Bài tập lớn đo lường cảm biến Tổng quan về đo lường Lò sấy nông sản

Chương 1 Tổng quan chung về sấy nông sản dạng hạt 1.1. Công nghệ sấy nông sản dạng hạt 1.1.1 Cơ sở vật lý của quá trình sấy. Sấy là quá trình nước từ vật liệu ẩm khuếch tán, bốc hơi ra không khí xung quanh nó. Quá trình này được thực hiện do sự chênh lệch áp suất hơi nước ở bề mặt của vật liệu và môi trường xung quanh. Để làm cho lượng ẩm trên bề mặt sản phẩm bốc hơi cần có điều kiện: Pm >Pk Pm Pk = ΔP Pm : áp suất hơi nớc trên bề mặt vật liệu Pk : áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí ΔP: Động lực của quá trình sấy Trị số ΔP càng lớn thì lượng ẩm chuyển sang môi trường xung quanh càng mạch và quá trình sấy được thực hiện nhanh hơn. Như vậy, quá trình bốc hơi nước ra không khí xung quanh phụ thuộc vào cả P và Pk, trong đó P m phụ thuộc vào nhiệt độ sấy, độ ẩm ban đầu của vật liệu và tính chất liên kết của nước trong vật liệu, còn P k phụ thuộc chủ yếu vào lượng hơi nước có mặt trong không khí. Trong vật liệu ẩm nước tồn tại ở hai trạng thái: liên kết và tự do. ở cả hai dạng ẩm đó, nước đều có thể khuếch tán và bốc hơi ra không khí. Nước liên kết do được giữ bởi lực liên kết hoá học rất lớn nên rất khó bay hơi. Nước này chỉ bay hơi khi vật liệu được đốt nóng ở nhiệt độ cao và trong quá trình bay hơi thường gây nên sự biến 3 liệu được đốt nóng ở nhiệt độ cao và trong quá trình bay hơi thường gây nên sự biến đổi cấu trúc phân tử của vật liệu. Do tính chất hút, nhả ẩm của vật liệu trong không khí nên giữa độ ẩm trong không khí và trong vật liệu luôn có quá trình cân bằng động: Nếu P m >Pk thì lượng ẩm trên bề mặt sản phẩm bốc hơi vào trong không khí làm cho áp suất hơi trên bề mặt vật liệu P m giảm xuống. Từ trong vật liệu nước sẽ được khuếch tán ra bề mặt và bốc hơi thiết lập cân bằng mới giữa áp suất bề mặt và độ ẩm. Độ ẩm của vật liệu được giảm dần theo quá trình sấy. Theo mức độ khô của vật liệu, sự bốc hơi chậm dần và tới khi độ ẩm còn lại của vật liệu đạt tới một một giá trị nào đó, còn gọi là độ ẩm cân bằng Wcb, khi đó ΔP = 0, nghĩa là P trình sấy dừng lại. NếuP m < P k thì ngược lại vật liệu sẽ hút ẩm và quá trình này được gọi là quá trình hấp thụ nước, nó được diễn ra cho đến khi độ ẩm của vật liệu đạt tới trị số độ ẩm cân bằng thì dừng lại. Quá trình nước từ vật liệu ẩm bay hơi, kèm theo sự thu nhiệt. Vì thế nếu không có sự đốt nóng, cung cấp nhiệt từ ngoài vào thì nhiệt độ của vật liệu giảm xuống. Khi nhiệt độ giảm sẽ làm giảm áp suất hơi trên bề mặt, dẫn đến làm chậm tốc độ bốc hơi nước. Do đó, muốn sấy nhanh, phải cung cấp lượng nhiệt từ ngoài vào để làm tăng nhiệt độ của vật liệu sấy. Quy luật thay đổi độ ẩm được đánh giá bằng tốc độ sấy, đó là tốc độ khuếch tán của nước từ vật liệu ra không khí. Tốc độ sấy được xác định bằng lượng nước bốc hơi từ 1m vật liệu ẩm trong một đơn vị thời gian: Us = WF t hay Us = G t Us Tốc độ sấy, kgm.h hay (kgkg.h). W Lượng hơi nước bốc hơi từ bề mặt vật liệu có diện tích F(m).hay từ G(kg) vật liệu trong thời gian t(h). Khi tốc độ sấy cao, nghĩa là thời gian làm khô vật liệu ngắn, năng suất thiết bị sấy cao. Cho tới nay vẫn chưa có phương pháp hoàn chỉnh để tính toán lựa chọn tốc độ sấy, vì nó chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố biến đổi trong quá trình sấy.Người ta chỉ có thể tính toán tương đối chính xác trên cơ sở các đường cong sấy được vẽ theo kết quả thực nghiệm cho từng loại vật liệu trong những điều kiện nhất định như: nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ chuyển động của tác nhân sấy, bề dày của vật liệu sấy … Mặc dù vậy quy luật thay đổi nhiệt , ẩm của phần lớn các loại nông sản đều có dạng chung như trên đồ thị hình I.1.1. Hình1.1 Đồ thị quá trình sấy.

BỘ MÔN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: MAI THẾ THẮNG

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Nguyễn Ngọc Nam Vương Ngọc PhươngNguyện Văn Pha Vương Hữu Quyền Nguyễn Văn Phong Đỗ Đình Quang

Trần Văn Phong

Chương 1 Tổng quan chung về sấy nông sản dạng hạt

1.1 Công nghệ sấy nông sản dạng hạt

1.1.1 Cơ sở vật lý của quá trình sấy

Sấy là quá trình nước từ vật liệu ẩm khuếch tán, bốc hơi ra không khí xung quanh nó Quá trình này được thực hiện do sự chênh lệch áp suất hơi nước ở bề mặt của vật liệu

và môi trường xung quanh Để làm cho lượng ẩm trên bề mặt sản phẩm bốc hơi cần có điều kiện:

Pm >Pk

Pm - Pk = ΔP P

Pm : áp suất hơi nớc trên bề mặt vật liệu

Pk : áp suất riêng phần của hơi nước trong

không khí ΔP P: Động lực của quá trình sấy

Trị số ΔP P càng lớn thì lượng ẩm chuyển sang môi trường xung quanh càng mạch và quá trình sấy được thực hiện nhanh hơn Như vậy, quá trình bốc hơi nước ra không khíxung quanh phụ thuộc vào cả P và Pk, trong đó P m phụ thuộc vào nhiệt độ sấy, độ ẩmban đầu của vật liệu và tính chất liên kết của nước trong vật liệu, còn P k phụ thuộc chủ yếu vào lượng hơi nước có mặt trong không khí

Trong vật liệu ẩm nước tồn tại ở hai trạng thái: liên kết và tự do ở cả hai dạng ẩm đó, nước đều có thể khuếch tán và bốc hơi ra không khí Nước liên kết do được giữ bởi lựcliên kết hoá học rất lớn nên rất khó bay hơi Nước này chỉ bay hơi khi vật liệu được đốtnóng ở nhiệt độ cao và trong quá trình bay hơi thường gây nên sự biến 3 liệu được đốt nóng ở nhiệt độ cao và trong quá trình bay hơi thường gây nên sự biến đổi cấu trúc phân tử của vật liệu

Do tính chất hút, nhả ẩm của vật liệu trong không khí nên giữa độ ẩm trong không khí

và trong vật liệu luôn có quá trình cân bằng động: Nếu P m >Pk thì lượng ẩm trên bề mặt sản phẩm bốc hơi vào trong không khí làm cho áp suất hơi trên bề mặt vật liệu P

m giảm xuống Từ trong vật liệu nước sẽ được khuếch tán ra bề mặt và bốc hơi thiết lập cân bằng mới giữa áp suất bề mặt và độ ẩm Độ ẩm của vật liệu được giảm dần theo quá trình sấy Theo mức độ khô của vật liệu, sự bốc hơi chậm dần và tới khi độ

ẩm còn lại của vật liệu đạt tới một một giá trị nào đó, còn gọi là độ ẩm cân bằng Wcb, khi đó ΔP P = 0, nghĩa là P trình sấy dừng lại

NếuP m < P k thì ngược lại vật liệu sẽ hút ẩm và quá trình này được gọi là quá trình hấp thụ nước, nó được diễn ra cho đến khi độ ẩm của vật liệu đạt tới trị số độ ẩm cân bằng thì dừng lại Quá trình nước từ vật liệu ẩm bay hơi, kèm theo sự thu nhiệt Vì thế nếu không có sự đốt nóng, cung cấp nhiệt từ ngoài vào thì nhiệt độ của vật liệu giảm xuống Khi nhiệt độ giảm sẽ làm giảm áp suất hơi trên bề mặt, dẫn đến làm chậm tốc

độ bốc hơi nước Do đó, muốn sấy nhanh, phải cung cấp lượng nhiệt từ ngoài vào để làm tăng nhiệt độ của vật liệu sấy Quy luật thay đổi độ ẩm được đánh giá bằng tốc độ sấy, đó là tốc độ khuếch tán của nước từ vật liệu ra không khí Tốc độ sấy được xác định bằng lượng nước bốc hơi từ 1m vật liệu ẩm trong một đơn vị thời gian:

Us = W/F t hay Us = G t

Us - Tốc độ sấy, kg/m.h hay (kg/kg.h)

W - Lượng hơi nước bốc hơi từ bề mặt vật liệu có diện tích F(m).hay từ G(kg) vật liệu trong thời gian t(h) Khi tốc độ sấy cao, nghĩa là thời gian làm khô vật liệu ngắn, năng suất thiết bị sấy cao Cho tới nay vẫn chưa có phương pháp hoàn chỉnh để tính toán lựachọn tốc độ sấy, vì nó chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố biến đổi trong quá trình sấy.Người ta chỉ có thể tính toán tương đối chính xác trên cơ sở các đường cong sấy được vẽ theo kết quả thực nghiệm cho từng loại vật liệu trong những điều kiện

nhất định như: nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ chuyển động của tác nhân sấy, bề dày của vật liệu sấy … Mặc dù vậy quy luật thay đổi nhiệt , ẩm của phần lớn các loại nông sản đều

có dạng chung như trên đồ thị hình I.1.1

Hình1.1 - Đồ thị quá trình sấy

Căn cứ vào sự biến thiên của tốc độ sấy, có thể chia quá trình sấy thành 2 giai đoạn chủ yếu: Giai đoạn 1 (tốc độ sấy không đổi) và giai đoạn 2 (tốc độ sấy giảm) Nếu căn

cứ theo trình tự thời gian thì quá trình sấy được chia theo 3 giai đoạn: Giai đoạn đầu làm nóng vật liệu, ứng với thời gian rất ngắn t liệu sấy từ nhiệt độ thấp lên nhiệt độ cao

có thể bay hơi được ở giai đoạn này nhiệt độ vật liệu tvl tăng nhanh đồng thời tốc độ sấy U s cũng tăng nhanh đồng thời tốc độ sấy Us cũng tăng nhanh nhưng độ ẩm vật liệu w vl giảm không đáng kể (đoạn AB)

Giai đoạn thứ hai ứng với thời gian t 1 ở giai đoạn này tốc độ sấy không đổi

Toàn bộ nhiệt từ không khí truyền vào cho vật liệu dùng để bốc hơi nước Nhiệt độ củavật liệu hầu như không đổi và bằng nhiệt độ hơi nước bốc ra, độ ẩm vật liệu giảm xuống rất nhanh (đoạn BC)

Tốc độ sấy không đổi là do trong vật liệu còn nhiều nước, lượng ẩm rời đến bề mặt vậtliệu để bốc hơi tương ứng với lượng ẩm đã bốc hơi trên bề mặt Giai đoạn này chủ yếu làm tách lượng nước tự do trong vật liệu, nước bay hơi ra khỏi bề mặt tương tự như khibay hơi từ mặt nước tự do

Giai đoạn cuối ứng với thời gian t 2

Ở giai đoạn này tốc độ sấy giảm, độ ẩm của vật liệu cũng giảm dần (đoạn CD), trong khi đó nhiệt độ vật liệu tăng dần Giai đoạn này diễn ra cho đến khi vật liệu có độ ẩm cân bằng (ứng với điểm D) thì tốc độ sấy bằng 0, quá trình sấy dừng lại

Nguyên nhân làm cho vận tốc sấy giảm là do vật liệu đã khô hơn, tốc độ khuếch tán

ẩm trong vật liệu nhỏ hơn tốc độ bay hơi nước trên bề mặt do phải khắc phục trở lực khuếch tán, đồng thời trên bề mặt vật liệu được phủ một lớp màng cứng làm cản trở việc thoát ẩm Cuối giai đoạn này, lượng ẩm liên kết bền nhất bắt đầu được tách ra Nhiệt cung cấp một phần để nước tiếp tục bốc hơi, một phần để vật liệu tiếp tục nóng lên Nhiệt độ vật liệu sấy được tăng lên cho đến khi vật liệu đạt được độ ẩm cân bằng thì nhiệt độ vật liệu bằng nhiệt độ tác nhân sấy (tương ứng với điểm E) Vì vậy, ở giai đoạn này cần giữ nhiệt

độ tác nhân sấy (tương ứng với điểm E) Vì vậy, ở giai đoạn này cần giữ nhiệt độ tác nhân sấy không vượt quá nhiệt độ cho phép của vật liệu Trong quá trình sấy khô sản phẩm, các tính chất sinh học, lý hoá, cấu trúc cơ học và các tính chất khác của sản phẩm cần phải được giữ nguyên hoặc thay đổi rất ít,

bởi vì những tính chất này có ý nghĩa quan trọng, xác định chỉ tiêu phẩm chất của nó

Để đạt được những yêu cầu trên cần phải thực hiện đúng chế độ sấy, nghĩa là phải đảmbảo được giá trị thích hợp về nhiệt độ, thời gian và tốc độ giảm ẩm đối với mỗi loại vậtliệu và không được quá giới hạn cho phép Vì vậy trong quá trình sấy cần chú ý một sốđặc điểm sau: Nhiệt độ sấy cho phép là nhiệt độ tối đa chưa làm ảnh hưởng tới chất lượng của nó Nếu nhiệt độ cao các thành phần dinh dưỡng có trong hạt bị biến đổi Protein trong hạt bị ngưng tụ, các chất bột bị hồ hoá, dầu bị oxy hoá …, dẫn đến giảm giá trị dinh dưỡng của sản phẩm, giảm sức nảy mầm đối với hạt giống,… Yêu cầu kỹ thuật khi sấy là nhiệt độ hạt khi sấy không quá 600C đối với hạt lương thực và 50 hạt giống Khi độ ẩm đạt tới 25%, nhiệt độ chất mang nhiệt cho phép có thể tới 70 khi độ

ẩm hạt cao hơn 25%, nhiệt độ chất mang nhiệt không được quá 80 Tốc độ giảm ẩm cho phép là giới hạn tối đa của tốc độ giảm ẩm trung bình chưa gây ra hư hỏng chất lượng của sản phẩm trong quá trình sấy Quá trình giảm ẩm khi sấy kèm theo những biến đổi tính chất vật lý, hoá học và cấu trúc sản phẩm Ví dụ như: trọng lượng riêng,

độ bền cơ học tăng, kích thước và hình dáng cũng biến đổi gây ra sự co kéo, dịch chuyển giữa các bộ phận cấu trúc bên trong, biến dạng cấu trúc tế bào, phá vỡ các mô,

…Nếu sấy với tốc độ quá nhanh, những biến đổi nói trên xảy ra mãnh liệt sẽ gây rạn nứt đối với những sản phẩm dạng hạt Từ đó làm giảm chất lượng của sản phẩm, giảm

độ an toàn khi bảo quản và giảm giá trị cảm quan ,… Thời gian sấy cho phép là thời gian được phép thực hiện quá trình sấy nằm trong giới hạn không dài tới mức làm giảm chất lượng hạt do nhiệt và không ngắn

quá mức làm giảm chất lượng hạt do tốc độ giảm ẩm quá nhanh

1.1.2 Các phương pháp sấy

Để tách ẩm ra khỏi sản phẩm, người ta có thể dùng nhiều phương pháp khác nhau như:phương pháp cơ học (ép trên các máy ép hay máy ly tâm, hút ẩm bằng các máy bơm),

phương pháp hoá lý (dùng các chất hút ẩm canxi clorua, axit sunfuric, silicagen, ) và phương pháp nhiệt (tách ẩm trong vật liệu sang dạng hơi nhờ có tác dụng của nhiệt) Phương pháp tách ẩm bằng cơ học đơn giản và rẻ tiền nhất khó có thể tách hết được lượng ẩm đạt yêu cầu bảo quản và thường làm biến dạng sản phẩm Sấy bằng hoá lý là phương pháp rất phức tạp, tốn kém và phải dùng các chất hấp thụ tương đối đắt tiền

Vì vậy trong thực tế sản xuất phương pháp sấy bằng nhiệt được áp dụng có hiệu quả nhất

Sấy bằng nhiệt được chia làm 2 phương pháp : sấy tự nhiên và sấy nhân tạo

1.1.2.1 Sấy tự nhiên

Là phương pháp làm khô đơn giản nhất, bao gồm hong gió tự nhiên và phơi nắng -Hong gió tự nhiên thường áp dụng cho trường hợp sản phẩm mới thu hoạch có độ ẩm cao với khối lượng không lớn Do có độ ẩm cao nên áp suất hơi nước trên bề mặt sản phẩm lớn hơn so với áp suất hơi nước riêng phần trong không khí làm cho nước trong sản phẩm bốc hơi ra bên ngoài Thời tiết càng khô ráo (áp suất hơi nước

trong không khí càng thấp) thì tốc độ bay hơi nước càng mạnh và ngược lại Vì vậy khi

độ ẩm tương đối của không khí quá lớn đặc biệt khi sương mù thì việc hong gió sẽ không có hiệu quả

Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản nhưng tốc độ bay hơi chậm, thời gian kéo dài

và khó giảm được độ ẩm tới mức cần thiết để bảo quản Do đó phương pháp này chỉ được áp dụng để làm giảm ẩm sơ bộ cho sản phẩm mới thu hoạch khi chưa kịp phơi sấy để tránh sẩy ra thối mốc hay mọc mầm

-Phơi nắng là phương pháp sấy tự nhiên lợi dụng nhiệt bức xạ của mặt trời để làm khô sản phẩm Nguyên lý của phương pháp sấy bằng ánh nắng mặt trời là sản phẩm hấp thụ năng lượng bức xạ của các tia mặt trời làm tăng nhiệt độ và áp suất hơi trên bề mặt

do đó sảy ra quá trình bốc hơi nước từ hạt vào không khí làm hạt khô dần Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, tận dụng được nguồn năng lượng

Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, tận dụng được nguồn năng lượng thiên nhiên nhưng có nhược điểm là luôn phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, sản phẩm khô hông được đồng đều, tốn nhiều công sức và không cơ khí hoá được

1.1.2.2 Sấy nhân tạo

Sấy nhân tạo được thực hiện nhờ có tác nhân sấy đốt nóng (khói lò hoặc khí…), chúng tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với vật liệu, đốt nóng và hút nước của nó Quá trình này tốn nhiều năng lượng Tuy vậy phương pháp này là phương pháp duy nhất có thể làm khô một khối lượng sản phẩm lớn trong một thời gian ngắn với bất kỳ điều kiện thời tiết nào hoặc có thể tách hết độ ẩm liên kết bền vững ra khỏi sản

phẩm khi cần thiết

1.1.3 Hệ thống sấy nông sản dạng hạt

1.1.3.1 Tính chất chung của vật liệu sấy

Để qúa trình sấy đạt hiệu quả cao, không làm giảm chất lượng của nông sản sau khi sấy ta cần tìm hiểu các tính chất chung làm ảnh hưởng đến quá trình sấy của hạt

* Sự hô hấp của nông sản dạng hạt

Nông sản dạng hạt có tính chất như một cơ thể sống, ở trạng thái độ ẩm cao, nhiệt độ môi trường lớn, hạt sẽ hô hấp mạnh Quá trình này diễn ra làm ôxi hoá các chất hữu cơtrong hạt và sinh ra nhiệt, làm hạt bị nóng lên, phôi sẽ phát triển thành hạt mầm Kết quả của quá trình hô hấp hạt là giảm khối lượng, chất lượng của hạt, thậm chí hạt có thể hỏng hoàn toàn Vì vậy không những sau khi thu hoạch về cần sấy khô ngay hạt

mà trong quá trình bảo quản cũng cần thường xuyên theo dõi nhiệt độ nơi bảo quản và tiến hành sấy khô kịp thời để làm ngừng sự hô hấp của hạt Đại lượng đặ trưng cho sự

hô hấp của hạt là cường độ hô hấp

* Độ ẩm của hạt

Khi hạt có độ ẩm dưới độ ẩm bảo quản thì cường độ hô hấp không đáng kể

Khi độ ẩm tăng thì cường độ hô hấp cũng tăng dần Độ ẩm hạt tăng đến một giới hạn nhất định thì cường độ hô hấp đột nhiên tăng lên Sự tăng đột biến cường độ hô hấp doquá trình sinh học trong sản phẩm biểu hiện là đã xuất hiện lượng nước tự do trong các

tế bào của hạt Độ ẩm ứng với tế bào hạt xuất hiện lượng nước tự do được gọi là độ ẩmgiới hạn Với những hạt như ngô, thóc thì độ ẩm giới hạn để bảo quản là 13 - 13,5%, với những hạt có dầu như vừng, lạc thì độ ẩm giới hạn là 7 - 9%

* Nhiệt độ hạt

Khi nhiệt độ tăng thì cường độ hô hấp của hạt cũng tăng lên, nhưng ảnh hưởng của nhiệt độ thường kém hiệu lực hơn so với ảnh hưởng của độ ẩm Khi nhiệt độ tăng quá nhiệt độ giới hạn thì cường độ hô hấp yếu đi và chức năng sống khác bị chậm lại Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ thì hạt ngừng hô hấp (mất hoạt động sống) Cho nên, nhiệt độ sấyquá lớn sẽ làm ảnh hưởng đến quá trình nảy mầm và phát triển của hạt sau này do đó quá trình sấy nhiệt độ hạt luôn phải nhỏ hơn nhiệt độ cho phép Ví dụ nhiệt độ

cho phép đối với ngô giống là 500C và đối với ngô thịt là 50 – 55

Bảng nhiệt độ sấy cho phép và độ ẩm giới hạn 1.2.1 Thiết bị sấy ở Việt Nam

1.2.1.1 Thiết bị sấy kiểu hầm

Thiết bị sấy kiểu hầm.

1 - phễu đưa nguyên liệu 2 - Cửa thoát khí ẩm

3 - Nguyên liệu 4 - Lưới sàng 5 - Cửa lấy nguyên liệu

6 - quạt 7 - Buồng sấy 8 - Buồng đốt 9 - Van dẫn hướng 1.2.1.2 Thiết bị sấy băng tải

- Thiết bị sấy kiểu băng tải

1- Phễu đổ nhiên liệu 2- Buồng sấy 3- Băng tải

4- Quạt đẩy 5- calorife 6- Cửa xả nguyên liệu

7- Cửa thoát khí thải

1.3 Kết luận và giải pháp

Qua những phân tích trên cơ sở lý thuyết trên ta thấy nông sản dạng hạt sau khi thu hoạch cần được sấy khô kịp thời trong mọi tình hình thời tiết Tuy nhiên để đảm bảo không bị thay đổi dinh dưỡng trong quá trình sấy thì mỗi loại nông sản cần một nhiệt

độ sấy nhất định Đặc biệt với những hạt dùng làm hạt giống thì cần có nhiệt độ sấy rất

ổn định trong suốt quá trình sấy Mặt khác dựa vào tình hình hiện nay của nước ta, thiết bị sấy chưa nhiều hoặc chưa đảm bảo về mặt chất lượng sản phẩm sau khi sấy, thiết bị trên thế giới thì giá thành rất cao không phù hợp với sản suất nông nghiệp của nước ta Thực tế hiện nay nước ta sử dụng phương pháp phơi khô tự nhiên là chủ yếu

và như vậy phụ thuộc rất nhiều vào tình hình thời tiết Vì vậy chúng tôi tiến hành phát triển mô hình sấy trong phòng thí nghiệm với mong muốn có thể tạo ra một thiết bị sấyphù hợp với yêu cầu bảo quản hạt sau thu hoạch của nước ta Với đề

tài này chúng tôi chủ yếu đi sâu vào thiết kế phần đo và khống chế nhiệt (phần điều khiển) còn phần thiết kế cơ khí chúng tôi không đi sâu nên chọn mô hình cơ khí đã có sẵn

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG THỰC HIỆN

2.1 Yêu cầu chung của đề tài

Tìm hiểu và xây dựng hệ thống điều

khiển nhiệt độ lò sấy nông sản dạng hạt

Nông sản sau khi thu hoạch cần được làm khô và bảo quản, việc sấy khô nông sản giúpcho việc bảo quản cũng như vận chuyển nông sản

Tránh tình trạng ẩm mốc mối mọt làm hư hỏng nông sản

Nước ta nằm trong vùng có khí hậu nhiệt đới nếu có thời tiết tốt có thể sử dụng

phương pháp thủ công , còn thời tiết khôn thuận lợi có thể kết hợp phơi và sấy

Để đảm bảo chất lượng nông sản trong khi sấy cần đảm bảo nhiệt đều tránh tình trạng nông sản khô không đều

Chính vì vậy cần có một hệ thống đảm bảo cho quá trình sấy nông sản được khô đều

2.2 Các hướng giải quyết

2.2.1 Các phương pháp đo

2.2.1.1 Các cơ sở chung và phân loại các phương pháp đo nhiệt độ.

Nhiệt độ là một trong những thông số quan trọng nhất ảnh hưởng đến

đặc tính của vật chất nên trong các quá trình kỹ thuật cũng như trong đời

sống hằng ngày rất hay gặp yêu cầu đo nhiệt độ Ngày nay hầu hết các quá

trình sản xuất công nghiệp, các nhà máy đều có yêu cầu đo nhiệt độ

Tùy theo nhiệt độ đo có thể dùng các phương pháp khác nhau, thường

phân loại các phương pháp dựa vào dải nhiệt độ cần đo Thông thường

nhiệt độ đo được chia thành ba dải: nhiệt độ thấp, nhiệt độ trung bình và

cao

Ở nhiệt độ trung bình và thấp: phương pháp thường đo là phương

pháp tiếp xúc nghĩa là các chuyển đổi được đặt trực tiếp ở ngay môi trường

cần đo

Đối với nhiệt độ cao: đo bằng phương pháp không tiếp xúc, dụng cụ đặt ở

ngoài môi trường đo

2.2.1.2 Các phương pháp đo tiếp xúc.

Phương pháp đo nhiệt độ trong công nghiệp thường được sử dụng là các nhiệt kế tiếp xúc Có hai loại nhiệt kế tiếp xúc, gồm:

- Nhiệt kế nhiệt điện trở

- Nhiệt kế nhiệt ngẫu

Ngoài ra đối với các ứng dụng đơn giản, dải nhiệt độ cỡ -550C ÷ 2000C hiện nay người ta thường ứng dụng các IC bán dẫn ứng dụng tính chất nhạy

nhiệt của các điốt, tranzito để đo nhiệt độ

Cấu tạo của nhiệt kế nhiệt điện trở và cặp nhiệt ngẫu cũng như cách lắp

ghép chúng phải đảm bảo tính chất trao đổi nhiệt tốt giữa chuyển đổi với

môi trường đo:

- Đối với môi trường khí và nước: chuyển đổi được đặt theo hướng

ngược lại với dòng chảy

- Với vật rắn khí: đặt nhiệt kế sát vào vật, nhiệt lượng sẽ truyền từ vật

sang chuyển đổi và dễ gây tổn hao vật, nhất là với vật dẫn nhiệt kém Do

vậy diện tiếp xúc giữa vật đo và nhiệt kế càng lớn càng tốt

- Khi đo nhiệt độ của các chất ở dạng hạt (cát, đất ): cần phải cắm sâu

nhiệt kế vào môi trường cần đo và thường dùng nhiệt điện trở có cáp nối ra

ngoài

1.Nhiệt kế nhiệt điện trở (Resistance Thermometer):

 Nhiệt kế nhiệt điện trở có thể tạo thành dây platin, đồng, niken,

bán dẫn quấn trên một lõi cách điện đặt trong vỏ kim loại có đầu được nối ra ngoài

 Nhiệt kế nhiệt điện trở có thể dùng mạch đo bất kỳ để đo điện

trở nhưng thông thường được dùng mạch cầu không cân bằng, chỉ thị là lôgômmét từ điện hoặc cầu tự động cân bằng, trong đó một nhánh là nhiệt điện trở

*Bù sai số do sự thay đổi điện trở của đường dây khi nhiệt độ môi trường

thay đổi: nếu nhiệt điện trở được mắc vào mạch cầu bằng hai dây dẫn Rd1 và

Rd2 (cầu hai dây), dụng cụ sẽ có sai số do sự thay đổi điện trở của đường

dây khi nhiệt độ của môi trường xung quanh thay đổi,

Trong các ngành công nghiệp hiện nay để đo nhiệt độ bằng nhiệt điện

trở người ta thực hiện trên mạch cầu tự động tự ghi Phương pháp này

có thể đo nhiệt độ tại một điểm hoặc một số điểm nhờ cơ cấu chuyển mạch.Cấp chính xác có thể đạt đến 0,5

2.Nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu (Thermocouples):

Phương pháp đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt ngẫu là một trong những

phương pháp phổ biến và thuận lợi nhất

Cấu tạo của nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu như hình 18.3:

Cấu tạo của nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu

a) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu:

gồm hai dây hàn với nhau ở điểm 1 và luồn vào ống 2 để có thể đo được

nhiệt độ cao Với nhiệt độ thấp hơn, vỏ nhiệt kế có thể làm bằng thép không

rỉ Để cách điện giữa hai dây, một trong hai dây được lồng vào ống sứ

nhỏ 3 Nếu vỏ làm bằng kim loại cả hai dây đều đặt vào ống sứ

Đầu ra của cặp nhiệt ngẫu được nối vào hộp đầu nối 4 Mạch đo của nhiết kếnhiệt ngẫu là miliVônmét hoặc điện thế kế điện trở nhỏ có giới hạn đo từ 0 ÷100mV

Nếu đo sức điện động nhiệt điện bằng miliVônmét sẽ gây sai số do nhiệt độcủa mạch đo thay đổi Dòng điện chạy qua chỉ thị lúc đó là :

I = RT + Rd + E Rdc

trong đó: E - Sức điện động; RT - điện trở cặp nhiệt

Rd - điện trở đường dây; Rdc - điện trở của

miliVônmétĐiện áp rơi trên

miliVônmét là:

U = E − I (Rd +

RT )

= E R dc

RT + Rd

+ Rdc

thường Rd + RT được hiệu chỉnh khoảng 5Ω, còn điện trở của

miliVônmét lớn hơn nhiều lần (40÷50 lần), vì vậy sai số chủ yếu do điện

trở của miliVônmét Rdc thay đổi

Đo sức điện động bằng điện thế kế sẽ loại trừ được sai số trên do dòng

điện tiêu thụ bằng không khi tiến hành phép đo

b) Khắc phục sai số do nhiệt độ đầu tự do thay đổi: bằng cách dùng

mạch bù sai số nhiệt độ như hình sau:

Mạch bù sai số nhiệt độ do nhiệt độ đầu tự do thay đổi trong nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu

Cặp nhiệt ngẫu mắc nối tiếp vào đường chéo cầu một chiều tại điểm A -

B, trong đó Rt - nhiệt điện trở tạo thành nhánh cầu Điện trở Rt được mắc

cùng vị trí với đầu tự do cặp nhiệt ngẫu và có nhiệt độ t0 Cầu được tính

toán sao cho khi nhiệt độ t0 = 00C thì điện áp ra trên đường chéo cầu ∆U = 0

Khi nhiệt độ đầu tự do thay đổi đến t'0 ≠ t0 thì điện áp ra của cầu ∆U ≠ 0

bù vào sức điện động mất đi do nhiệt độ thay đổi

Với phương pháp bù này sai số giảm xuống đến 0,04% trên 100C

Nhược điểm của phương pháp này là phải dùng nguồn phụ và sai số do

nguồn phụ gây ra

2.2.1.3 Đo nhiệt độ cao bằng phương pháp tiếp xúc:

Ở môi trường nhiệt độ cao từ 16000C trở lên, các cặp nhiệt ngẫu không chịuđược lâu dài, vì vậy để đo nhiệt độ ở các môi trường đó người ta dựa

trên hiện tượng quá trình quá độ đốt nóng của cặp nhiệt

1 Nguyên lý hoạt động: quá trình quá độ khi đốt nóng cặp nhiệt có phương

trình:

è = f (t) = ∆T (1−

et / ô )

với: è - lượng tăng nhiệt độ của đầu nóng trong thời gian t

∆T - hiệu nhiệt độ của môi trường đo và cặp nhiệt

ô - hằng số thời gian của cặp nhiệt ngẫu

Dựa trên quan hệ này có thể xác định được nhiệt độ của đối tượng đo màkhông cần nhiệt độ đầu công tác của cặp nhiệt ngẫu phải đạt đến nhiệt độ ấybằng cách nhúng nhiệt ngẫu vào môi trường cần đo trong khoảng 0,4 ÷ 0,6

s ta sẽ được phần đầu của đặc tính quá trình quá độ của nhiệt ngẫu và theo

đó tính được nhiệt độ của môi trường

2 Đặc điểm: nếu nhiệt độ đầu công tác của cặp nhiệt ngẫu trong thời gian

nhúng vào môi trường cần đo đạt nhiệt độ vào khoảng một nửa nhiệt độ

môi trường thì nhiệt độ tính được có sai số không quá hai lần sai số của

nhiệt kế nhiệt ngẫu đo trực tiếp Phương pháp này thường dùng để đo nhiệt

độ của thép nấu chảy

2.2.1.4 Đo nhiệt độ dùng các phần tử bán dẫn (điốt và tranzito):

1 Nguyên lý hoạt động: các linh kiện điện tử bán dẫn rất nhạy cảm với

nhiệt độ, do đó có thể sử dụng một số linh kiện bán dẫn như điốt hoặc

tranzito nối theo kiểu điốt (nối bazơ với colectơ), khi đó điện áp giữa hai

cực U là hàm của nhiệt độ Để tăng độ tuyến tính, độ ổn định và khả năng

thay thế người ta mắc theo sơ đồ hình sau:

Sơ đồ mạch nguyên lý của IC bán dẫn đo nhiệt độ

Hiện nay các cảm biến đo nhiệt độ sử dụng điốt hoặc tranzito đã

được tích hợp thành các IC bán dẫn đo nhiệt độ Các cảm biến này cho đầu

ra là điện áp hoặc dòng điện tỉ lệ với nhiệt độ cần đo với độ tuyến tính cao,

sử dụng đơn giản

Ví dụ một số loại IC đo nhiệt độ:

Loại IC Độ nhạy S Dải đo Sai số

2 Đặc điểm:

- Độ nhạy của các loại IC bán dẫn đo nhiệt độ thường có giá trị cỡ -2,5mV/0C

và không cố định mà thường thay đổi theo nhiệt độ

- Ưu điểm: độ tuyến tính cao, sử dụng đơn giản và có độ nhạy cao

- Nhược điểm: giới hạn phạm vi sử dụng chỉ trong khoảng -500C ÷

1500C, do giới hạn chịu nhiệt của các phần tử bán dẫn

3 Mạch đo: dưới đây là ví dụ một số mạch đo cơ bản sử dụng IC bán dẫn

AD590 đo nhiệt độ:

Mạch đo cơ bản ứng dụng IC bán dẫn AD590 đo nhiệt độ

- Mạch đo giá trị nhiệt độ trung bình, đo giá trị nhiệt độ nhỏ nhất của nhiềuđiểm đo cùng một lúc, đo chênh lệch nhiệt độ giữa hai điểm đo:

a) b) c)

Mạch đo nhiệt độ cực tiểu (a); đo nhiệt độ trung bình (b); đo chênh lệch

nhiệt độ (c) của nhiều điểm đo

- Mạch tự động bù nhiệt độ đầu tự do cho cặp nhiệt:

Mạch tự động bù nhiệt độ đầu tự do của cặp nhiệt

2.2.1.5 Đo nhiệt độ bằng phương pháp không tiếp xúc.

1 Phương pháp hỏa quang kế:

Đây là phương pháp dựa trên định luật bức xạ của vật đen tuyệt đối, tức

là vật hấp thụ năng lượng theo mọi hướng với khả năng lớn nhất Bức xạ

nhiệt của mọi vật thể có thể đặc trưng bằng một mật độ phổ Eë nghĩa là sốnăng lượng bức xạ trong một đơn vị thời gian với một đơn vị diện tích

của vật và xảy ra trên một đơn vị của độ dài sóng

Tùy theo đại lượng vào ta gọi dụng cụ đo theo phương pháp trên bằng

tên gọi khác nhau như: hoả quang kế phát xạ, hoả quang kế cường độ sáng

và hoả quang kế màu sắc

a) Hoả quang kế phát xạ:

Nguyên lý hoạt động: đối với vật đen tuyệt đối, năng lượng bức xạ toàn

phần trên một đơn vị bề mặt

Cấu tạo: là cấu tạo của hoả quang kế phát xạ: bao gồm ống kim loại

mỏng 1, phía cuối gắn gương lõm 3:

Cấu tạo của hoả quang kế phát xạ

Chùm tia phát xạ được gương lõm phản xạ hội tụ trên nhiệt điện trở 2 vàđốt nóng nó Để tránh các tia phản xạ từ thành ống bên trong và nhiệt điện trở người ta gia công thêm những đường rãnh 5 Nhiệt điện trở được đặt

Đặc điểm: hỏa quang kế dùng để đo nhiệt độ từ 20 ÷1000C Khi cần đo

nhiệt độ cao hơn (100 ÷ 25000C) mà tần số bước sóng đủ lớn người ta

dùng một thấu kính bằng thạch anh hay thủy tinh đặc biệt để tập trung các

tia phát xạ và phần tử nhạy cảm với nhiệt độ được thay bằng cặp nhiệt

ngẫu (ví dụ crômel - copel)

Nhiệt kế phát xạ thấu kính không thể đo ở nhiệt độ thấp vì các tia hồng ngoại không xuyên qua được thấu kính (kể cả thạch anh)

Khoảng cách để đo giữa đối lượng và hoả quang kế được xác định đo

kích thước của vật đốt nóng, khoảng cách đó không quá lớn Chùm tia sáng

từ đối tượng đo đến dụng cụ phải trùm hết tầm nhìn ống kính ngắm của

nhiệt kế (vòng tròn có đường kính D)

Nhược điểm của tất cả các loại hoả quang kế phát xạ là đối tượng đo

không phải là vật đen tuyệt đối do đó trong vật nóng có sự phát xạ nội tại

và dòng phát xạ nhiệt đi qua bề mặt Nhiệt độ của đối tượng đo khi dùng

hoả quang kế phát xạ Tt bao giờ cũng nhỏ hơn nhiệt độ lý thuyết tính

toán Tp, ví dụ đối với thép sự

khác nhau giữa Tp và Tt đạt đến 1,70C

b) Hoả quang kế cường độ sáng:

Nguyên lý làm việc của hoả quang kế cường độ sáng: là so sánh

cường độ sáng của đối tượng đo nhiệt độ với cường độ sáng của nguồn

sáng chuẩn trong dải phổ hẹp Nguồn sáng chuẩn là một bóng đèn sợi đốt

vonfram sau khi đã được già hoá trong khoảng 100 giờ với nhiệt độ

20000C Sự phát sáng của đèn đã ổn định nếu sử dụng ở nhiệt độ từ

14000C ÷ 15000C Cường độ sáng có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi dòng đốt hoặc dùng bộ lọc ánh sáng.

Trong trường hợp thay đổi dòng đốt, thang đo không đều ở cường độ sáng của sợi đốt tỉ lệ bậc năm với dòng đốt

Nếu thay đổi cường độ sáng bằng tấm chắn quang học hình cầu thì góc quay của nó tỉ lệ với cường độ sáng cần điều chỉnh

Cấu tạo: là cấu tạo của hoả quang kế cường độ sáng có bộ chắn quang

học:

Cấu tạo của hỏa quang kế cường độ sáng có bộ chắn quang học

Ống ngắm gồm có kính vật 1, thị kính 5 qua đó có thể ngắm được đối tượng đo 8 Trước thị kính 5 có bộ lọc ánh sáng đỏ 4, sợi đốt 6 của bóngđèn chuẩn được ngắm trực tiếp Cường độ sáng của đối tượng đo 8 được chắn và làm yếu đi bằng bộ chắn quang học 3 Góc quay của bộ chắn 3 tương ứng với cường độ sáng được tính bằng thang 7 Dụng cụ có hai giới hạn đo, sau bộ chắn quang học là bộ lọc ánh sáng 2 Cường độ sáng của nguồn nhiệt và đèn sợi đốt được so sánh bằng mắt:

- Nếu cường độ sáng của đối tượng đo lớn hơn độ sáng của dây đốt ta sẽthấy dây thâm trên nền sáng (H 18.12a)

- Nếu cường độ sáng của đối tượng đo yếu hơn độ sáng của dây đốt cho thấy dây sáng trên nền thẫm (H.18.12b)

- Nếu độ sáng bằng nhau hình dây sẽ biến mất (H.18.12c) khi đó đọc

vị trí của bộ chắn sáng ở thang 7 để suy ra nhiệt độ

So sánh bằng mắt cường độ sáng của nguồn nhiệt và đèn sợi đốt

trong hỏa quang kế cường độ sáng

So sánh bằng mắt tuy thô sơ nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác nhất định

vì cường độ sáng thay đổi nhiều hơn gấp 10 lần sự thay đổi nhiệt độ

Dụng cụ tự cân bằng: ngoài phương pháp và dụng cụ nói trên người ta

còn dùng dụng cụ tự cân bằng

Ánh sáng từ đối tượng đo 1 và đèn mẫu 10 qua khe hở và bộ lọc ánh sáng 8 cùng đặt vào tế bào quang điện 4 Sự so sánh được thực hiện bằng cách lần lượt cho ánh sáng từ đối tượng đo và đèn chiếu vào tế bào quang

điện nhờ tấm chắn 3 và sự di chuyển tấm chắn phần ứng điện từ 9 của

chuyển đổi ngược với tần số 50Hz

Hỏa quang kế cường độ sáng tự động cân bằng:

a) sơ đồ nguyên lý

b) dòng sáng Ö1 và Ö2 của đối tượng đo và đèn mẫu lệch pha nhau 1800

Khi ánh sáng của đối tượng đo 1 và đèn 10 bằng nhau, dòng điện ra của

tế bào quang điện không thay đổi Nếu ánh sáng của đối tượng đo 1 và đèn

sợi đốt 10 khác nhau, dòng điện ra của tế bào sẽ thay đổi, dòng điện sẽ

làm cho ánh sáng đèn 10 thay đổi cho đến khi bằng độ sáng của đối tượng

đo

Miliampemét được khắc trực tiếp giá trị nhiệt độ cho ta biết nhiệt độ đo

được Hoả quang kế loại này có độ chính xác cao (sai số cơ bản ±1%)

trong dải nhiệt độ 900 ÷ 22000C

c) Hoả quang kế màu sắc:

Nguyên lý hoạt động: hoả quang kế màu sắc là dụng cụ đo nhiệt độ dựa

trên phương pháp đo tỉ số cường độ bức xạ của hai ánh sáng có bước sóng

khác nhau ë1 và ë2

Vì vậy trong dụng cụ hoả quang kế màu sắc có thiết bị tự tính, tự động giải phương trình trên, trong đó các giá trị E1, E2, å1, å2 được đưa vào trước,

nếu các thông số trên đưa vào sau sẽ gây nên sai số

Khi đo nhiệt độ đến 2000 ÷ 25000C giá trị å1, å2 có thể xác định

bằng thực nghiệm

Cấu tạo: như hình sau

Sơ đồ nguyên lý của hoả quang kế màu sắc dùng tế bào quang điện

Cường độ bức xạ từ đối tượng đo A qua hệ thấu kính 1 tập trung ánh sáng trênđĩa 2 Đĩa này quay quanh trục nhờ động cơ 3

Sau khi ánh sáng qua đĩa 2 đi vào tế bào quang điện 4, trên đĩa khoan

một số lỗ, trong đó một nửa đặt bộ lọc ánh sáng đỏ (LĐ) còn nửa kia dặt bộ lọc ánh sáng xanh (LX) Khi đĩa quay tế bào quang điện lâng lượt nhận

được ánh sáng đỏ và xanh với tần số nhất định tuỳ theo tốc độ quay của

động cơ Dòng quang điện được khuếch đại nhờ bộ khuếch đại 5 sau đó đưavào bộ chỉnh lưu pha 7

Nhờ bộ chuyển mạch 8 tín hiệu được chia thành hai thành phần tuỳ theo ánh sáng vào tế boà quang điện là xanh hay đỏ Hai tín hiệu này được đobằng bộ chia 9

Tuỳ theo cường độ bức xạ của đối tượng đo, độ nhạy của khuếch đại đượcđiều chỉnh tự động nhờ thiết bị 6

Bộ chia thường là lôgômét từ điện, góc quay của nó tỉ lệ với nhiệt độ đo

và bộ chuyển mạch là các rơle phân cực, làm việc đồng bộ với đĩa quay,

nghĩa là sự chuyển mạch của khung lôgômét xảy ra đồng thời với sự

thay đổi bộ lọc ánh sáng mà dòng bức xạ đặt lên tế bào quang điện

Đặc điểm: phương pháp đo nhiệt độ bằng hỏa quang kế màu sắc có ưu

điểm là trong quá trình đo không phụ thuộc vào khoảng cách từ vị trí đo

đến đối tượng đo và không phụ thuộc vào sự bức xạ của môi trường

Nhược điểm của hoả quang kế màu sắc là chúng tương đối phức tạp

2.2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ

1 Điều khiển on-off

Đây là loại điều khiển tương đối đơn giản nhất, được dung trong các loại sarmn phẩm phục vụ cho gia đình như máy điều hòa nhiệt độ, lò sấy… Khi lò nhiệt có nhiệt độ nhỏ hơn giá trị nhiệt độ đặt, bộ nhiệt sẽ baaht lên với công suất cực đại Khi lò nhiệt có nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ đặt, bộ nhiệt sẽ tắt lò Qúa trình ON-OFF lò nhiệt diễn ra với hía trị sai số cho phép nhằm ngăn ngừa nhiễu trong quá trình bật tắt lò nhiệt quá nhanh khi nhiệt độ lò quá nhanh khi nhiệt độ lò gần với nhiệt độ đặt.

2 Điều khiển bằng khâu tỉ lệ

Đây là hình thức điều khiển tốt hơn đk ON-OFF bằng cách cung cấp năng lượng cho lò nhiệt dựa vào sự khác biệt về nhiệt độ giữa là nhiệt với nhiệt độ đặt.

3 Điều khiển bằng PID số

Qúa trình phân tích tín hiệu rời rạc

Trước tiên, tín hiệu của chúng ta là loại một chuỗi xung, không phải là một hàm lien tục theo thời gian Vì vậy ta thu nhận thong số của tín hiệu bằng phương pháp lượng tửhóa

Trong hệ thống số thong số điều khiển biên độ xung chỉ xuất hiện tại các thời điểm rờirạc cách đều nhau và bằn chu kì lấy mẫu của tín hiệu Việc ổn định càng trở lên phức tạp so với hệ lien tục

Hệ thống điều khiển số được dung ứng dụng nhiều và đa dạng do đưa máy tính số vào vào trong hệ thong điều khiển sự cải tiến về cả giá cả lẫn độ chính xác

BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5

Trên thực tế, vì khâu điều khiển và hệ thống điều khiển là tương tự, nên dữ liệu rời rạc sau khi lấy mẫu phải được xây dựng lại thành dạng lien tục trong suốt thời gian giữa những lần lấy mẫu

3 Điều khiển bằng khâu vi phân tỷ lệ PD

Vấn đề về tính ổn định và quá tầm trong điều khiển tỷ lệ với độ khuếch đại lớn, có thể được giảm đi khi them vào đó là khâu vi phân cho tín hiệu sai số

Kỹ thuật đó được gọi là kx thuật điều khiển PD Khâu vi phân có thể hiệu chỉnh khả năng đáp ứng sự thay đổi tại nhiệt độ đặt, đó là giảm độ vọt lố, đáp ứng ra bớt nhấp nhô hơn

2.2.3 thiết kế lò sấy và tính chọn thiết bị

1 thiết bị gia nhiệt

Hiện nay có rất nhiều phương pháp cũng như thiết bị gia nhiệt cho các hệ thống

BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5

ứng dụng dựa trên nguyên lý của định luật Jun-Len-xơ “Nhiệt lượng tỏa ra ở dâydẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, điện trở dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua”

Và hệ thức của định luật: Q = I²Rt

Như vậy chúng ta có thể dễ dàng điều khiển được nhiệt độ của lò sấy thông việc điều chỉnh dòng điên hoặc điên áp

Với mức độ công nghệ hiện nay chúng ta có thể dung các mạch điều khiển nhiệt

độ đơn giản sử dụng loại IC, PLC…

1.1.1 Ưu điểm của lò điện so với các lò sử dụng nhiên liệu

Có khả nhiệt độ cao

Đảm bảo tốc độ nung lớn và hiệu suất cao

Đảm bảo nung đều và chính xác( do dễ điều chỉnh nhiệt độ)

Kín

Có khả năng cơ khí hóa và tự động hóa

Bảo đảm điều kiện lao động hợp vệ sinh, điều kiện thao tác tốt, thiết bị gọn nhẹ

1.1.2 Nhược điểm của là sử dụng điện trở

Năng lượng điện đắt

Yêu cầu có trình độ cao khi sủ dụng

Để có thể tiết kiệm năng lượng cần có bộ

1.1.3 Vật liệu làm dây nung

1.2.1 Yêu cầu của vật liệu làm dây nung

Dây nung là bộ phận phátnnhiệt của lò, làm việc trong điều kiện kiện khắc nghiệt do đó đòi hỏi phải đảm bảo các yêu cầu sau:

Chịu nóng tốt, ít bị ô xi hóa ở nhiệt độ cao

Độ bền cơ học cao, không bị biến dạng ở nhiệt độ cao

Điện trở suất phải lớn

Hệ số nhiệt điện trở phải nhỏ

23

BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5

Các tính chất điện phải cố đinh hoặc ít thay đổi

Dễ gia công

1.2 Lò sấy sử dụng song vi-ba

Sóng vi-ba dùng một magnetron sinh ra vi ba có tần số khoảng 2,45 GHz để nấunướng Vi ba nấu thức ăn bằng cách làm rung các phân tử, chính sự rung động này tạo sức nóng cho sản phẩm cần sấy

1.2.1 cách phát sinh song vi-ba

Có thể tạo ra vi ba bằng nhiều thiết bị, chia làm hai loại: thiết bị chất rắn

và thiết bị ống chân không Thiết bị vi ba chất rắn dựa trên chất bán dẫn như silicon hoặc arsenur galli, và ngay cả các transistor hiệu ứng trường (FET), transistor tiếp xúc mặt lưỡng cực (BJT), các diode Gunn và diode IMPATT (diode dòng thác va chạm có thời gian quá cảnh) Từ các transistor tiêu chuẩn người ta phát triển những linh kiện tốc độ cao hơn dùng trong các ứng dụng vi ba Biến thể vi ba của transistor BJT có loạiHBT (heterojunction bipolar transistor), biến thể vi ba của transistor FET thì có loại MESFET (transistor hiệu ứng trường có màng bán dẫn kim loại), loại HEMT (còn gọi

là HFET), và transistor LDMOS Thiết bị ống chân không hoạt động dựa trên chuyển động của electron trong chân không dưới ảnh hưởng của điện trường hoặc từ trường, gồm có magnetron, klystron, đèn sóng chạy (TWT), và gyrotron

“

1.3 gia nhiệt bằng chất đốt(dầu, khí….)

Sử dụng các chất đốt làm nguồn cung cấp nhiệt cho lò sấy

Ưu điểm của phương pháp này là giá thành rẻ, vận hành đơn giản,,…

Ngoài ra phương pháp này còn một số nhược điểm như

Điều khiển nhiệt độ khó

Nhiệt cung cấp không đều

2, VỎ LÒ

24

BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5

Vỏ lò là một khung cứng và vững chắc, chủ yếu là để chịu tải trọng trong quá trình lò vận hành Mặt khác vỏ lò cũng có tác dụng giữ lớp cách nhiệt rời và đồng thời cũng đảm bảo độ kín tương đối của lò tránh làm thất thoát nhiệt gây lãng phí và tốn kém

Vỏ lò thường làm bằng thép tấm dày 3-6mm dựng lên nhờ các trụ thép

Phương pháp lắp ghép chủ yếu là hàn và tán

*LỚP LÓT

Gồm hai thành phần vật liệu chịu lửa và cách nhiệtVâtj liệu chịu lửa : có thể xây bằng ghạch(tiêu chuẩn chịu lửa tốt)

Yêu cầu của vật liệu chịu lửa như sau:

Chịu được nhiệt độ làm việc cực đại trong quá trình làm việc của lò

Có độ bền nhiệt đủ lớn khi làm việc

Có độ bền cơ học lớn

Đảm bảo khả năn tích nhiệt cực tiểu

Phần cách nhiệt thường nằm giữa vỏ lò và phần vật liệu chịu lửa

Phần này chủ yếu là đê giảm tổn thất nhiệt

Chú ý với phần đáy do còn phải chịu tcs dụng lực của nông sản cũng như giá đỡ nên đòi hỏi ở lớp này cần có độ bền cơ tươn đối tốt

3, động cơ quạt

Với các thong số của lò như sau

+ Chiều rộng tác dụng của lò: 1m

+ Chiều dài tác dụng của lò: 2m

+ Chiều cao tác dụng của lò: 1m

25

BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5

Ta dùng quạt VP làm việc theo kiểu ngược dòng, hệ đường ống chính được chia làm hai đường ống tách rời hoặc chỉ dùng để chuyển lưu không khí (đối với loại dùng dây meso)

Nhiệt độ của không khí trong lò không đồng đều nhau do đó cần sử dụng quạt đối lưu nhiệt

4, Hệ thống thông gió và bộ điều gió.

Bộ thông gió ở các lò sấy đều là quạt hướng trục, lắp ở giữa thành sau bên trong máy Cửa hút gió được bố trí gần trục quạt có nắp điều gió, điều chỉnh độ mở bằng tay.Cửa thoát gió thường bố trí trên nóc máy hay ở thành trước máy, có nắp điều gió

5 Hệ thống đảo

- Động cơ điện quay: dùng cho mọi kiểu giàn quay, thường gồm động cơ điện, bộ giảmtốc, bộ truyền động và cụm tiếp điểm cuối

6 Bộ điều khiển và báo hiệu.

Thường bao gồm: những bộ khởi động từ, những cụm tiếp điểm tổng, những rơle điện từ, cầu chì, nút bấm, cụm đầu nối điện, chuông đèn báo hiệu 7 Bộ phận phụ trợ.-Máy sấy công nghiệp còn có những bộ phận phụ trợ như: giàn chuyển sản phẩm, bộ bánh xe chuyển giàn, bàn chuyển sản phẩm, thang

Sơ đồ kối của hệ thống như sau

26

I.Khâu chuẩn bị

nguyên liệu.

II.Hệ thống cân và chọn lọc nguyên liệu.

III.Hệ thống sơ chế nguyên liệu.

IV Hệ thống tự động đưa nguyên liệu vào lò.

V Hệ thống tự đưa nguyên liệu vào buồng sấy.

VI .Khâu hoàn thành sản phẩm.

VII Hệ thống phân loại và đưa sản phẩm ra ngoài lò sấy.

VIII Khâu đóng gói

và bảo quản sản

phẩm.

BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5

- LM35 là một cảm biến nhiệt độ analog

Nhiệt độ được xác định bằng cách đo hiệu điện thế ngõ ra của LM35

Hình Lm35

Sơ đồ chân của LM35 như sau:

1

Chân 1: Chân nguồn Vcc

Chân 2: Đầu ra Vout

Chân 3: GND

27

BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5

Một số thông số chính của LM35:

Cảm biến LM35 là bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao mà điện áp đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius Chúng cũng không yêu cầu cân chỉnh ngoài vì vốn chúng đã được cân chỉnh

Đặc điểm chính của cảm biến LM35

+ Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V

+ Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/oC

+ Độ chính xác cao ở 25 C là 0.5 C

+ Trở kháng đầu ra thấp 0.1 cho 1mA tải

Dải nhiệt độ đo được của LM35 là từ -55 C - 150 C với các mức điện áp ra khác nhau Xét một số mức điện áp sau :

- Nhiệt độ -55 C điện áp đầu ra -550mV

- Nhiệt độ 25 C điện áp đầu ra 250mV

- Nhiệt độ 150 C điện áp đầu ra 1500mV

Tùy theo cách mắc của LM35 để ta đo các giải nhiệt độ phù hợp Đối với hệ thống nàythì đo từ 0 đến 150 Chi tiết các bạn có thể xem trong datasheet của nó

Tính toán nhiệt độ đầu ra của LM35

Việc đo nhiệt độ sự dụng LM35 thông thường chúng ta sử dụng bằng cách

LM35 - > ADC - > Vi điều khiển

Như vậy ta có:

U= t.k

u là điện áp đầu ra

t là nhiệt độ môi trường đo k

là hệ số theo nhiệt độ của LM35 10mV/1 độ C

Giả sử điện áp Vcc cấp cho LM35 là 5V ADC 10bit

Vậy bước thay đổi của LM35 sẽ là 5/(2^10) = 5/1024

28

BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5

Giá trị ADC đo được thì điện áp đầu vào của LM35 là

(t*k)/(5/1024) = ((10^-2)*1024*t)/5 = 2.048*t

Vậy nhiệt độ ta đo được t = giá trị ADC/2048

Tương tự với ADC 11bit và Vcc khác ta cũng tính như trên để được công thức lấy nhiệt độ

-cảm biến lm335

Hình dạng của LM335 ngoài thực tế :

Hình Lm 335

Nó có 3 chân chính : 2 chân cấp nguồn và 1 chân out tín hiệu Analog

Khi ta cấp điện áp 5V cho LM335 thì nhiệt độ đo được từ cảm biến sẽ chuyển thành điện áp tương ứng tại chân số 2 (Vout) Điện áp này được tỉ lệ với giải nhiệt độ mà nó

đo được Với độ giải của nhiệt độ đầu ra là 10mV/K Hoạt động trong giải điện áp từ 0 cho đến 5V và giải nhiệt độ đo được từ 0 oC đến 100oC Và cần chú ý đến những thông số chính sau :

29

BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5

+ Hoạt động chính xác ở dòng điện đầu vào từ 0.4mA đến 5mA Dòng điện đầu vào ngoài khoảng này kết quả đo sẽ sai

+ Điện áp cấp vào ổn định là 5V

+ Trở kháng đầu ra thấp 1 ôm

+ Giải nhiệt độ môi trường là từ 0 đến 100 C

Như vậy LM335 nó cho chúng ta tín hiệu tương tự (Analog) và chúng phải xử lý tín hiệu này thành nhiệt độ

3) Tính toán các giá trị của mạch đo

Do tín hiệu trả về từ cảm biến LM335 là tín hiệu tương tự Như vậy để xử lý tín hiệu này và cho ra kết quả nhiệt độ tương ứng thì ta cần dùng bộ biến đổi tương tự sang số gọi tắt là ADC Đầu bài là đo nhiệt độ từ 0 đến 100 C

Như ta đã biết độ phân giải nhiệt độ của LM335 là 10mV/ K nên ta có

+ Tại 0 C thì điện áp đầu ra tại LM335 là 2.73V

+ Tại 100 C thì điện áp đầu ra LM335 là 3.73V

Như vậy giải điện áp mà ADC biến đổi là từ (2.73V đến 3.73V) tức là 1V

Gọi S là giải điện áp đo của tín hiệu : S = (2.73 – 3.73V) tức là 1V

A là giải điện áp của ADC : A = 5V

Ta có trong con Dspic đã tích hợp sẵn bộ khối ADC 10 bit tốc độ cao và trong con Psoc nó cũng tích hợp sẵn bộ ADC 11 bit nên sử dụng bộ ADC này cho mục đích biến đổi Ta có bước thay đổi của ADC 10 bit :

BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5

4 ) Tính giá trị nhiệt độ đầu ra

LM335 là cảm biến nhiệt độ , với nhiệt độ đầu ra là 10mV/K

Sử dụng bộ biến đổi ADC_10bit :

+ có giá trị lớn nhất là 1024

+ với V = V = 5V

+ Bước thay đổi là : (Của Dspic và Psoc)n = 5/1024 = 4.9 (mV) (Dspic)

n1 = 5/2047 = 2.44(mV) (Psoc)

Nên tại ở 0 C hay 273K thì điện áp đầu ra LM335 có giá trị là 2.73V

Nên tại ở 100 C hay 373K thì điện áp đầu ra của LM335 có giá trị là : 373.10mV/K = 3.73V Như vậy giải điện áp đầu vào sẽ là (2.73 đến 3.73V)

Tính toán được giá trị ADC đọc được từ Lm335

+ V_in = 2.73V =>ADC_value = (1024/5).2.73 = 559 (Dspic)

+ V_in = 3.73V => ADC_value = (1024/5).3.73 = 764 (Dspic)

+ V_in = 2.73V => ADC_value = (2047/5)*2.73 = 1118 (Psoc)

+ V_in = 3.73 => ADC_value = (2047/5)*3.73 = 1527 (Psoc)

Mặt khác do ADC_value = 1 cho ra điện áp tương ứng là 4.9mV (dspic) và 2.44mV (Psoc) Trong khi đó LM335 cho ra điện áp là 10mV/K Nên do đó để ADC _value thay đổi trong 1 đơn vị thì nhiệt độ phải thay đổi là : (4.9mV/10mV/K) = 0.5K (dspic)

và (2.44mV/10mV/K) = 0.244K (Psoc)

Như vậy ta có công thức tính đầy đủ ra độ C tương ứng cho cả Psoc và Dspic:

t = (ADC_value – 559)* (4.9mV/10mV) = (ADC_value – 559) * 0.49 (Đối với Dspic)

t = (ADC_value - 1118) * (2.44mV/10mV) = (ADC_value - 1118) * 0.244 (Đối với Psoc)

5) Tính giá trị điện trở đệm cho LM355

31

BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5

Muốn áp ra ứng với 10mV/oK thì phải cấp dòng cho nó từ 400uA đến 5mA, vậy phải

có điện trở đệm

Nếu dùng nguồn áp 5V, dải đo từ 0-100 C => áp trên LM335 sẽ từ 2.73V đến 3.73V

=> áp rơi trên điện trở sẽ là từ 2.27V đến 1.27V => chọn điện trở 1.5k nối 5V - 1,5k - LM335

Do điện trở 1.5K không có nên ta dùng biến trở để cho điện trở đệm là 1.5K.Điều

chỉnh giátrijij điện trở này cho nhiệt độ đúng với giá trị nhiệt độ mẫu -

cảm biến Pt 100

Hình cảm biến Pt100

Thông số kỹ thuật

Nguyên lý đo Đo dòng

Khoảng đo -20 đến +100oC

Thời gian đáp ứng < 5 giây

Thời gian hiệu chuNn Không cần thiết

Khoảng nhiệt độ -20 đến +100oC

Cảm biến nhiệt -

Cáp Cáp 3 dây

32

BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5

Điện áp hoạt động: 5 tới 20 V DC

Trở kháng ngõ ra Lm34 thấp và đặc điểm ngõ ra tuyến tính làm cho giá trị đọc rahay điều khiển điện dễ dàng

3.1 Các kết quả đạt được

3.1 1: Hợp lý về công nghệ.

Hợp lý về công nghệ có nghĩa là lò không những phù hợp với quá trình công nghệ yêu cầu mà còn tính đến khả năng sử dụng nó đối với quá trình sử dụng khác nếu như không làm phức tạp quá trình gia công và làm tăng giá thành rõ rệt Cấu trúc lò phải

33

BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5

đảm bảo các yêu cầu như thế mới coi là hợp lý nhất Điều này đặc biệc quan trọng trong nhu cầu vượt quá khả năng sản xuất của nó

3.1 2: Hiệu quả về kỹ thuật.

Hiệu quả của kỹ thuật là khả năng biểu thị hiệu suất cự đại của kết cấu khi các thông

số của nó xác định ( kích thước ngoài, công suất, trọng lượng, giá thành…)

Đối với một thiết bị hoặc một sản phẩm xuất ra, năng suất trên một công suất định mức, suất tiêu hao điện để nung v.v là các chỉ tiêu cơ bản của của hiệu quả kỹ thuật Còn đối với từng phần riêng biệt của kết cấu hoạc chi tiết, hiệu quả kỹ thuật được đánhgiá bằng công suất dẫn động, mô men xoắn, lực v.v … ứng với trọng lực, kích thước hoặc giá thành kết cấu

3.1 3: chắc chán khi làm việc.

Chắc chán khi làm việc là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất của chất lượng kết cấu của các lò điện Thường các lò điện làm việc liên tục trong một ca,hai ca và ngay cả ba ca một ngày Nếu trong khi làm việc, một bộ phận nào đó không hoàn hảo

sẽ ảnh hưởng đến quá trình sản xuất chung Điều này đặc biệt quan trọng đến các lò điện làm việc liên tục trong dây chuyền sản xuất tự động Ngay đối với cá lò điên làm việc theo chu kỳ, lò ngừng cũng làm thiệt hại rõ rệt cho sả xuất vì khi ngừng lò đột ngột ( nghĩa là phá hủy chế độ là việc bình thường của lò ) có thể dẫn đến việc làm hư hỏng sản phẩm, lẵng phí nguyên vật liệu và làm tang giá thành sản phẩm

Một chỉ tiêu phụ về sự chắc chắn khi làm việc của một bộ phận đó của lò điện là khả năng thay thế nhanh hoặc khả năng duy trì dự trữ lớn khi lò điện làm việc bình thường.Theo quan điểm chắc chắn,trong thiết bị cần chú ý đến các bộ phận quan trọng nhất, quết định sự làm việc liên tục của lò

3.1 4: Tiên lợi khi sử dụng.

Tiện lợi khi sử dụng nghĩa là yêu cầu

- Số nhân viên phục vụ tối thiểu

- Không yêu cầu trình độ chuyên môn cao, không yêu cầu sức lực và dẻo dai của nhân viên phục vụ

- Số lượng các thiết bị hiếm và thiết bị hao mòn nhanh yêu cầu tối thiểu

3.2 Các hạn chế khi thực hiện

 Do quán tính nhiệt của thiết bị gia nhiệt lớn nên việc điều chỉnh nhiệt độ

ổn định là khó khăn

34

BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5

 Thiết bị có độ nhạy kém nên khả năng phát tín hiệu điều khiển tới các thiết bị điều khiển chậm và kém chính xác

 Vì sử dụng nguồn điện làm tác nhân sấy là điện nên sẽ gây lãng phí cácphụ phẩm nông ngiệp và các tác nhân sấy có sẵn

 Sai số của phép đo,sai số hệ thống chưa được tính toán chuẩn xác

vì vậy việc điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm khó khăn

 Khâu chuẩn bị nguyên liệu sấy đưa vào lò chưa được tự động vìthế nên tốn thêm chi phí cho khâu này

 Chất lượng nông sản khi thu hoạch không đồng đều dẫn đến việckiểm soát chế độ sấy gặp nhiều khó khan



3.3 Biện pháp khắc phục

 Để giảm quán tính nhiệt, phải có thiết bị và môi trường gia nhiệt có quán tính càng nhỏ càng tốt

- Thiết bị gia nhiệt càng bé thì quán tính nhiệt càng nhỏ Ở cùng một nhiệt

độ, một cái lò lớn có quán tính nhiệt có thể tới 30% nhiệt độ làm việc; một cái lò nhỏ, quán tính chỉ 10% hoặc ít hơn

- Môi trường có quán tính nhiệt nhỏ thì quán tính nhiệt cái thiết bị càng nhỏ: quán tính nhiệt tỷ lệ thuận nhiệt dung của vật chất Hai cái lò cùng công suất, dùng cùng loại dây sợi đốt, cùng kiểu vỏ lò, nhưng cái nào dùng dây to hơn thì có quán tính nhiệt lớn hơn Cái nào dùng vật liệu chènđặc hơn thì quán tính lớn hơn Vì vậy ta nên chia thiết bị gia nhiệt thành nhiều nhánh song song, dùng vật liệu chèn thật xốp, nhẹ để giảm quán tính nhiệt

 Để tăng độ nhạy, cần thiết bị cảm biến có độ nhạy / độ phân giải cao Bêncạnh đó phải giảm độ trễ nhiệt Đầu tiên là giảm quán tính nhiệt, sau nữa

là áp dụng các phương pháp điều khiển hiện đại, trong đó phương pháp dùng PID có hiệu quả khả quan

 Đối với vấn đề tác nhân sấy chúng ta có thể cải thiện bằng cáchtích hợp thêm bộ phận dàn nhiệt sử dụng các tác nhân sấy từ phế thảinông, công nghiệp như vỏ trấu bã mía,gỗ vụn,mùn cưa, than làm nguồncung cấp năng lượng cho hệ thống sấy Tuy nhiên nếu sử dụng các tácnhân sấy này thì chúng ta cần phải chú ý tới bộ phận làm sạch và hòatrộn hỗn hợp khí Nếu làm được như vậy hiệu quả của lò sấy là rất cao,

35

BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5

giá thành rẻ, không chỉ sử dụng được trong các vùng sản xuất nôngnghiệp tập trung mà có thể áp dụng rộng khắp các địa phương

 Tính toán sai số 1 cách chính xác thì quá trình sấy đạt hiệu quả caohơn,cho sản phẩm sấy có chất lượng tốt hơn

 Đối với khu chế xuất,nhà máy chế biến nông sản cố định:để giảmgiá thành sấy có thể thiết kế thêm hệ thống xuất nhập nông sản tựđộng.như vậy sẽ giảm chi phí thuê nhân công thực hiện việc này

 Sự đồng đều của nông sản thu hoạch là yếu tố quan trọng quyếtđịnh tới chất lượng sản phẩm.Để có sản phẩm sấy đạt chất lượng cao thìchất lượng nông sản đầu vào cũng cần ổn định.Vấn đề này là 1 vấn đềkhá khó khan yêu cầu có sự tham gia của nhiều ban ngành cùng tham gia

để quy hoạch vùng sản xuất

36

BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5

CHƯƠNG 4 Bài Dịch tài Liệu Cảm Biến

4.1.Bản Tài Liệu Lý Thuyết

Cảm biến nhi t đ ệt độ ộ

John Fontes,kĩ sư ứng dụng cao cấp,Honeywell cảm biến và kiểm soát

Bởi vì nhi t đ có thể tác đ ng đáng kể lên các v t li u và quy trình ở mứcật liệu và quy trình ở mức

đ phân tử, đó là cảm nh n r ng rãi của tất cả các biến số Nhi t đ đượcật liệu và quy trình ở mứcđịnh nghĩa là m t mức đ cụ thể của sự nóng hay lạnh như tham chiếu đến

m t qui mô cụ thể Nó cũng có thể được định nghĩa là lượng năng lượngnhi t( rung đ ng, ma sát và dao đ ng của các hạt trong m t phân tử): caohơn năng lượng nhi t, năng lượng phân tử càng lớn

Cảm biến nhi t đ phát hi n m t sự thay đổi trong m t tham số v t lí nhưật liệu và quy trình ở mức

đi n áp ho c đầu ra khá tương ứng với m t sự thay đổi nhi t đ , có 2 loại cơbản của nhi t đ cảm biến:

 Cảm biến nhi t đ tiếp xúc yêu cầu các b cảm biến tiếp xúc v t lí trựcật liệu và quy trình ở mứctiếp với các phương ti n truyền thông ho c đối tượng được cảm nh n,ật liệu và quy trình ở mức

nó có thể được sự dụng để theo dõi nhi t đ của các chất rắn, chất lỏng

và chất khí trên m t phạm vi nhi t đ rất r ng

 Không cảm biến nhi t đ tiếp xúc không diễn giải các năng lượng bức xạcủa m t nguồn nhi t trong từ năng lượng phát ra trong phần hồngngoại của spec-trum đi n từ Phương pháp này có thể được sử dụng đểtheo dõi trên các chất rắn phản xạ và các chất lỏng nhưng không có hi uquả với các loại khí do tính minh bạch tự nhiên của chúng

20.1- Loại cảm biến và công nghệ kĩ thuật

37

BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SÂY NÔNG SẢN DẠNG HẠT NHÓM THỰC HIỆN 5

Cảm biến nhiệt gồm 3 loại: cơ điện, điện tử và điện trở Các phần sau đâythảo luận về làm thế nào mỗi loại cảm ứng được xây dựng và sử dụng để đonhiệt độ và độ ẩm

Cơ điện

Nhiệt lưỡng kim là chính xác nhưng gì tên của nó: hai loại kim loại khácnhau liên kết với nhau dưới nhiệt độ và áp suất để tạo thành một dải duy nhấtcủa vật chất Bằng cách sử dụng tỷ lệ mở rộng khác nhau của hai vật liệu, nănglượng nhiệt có thể chuyển đổi thành chuyển động cơ điện

Có hai loại công nghệ lưỡng kim cơ bản:

Thiết bị tác dụng tức thời sử dụng một đĩa lưỡng kim được thiết lập đểcung cấp một sự thay đổi tức thời của trạng thái ( mở để đóng và đóng để mở).Kiểu thanh vít sử dụng một dải lưỡng kim từ từ mở và đóng các tiếp điểm Tốc

độ mở cửa được xác định bởi kim loại được lựa chọn và tốc độ thay đổi nhiệt

độ của ứng dụng Nhiệt lưỡng kim cũng có sẵn trong các phiên bản điều chỉnhbằng cách chuyển ốc vít, một sự thay đổi trong hình học nội bộ diễn ra nhữngthay đổi điểm đặt nhiệt độ

Bầu và ống mao dẫn nhiệt độ : tận dụng các hoạt động mao dẫn sự nở rộnghoặc xây dựng để thực hiện hoặc phá vỡ một tập hợp các liên kết điện – chấtlỏng được đóng gói trong một ống chứa có thể đạt vị trí từ 150mm đến2000mm từ việc chuyển đổi Điều này cho phép nhiệt độ hoạt động cao hơnmột chút so với các thiết bị cơ điện Do công nghệ liên quan đến các hành độngchuyển đổi của các thiết bị này là chậm hơn so với các thiết bị tác dụng tứcthời

Điện tử

Cảm biến Silicon sử dụng các cảm biến điện trở với số lượng lớn của vật liệubán dẫn, chứ không phải là đường giao nhau của hai khu vực khác nhau phatạp Đặc biệt là ở nhiệt độ thấp hoặc một hệ số nhiệt độ dương Thiết bị IC -loại có thể cung cấp trực tiếp nhiệt độ kĩ thuật số, do đó không cần thiết chomột chuyển đổi A/D

38