Thiết kế máy sấy năng lượng mặt trời 5 kw

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MÔN: KĨ THUẬT THỰC PHẨM TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CÔNG SUẤT 5KW GVHD: Đào Thanh Khê Nhóm: 2.01 Vũ Huy Dương 2005100005 Đào Thị Hồng Hà 2005100006 Đặng Minh Hoàng 2005100014 Ôn Khả Linh 2005100035 Lý Thuận Long 2005100041 Nguyễn Thanh Nguyên 2005100032 Ngô Thị Ngọc Thạch 2005100926 Trịnh Đình Trung Trực 2005100019 Cao Phương Uyên 2005100017 Trần Thị Hồng Xine 2005100023 TP HCM, 12/2012 Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất kW 2012 BẢNG PHÂN CÔNG STT TÊN THÀNH VIÊN Vũ Huy Dương MSSV 2005100005 NHIỆM VỤ (mô tả rõ) Làm phần Tổng quan Đào Thị Hồng Hà 2005100006 Đặng Minh Hoàng 2005100014 Ôn Khả Linh 2005100035 Lý Thuận Long 2005100041 NguyễnThanh Nguyên 2005100032 Ngô Thị Ngọc Thạch 2005100926 Trịnh Đình Trung Trực 2005100019 Cao Phương Uyên 2005100017 Trần Thị Hồng Xine 2005100023 Làm phần Tổng quan Tính toán Collecter Làm phần Tổng quan Tính toán Collector Tổng duyệt phần Tổng quan Xây dựng công thức Thiết kế thiết bị sấy Thiết kế thiết bị sấy Vẽ thiết bị Làm phần Tổng quan Tính toán Collector Làm phần Tổng quan Tính toán Collecter Tổng duyệt toàn Xây dựng công thức Xây dựng công thức Thiết kế thiết bị sấy Vẽ thiết bị Xây dựng công thức Thiết kế thiết bị sấy Vẽ thiết bị 10 KÝ TÊN Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất kW 2012 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Năng lượng mặt trời ứng dụng 1.2 Các dạng truyền nhiệt 1.2.1 Dẫn nhiệt 1.2.2 Đối lưu nhiệt 1.2.3 Bức xạ nhiệt 1.3 Sấy lượng mặt trời 1.3.1 Khái niệm 1.3.2 Các loại máy sấy lượng mặt trời 1.4 Collector .7 1.4.1 Bề mặt hấp thụ 1.4.2 Tấm phủ suốt 1.4.3 Khung đỡ Collector 1.4.4 Cách nhiệt Collector 10 CHƯƠNG THIẾT BỊ SẤY BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CÓ CÔNG SUẤT 5KW 11 2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 11 2.2 Tính toán thiết kế Collector 12 2.2.1 Xây dựng công thức 12 2.2.2 Tính toán Collector 14 2.3 Thiết kế Collector 16 KẾT LUẬN 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO 19 Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất kW 2012 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện nay, ngành công nghiệp giới bước phát triển mạnh mẽ Do nhu cầu lượng ngày tăng, nguồn lượng hoá thạch than đá, dầu mỏ… ngày cạn kiệt, đòi hỏi phải có nguồn lượng thay Các nguồn lượng thay như: pin nhiên liệu, lượng mặt trời, lượng thuỷ triều, lượng gió… Trong lượng mặt trời nguồn lượng thay có triển vọng quan tâm Năng lượng mặt trời nguồn lượng vô tận, chi phí nhiên liệu bảo dưỡng thấp Nó bước sử dụng mạnh mẽ vào đời sống hàng ngày với xuất đa dạng sản phẩm như: pin, bếp nấu, thiết bị sấy, bơm nước nóng Trong thiết bị sấy ứng dụng cần thiết cho ngành công nghiệp thực phẩm, mục đích nghiên cứu tiểu luận với đề tài “Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất 5kW” Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu tính toán để đưa mô hình thiết bị sấy lượng mặt trời có công suất 5kW Nội dung nghiên cứu - Đưa mẫu thiết bị máy sấy dùng lượng mặt trời phù hợp - Vẽ sơ đồ thiết bị máy sấy dùng lượng mặt trời - Tính toán thiết kế Collector Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu dựa lý thuyết Tài liệu nghiên cứu - Các tài liệu truyền nhiệt - Các tài liệu sấy Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất kW 2012 - Các tài liệu thiết bị trao đổi nhiệt Bố cục tiểu luận Nội dung tiểu luận gồm chương: - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Thiết bị sấy lượng mặt trời có công suất 5kW Trong trình nghiên cứu tiểu luận không tránh khỏi thiếu sót nhóm chúng em mong thầy bạn đọc đóng góp ý kiến thêm để tiểu luận hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Tp.Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 12 năm 2012 Nhóm sinh viên thực Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất kW 2012 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Năng lượng mặt trời ứng dụng Năng lượng mặt trời nguồn lượng vô hạn nguồn lượng mà biết Bức xạ mặt trời sức nóng, ánh sáng dạng chùm tia mặt trời phát trình tự đốt cháy Bức xạ mặt trời chứa đựng nguồn lượng khổng lồ nguồn gốc trình tự nhiên trái đất Năng lượng mặt trời dù dồi việc khai thác hiệu nguồn lượng tự nhiên vấn đề lớn Năng lượng mặt trời chia làm loại bản: quang nhiệt + Các tế bào quang điện hay gọi pin mặt trời sử dụng rộng rãi Các tế bào quang điện sử dụng công nghệ bán dẫn để chuyển hóa trực tiếp lượng quang học thành dòng điện, tích trữ vào pin, ắc quy để sử dụng sau + Nhiệt sử dụng trực tiếp để đun nóng nước phục vụ cho sinh hoạt Ở nhiều khu vực khác giới, thiết bị đun nước nóng dùng lượng mặt trời (bình nước nóng lượng mặt trời) bổ sung quan trọng hay thay cho thiết bị cung cấp nước nóng thông thường dùng điện gas Việt Nam nước có tiềm lượng mặt trời, trải dài từ vĩ độ 8” bắc đến 23” bắc, nằm khu vực có cường độ xạ mặt trời tương đối cao, với trị số tổng xạ lớn từ 100-175 kcal/cm2.năm Do việc sử dụng lượng mặt trời Việt Nam chủ yếu hệ thống cung cấp điện dùng pin mặt trời, hệ thống nấu cơm có gương phản xạ, hệ thống cung cấp nước nóng, chưng cất nước dùng lượng mặt trời, dùng lượng mặt trời chạy động nhiệt… Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất kW 2012 Ngày nay, với khoa học ngày tiến bộ, nhu cầu người ngày cao có nhiều ứng dụng sử dụng lượng mặt trời hơn, có nhiều người sử dụng lượng mặt trời để sấy nguyên liệu, loại nông sản… 1.2 Các dạng truyền nhiệt Quá trình vận chuyển nhiệt lượng từ lưu thể sang lưu thể khác qua tường ngăn cách gọi truyền nhiệt Truyền nhiệt trình phức tạp xảy đồng thời dạng trao đổi nhiệt như: trao đổi nhiệt dẫn nhiệt, trao đổi nhiệt đối lưu nhiệt trao đổi nhiệt xạ nhiệt 1.2.1 Dẫn nhiệt Dẫn nhiệt truyền nhiệt từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp truyền động dao động va chạm vào nhau, chuyển rời vị trí phân tử vật chất Dẫn nhiệt xảy truyền nhiệt chất rắn truyền nhiệt chất lỏng, chất khí đứng yên hay chuyển động dòng 1.2.2 Đối lưu nhiệt Nhiệt đối lưu truyền nhiệt mà phân tử lỏng khí nhận nhiệt đổi chỗ cho đổi chỗ chênh lệch khối lượng riêng hay tác động học như: bơm, khuấy… Quá trình tỏa nhiệt đối lưu xảy có trao đổi nhiệt chất lỏng, chất khí với bề mặt rắn Có hai loại đối lưu đối lưu tự nhiên đối lưu cưỡng Đối lưu tự nhiên: dòng vật chất chuyển động nhờ nội chất lỏng, khí,…Đối lưu cưỡng bức: dòng chuyển động ngoại lực tác dụng, ví dụ quạt, bơm,… 1.2.3 Bức xạ nhiệt Bức xạ nhiệt truyền nhiệt qua không gian mà không cần vật chất dẫn tải; truyền nhiệt tia xạ bản: photon Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất kW 2012 Một vật có nhiệt độ > 00K có biến đổi nội vật thành lượng sóng điện từ Các sóng truyền không gian theo phương theo tốc độ ánh sáng có nhiều bước sóng  khác Bảng 1.2.3.1 Chiều dài bước sóng tia xạ STT Chiều dài bước sóng Các tia xạ  Tia gama (0,5  1,0).106  Tia Rơnghen 106  20.103  Tia tử ngoại 20.103  0,4 Tia sáng trắng 0,4  0,8 Tia hồng ngoại 0,8  400 Sóng vô tuyến điện 0,2mm  xkm Trong kỹ thuật nhiệt người ta quan tâm đến tia mà nhiệt độ thường chúng có hiệu ứng nhiệt cao (vật hấp thu biến thành nhiệt năng) người ta thấy tia sáng trắng có hiệu ứng nhiệt cao Những tia cho hiệu ứng nhiệt cao gọi tia nhiệt Quá trình phát sinh truyền tia gọi trình xạ nhiệt Đặc điểm trình xạ nhiệt gắn liền với việc chuyển hóa lượng từ dạng sang dạng khác 1.3 Sấy lượng mặt trời 1.3.1 Khái niệm Sấy trình làm bốc nước khỏi vật liệu nhiệt Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm dẫn nhiệt, đối lưu, xạ lượng điện trường có tần số cao Mục đích trình giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền bảo quản tốt Trong trình sấy nước cho bay nhiệt độ khuếch tán chênh lệch độ ẩm bề mặt bên vật liệu chênh lệch áp Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất kW 2012 suất riêng phần nước bề mặt vật liệu môi trường xung quanh Sấy trình không ổn định, độ ẩm vật liệu thay đổi theo thời gian không gian Trong thiết bị sấy lượng mặt trời, nhiệt cung cấp việc hấp thu trực tiếp lượng xạ mặt trời vật sấy Hơi nước sinh mang không khí thổi ngang qua vật sấy Không khí chuyển động nhờ trình đối lưu tự nhiên quạt thổi cưỡng 1.3.2 Các loại máy sấy lượng mặt trời  Tủ sấy dùng lượng mặt trời Thiết bị có hình dạng tủ, mặt tủ kính để thu xạ mặt trời chuyển thành lượng nhiệt làm tăng nhiệt không khí, buồng sấy sản phẩm sấy, mặt khác bọc cách nhiệt Thường ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp đến vật sấy ẩm thoát không khí lưu thông đi, trình lưu thông không khí đối lưu tự nhiên đối Hình 1.3.2.1 Tủ sấy dùng lượng mặt trời lưu cưỡng quạt thổi, ẩm thoát từ bên Thiết bị sử dụng để sấy loại trái hay ngũ cốc lúa thóc,…  Thiết bị sấy gián tiếp Trong loại thiết bị sấy này, xạ mặt trời không trực tiếp chiếu vào sản phẩm sấy mà thông qua tác nhân sấy Tác nhân sấy không khí làm nóng Collector lượng mặt trời Quá trình lưu thông tuần hoàn không khí nóng tuần hoàn đối lưu tự nhiên, thường tuần hoàn đối lưu cưỡng nhờ quạt Với thiết bị Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất kW 2012 nhiệt độ sấy cao nên thời gian sấy ngắn chất lượng sản phẩm sấy tốt  Thiết bị sấy kiểu nhà kính Thiết bị có đặc trưng có mặt hướng phía mặt trời làm kính, mặt khác cách nhiệt tốt làm vật liệu chịu nhiệt không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sấy Hình 1.3.2.2 Thiết bị sấy kiểu nhà kính 1.4 Collector Bản thân Collector tạo thành hộp không khí kín không khí nóng thoát ta được, phía sau Collector có lớp cách nhiệt, nhiệt truyền dễ dàng ngoài, phía trước Collector phủ suốt, thường kính, nhiều dùng nhựa trong, lớp phủ suốt có tác dụng làm tăng trình hấp thụ nhiệt nhờ hiệu ứng nhà kính 1.4.1 Bề mặt hấp thụ Bề mặt hấp thụ bề mặt trao đổi nhiệt mà bên lượng xạ mặt trời hấp thụ bên môi chất cần đun nóng Vậy vấn đề cần phải để có Collector mà thu nhận nhiều nhiệt tốt mát nhiệt tốt Không thể có Collector cách lắp đặt hoàn hảo mặt thích hợp cho đối tượng Để tăng khả hấp thụ người ta thường phủ lên bề mặt hấp thụ lớp sơn Một Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất kW 2012 lớp sơn đen có tỷ lệ hấp thụ từ 90 95% lượng xạ mặt trời chuyển thành nhiệt Từ vị trí lắp đặt hấp thụ, phủ suốt, đáy cách nhiệt mà tạo thành kênh dẫn khí Kênh dẫn bố trí theo nhiều cách khác như: nằm hấp thụ đáy cách nhiệt, nằm phủ suốt hấp thụ đặt sát đáy hấp thụ chia đôi khoảng cách kính đáy tạo hai kênh dẫn song song Dòng khí chảy kênh dẫn thường dùng phương pháp đối lưu cưỡng (dùng công nghiệp sấy) đối lưu tự nhiên (sưởi ấm gia đình) 1.4.2 Tấm phủ suốt Tấm phủ suốt vị trí Collector với môi trường phía Collector hướng phía mặt trời Chức phủ suốt cách ly bề mặt hấp thụ với môi trường ngoài, giảm mát nhiệt Tấm phủ suốt lý tưởng cần phải cho xuyên qua với sóng ngắn xạ mặt trời (các tia xạ trực tiếp xạ khuếch tán) đồng thời ngăn cản tia xạ có bước sóng dài phát từ bề mặt hấp thụ, tức tạo hiệu ứng lồng kính Một chức phủ suốt bảo vệ bề mặt hấp thụ khỏi bị bám bẩn với mục đích kéo dài độ bền lớp sơn phủ bề mặt hấp thụ Tuy nhiên phủ suốt có bất tiện là: + Nó có tác dụng làm giảm cường độ xạ tới Do cần dùng vật liệu với cho xuyên ánh sáng cao, vật liệu suốt kính + Có thêm phủ suốt giá thành thiết bị tăng lên, nên việc lựa chọn vật liệu làm phủ suốt không dựa tính hiệu riêng kỹ thuật mà dựa dộ bền, giá thành sẵn có Số lượng phủ số khoảng không khí lắp đặt lớn hấp thụ cách ly với môi trường tốt Tuy phủ làm giảm tổng lượng xạ tới hấp thụ Nhưng có lợi nhiệt nhận khả cách ly cao lượng nhiệt mát giảm xạ đến hấp thụ Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất kW 2012 Bảng liệt kê dẫn đến kết luận vắn tắt vật liệu thông dụng dùng làm phủ suốt tiện lợi tính bất tiện chúng Bảng 1.2 Ảnh hưởng vật liệu khác làm phủ Vật liệu Sự thuận tiện Sự bất tiện - Tương đối ổn định (vững - Nặng Kính chắc) - Không sẵn có lúc - Bền lâu nơi - Có thể đắt - Dễ vỡ ném đá Tấm nhựa - Nhẹ - Độ bền (tùy theo dạng) từ vài - Dễ làm (sử dụng) tháng đến vài năm - Sẵn có nơi - Độ bền cần phải cân nhắc - Khả xuyên suốt ánh so sánh đến giá sáng lớn (đến 98%) Kính tổng hợp - Nhẹ - Khả xuyên ánh sáng - Dễ làm (sử dụng) (do mờ đục) - Tính chất cách nhiệt tốt - Không có sẵn nơi - Có thể đắt 1.4.3 Khung đỡ Collector Khung đỡ Collector cần thỏa mãn điều kiện sau: + Bảo vệ Collector khỏi bị ảnh hưởng từ môi trường như: mưa, ẩm, gió… + Cấu trúc đơn giản có độ bền lâu (10 15 năm) Khung đỡ chế tạo từ gỗ kim loại Sự thuận tiện việc dùng gỗ hiệu cách nhiệt tốt nên không cần thiết phải bảo ôn mặt bên, giá thành có rẻ loại khác Nếu khung đỡ Collector chế tạo kim loại cần phải sơn bảo vệ, bên khung kim loại có cách nhiệt Khi có độ Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất kW 2012 chênh lệch độ lớn cần ý hấp thụ kính phủ giãn nở (sự giãn nở chiều dài 1m kính thường từ 0oC đến 100oC 1,5 mm) Khi đặt kính cần đặt vừa vặn, quan trọng không cho nước mưa rò vào, cần phải kín không khí để không khí nóng không thoát 1.4.4 Cách nhiệt Collector Lượng nhiệt mát tỏa nhiệt từ Collector lớn Do lớp cách nhiệt cần phải giảm tối thiểu mát nhiệt phát từ Collector phải chịu đốt nóng tới 100oC Đáy cách nhiệt thành chung quanh thường có chiều dày từ 5÷7cm làm bọt xốp ethylen thủy tinh, nhiên mỏng hơn, tùy thuộc vào loại chất cách nhiệt điều kiện khí hậu Sự lựa chọn vật liệu cần phải xét đến ảnh hưởng giá thành tính sẵn có thị trường 10 Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất kW 2012 CHƯƠNG THIẾT BỊ SẤY BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CÓ CÔNG SUẤT 5KW 2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động  Cấu tạo Hình 2.1.1 Cấu tạo máy sấy lượng mặt trời  Nguyên lý hoạt động Hình 2.1.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy sấy lượng mặt trời Không khí trước lúc vào buồng sấy nung nóng Collector hấp thụ lượng mặt trời, không khí nóng đối lưu cưỡng vào buồng sấy qua sản 11 Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất kW 2012 phẩm sấy nhờ sức gió quạt, làm bốc nước từ vật sấy, không khí nóng thoát nước đỉnh thiết bị  Ưu nhược điểm + Ưu điểm: - Công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư vận hành thấp - Không đòi hỏi cung cấp lượng nhân công lành nghề - Ít gây ô nhiễm môi trường + Nhược điểm: - Kiểm soát điều kiện sấy phụ thuộc nhiều vào môi trường - Tốc độ sấy chậm so với sấy thiết bị (điện trở), chất lượng sản phẩm dao động - Quá trình sấy phụ thuộc vào thời tiết thời gian ngày đòi hỏi nhiều nhân công 2.2 Tính toán thiết kế Collector 2.2.1 Xây dựng công thức  Diện tích hấp thu Thiết bị sấy lượng mặt trời công suất 5kW có cấu tạo hình 2.1.1 Công suất 5kW thiết bị công suất Collector Tấm hấp thụ lượng mặt trời làm tole có độ đen (  ) 0,96 Thiết bị làm việc điều kiện trời nắng liên tục từ 8h sáng đến 4h chiều Nhiệt độ bề mặt hấp thụ (T) lúc nóng đo 1000C, nhỏ 600C Ở ta xét nhiệt độ bề mặt tole 800C (T = 800C) Diện tích bề mặt truyền nhiệt hấp thụ tính từ công thức: Q  E.F  F  Trong đó: Q (2.1) E F: Diện tích bề mặt hấp thụ (m2) Q: Nhiệt lượng mà Collector cần thu (W) 12 Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất kW 2012 E: Cường độ xạ hấp thụ nhiệt độ 800C ( W ) m2 E tính dựa vào định luật Stefan – Boltzmann áp dụng cho vật xám:  T  E C   (2.2)  100  Với T: Nhiệt độ tuyệt đối vật (0K) C hệ số xạ vật xám C   C0 (2.3) C0 = 5,67 gọi hệ số xạ vật đen tuyệt đối  Vận tốc chuyển động không khí Collector Trước tính vận tốc chuyển động không khí Collector, ta cần tính lưu lượng không khí vào bên Collector từ công thức cân nhiệt lượng:   Q  m.C p t f R  t fV  m  Trong Q (2.4) C p (t f R  t fV ) m: Lưu lượng không khí Collector (kg/s) Cp : Nhiệt dung riêng không khí (kJ/kg.độ) t fV : t fR Nhiệt độ không khí vào Collector (0C) : Nhiệt độ không khí khỏi Collector (0C) Vận tốc chuyển động không khí Collector:  m  S (2.5) : Khối lượng riêng không khí (kg/m3) S: Tiết diện mặt cắt kênh dẫn (m2)  Ý nghĩa toán tính  : Từ công thức (2.4), (2.5) ta thấy mối liên hệ vận tốc chuyển động không khí Collector với nhiệt độ không khí khỏi Collector Ứng với 13 Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất kW 2012 giá trị nhiệt độ t fR giá trị vận tốc  m xác định (trong điều kiện đại lượng khác không thay đổi) Điều có ý nghĩa toán thiết kế Collector mục đích việc thiết kế Collector nung nóng không khí đến giá trị t fR xác định để đạt nhiệt độ đó, ta cần lắp đặt chọn tốc độ quạt để đạt vận tốc  phù hợp Ngoài ra, ta điều chỉnh giá trị t fR cách thay đổi vận tốc  tương ứng 2.2.2 Tính toán Collector Đây toán dành cho thiết kế Collector có hấp thụ tole phẳng đặt đà Kênh dẫn khí tính từ hấp thụ nhiệt đến mặt đáy cách nhiệt Hình 2.2.2.1 Cấu tạo Collector có hấp thụ tole phẳng đặt đà đỡ  Tính diện tích hấp thu Tấm hấp thu cần thiết kế để có công suất 5kW: Q1  kW Collector thiết kế để nhiệt lượng tổn thất 10%: Q2  10%.Q1  Q2  10%.5  0,5 (kW) Vậy nhiệt lượng mà hấp thụ cần thu để đạt công suất 5kW bù vào nhiệt lượng tổn thất Collector là: Q  Q1  Q2  Q   0,5  5,5 (kW) 14 Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất kW 2012 Vậy theo (2.3) ta có: C   C0  C  0,96.5,67  5,4432 (Tấm tole có = 0,96) W 353  Ta tính được: E  5,4432.   845,2 ( ) m  100  Từ (2.1) ta được: F = Q  5,5.10  6,5 (m2) E 845,2 Vậy bề mặt hấp thụ cần thiết kế có diện tích 6,5 m2  Tính vận tốc chuyển động không khí Collector Giả sử t fV = 300C; t fR = 700C Ta có: t f  30  70  500 C tb Từ t ftb , ta tra bảng “Thông số vật lý không khí khô (H = 760mmHg)” thông số sau:  = 1,093 (kg/m3) Cp = 1,005 (kJ/kg.độ) Theo (2.4) ta được: m =  0,124 1,005.(70  30) (kg/s) Tấm hấp thu có chiều rộng 1,3 m; khoảng cách từ hấp thu đến mặt đáy cách nhiệt 0,03 m Vậy: S = 1,3.0,03 = 0,039 (m2) Từ (2.5) ta được:   m     S 0,124  2,91 (m/s) 1,093.0,039 Vậy vận tốc chuyển động không khí Collector thiết kế 2,91 (m/s) 15 Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất kW 2012 Hình 2.3.1 Thiết kế khung đỡ Collecter có hấp thụ tole phẳng đặt đà đỡ 2.3 Thiết kế Collector 16 Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất kW 2012  Một số thiết kế Collecter khác Thay đặt hấp thụ (tấm tole phẳng) lên đà, ta sử dụng tole uốn để đỡ hấp thụ, kênh dẫn nằm hấp thụ mặt đáy Hình 2.3.2 Cấu tạo Collector có hấp thụ tole phẳng đỡ tole uốn Ngoài ra, ta thiết kế Collector có hấp thụ tole uốn nhằm làm tăng diện tích bề mặt truyền nhiệt Kênh dẫn tính từ kính đậy đến mặt đáy cách nhiệt Hình 2.3.2 Cấu tạo Collector có hấp thụ tole phẳng đỡ tole uốn 17 Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất kW 2012 KẾT LUẬN Qua trình làm tiểu luận nhóm thu số kết sau: - Nêu nguyên lý hoạt động sấy lượng mặt trời - Tính toán bề mặt hấp thu xạ mặt trời cho Collector với công suất 5kW - Tính toán điều chỉnh lưu lượng vận tốc dòng khí chuyển động Collector - Thiết kế vẽ sơ đồ cấu tạo Collector phẳng Sử dụng thiết bị sấy lượng mặt trời có khả giảm thiểu hao hụt tăng chất lượng sản phẩm so với phơi nắng tự nhiên tiết kiệm lượng lớn tài nguyên khoáng sản ngày cạn kiệt dần Kết cấu thiết bị đơn giản, dễ chế tạo dễ vận hành Kết nỗ lực nhóm nhằm đưa thiết bị sấy thỏa yêu cầu đề tài Và trình tìm hiểu, hoàn thành đề tài, nhóm thêm vào hành trang phần kiến thức thiết bị sấy sử dụng lượng mặt trời; biết để thiết kế Colector truyền nhiệt hoàn chỉnh; hiểu sâu vận dụng kiến thức học vào toán thực tế 18 Tính toán thiết bị sấy lượng mặt trời công suất kW 2012 TÀI LIỆU THAM KHẢO (1) Nguyễn Công Vân, “NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI – Quá trình nhiệt ứng dụng”, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2005 (2) Đào Thanh Khê, “Bài giảng Kĩ thuật thực phẩm 2” (3) Hoàng Dương Hùng, “Năng lượng mặt trời - Lý thuyết ứng dụng” Tài liệu Internet - http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/nang-luong-mat-troi-va-cac-ungdung.1287241.html - http://www.say.vn/cong-nghe-say/34-cong-nghe-say-su-dung-nang-luong-mattroi-.html - http://vi.wikipedia.org/wiki/N%C4%83ng_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_M%E1 %BA%B7t_Tr%E1%BB%9Di 19 [...]... toán thiết bị sấy năng lượng mặt trời công suất 5 kW 2012 CHƯƠNG 2 THIẾT BỊ SẤY BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CÓ CÔNG SUẤT 5KW 2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động  Cấu tạo Hình 2.1.1 Cấu tạo máy sấy bằng năng lượng mặt trời  Nguyên lý hoạt động Hình 2.1.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy sấy bằng năng lượng mặt trời Không khí trước lúc đi vào buồng sấy được nung nóng bởi Collector hấp thụ năng lượng mặt trời, ... nhiệt lượng mà tấm hấp thụ cần thu được để đạt công suất 5kW và bù vào nhiệt lượng tổn thất trên Collector là: Q  Q1  Q2  Q  5  0 ,5  5, 5 (kW) 14 Tính toán thiết bị sấy năng lượng mặt trời công suất 5 kW 2012 Vậy theo (2.3) ta có: C   C0  C  0,96 .5, 67  5, 4432 (Tấm tole có = 0,96) 4 W 353  Ta tính được: E  5, 4432.   8 45, 2 ( 2 ) m  100  3 Từ (2.1) ta được: F = Q  5, 5.10  6 ,5 (m2) E 8 45, 2... đến mặt đáy cách nhiệt là 0,03 m Vậy: S = 1,3.0,03 = 0,039 (m2) Từ (2 .5) ta được:   m     S 0,124  2,91 (m/s) 1,093.0,039 Vậy vận tốc chuyển động của không khí trong Collector được thiết kế là 2,91 (m/s) 15 Tính toán thiết bị sấy năng lượng mặt trời công suất 5 kW 2012 Hình 2.3.1 Thiết kế khung đỡ của Collecter có tấm hấp thụ là tole phẳng đặt trên đà đỡ 2.3 Thiết kế Collector 16 Tính toán thiết. .. diện tích bề mặt truyền nhiệt Kênh dẫn tính từ kính đậy đến mặt đáy cách nhiệt Hình 2.3.2 Cấu tạo Collector có tấm hấp thụ là tấm tole phẳng được đỡ bởi tấm tole uốn 17 Tính toán thiết bị sấy năng lượng mặt trời công suất 5 kW 2012 KẾT LUẬN Qua quá trình làm bài tiểu luận nhóm đã thu được một số kết quả sau: - Nêu ra được nguyên lý hoạt động của mấy sấy bằng năng lượng mặt trời - Tính toán bề mặt hấp thu... xạ mặt trời cho Collector với công suất 5kW - Tính toán điều chỉnh lưu lượng và vận tốc dòng khí chuyển động trong Collector - Thiết kế và vẽ sơ đồ cấu tạo của Collector phẳng Sử dụng thiết bị sấy bằng năng lượng mặt trời có khả năng giảm thiểu sự hao hụt và tăng chất lượng sản phẩm so với phơi nắng tự nhiên và tiết kiệm được một lượng lớn tài nguyên khoáng sản đang ngày càng cạn kiệt dần Kết cấu thiết. .. soát điều kiện sấy kém phụ thuộc nhiều vào môi trường - Tốc độ sấy chậm hơn so với sấy bằng thiết bị (điện trở), do đó chất lượng sản phẩm cũng kém và dao động hơn - Quá trình sấy phụ thuộc vào thời tiết và thời gian trong ngày đòi hỏi nhiều nhân công 2.2 Tính toán và thiết kế Collector 2.2.1 Xây dựng công thức  Diện tích của tấm hấp thu Thiết bị sấy năng lượng mặt trời công suất 5kW có cấu tạo như... được kiến thức đã học vào trong một bài toán thực tế 18 Tính toán thiết bị sấy năng lượng mặt trời công suất 5 kW 2012 TÀI LIỆU THAM KHẢO (1) Nguyễn Công Vân, “NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI – Quá trình nhiệt và ứng dụng”, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 20 05 (2) Đào Thanh Khê, “Bài giảng Kĩ thuật thực phẩm 2” (3) Hoàng Dương Hùng, Năng lượng mặt trời - Lý thuyết và ứng dụng” Tài liệu trên Internet - http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/nang-luong-mat-troi-va-cac-ungdung.1287241.html... thiết kế Collector có tấm hấp thụ là tấm tole phẳng đặt trên các thanh đà Kênh dẫn khí tính từ tấm hấp thụ nhiệt đến mặt đáy cách nhiệt Hình 2.2.2.1 Cấu tạo Collector có tấm hấp thụ là tấm tole phẳng đặt trên đà đỡ  Tính diện tích của tấm hấp thu Tấm hấp thu cần được thiết kế để có công suất là 5kW: Q1  5 kW Collector được thiết kế để nhiệt lượng tổn thất là 10%: Q2  10%.Q1  Q2  10% .5  0 ,5 (kW) ... không khí nóng đối lưu cưỡng bức vào buồng sấy đi qua sản 11 Tính toán thiết bị sấy năng lượng mặt trời công suất 5 kW 2012 phẩm sấy nhờ sức gió của quạt, làm bốc hơi nước từ vật sấy, không khí nóng thoát ra ngoài cùng hơi nước trên đỉnh thiết bị  Ưu và nhược điểm + Ưu điểm: - Công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư và vận hành thấp - Không đòi hỏi cung cấp năng lượng và nhân công lành nghề - Ít gây ô nhiễm...Tính toán thiết bị sấy năng lượng mặt trời công suất 5 kW 2012 lớp sơn đen có tỷ lệ hấp thụ từ 90 95% năng lượng bức xạ mặt trời và chuyển thành nhiệt Từ vị trí lắp đặt tấm hấp thụ, tấm phủ trong suốt, đáy cách nhiệt mà tạo thành kênh dẫn khí Kênh dẫn có thể bố trí theo