNH Trang 34

@ = DÓỢ, (2.4)

Voi hai nguôn nóng - lạnh có nhiệt độ T, va To, theo chu trình Cácnô ta c6:[4]

PQ = (2.5)

Như vậy ta suy ra: QD =D (2.6)

Trong đó 0 là hiệu suất execø! hay hệ số hoàn nhiệt của chu trình thực.Dựa vào phương trình trên ta thay hệ số nhiệt lý thuyết có thé tính theo chu trìnhCácnô phụ thuộc vào hiệu nhiệt độ của dàn ngưng tụ và dàn bay hơi Đề bơm nhiệt đạthiệu quả kinh tế cao thì thường người ta phải chọn hiệu nhiệt độ AT sao cho hệ sốnhiệt thực tế của bơm nhiệt phải đạt từ 3 đến 4 trở lên, nghĩa là hiệu nhiệt độ phải nhỏ

hơn 60K Cũng chính vì lý do đó mà chỉ trong những trường hợp đặc biệt người ta mới

sử dung hai cấp nén Đó chính là sự khác biệt quan trọng giữa bơm nhiệt và máy lạnh

2.2 Phần loại bơm nhiệt.

Hiện nay, tùy theo công nghệ chê tạo và mục đích sử dụng mà có rât nhiêucách phân loại bơm nhiệt có máy nén hơi nhưng chủ yêu vân được phân loại theo

ứng dụng và nguôn cho nhiệt

Hình 2.5 Cách thức phan loại bơm nhiệt có máy nén hoi theo ứng dung va

nguồn cho nhiệt [8]

2.2.1 Phân loại theo ứng dụng

Khi phân loại theo ứng dụng thì bơm nhiệt có máy nén hơi chủ yếu được sử dụngđề:

- Gia nhiệt cho nước của quá trình sản xuất nước nóng- Gia nhiệt cho không khí của quá trình sưởi 4m hay say

Chi sưởi âm: 2%

Hình 2.6 Phân tram ứng dụng cua bơm nhiệt trong sản xuât nước nóng và làm nóng[9]

HVTH: LE MINH KHANH Trang 36