Hệ thống sấy bơm nhiệt hai tầng kết hợp vi sóng

Nghiên cứu ứng dụng hệ thống sấy bơm nhiệt hai tầng kết hợp vi sóng. MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU1Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BƠM NHIỆT KẾT HỢP VI SÓNG21.1 Tổng quan về hệ thống sấy sử dụng bơm nhiệt21.1.1 Giới thiệu về bơm nhiệt21.1.2 Các kết quả nghiên cứu về bơm nhiệt71.1.3. Đánh giá về hệ thống sấy bơm nhiệt thuần túy91.2 Tổng quan về hệ thống sấy sử dụng vi sóng101.2.1 Giới thiệu về vi sóng101.2.2 Các kết quả nghiên cứu về sấy vi sóng131.2.3 Đánh giá về hệ thống sấy vi sóng đơn thuần161.3 Tìm hiểu về hệ thống sấy bơm nhiệt kết hợp vi sóng171.3.1 Ý nghĩa của việc kết hợp giữa bơm nhiệt và vi sóng171.3.2 Các nghiên cứu về hệ thống sấy bơm nhiệt kết hợp vi sóng17Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG SẤY BƠM NHIỆT BẬC THANG212.1 Các thông số đầu vào cho trước212.2 Cơ sở lý thuyết tính nhiệt cho hệ thống sấy bơm nhiệt bậc thang212.2.1 Tính toán lượng ẩm bốc hơi trong 1 giờ212.2.2 Tính toán quá trình sấy212.2.3 Tính toán chu trình môi chất lạnh27Chương 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ TÁCH ẨM RIÊNG PHẦN SMER313.1. Giới thiệu về hệ thống sấy bơm nhiệt kết hợp vi sóng BKBNVS.10313.1.1 Giới thiệu chung về hệ thống313.1.2 Phương pháp tiến hành thí nghiệm sấy chùm ngây trên máy BKBNVS.10333.2 Thực hiện tính toán theo lý thuyết trên phần mềm EES373.2.1 Giới thiệu về phần mềm EES373.2.2 Thực hiện tính toán trên phần mềm EES393.3. Các tính toán trên số liệu thực nghiệm483.3.1 Các chế độ sấy chỉ dùng bơm nhiệt483.3.2 Các chế độ sấy sử dụng bơm nhiệt kết hợp với vi sóng52Chương 4: ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ CHÍNH ẢNH HƯỞNG ĐẾN HỆ THỐNG SẤY BƠM NHIỆT KẾT HỢP VI SÓNG614.1 So sánh giá trị SMER giữa lý thuyết với thực tế614.2 Đánh giá các yếu tố chính ảnh hưởng đến hệ thống sấy624.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ tác nhân sấy634.2.2 Ảnh hưởng của tốc độ tác nhân sấy674.2.3 Ảnh hưởng của công suất vi sóng71KẾT LUẬN73

LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập rèn luyện trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, giảng dạy thầy cô trường Viện Khoa học Công nghệ Nhiệt - Lạnh giúp em hiểu hơn, yêu ngành nghề đường em chọn Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô, người cho em nhiều kiến thức hay lời khuyên bổ ích làm hành trang cho em đường tương lai Đồ án tốt nghiệp kỹ sư môn học quan trọng cuối sinh viên, xem công trình lớn sinh viên đòi hỏi vận dụng tất kiến thức suốt trình học tập trải nghiệm Mặc dù gặp nhiều khó khăn trình thực hiện, với hướng dẫn nhiệt tình thầy hướng dẫn với cố gắng thân, cuối đồ án hoàn thành Em xin chân thành cảm ơn thầy - Ths Trịnh Viết Thiệu, người trực tiếp hướng dẫn em đến thành công Qua em xin cảm ơn gia đình bạn bè cổ vũ động viên tinh thần trình học tập tình cảm đáng quý mà người dành cho em ngày hôm Xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Vũ Hữu Quý LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung đồ án tốt nghiệp tự tính toán, thiết kế nghiên cứu hướng dẫn thầy giáo Ths Trịnh Viết Thiệu, Viện Khoa học & Công nghệ Nhiệt - Lạnh, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Để hoàn thành đồ án này, sử dụng tài liệu ghi mục tài liệu tham khảo, không sử dụng tài liệu khác mà không ghi Nếu sai, xin chịu trách nhiệm theo quy định Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Sinh viên thực Vũ Hữu Quý MỤC LỤC Đồ án tốt nghiệp Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh LỜI NÓI ĐẦU Vấn đề tiết kiệm lượng, bảo vệ môi trường nâng cao chất lượng chế biến sau thu hoạch sản phẩm nông, lâm, thủy, hải sản đặt thách thức có tính chất toàn cầu chìa khóa để giải vấn đề an ninh lương thực, đồng thời góp phần giảm ô nhiễm hủy hoại môi trường thiên nhiên, đảm bảo phát triển bền vững loài người Ứng dụng công nghệ tiên tiến có hiệu lượng góp phần giảm tổn thất sau thu hoạch lại góp phần giải vấn đề an ninh lương thực giới Thực trạng cho thấy tỷ lệ thất thoát sau thu hoạch cao, mặt hàng nông sản, thực phẩm Theo thống kê Liên Hiệp Quốc, năm giới trung bình thiệt hại lương thực chiếm từ 15 – 20%, tính tới 130 tỷ USD, đủ để nuôi sống 200 triệu người/năm (trong Việt Nam, tỷ lệ tương đối cao từ 25% đến 30%) Để giải vấn đề trên, vấn đề xử lý cận thu hoạch cần ứng dụng công nghệ tiên tiến sau thu hoạch giúp nâng cao giá trị cho ngành hàng nông sản, thực phẩm chế biến Trong trình chế biến, bảo quản sau thu hoạch, ứng dụng công nghệ sấy nông sản không cần kéo dài thời gian bảo quản mà giữ phần chất lượng ban đầu sản phẩm Công nghệ sấy bơm nhiệt kết hợp với vi sóng công nghệ không giữ thành phần vitamin, hợp chất hữu có ích mặt thương phẩm màu sắc, mùi vị mà công nghệ thúc đẩy trình bốc sản phẩm nhanh hơn, qua giúp rút ngắn thời gian sấy Tuy nhiên, sấy trình truyền nhiệt truyền chất phức tạp với điều kiện chế độ sấy khác Các thông số nhiệt độ tác nhân sấy, tốc độ gió hay công suất cấp vi sóng,… ảnh hưởng lớn đến chất lượng thời gian sấy.Vậy nên ta cần phải khảo sát đánh giá thông số ảnh hưởng đến hiệu sấy, từ hỗ trợ việc đưa chế độ sấy phù hợp, góp phần đưa phương án chế tạo, vận hành tối ưu mà nhiều thời gian, công sức thí nghiệm Đây nội dung đồ án tốt nghiệp mà em muốn trình bày, là: “Nghiên cứu ứng dụng hệ thống sấy bơm nhiệt kết hợp với vi sóng yếu tố ảnh hưởng đến hiệu sấy” SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631 Đồ án tốt nghiệp Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BƠM NHIỆT KẾT HỢP VI SÓNG 1.1 Tổng quan hệ thống sấy sử dụng bơm nhiệt 1.1.1 Giới thiệu bơm nhiệt a, Định nghĩa bơm nhiệt Bơm nhiệt thiết bị dùng để đưa dòng nhiệt từ nguồn có nhiệt độ thấp đến nguồn có nhiệt độ cao đáp ứng nhu cầu sử dụng lượng nhiệt sấy, sưởi ấm, đun nước nóng Máy lạnh bơm nhiệt có nguyên lý làm việc theo chu trình nhiệt động ngược chiều, thiết bị chúng giống Gọi máy lạnh sử dụng nguồn lạnh sản dàn bay hơi, gọi bơm nhiệt sử dụng nguồn nóng sản dàn ngưng tụ Ngoài ra, điểm khác biệt bơm nhiệt máy lạnh có phạm vi nhiệt độ sử dụng khác Trong chu trình máy lạnh, nhiệt độ bay t0 thấp nhiệt độ môi trường chu trình bơm nhiệt nhiệt độ bay nhiệt độ môi trường b, Nguyên lý hoạt động bơm nhiệt I Dµn l¹nh Dµn nãng t1 t2 Khay ®ùng vËt liÖu ϕ=1 t3 d1 d2 d Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý chu trình tác nhân sấy bơm nhiệt Bản chất phương pháp sấy bơm nhiệt khác với sấy nóng không tạo sấy cách gia nhiệt cho vật liệu sấy (VLS) tác nhân sấy (TNS), mà tạo chênh lệch phân áp suất nước bề mặt vật liệu sấy phân áp suất nước TNS Trong việc làm giảm phân áp suất SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631 Đồ án tốt nghiệp Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh nước hay độ chứa TNS thực thông qua việc cho TNS không khí qua dàn lạnh bơm nhiệt, có nhiệt độ bề mặt nhỏ nhiệt độ đọng sương TNS để khử ẩm Sau TNS lại qua dàn ngưng bơm nhiệt để gia nhiệt cho TNS, trước vào buồng sấy để tiếp xúc nhận ẩm từ VLS Trong công nghệ sấy bơm nhiệt, gradient nhiệt độ nồng độ chiều nên thúc đẩy tốc độ bốc nước sản phẩm nhanh giai đoạn sấy ban đầu (0 1) Vì bơm nhiệt có số ưu điểm vượt trội sau so với số phương pháp sấy khác (thể bảng 1.1) Bảng 1.1: So sánh sấy bơm nhiệt phương pháp khác Phương pháp sấy Sấy nóng Sấy thăng hoa chân không Sấy lạnh sử dụng máy hút ẩm kết hợp máy lạnh TT Chỉ tiêu so sánh Chất lượng sản phẩm (màu sắc, mùi vị, vitamin) Kém Rất tốt Tốt Giá thành sản phẩm Thấp Đắt nhiều Đắt Thời gian sấy Ngắn Ngắn Lâu sấy nóng Chi phí đầu tư ban đầu Thấp Rất cao Cao Chi phí vận hành bảo dưỡng Thấp Rất cao Cao Khả điều chỉnh nhiệt độ TNS theo yêu cầu công nghệ Khó Khó Bình thường Vệ sinh an toàn thực phẩm Không cao Rất cao Cao SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631 Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ môi trường Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh Không cao Không cao Không cao Phạm vi ứng dụng Rộng Rất hẹp Hẹp  So với sấy lạnh sử dụng máy hút ẩm chuyên dụng kết hợp với máy lạnh : Sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt nhiệt độ thấp tỏ có ưu vượt trội chi phí đầu tư ban đầu, giảm tiêu hao điện Do vậy, với điều kiện Việt Nam nên dùng phương pháp sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt nhiệt độ thấp Trong thực tế, số nhà máy nhập dây chuyền công nghệ sấy lạnh sử dụng máy hút ẩm chuyên dụng kết hợp với máy lạnh không đạt hiệu quả, chuyển sang dùng bơm nhiệt nhiệt độ thấp, điển hình công ty bánh kẹo Hải Hà  So với sấy thăng hoa sấy chân không : Chất lượng sản phẩm hai phương pháp sấy thường tốt sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt nhiệt độ thấp tiêu quan trọng lại nên nên áp dụng hai phương pháp yêu cầu chất lượng sản phẩm cao (chỉ tiêu 1, 7), lại nên sử dụng phương pháp sấy lạnh bơm nhiệt nhiệt độ thấp  So sánh với sấy nóng: Nhìn chung, có số vật liệu sấy lạnh hiệu sấy gỗ, loại hoa có vỏ dày buộc phải sử dụng sấy nóng Đối với vật liệu lại, VLS nhạy cảm với nhiệt, dễ màu, mùi, chất dinh dưỡng, giá thành sản phẩm (chỉ tiêu 2) thị trường chấp nhận thời gian sấy (chỉ tiêu 3) không đòi hỏi phải nhanh nên sấy lạnh bơm nhiệt nhiệt độ thấp Như đảm bảo yếu tố chất lượng sản phẩm sấy Vì ưu điểm rõ rệt nêu nên công nghệ sấy bơm nhiệt phát triển giới vòng 50 năm qua tiếp tục hoàn thiện theo xu hướng chủ đạo sau: • Khống chế chế độ nhiệt độ, độ ẩm tác nhân sấy bơm nhiệt cách chặt chẽ; • Cho phép nhiệt độ tác nhân sấy (không khí) sau xử lý bơm SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631 Đồ án tốt nghiệp Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh nhiệt thay đổi dải nhiệt độ rộng từ 20-55 oC phụ thuộc vào vật liệu sấy, để tăng khả ứng dụng sấy bơm nhiệt; • Tối ưu hóa hệ thống sấy mặt bơm nhiệt với mục tiêu tiết kiệm lượng • Mở rộng phạm vi ứng dụng bơm nhiệt cho dạng nông sản thực phẩm khác c, Một số ứng dụng bơm nhiệt Bơm nhiệt ứng dụng ngành kinh tế sử dụng nguồn nhiệt như: - Công nghiệp sấy hút ẩm; - Các trình thu hồi nhiệt thải; - Công nghiệp chưng cất, tách chất; - Công nghiệp thực phẩm chủ yếu để tẩy rửa, tiệt trùng; - Công nghiệp vải sợi, gỗ bột giấy; - Tẩy rửa, mạ kim loại, sơn sấy kỹ thuật điện tử chế tạo máy; - Công nghiệp hoá học bay hơi, cô đặc ; - Điều tiết không khí tiện nghi công nghiệp, nông nghiệp, công trình công cộng y tế, văn hoá, thể thao ; - Ứng dụng bơm nhiệt nóng lạnh kết hợp,… Ta thấy rõ ứng dụng bơm nhiệt bảng 1.2 (theo [3]) SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631 Đồ án tốt nghiệp Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh Bảng 1.2: Một số khả ứng dụng bơm nhiệt thông dụng Mục đích sử dụng bơm nhiệt Sưởi ấm nhà bơm nhiệt gió- gió (ATA heat pump) Đun nước nóng gia dụng bơm nhiệt gió – nước (ATW heat pump) Đun nước nóng thương nghiệp công nghiệp (ATW heat pump) Công nghiệp sấy Quay vòng dòng nhiệt công nghiệp bay hơi, cô đặc, tháp chưng cất, xưởng giặt là, tẩy rửa vệ sinh thiết bị buồng sấy Thu hồi nhiệt thải từ trình công nghệ, khu đô thị, khu dân cư, sản xuất công nghệ, kết hợp với trung tâm cấp nhiệt, cấp lạnh, thu hồi nhiệt ngưng tụ Năng suất nhiệt, kW Nhiệt độ nguồn lạnh, oC 2,3 ÷ 14 Nhiệt độ môi trường 45 ÷ 50 2,3 ÷ 14 Nhiệt độ môi trường 45 ÷ 50 14 ÷ 250 Nhiệt độ môi trường 45 ÷ 70 2,3 ÷ 250 Nhiệt ẩm gió tuần hoàn 15 ÷ 50 250 ÷ 1000 30 ÷ 130 30 ÷ 50 1000 ÷ 5000 30 ÷ 70 50 ÷ 120 1.1.2 Các kết nghiên cứu bơm nhiệt a, Một số nghiên cứu bơm nhiệt nước SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631 Nhiệt độ nguồn nóng, oC Đồ án tốt nghiệp Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh  Nghiên cứu chuyển giao công nghệ sấy kẹo Jelly GS.TS Nguyễn Đức Lợi GS.TS Phạm Văn Tùy nghiên cứu chuyển giao công nghệ sấy kẹo Jelly công ty bánh kẹo Hải Hà phương pháp sấy lạnh dùng bơm nhiệt Và hiệu công nghệ đánh sau: • Có thể điều chỉnh nhiệt độ sấy từ 20 ÷ 25(oC) • Độ ẩm cùa không khí vào buồng đạt φ = 23(%) hoàn toàn đáp ứng tiêu sấy lạnh sản phẩm, độ ẩm bên 85(%) • Giá đầu tư buồng sấy 50(%) so với phương pháp cũ (dùng chất hút ẩm silicagel) • Giá vận hành khoảng 70(%) • Không phải thay thế, tái sinh chất hút ẩm • Có khả tự động hóa hoàn toàn trình khống chế nhiệt độ độ ẩm buồng sấy Tác giả Phạm Văn Tùy cộng nghiên cứu chế tạo thành công máy sấy lạnh hút ẩm đa ứng dụng sấy số sản phẩm như: cà rốt, củ cải, hành lá, Kết sản phẩm sau sấy giữ nguyên màu tự nhiên dù sấy khô, hàm lượng vitamin C mức cao hẳn so với sản phẩm rau sấy không khí nóng Công nghệ trao “Giải thưởng sáng tạo khoa học công nghệ Việt Nam” Vifotec năm 2003  Công nghệ thiết bị sấy Atiso Sở Khoa học Công nghệ tỉnh Lâm Đồng, Hội đồng nghiệm thu đề tài tỉnh Lâm Đồng tổ chức nghiệm thu đề tài nghiên cứu công nghệ thiết bị sấy Atiso phục vụ tiêu dùng nước xuất trường đại học nông lâm Tp Hồ Chí Minh thực Các phương pháp làm khô thủ công không đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm, độ ẩm sản phẩm không đồng đều, làm màu tự nhiên, tính dược phẩm giảm mùi vị đặc trưng Atiso, làm cho giá trị Atiso bị giảm khó cạnh tranh với thị trường lớn chủ yếu tiêu thụ nước Trên sở tính toán tính chất phận Atiso đặc tính hóa dược quan trọng, đề tài nghiên cứu công nghệ thiết bị sấy Atiso tiến hành thí nghiệm sơ phân tích đánh 10 SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631 Đồ án tốt nghiệp Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh ∑ Công suất quạt gió tuần hoàn 1,452 ∑Công suất hệ thống vi sóng 4,063 g, Chế độ sấy Bảng 3.10: Số liệu thực nghiệm chế độ sấy VẬT LIỆU SẤY (kg) Tên Bắt đầu 1h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h Khay 0,5 0,47 0,43 0,39 0,335 0,28 0,23 0,2 0,195 Khay 0,5 0,465 0,425 0,345 0,335 0,275 0,225 0,2 0,2 Khay 0,5 0,45 0,41 0,355 0,31 0,265 0,225 0,21 0,21 Khay 0,5 0,46 0,415 0,38 0,335 0,26 0,22 0,195 0,19 Khay 0,5 0,465 0,42 0,38 0,32 0,28 0,21 0,2 0,195 G2 1,865 1,675 1,465 1,215 0,725 0,475 0,37 0,355 w2 0,8 0,777 0,745 0,693 0,627 0,486 0,215 0,108 0,061 0,102 0,113 0,134 0,115 0,147 0,134 0,056 0,008 SMER  Công suất điện tiêu thụ: Công suất điện tiêu thụ ( kWh ) ∑Công suất hệ thống 14,92 ∑ Công suất MN + Quạt DN 9,83 61 SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631 Đồ án tốt nghiệp Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh ∑ Công suất quạt gió tuần hoàn 1,42 ∑Công suất hệ thống vi sóng 3,67 h, Chế độ sấy Bảng 3.11: Số liệu thực nghiệm chế độ sấy VẬT LIỆU SẤY (kg) Tên Bắt đầu 1h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h Khay 0,5 0,435 0,38 0,315 0,26 0,22 0,2 0,195 0,195 Khay 0,5 0,43 0,385 0,33 0,285 0,23 0,2 0,15 0,15 Khay 0,5 0,435 0,38 0,31 0,27 0,24 0,22 0,2 0,2 Khay 0,5 0,415 0,36 0,295 0,26 0,23 0,21 0,21 0,21 Khay 0,5 0,44 0,38 0,3 0,24 0,22 0,205 0,2 0,2 G2 1,865 1,52 1,25 0,915 0,68 0,505 0,4 0,32 0,32 w2 0,800 0,755 0,702 0,592 0,451 0,261 0,167 0,066 0,066 0,168 0,132 0,163 0,115 0,039 0,000 SMER 0,085 0,051  Công suất điện tiêu thụ: Công suất điện tiêu thụ ( kWh ) ∑Công suất hệ thống 62 SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631 16,4 Đồ án tốt nghiệp Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh ∑ Công suất MN + Quạt DN 11,49 ∑ Công suất quạt gió tuần hoàn 1,69 ∑Công suất hệ thống vi sóng 3,22 i, Chế độ sấy Bảng 3.12: Số liệu thực nghiệm chế độ sấy VẬT LIỆU SẤY (kg) Tên Bắt đầu 1h 2h 3h Khay 0,5 0,43 0,37 0,33 0,295 0,255 0,225 0,215 0,21 Khay 0,5 0,43 0,38 0,35 0,305 0,275 0,235 0,215 0,21 Khay 0,5 0,45 0,41 0,36 0,31 0,28 0,245 0,23 0,225 Khay 0,5 0,45 0,41 0,36 0,3 0,28 0,23 0,215 0,21 Khay 0,5 0,45 0,4 0,35 0,31 0,26 0,23 0,22 0,21 0,53 0,46 0,43 4h 5h 6h 7h 8h G2 1,865 1,575 1,335 1,115 0,885 0,715 w2 0,800 0,763 0,721 0,665 0,579 0,478 0,296 0,189 0,133 0,155 0,129  Công suất điện tiêu thụ: 0,118 0,123 0,091 0,099 0,038 0,016 SMER Công suất điện tiêu thụ ( kWh ) ∑Công suất hệ thống 14,93 ∑ Công suất MN + Quạt DN 10,44 63 SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631 Đồ án tốt nghiệp Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh ∑ Công suất quạt gió tuần hoàn 1,62 ∑Công suất hệ thống vi sóng 2,87 Chương ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ CHÍNH ẢNH HƯỞNG ĐẾN HỆ THỐNG SẤY BƠM NHIỆT KẾT HỢP VI SÓNG 4.1 So sánh giá trị SMER lý thuyết với thực tế  Từ kết tính toán SMER chế độ sấy không vi sóng, ta có bảng kết 4.1 đồ thị hình 4.1 Bảng 4.1: SMER tính toán thực tế lý thuyết SMER tính toán thực tế SMER tính toán lý thuyết Sai số Chế độ (40 độ C 0,74 m/s) Chế độ (25 độ C 0,9 m/s) Chế độ (40 độ C 0,9 m/s) 0,0751 0,0542 0,040 0,080 0,0561 0,0427 6,13% 3,39% 6,32% Hình 4.1: Đồ thị so sánh SMER thực tế lý thuyết  Nhận xét:  Nhìn vào bảng đồ thị hình 4.1 trên, ta thấy sai số SMER tính toán lý thuyết thực tế nhỏ (sai số nhỏ 3,39% lớn có 6,32%) nên mức độ xác, tin cậy phần mềm tính toán cao  Các giá trị SMER tính số liệu thực tế có giá trị nhỏ so với giá trị tính toán lý thuyết, sai số nhiều nguyên nhân tác động đến hệ thống sấy, nhiên tố bao gồm: 64 SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631 Đồ án tốt nghiệp Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh - Các tổn thất nhiệt bên ngoài; - Sai số thiết bị đo; - Độ ẩm ban đầu vật liệu sấy tác nhân sấy; - Nhiệt độ ban đầu vật liệu sấy tác nhân sấy  Ở chế độ sấy (tốc độ tác nhân sấy 0,74 m/s nhiệt độ tác nhân sấy 40oC) có giá trị SMER tính theo lý thuyết thực tế lớn (0,08 [kga/kWh] 0,0751 [kga/kWh]) nên nói chế độ sấy đem lại hiệu tách ẩm riêng phần cao  Ở chế độ sấy 2, nhiệt độ tác nhân sấy 25oC, tốc độ gió cao so với chế độ giá trị SMER chế độ giảm 27,83 % Tuy nhiên, sai số trường hợp lại nhỏ, có 3,39% nên tổn thất chế độ sấy so với chế độ lại  Với chế độ sấy 3, nhiệt độ tác nhân sấy 40oC tốc độ tác nhân sấy 0,9 m/s hiệu tách ẩm lại nhỏ (chỉ có 0,04 [kga/kWh]) Điều cho thấy, sấy tốc độ nhiệt độ cao chưa đem lại hiệu tách ẩm cao, mà lại có giá trị sai số lý thuyết thực tế lớn (6,32%) 4.2 Đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống sấy  Ta có bảng độ giảm khối lượng vật liệu sấy sau giờ: Bảng 4.2: Độ giảm khối lượng vật liệu sấy 45 độ C 40 độ C 35 độ C Trung bình theo tốc độ 0,9 m/s 67,8 % 78,0 % 70,4 % 72,1 % 0,74 m/s 80,5 % 78,6 % 71,6 % 76,9 % 0,575 m/s 71,3 % 81,5 % 72,4 % 75,1 % 65 SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631 Đồ án tốt nghiệp Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh Trung bình theo nhiệt độ 73,2 % 79,4 % 71,4 % 4.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ tác nhân sấy  Với vận tốc tác nhân sấy 0,9 m/s Hình 4.2: Ảnh hưởng nhiệt độ tốc độ TNS 0,9 m/s Bảng 4.3: Số liệu tốc độ TNS 0,9 m/s Giá trị G2 chế độ 35 oC (kg) Giá trị G2 chế độ 40 oC (kg) Giá trị G2 chế độ 45 oC (kg) 1,67 1,705 2,02 1,295 1,37 1,725 1,065 1,11 1,47 0,845 0,86 1,22 0,73 0,675 1,02 0,57 0,49 0,835 0,495 0,375 0,65 0,425 0,345 0,525 0,415 0,34 0,45  Với vận tốc tác nhân sấy 0,74 m/s Hình 4.3: Ảnh hưởng nhiệt độ tốc độ TNS 0,74 m/s Bảng 4.4: Số liệu tốc độ TNS 0,74 m/s Giá trị G2 chế độ 35 oC (kg) Giá trị G2 chế độ 40 oC (kg) 66 SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631 Giá trị G2 chế độ 45 oC (kg) Đồ án tốt nghiệp Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh 1,865 1,865 1,865 1,575 1,52 1,675 1,335 1,25 1,465 1,115 0,915 1,215 0,885 0,68 0,715 0,505 0,725 0,53 0,4 0,475 0,46 0,32 0,37 0,43 0,32 0,355  Với vận tốc tác nhân sấy 0,575 m/s Hình 4.4: Ảnh hưởng nhiệt độ tốc độ TNS 0,575 m/s Bảng 4.5: Số liệu tốc độ TNS 0,575 m/s Giá trị G2 chế độ 35 oC (kg) Giá trị G2 chế độ 40 oC (kg) Giá trị G2 chế độ 45 oC (kg) 1,665 1,865 2,44 1,395 1,5 2,125 1,22 1,28 1,615 0,925 0,97 1,17 0,74 0,69 0,95 0,55 0,445 0,645 0,46 0,345 0,535 0,395 0,31 0,465 0,315 0,295 0,43 67 SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631 Đồ án tốt nghiệp Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh  Nhận xét:  Nhìn vào đồ thị ta thấy chế độ sấy, khối lượng vật liệu sấy giảm mạnh tiếng đầu tiên, tiếng sau giảm chậm, gần không đáng kể  Khi tốc độ tác nhân sấy 0,9 m/s, nhiệt độ 40 oC, khối lượng vật liệu sấy giảm nhanh sau (78%) Còn nhiệt độ 45 oC có công suất vi sóng tác động lớn tốc độ giảm ẩm không chế độ 40oC 35oC Điều cho thấy, sấy chế độ tốc độ tác nhân sấy cao (vkk = 0,9 m/s), ta nên sấy nhiệt độ 45oC  Với tốc độ tác nhân sấy 0,74 m/s, nhiệt độ 45 oC 40oC có tốc độ giảm ẩm cao hẳn so với 35 oC, phần chênh lệch công suất vi sóng, phần tốc độ tác nhân sấy trung bình trường hợp sấy nhiệt độ thấp (35 oC) rõ ràng cho hiệu sấy thấp  Khi tác nhân sấy có tốc độ nhỏ (v kk = 0,575 m/s), nhiệt độ 40 oC có công suất vi sóng tác động nhỏ có tốc độ giảm ẩm cao (81,5%) Và tốc độ này, sấy nhiệt độ thấp (35oC) lại có tốc độ giảm ẩm chậm (chỉ có 72,4% sau giờ) Vì vậy, với tốc độ tác nhân sấy nhỏ, ta nên sấy nhiệt độ lớn 35oC  Tóm lại, ta thấy nhiệt độ tác nhân sấy ảnh hưởng lớn tới trình sấy Khi sấy nhiệt độ 40 oC, khối lượng vật liệu sấy giảm nhanh ổn định so với nhiệt độ 35 oC 45 oC Cụ thể sau tiếng, chế độ sấy có nhiệt độ tác nhân sấy 40 oC khối lượng vật liệu sấy (tính trung bình chế độ sấy) giảm 79,4%, nhiệt độ 45 o C 73,2%, nhiệt độ 35 oC 71,4 % 4.2.2 Ảnh hưởng tốc độ tác nhân sấy  Với nhiệt độ tác nhân sấy 45 oC Hình 4.5: Ảnh hưởng tốc độ nhiệt độ TNS 45 oC 68 SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631 Đồ án tốt nghiệp Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh Bảng 4.6: Số liệu nhiệt độ TNS 45 oC Giá trị G2 chế độ 0,9 m/s (kg) Giá trị G2 chế độ 0,74 m/s (kg) Giá trị G2 chế độ 0,575 m/s (kg) 2,02 1,865 2,44 1,725 1,675 2,125 1,47 1,465 1,615 1,22 1,215 1,17 1,02 0,95 0,835 0,725 0,645 0,65 0,475 0,535 0,525 0,37 0,465 0,45 0,355 0,43  Với nhiệt độ tác nhân sấy 40 oC Hình 4.6: Ảnh hưởng tốc độ nhiệt độ TNS 40 oC Bảng 4.7: Số liệu nhiệt độ TNS 40 oC Giá trị G2 chế độ 0,9 m/s (kg) Giá trị G2 chế độ 0,74 m/s (kg) Giá trị G2 chế độ 0,575 m/s (kg) 1,705 1,865 1,865 1,37 1,52 1,5 1,11 1,25 1,28 0,86 0,915 0,97 0,675 0,68 0,69 0,49 0,505 0,445 69 SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631 Đồ án tốt nghiệp Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh 0,375 0,4 0,345 0,345 0,32 0,31 0,34 0,32 0,295  Với nhiệt độ tác nhân sấy 35 oC Hình 4.7: Ảnh hưởng tốc độ nhiệt độ TNS 35 oC Bảng 4.8: Số liệu nhiệt độ TNS 35 oC Giá trị G2 chế độ 0,9 m/s (kg) Giá trị G2 chế độ 0,74 m/s (kg) Giá trị G2 chế độ 0,575 m/s (kg) 1,67 1,865 1,665 1,295 1,575 1,395 1,065 1,335 1,22 0,845 1,115 0,925 0,73 0,885 0,74 0,57 0,715 0,55 0,495 0,53 0,46 0,425 0,46 0,395 0,415 0,43 0,315  Nhận xét:  Ở nhiệt độ 45 oC với tốc độ tác nhân sấy 0,74 m/s có độ giảm ẩm cao nhất, khối lượng vật liệu sấy sau giảm 80,5 % mà công suất vi sóng tác động lại nhỏ (3,67 kW) Ở tốc độ 0,9 m/s 0,575 m/s lại có độ giảm ẩm chậm hẳn (67,8% 71,3%)  Ở nhiệt độ 40 oC, với tốc độ tác nhân sấy 0,575 m/s cho tốc độ giảm ẩm nhanh (khối lượng vật liệu sấy giảm 81,5% sau giờ) Tuy nhiên, hai chế độ 0,9 m/s 0,74 m/s có độ giảm ẩm 70 SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631 Đồ án tốt nghiệp Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh tương đối cao, chế độ 0,575m/s chút (chỉ chênh lệch 2,9 ÷ 3,5%)  Ở nhiệt độ 35 oC, tốc độ giảm ẩm nhanh tốc độ 0,575 m/s, hai chế độ lại không chênh lệch nhiều, xoay quanh 71,4% Độ giảm ẩm nhiệt độ chế độ sấy đồng đều, ta nhận thấy điều dễ dàng qua đường cong sấy hình 4.7  Tóm lại, tính lượng ẩm tách trung bình chế độ 0,74 m/s cho hiệu tốt với khối lượng vật liệu sấy sau giảm 76,9% 4.2.3 Ảnh hưởng công suất vi sóng  Hiệu tách ẩm trình sấy có tác động vi sóng thể qua bảng 4.9: Bảng 4.9 Hiệu tách ẩm trình sấy có tác động vi sóng v Công suất vi sóng SMER (kga/kWh) (m/s) (kW) 0,575 0,0875 6,24 35 0,74 0,0961 2,87 0,9 0,0775 3,14 0,575 0,0934 4,06 40 0,74 0,1077 3,22 0,9 0,0817 4,06 0,575 0,1066 4,21 45 0,74 0,1012 3,67 0,9 0,0943 4,58  Nhận xét  Nhìn vào bảng trên, ta thấy hiệu tách ẩm cao chế độ (40 oC; 0,74 m/s) thấp chế độ (35 oC; 0,9 m/s), công suất vi sóng tác động chế độ chênh lệch nhiều  Với công suất vi sóng tác dụng, chế độ (40 oC; 0,575 m/s) có hiệu tách ẩm cao so với chế độ (40oC; 0,9 m/s) Điều cho thấy, sấy nhiệt độ 40oC tốc độ tác nhân sấy nên < 0,9 m/s  Khi sấy 45oC, ta thấy giá trị SMER tỉ lệ nghịch với vận tốc tác nhân sấy, vận tốc nhỏ hiệu tách ẩm cao Công suất vi sóng t 71 SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631 Đồ án tốt nghiệp Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh chế độ 0,9 m/s rõ ràng lớn 0,74 m/s 0,575 m/s cho hiệu tách ẩm chế độ Vậy nên, nhiệt độ 45oC, ta nên chọn tốc độ tác nhân sấy thấp  Khi sấy nhiệt độ 35 oC 40 oC, ta thấy tốc độ phù hợp nhất, đem lại hiệu tách ẩm cao 0,74 m/s, với công suất vi sóng tác dụng nhỏ  Với tốc độ tác nhân sấy 0,74 m/s nhiệt độ 40 oC đem lại hiệu tách ẩm cao Còn với nhiệt độ 35 oC thấp hẳn, công suất vi sóng tác dụng có nhỏ so với chế độ 45 oC 40oC chút không đáng kể 72 SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631 Đồ án tốt nghiệp Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu ứng dụng hệ thống sấy bơm nhiệt kết hợp vi sóng đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy, tác giả xây dựng phương pháp đánh giá trực quan yếu tố tác động tới trình sấy dựa phần mềm chuyên ngành EES Đồng thời, việc phân tích số liệu thực nghiệm mà tác giả đo được, so sánh với giá trị tính toán theo lý thuyết, tác giả cho thấy yếu tố tốc độ, nhiệt độ tác nhân sấy công suất phát vi sóng có ảnh hưởng lớn trực tiếp đến hiệu tách ẩm riêng phần SMER thời gian sấy Theo đánh giá tác giả trên, chế độ sấy phù hợp để sấy chùm ngây tác nhân sấy có nhiệt độ 40oC, tốc độ 0,74 m/s vi sóng phát sau sấy tiếng (với 1/4 tổng công suất), phát tổng công suất sau tiếng đến kết thúc trình sấy Ngoài ra, việc nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng yếu tố góp phần không nhỏ việc tính toán, thiết kế hệ thống sấy phù hợp, tìm phương án tối ưu nhất, giúp tiết giảm chi phí lắp đặt, chi phí vận hành hệ thống sấy, qua góp phần tiết kiệm lượng đáng kể bảo vệ môi trường 73 SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631 Đồ án tốt nghiệp Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh TÀI LIỆU THAM KHẢO GS TSKH Trần Văn Phú, Kỹ Thuật Sấy, Nhà Xuất Bản Giáo Dục, 2008 GS TSKH Trần Văn Phú, Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống Sấy, Nhà Xuất Bản Giáo Dục, 2005 PGS TS Nguyễn Đức Lợi, Bơm Nhiệt, Nhà Xuất Bản Giáo Dục Việt Nam, 2014 PGS TS Nguyễn Đức Lợi, Hướng Dẫn Thiết Kế Hệ Thống Lạnh, Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật, 2000 Hoàng Hùng, Mô hệ thống bơm nhiệt hai chu trình sấy dược liệu Atiso, Đồ án tốt nghiệp, 2014 TS Vũ Huy Khuê, Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống sấy sử dụng kết hợp bơm nhiệt công nghệ vi sóng để sấy số loại nông sản, thực phẩm dược liệu, thuyết minh đề tài nghiên cứu khoa học, 2014 Kong Hoon Lee, Ook Jung Kim, Jongryul Kim, Performance Simulation of a Two-Cycle Heat Pump Dryer for High-Temperature Drying, 20 May 2010 Haghi A K and Amanifard N (2008) Analysis Of Heat And Mass Transfer During Microwave Drying Of Food Products Brazilian Journal of Chemical Engineering J.M Łechtanska, J Szadzinska , S.J Kowalski (2015) Microwave- and infrared-assisted convective drying of green pepper: Quality and energy considerations Poznan University of Technology, Institute of Technology and Chemical Engineering, Department of Process Engineering, Berdychowo 4, 60-965 Poznan, Poland 10 Reyes A., Cerón S., Zúñiga R., & Moyano P (2007) A comparative study of microwave-assisted air drying of potato slices Biosystems Engineering, 98, 310–318 11 Chien Hwa Chong, Adam Figiel, Chung Lim Law Aneta Wojdylo (2013) Combined Drying of Apple Cubes by Using of Heat Pump, Vacuum Microwave, and Intermittent Techniques Food and Bioprocess Technology 74 SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631 Đồ án tốt nghiệp Viện Khoa học & Công Nghệ Nhiệt - Lạnh 75 SVTH: Vũ Hữu Quý - 20110631