Vấn đề tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng chế biến sau thu hoạch các sản phẩm nông, lâm, thủy, hải sản đã và đang đặt ra như một thách thức có tính chất toàn cầu vì đây là chìa khóa để giải quyết vấn đề an ninh lương thực, đồng thời góp phần giảm ô nhiễm và hủy hoại môi trường thiên nhiên, đảm bảo sự phát triển bền vững của loài người. Do đó có thể nói hiện nay vấn đề tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường và giảm tổn thất chế biến, bảo quản sau thu hoạch các sản phẩm nông, lâm, thủy, hải sản có sự liên quan chặt chẽ, biện chứng với nhau bởi vì nâng cao chất lượng chế biến sau thu hoạch của các loại nông sản, thực phẩm, dược liệu kết hợp với sử dụng công nghệ sẽ trực tiếp và gián tiếp đóng góp cho việc sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả và bảo vệ môi trường. Ngược lại, ứng dụng những công nghệ tiên tiến có hiệu quả năng lượng sẽ góp phần giảm tổn thất sau thu hoạch lại góp phần đảm bảo an ninh lương thực trên thế giới. Thực trạng hiện nay cho thấy tỷ lệ thất thoát sau thu hoạch rất cao, nhất là mặt hàng nông sản, thực phẩm. Theo thống kê của Liên Hiệp Quốc, mỗi năm trên thế giới trung bình thiệt hại về lương thực chiếm từ 15 – 20%, tính ra tới 130 tỷ USD, đủ để nuôi sống 200 triệu ngườinăm (trong khi ở Việt Nam, tỷ lệ này tương đối cao từ 25% đến 30%). Để giải quyết vấn đề trên, ngoài vấn đề xử lý cận thu hoạch còn 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 các quá trình chế biến, bảo quản sau thu hoạch, ứng dụng các công nghệ sấy nông sản không chỉ cần kéo dài thời gian bảo quản mà còn giữ được phần nào chất lượng ban đầu của sản phẩm. Công nghệ sấy bơm nhiệt kết hợp với vi sóng là một công nghệ mới không chỉ giữ được các thành phần vitamin, các hợp chất hữu cơ có ích và mặt thương phẩm như màu sắc, mùi vị mà công nghệ còn thúc đẩy quá trình bốc hơi của sản phẩm nhanh hơn, qua đó giúp rút ngắn được thời gian sấy. Tuy nhiên, sấy là quá trình truyền nhiệt và truyền chất phức tạp với các điều kiện và chế độ sấy khác nhau. Các thông số như nhiệt độ tác nhân sấy, tốc độ gió hay công suất cấp vi sóng,… ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng cũng như thời gian sấy. Để khảo sát đánh giá các thông số ảnh hưởng đến hệ thống sấy bơm nhiệt kết hợp với vi sóng, từ đó hỗ trợ trong việc đưa ra được chế độ sấy phù hợp thì cần phải có một công cụ giúp ta tiết kiệm được thời gian và công sức thí nghiệm. Đây cũng chính là nội dung nghiên cứu của đề tài, đó là “Xây dựng phần mềm đánh giá ảnh hưởng các thông số tới hệ thống sấy bơm nhiệt kết hợp với vi sóng”.
Trang 1BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
ĐỀ TÀI: “XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CÁC THÔNG SỐ TỚI HỆ THỐNG BƠM NHIỆT KẾT HỢP VỚI VI SÓNG”
1, Đặt vấn đề
Vấn đề tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng chế biến sau thu hoạch các sản phẩm nông, lâm, thủy, hải sản đã và đang đặt ra như một thách thức có tính chất toàn cầu vì đây là chìa khóa để giải quyết vấn
đề an ninh lương thực, đồng thời góp phần giảm ô nhiễm và hủy hoại môi trường thiên nhiên, đảm bảo sự phát triển bền vững của loài người Do đó có thể nói hiện nay vấn đề tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường và giảm tổn thất chế biến, bảo quản sau thu hoạch các sản phẩm nông, lâm, thủy, hải sản có sự liên quan chặt chẽ, biện chứng với nhau bởi vì nâng cao chất lượng chế biến sau thu hoạch của các loại nông sản, thực phẩm, dược liệu kết hợp với sử dụng công nghệ sẽ trực tiếp và gián tiếp đóng góp cho việc sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả và bảo vệ môi trường Ngược lại, ứng dụng những công nghệ tiên tiến
có hiệu quả năng lượng sẽ góp phần giảm tổn thất sau thu hoạch lại góp phần đảm bảo an ninh lương thực trên thế giới
Thực trạng hiện nay cho thấy tỷ lệ thất thoát sau thu hoạch rất cao, nhất là mặt hàng nông sản, thực phẩm Theo thống kê của Liên Hiệp Quốc, mỗi năm trên thế giới trung bình thiệt hại về lương thực chiếm từ 15 – 20%, tính ra tới
130 tỷ USD, đủ để nuôi sống 200 triệu người/năm (trong khi ở Việt Nam, tỷ lệ này tương đối cao từ 25% đến 30%) Để giải quyết vấn đề trên, ngoài vấn đề xử
lý cận thu hoạch còn 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 các quá trình chế biến, bảo quản sau thu hoạch, ứng dụng các công nghệ sấy nông sản không chỉ cần kéo dài thời gian bảo quản mà còn giữ được phần nào chất lượng ban đầu của sản phẩm Công nghệ sấy bơm nhiệt kết hợp với vi sóng là một công nghệ mới không chỉ giữ được các thành phần vitamin, các hợp chất hữu cơ có ích và mặt thương phẩm như màu sắc, mùi vị mà công
Trang 2nghệ còn thúc đẩy quá trình bốc hơi của sản phẩm nhanh hơn, qua đó giúp rút ngắn được thời gian sấy Tuy nhiên, sấy là quá trình truyền nhiệt và truyền chất phức tạp với các điều kiện và chế độ sấy khác nhau Các thông số như nhiệt độ tác nhân sấy, tốc độ gió hay công suất cấp vi sóng,… ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng cũng như thời gian sấy Để khảo sát đánh giá các thông số ảnh hưởng đến
hệ thống sấy bơm nhiệt kết hợp với vi sóng, từ đó hỗ trợ trong việc đưa ra được chế độ sấy phù hợp thì cần phải có một công cụ giúp ta tiết kiệm được thời gian
và công sức thí nghiệm Đây cũng chính là nội dung nghiên cứu của đề tài, đó là
“Xây dựng phần mềm đánh giá ảnh hưởng các thông số tới hệ thống sấy bơm nhiệt kết hợp với vi sóng”
2 Giải quyết vấn đề
2.1 Cơ sở lý thuyết về hệ thống bơm nhiệt kết hợp vi sóng
2.1.1 Công nghệ sấy bơm nhiệt
Trước những yêu cầu về chất lượng sản phẩm ngày càng cao, nhất là sản phẩm xuất khẩu theo tiêu chuẩn quốc tế IFS,… ngoài yêu cầu về độ khô, một số sản phẩm còn đòi hỏi phải đảm bảo màu sắc, hương vị cao như các sản phẩm có chứa tinh dầu, hương hoa, dược phẩm, thực phẩm chất lượng cao… Vì vậy để đáp ứng được yêu cầu về màu sắc, mùi vị tự nhiên sau khi sấy, người ta đã áp dụng phương pháp sấy ở nhiệt độ thấp Trong đó phương pháp sấy sử dụng bơm nhiệt tỏ ra có hiệu quả cao hơn cả, với ưu điểm chính là nhiệt độ sấy thấp, chi phí công nghệ cũng như tiêu thụ năng lượng ít hơn nhiều so với các phương pháp sấy thăng hoa, sấy chân không… So sánh sấy bằng bơm nhiệt và các phương pháp khác được thể hiện ở bảng 1
Bản chất phương pháp sấy bằng bơm nhiệt khác với sấy nóng là không tạo
ra thế sấy bằng cách gia nhiệt cho VLS và TNS (không khí), mà tạo ra chênh lệch phân áp suất hơi nước trên bề mặt của vật liệu sấy và phân áp suất hơi nước trong TNS Trong đó việc làm giảm phân áp suất hơi nước hay độ chứa hơi trong TNS được thực hiện thông qua việc cho TNS là không khí đi qua dàn lạnh của bơm nhiệt, có nhiệt độ bề mặt nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương của TNS để khử ẩm Sau đó TNS lại được đi qua dàn ngưng trong của chính bơm nhiệt để gia nhiệt
Trang 3cho TNS, trước khi đi vào buồng sấy để tiếp xúc và nhận ẩm từ VLS Trong công nghệ sấy nhiệt độ thấy gradient nhiệt độ và nồng độ là cùng chiều nên thúc đẩy tốc độ bốc hơi nước của sản phẩm khá nhanh trong giai đoạn sấy ban đầu (0 và I).
Vì những ưu điểm rõ rệt nêu trên nên công nghệ sấy bằng bơm nhiệt rất phát triển trên thế giới trong vòng hơn 50 năm qua và hiện nay vẫn tiếp tục được hoàn thiện theo các xu hướng chủ đạo sau:
- Khống chế chế độ nhiệt độ, độ ẩm của tác nhân sấy trong bơm nhiệt một cách chặt chẽ;
- Cho phép nhiệt độ của TNS (không khí) sau khi xử lý bằng bơm nhiệt có thể thay đổi trong dải nhiệt độ rộng từ 20-55oC phụ thuộc vào các vật liệu sấy,
để tăng khả năng ứng dụng của sấy bằng bơm nhiệt;
- Tối ưu hóa hệ thống sấy về mặt bơm nhiệt với mục tiêu tiết kiệm năng lượng
- Mở rộng phạm vi ứng dụng của bơm nhiệt cho các dạng nông sản thực
Sấy thăng hoa và chân không
Sấy lạnh sử dụng máy hút ẩm kết hợp máy lạnh
hơn Ngắn hơn Lâu hơn sấy nóng
4 Chi phí đầu tư ban
Trang 48 Bảo vệ mụi trường Khụng
Dàn lạnh
Khay đựng vật liệu 2 1
ϕ = 1
d d
d1
t t t I
2 3
1 1
2 3
2
Dàn nóng 3
Hỡnh 2.1 Sơ đồ nguyờn lý và chu trỡnh TNS (khụng khớ) của bơm nhiệt
Tiờu biểu cho những nghiờn cứu đú trong thời gian gần đõy là những nghiờn cứu của cỏc tỏc giả sau: Prasertsan (1996), Soponronnarit (1998), Strommen (1994) cho thấy cỏc loại rau quả và nụng sản, đặc biệt dược liệu được sấy bằng bơm nhiệt cho chất lượng về màu sắc và mựi vị tốt hơn so với cỏc phương phỏp sấy khỏc
Điều này cũng được khẳng định trong bỏo cỏo của Mujumdar (2006), Filho (1995), đó nghiờn cứu sấy bột thực phẩm dành cho người ăn kiờng bằng phương phỏp sấy bơm nhiệt cho thấy sản phẩm sau khi sấy cú sự biến tớnh
Trang 5Alves-protein rất ít cũng như giữ được hoạt tính của enzyme so với bột thực phẩm được sản xuất bằng phương pháp sấy chân không.
Phương pháp sấy lạnh bằng bơm nhiệt đã được sử dụng để nghiên cứu quá trình sấy thịt quả hồng xiêm và cho thấy rằng thời gian sấy ngắn hơn so với sấy bằng không khí nóng (Janggam và cộng sự, 2008) Việc nghiên cứu sấy quả đào Úc (dạng thái lát) trong hệ thống sấy bằng bơm nhiệt đã được thực hiện bởi Sunthorvit
và cộng sự (2007) Kết quả cho thấy sản phẩm sấy có chất lượng tốt hơn so với phương pháp sấy nóng, nhất là hàm lượng lactone và terpenoid còn lại trong sản phẩm sấy
Tuy nhiên phương pháp sấy bơm nhiệt có yếu điểm đó là khi vật liệu sấy càng tiến tới trạng thái ẩm cân bằng trong giai đoạn sấy thứ II (hình 1), thì tốc độ sấy càng giảm, do thế sấy giữa VLS và TNS thấp không đủ để thoát ẩm Do đó dẫn đến độ ẩm cân bằng của VLS bằng bơm nhiệt là khá cao, cũng như chi phí điện năng tăng cao trong giai đoạn sấy này Đây chính là lý do tại sao giá thành sấy bằng bơm nhiệt khá cao làm hạn chế ứng dụng trong việc sấy nông sản
Để khắc phục vấn đề này và nâng cao hiệu quả năng lượng của hệ thống sấy bằng bơm nhiệt hiện nay trên thế giới có hai xu hướng chính:
- Hoàn thiện khả năng khử ẩm và tăng hiệu quả năng lượng của bơm nhiệt bằng cách sử dụng bơm nhiệt tầng có nhiều nhiệt độ sôi kết hợp với sấy theo chu kỳ gián đoạn Việc thay đổi nhiệt độ TNS theo bậc là một phương pháp hiệu quả để giảm thời gian sấy và cải thiện chất lượng sản phẩm cũng như cải thiện động học sấy (Chong và Law, (2009)) Trong quy mô phòng thí nghiệm ở Mỹ đã đạt được suất tiêu hao năng lượng cho việc tách 1 kg ẩm là 0,25-0.27 kWh/kg ẩm;
- Kết hợp bơm nhiệt với công nghệ sấy khác như vi sóng hoặc hồng ngoại.Trong đó xu hướng thứ 2 đang là xu hướng được giới nghiên cứu ở các nước trên thế giới quan tâm và triển khai nghiên cứu ứng dụng trong thời gian khoảng 3 năm trở lại đây
2.1.2 Công nghệ sấy bằng vi sóng
Sự hữu dụng của lò vi sóng để nấu ăn được phát hiện bởi Percy Le Baron Spencer (người Mỹ) vào năm 1945 khi một số bánh kẹo trong túi của ông bị tan
Trang 6chảy trong khi ông đang làm việc với các thiết bị radar Bắt đầu từ năm 1960, vi sóng được ứng dụng vào các quá trình chế biến như làm khô, ủ, nấu ăn và tiệt trùng Tuy nhiên phải tới những năm 70 thì kỹ thuật gia nhiệt bằng vi sóng mới băt đầu được đưa vào ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp thực phẩm dưới dạng
lò vi sóng và cũng phải tới những năm 90 của thế kỷ trước thì công nghệ vi sóng mới thực sự hoàn thiện và ứng dụng rộng rãi trong tiêu dùng Do các tính năng thuận lợi mà không thể được tìm thấy trong các phương pháp thông thường, chế biến bằng lò vi sóng đã đạt được ngày càng nhiều người ứng dụng ở các nước công nghiệp hoá Tại khu vực Đông Nam Á, các ứng dụng của năng lượng vi sóng đang còn hạn chế, mới chủ yếu giới hạn ở các thiết bị dân dụng, chưa có ứng dụng nhiều trong công nghiệp
Nguyên lý chung của công nghệ này là khi ta đặt thực phẩm trong môi trường có phát vi sóng (sóng vi ba) có tần số cao khoảng 2450 MHz, các sóng ngắn này tương tự sóng vô tuyến đi sâu vào trong lòng thực phẩm, mang theo điện- từ trường, khi gặp các phân từ nước H2O có cấu tạo phân cực từ các nguyên tử Oxi và hydro làm cấu trúc này xoay và định hướng lại theo hướng của điện-từ trường Do có tần số dao động của sóng vi ba rất lớn 2,45 tỷ lần/s nên điện trường luôn đổi cực, làm cho các phân tử nước luôn dao động rất nhanh và sinh nhiệt do ma sát Lượng nhiệt sinh ra này sẽ được truyền vào bên trong vật làm nóng vật và bay hơi nước Dựa theo nguyên lý trên trong khoảng 15 năm trở lại đây người ta đã ứng dụng chế tạo ra các thiết bị sấy bằng vi sóng có quy mô lớn được ứng dụng trong công nghiệp Vì sóng vi ba có bước sóng ngắn nên khả năng xuyên vào vật chỉ khoảng 10 cm nên phương pháp sấy này rất thích hợp với sấy nông sản, thực phẩm và dược liệu khi bán kính của VLS nhỏ hơn 10cm Ưu điểm chính của công nghệ sấy này là sản phẩm khô đều trong toàn bộ thể tích và rất nhanh, do nhiệt sinh ra từ chính các phân tử nước chứa trong lòng VLS, làm cho nhiệt độ ở đây cao hơn bề mặt và đẩy ẩm ra bề mặt bay hơi vào TNS Ví dụ:
Để sấy khô 100 kg gừng lát từ độ ẩm ban đầu là 90% xuống độ ẩm khoảng 1% với một hệ thống sấy vi sóng - khí nóng công suất 15 kW có thể hoàn thành công việc trong vòng 8 giờ Hiện nay để tăng khả năng tác động của vi sóng với các VLS có chiều dày lớn, trong công nghiệp người ta còn sử dụng vi sóng với tần
số thấp hơn 915 MHz khá gần với bước sóng Radio
Trang 7Do đó rút ngắn thời gian sấy cũng như đạt được độ ẩm cân bằng cuối quá trình sấy của vật liệu sấy thấp Đây là ưu điểm vượt trội của phương pháp sấy bằng vi sóng so với tất cả phương pháp sấy nóng và sấy lạnh khác.
Tốc độ sấy một sản phẩm của hệ thống vi sóng công nghiệp bị chi phối chủ yếu bởi lượng nước cần phải tách khỏi sản phẩm, công suất năng lượng vi sóng
sử dụng và tính chất điện môi của sản phẩm (khả năng của sản phẩm làm giảm năng lượng vi sóng tác động và kết quả là năng lượng vi sóng bị nó hấp thụ) Các yếu tố khác có ảnh hưởng đến tốc độ quá trình sấy là:
• Nhiệt dung riêng, nhiệt độ bay hơi và nhiệt nóng chảy của sản phẩm;
• Nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ yêu cầu cuối cùng của sản phẩm;
• Độ ẩm ban đầu và độ ẩm cuối cùng mong muốn;
• Kích thước và hình dạng của sản phẩm;
• Hạn chế nhiệt độ của sản phẩm
Như vậy, năng lượng vi sóng là một giải pháp cho phép làm tăng nhiệt độ VLS nhanh hơn các giải pháp thông thường Tuy nhiên tốc độ tăng nhiệt độ của VLS phụ thuộc và mật độ năng lượng vi sóng tác động vào VLS Để duy trì nhiệt
độ của VLS nằm trong giới hạn mong muốn ta cần phải làm chủ khâu điều chỉnh công suất phát vi sóng cho phù hợp
Nhược điểm chính của phương pháp sấy vi sóng là thiết bị sấy phức tạp, giá thành thiết bị cao Ngoài ra:
• Vi sóng có thể tương tác với một số kim loại sinh nhiệt rất cao dẫn đến cháy nổ, gây khó khăn trong việc thiết kế khung sấy và buồng sấy;
• Với mỗi loại vật liệu sấy khác nhau, có lượng nước khác nhau, nên ảnh hưởng của vi sóng lên từng loại vật liệu khác nhau, khó khống chế mức năng lượng mà vật liệu nhận được;
• Bản chất sấy vi sóng cũng chính là sấy sinh nhiệt với tốc độ nhanh, cho nên cần phải giải quyết bài toán điều chỉnh công suất phát sóng để đảm bảo nhiệt độ của VLS nằm trong giới hạn cho trước, từ đó khắc phục sự ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến chất lượng sản phẩm sấy;
• Mức tiêu thụ điện năng của hệ thống sấy vi sóng công nghiệp đang ở mức trung bình khoảng 1 kWh/kg ẩm tách được trong một giờ Tuy có thấp hơn
so với các giải pháp sấy khác như sấy không khí nóng tuần hoàn đến
Trang 830-40%, nhưng vẫn đang còn cao, cần phải nghiên cứu để giảm năng lượng tiêu thụ bằng giải pháp sấy lai ghép.
2.1.3 Sự kết hợp giữa bơm nhiệt và vi sóng
Kết hợp (lai ghép) công nghệ sấy ở nhiệt độ thấp bằng bơm nhiệt và sử dụng kết hợp với vi sóng là một trong số những giải pháp nhằm tăng khả năng ứng dụng và tính cạnh tranh của cả hai công nghệ Phương án kết hợp nêu trên cho phép giữ nguyên được các ưu điểm của hai công nghệ sấy, đồng thời rút ngắn thời gian sấy (ưu điểm sấy vi sóng), tăng chất lượng sản phẩm của quá trình sấy( ưu điểm sấy ở nhiệt độ thấp bằng bơm nhiệt Hơn nữa công nghệ lai ghép này cho phép tiết kiệm một lượng năng lượng đáng kể so với sử dụng riêng biệt từng công nghệ Do đó trong thời gian gần đây xuất hiện một số các nghiên cứu của nước ngoài về vấn đề này Sơ đồ nguyên lý của hệ thống sấy bơm nhiệt kết hợp với vi sóng được thể hiện ở hình 2
Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống sấy kết hợp bơm nhiệt và bộ phát vi sóng
Trong các nghiên cứu nêu trên các tác giả đã chỉ ra với phương án kết hợp như trên các tác giả đã chỉ ra những ưu điểm chính của hệ thống:
- Tận dụng được thế mạnh của cả sấy bằng bơm nhiệt ở nhiệt độ thấp và sấy bằng vi sóng cho phép sấy được các vật liệu có vỏ dày và kích thước dày;
- Rút ngắn được thời gian sấy còn khoảng một nửa so với sấy bằng bơm nhiệt
Trang 9thuần túy, do đó có khả năng tiết kiệm năng lượng tiêu thụ tới 30-40%;
- Hệ số tách ẩm riêng phần SMER tăng tới 40% so với sấy bơm nhiệt thuần túy
Chính vì những lý do nêu trên nên hiện nay xu hướng nghiên cứu kết hợp sấy bằng bơm nhiệt với hệ thống phát vi sóng vẫn diễn ra mạnh mẽ trong vòng khoảng 3 năm trở lại đây Hiện nay đã xuất hiện một số hệ thống sấy kết hợp bơm nhiệt, vi sóng và sấy chân không Hệ thống này theo các tác giả, có hiệu quả sấy rất tốt, tuy nhiên rõ ràng giá thành đầu tư và chi phí vận hành rất đắt do
đó lại làm hẹp phạm vi ứng dụng Do đó phương án khả thi nhất cho việc ứng
dụng vẫn là công nghệ sấy kết hợp bơm nhiệt và vi sóng.
2.2 Tiến hành thí nghiệm trên hệ thống sấy bơm nhiệt vi sóng BK-BNVS.10 2.2.1 Công tác chuẩn bị
Để đảm bảo quá trình thí nghiệm được an toàn, chất lượng, số liệu thí nghiệm được chính xác, công tác chuẩn bị tốt ban đầu không thể thiếu Trước khi tiến hành thí nghiệm sấy chum ngây phải thực hiện các công việc sau:
• Kiểm tra tình trạng máy thí nghiệm
Hình 2.3 Hệ thống sấy lạnh bơm nhiệt kết hợp vi sóng BK-BNVS.10
Trang 10Kiểm tra các thiết bị, bộ phận của máy như máy nén, các dàn trao đổi nhiệt, quạt ly tâm, quạt hướng trục, động cơ quạt, các van, các thiết bị điện…Đối với các thiết bị có bộ phận bôi trơn nếu cần thiết phải bảo dưỡng, tra dầu mỡ Đặc biệt đối với các đầu đo, do lâu ngày máy không chạy, rất dễ xảy ra đứt các mối nối, han gỉ, không tiếp xúc, gây sai số… Vì vậy tôi đã tiến hành kiểm tra rất
kỹ, đo thông mạch kiểm tra từng đầu đo, kiểm tra độ chính xác, đầu đo nào không đảm bảo thì thay thế Sau khi kiểm tra xong các thiết bị, bộ phận ta cho máy chạy thử để đánh giá chính xác tình trạng của máy và khắc phục ngay để đảm bảo máy hoạt động hiệu quả tốt
• Kiểm tra sự rò lọt không khí
Khi máy hoạt động an toàn, hiệu quả, trước khi đưa máy vào thí nghiệm sấy, công việc không thể thiếu đó là kiểm tra sự rò lọt không khí Đặc điểm của sấy bằng bơm nhiệt nhiệt độ thấp là nhiệt độ và độ ẩm của không khí sau sấy là nhỏ nên phải tránh sự rò lọt không khí Khi không khí lọt mang lượng ẩm lớn vào sẽ làm giảm hiệu suất sấy, độ ẩm của buồng sấy không thể giảm xuống tới mức yêu cầu, vật liệu sấy không khô Vì vậy tôi tiến hành dùng băng dính, keo dính silicon làm kín vào các khe, các mối lắp ghép, các lỗ hở, đặc biệt ở phía quạt hút Sau đó cho máy chạy thử không tải đo các thông số của không khí trước và sau các chu kì sấy Hệ thống đảm bảo ít rò lọt không khí
Trên cơ sở nghiên cứu về bơm nhiệt sấy, để tiến hành thí nghiệm đảm bảo đúng các thông số thí nghiệm, chế độ thí nghiệm, tôi đã xây dựng trước số thí nghiệm, các chế độ thí nghiệm cụ thể ở từng giá trị tTNS, GVLS, uTNS, BP cụ thể Số thí nghiệm được xây dựng trên cơ sở: đánh giá ảnh hưởng của các thông số tTNS,
GVLS, uTNS, BP đến hiệu quả quá trình sấy chùm ngây và xác định phương án tối
ưu Với các chế độ thí nghiệm để xác định giá trị tối ưu của các thông số và chế
Trang 11độ thí nghiệm để đánh giá ảnh hưởng của các thông số đến hiệu quả sấy Các thí nghiệm được tiến hành sấy theo mẻ.
Chùm ngây được rửa sạch Đối với chùm ngây thì tuốt lá và cắt nhỏ cuống, sau đó sắp đều lá và cuống lên khay Trước khi rải lên khay sấy, cân đủ khối lượng chùm ngây cần sấy cho một mẻ
Ngoài 4 thông số ảnh hưởng lớn nhất, chiều dày lớp chùm ngây trên khay sấy cũng ảnh hưởng đến hiệu quả sấy Để đánh giá chính xác và đầy đủ ảnh hưởng của các thông số, trong quá trình thí nghiệm, theo dõi, quan sát thay đổi thứ tự khay sấy trong buồng sấy, số lượng khay sấy Cùng khối lượng vật liệu sấy, thay đổi số lượng khay sấy thì chiều dày lớp vật liệu sấy khác nhau
2.2.2 Tiến hành thí nghiệm
Các khay sấy được xếp theo thứ tự từng tầng trong buồng sấy, ta tiến hành đóng cửa buồng sấy, làm kín rồi cho máy chạy Tiến hành lấy số liệu thực
nghiệm theo trình tự sau:
1. Bấm giờ đồng hồ ghi lại thời gian bắt đầu máy làm việc;
2. Ghi lại số chỉ của các công tơ điện tại thời điểm máy bắt đầu làm việc;
3. Đo tốc độ gió lưu chuyển trong hệ thống;
4. Khi hệ thống làm việc ổn định, vặn núm chuyển mạch ghi lại các giá trị nhiệt độ, độ ẩm của không khí tại các điểm trong buồng sấy;
5. Ghi lại giá trị áp suất của môi chất lạnh trên các đồng hồ đo áp suất;
6. Cân khối lượng vật liệu sấy;
7. Lặp lại từ bước 4 đến bước 6 sau mỗi tiếng đồng hồ để lấy số liệu;
8. Ghi lại chỉ số của các công tơ điện, thời gian đã thí nghiệm Kết thúc một chế độ thí nghiệm;
9. Đóng gói vật liệu sau khi sấy, cân khối lượng thu được sau khi sấy
2.3 Tính toán trên phần mềm đánh giá ảnh hưởng của các thông số và so sánh với số liệu thực nghiệm
2.3.1 Mô hình toán học của phần mềm đánh giá ảnh hưởng các thông số tới
hệ thống bơm nhiệt kết hợp với vi sóng.
Với các thông số cho trước của hệ thống sấy:
Trang 12 Năng suất của hệ thống sấy: G2(kg/mẻ)
Độ ẩm vào và ra của vật liệu sấy: ω1 và ω2 (%)
Nhiệt độ của tác nhân sấy vào buồng sấy: t5 (oC)
Độ ẩm của tác nhân sấy vào buồng sấy: φ5(%)
Thời gian sấy một mẻ: τ (h)
Áp suất khí quyển: B = 745/750 (bar)
Lưu lượng không khí: Gkk (m3/h)
Các bước tính toán trong phần mềm:
Lượng nước ngưng được (lượng ẩm cần bốc ) của mẻ sấy:
Wme = G2
1 2 1
1
ω ω ω
Nhiệt độ ngưng tụ của chu trình 1 là: t k1 = t 5 + Δt min
Phân áp suất bão hòa tại điểm 5:
4026,42exp 12
.
b b
p d
φ φ
=
−
Entanpy tại điểm 5:
I5 = Cpk.t5 + d5.(r + Cpa.t5)
Các thông số tại điểm 1:
Coi quá trình sấy là đẳng nhiệt => t1= t5
1
1
4026,42exp 12