Tính toán, thiết kế hệ thống sấy năng lượng mặt trời kết hợp bơm nhiệt

i LỜI CẢM ƠN Sau bốn năm học trường Đại học Nha Trang, đến giai đoạn cuối chương trình đào tạo trường hoàn thành đồ án tốt nghiệp đại học Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp, nhận giúp đỡ vô quý giá từ Ban chủ nhiệm Khoa Cơ Khí tạo điều kiện thuận lợi, bảo, sẵn sàng giúp đỡ Thầy Cô môn Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban chủ nhiệm Khoa Cơ Khí toàn thể Thầy, Cô giáo tham gia giảng dạy suốt bốn năm qua Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành, lời biết ơn sâu sắc tới Thầy Trần Đại Tiến trực tiếp hướng dẫn, tận tình bảo, tạo điều kiện tốt cho hoàn thành đồ án tốt nghiệp Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Cha, Mẹ, Anh Chị, tất người bạn giúp suốt chặng đường học tập suốt thời gian làm đề tài tốt nghiệp, cho động lực để hoàn thành khóa học đề tài tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn ! Nha Trang, tháng năm 2016 Sinh viên thực Nguyễn Mạnh Thảo ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI, BƠM NHIỆT, CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Tổng quan sấy 1.1 Quá trình sấy 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Mục đích 1.2 Đặc điểm trình sấy 1.2.1 Giai đoạn làm nóng 1.2.2 Giai đoạn sấy tốc độ không đổi 1.2.3 Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần 1.3 Khuếch tán nước nguyên liệu 1.3.1 Sự khuếch tán nước nguyên liệu 1.3.2 Khuếch tán ngoại 1.3.3 Khuếch tán nội 1.3.4 Mối quan hệ khuếch tán ngoại khuếch tán nội 1.4 Một số nhân tố ảnh hưởng tốc độ sấy 1.4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ không khí 1.4.2 Ảnh hưởng tốc độ chuyển động không khí 1.4.3 Ảnh hưởng độ ẩm tương đối không khí 1.4.4 Kích thước nguyên liệu: 1.5 Những biến đổi nguyên liệu trình làm khô 1.5.1 Những biến đổi cảm quan: 1.5.2 Những biến đổi hóa học: 10 Sấy lượng mặt trời 11 2.1 Sơ lược mặt trời 11 iii 2.2 Ứng dụng vào lĩnh vực sấy 14 Sấy bơm nhiệt 19 3.1 Sợ lược hệ thống bơm nhiệt 19 3.2 Lịch sử hình thành phát triển bơm nhiệt 20 3.3 Các công trình ứng dụng bơm nhiệt sấy 21 3.3.1 Các tác giả nước 21 3.3.2 Các tác giả nước 22 Chọn phương án thiết kế 26 4.1 Sấy bơm nhiệt 26 4.2 Sấy xạ mặt trời kết hợp đối lưu 28 4.3 Sấy lượng mặt trời kết hợp với tách ẩm từ dàn lạnh 29 4.4 Sấy lượng xạ mặt trời kết hợp bơm nhiệt 31 CHƯƠNG II TÍNH THIẾT KẾ VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG SẤY 33 Tính kích thước hệ thống sấy 33 Tính toán nhiệt trình sấy 34 2.1 Đồ thị sấy 35 2.2 Xác định điểm nút đồ thị I-d trình sấy 36 2.3 Tính thời gian sấy 37 2.4 Tính toán nhiệt trình 38 2.4.1 Xác định lượng ẩm bốc 38 2.4.2 Lượng không khí khô cần thiết để làm bay kg ẩm 39 2.4.3 Lượng nhiệt thu từ ngưng tụ 1kg ẩm 39 2.4.4 Năng suất quạt gió:( Vq) 39 2.4.5 Nhiệt lượng xạ mặt trời 40 2.4.6 Tổn thất nhiệt 41 2.4.7 Nhiệt lượng dàn nóng cung cấp cho trình sấy để làm bay kg ẩm 41 Tính chọn thiết bị cho bơm nhiệt 42 iv 3.1 Sơ đồ chu trình bơm nhiệt 42 3.2 Chọn môi chất lạnh 44 3.3 Tính chọn công suất máy nén lạnh cho bơm nhiệt 44 3.4 Tính chọn dàn ngưng 47 3.5 Tính chọn dàn bay 54 3.6 Tính điều chỉnh chiều dài ống mao 60 3.7 Chọn quạt cho hệ thống 61 3.8 Chọn đường ống dẫn môi chất 62 CHƯƠNG LẮP ĐẶT, CHẠY THỬ VÀ ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT 64 Chuẩn bị vật tư, thiết bị lắp đặt 64 1.1 Chuẩn bị vật tư, thiết bị 64 1.2 Tiến hành lăp đặt 66 CHƯƠNG TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA, VẬN HÀNH HỆ THỐNG SẤY 80 Mạch động lực 80 Hệ thống tự động hóa 80 Vận hành hệ thống 83 3.1 Sấy chế độ xạ mặt trời kết hợp bơm nhiệt 83 3.2 Sấy xạ mặt trời kết hợp đối lưu 83 3.3 Sấy xạ mặt trời kết hợp làm lạnh tách ẩm 84 3.4 Sấy bơm nhiệt 84 CHƯƠNG THỬ NGHIỆM MỘT SỐ SẢN PHẨM SẤY 85 Xây dựng đường cong sấy đường cong tốc độ sấy 87 Chất lượng cảm quan 89 Tỉ lệ hút ẩm 92 Mức tiêu hao lượng cho kg sản phẩm sấy 92 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Máy sấy cà phê lương mặt trời 15 Hình 1.2 Máy sấy thóc lượng mặt trời 16 Hình 1.3 Máy sấy gỗ lượng mặt trời 16 Hình 1.4 Nguyên lí làm việc hệ thống sấy lượng mặt trời đơn giản 17 Hình 1.5 Máy sấy lượng mặt trời kết hợp đối lưu để sấy thủy sản 18 Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống bơm nhiệt đơn giản 19 Hình 1.7 Sơ đồ thiết kế dự kiến 26 Hình 1.8 Đồ thị I –d sấy bơm nhiệt 27 Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lí hệ thống sấy bơm nhiệt 27 Hình 1.10 Đồ thị I – d sấy xạ kết hợp đối lưu 28 Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý sấy xạ kết hợp đối lưu 29 Hình 1.12 Đồ thị I – d sấy xạ mặt trời kết hợp tách ẩm dàn lạnh 30 Hình 1.13 Sơ đồ nguyên lý sấy xạ mặt trời kết hợp tách ẩm dàn lạnh 30 Hình 1.14 Đồ thị I – d sấy xạ mặt trời kết hợp bơm nhiệt 31 Hình 1.15 Sơ đồ nguyên lý sấy xạ mặt trời kết hợp bơm nhiệt 32 Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống sấy xạ mặt trời kết hợp bơm nhiệt 34 Hình 2.2 Đồ thị biểu diễn trình sấy 35 Hình Sơ đồ hệ thống bơm nhiệt 42 Hình 2.4 Chu trình làm việc bơm nhiệt 43 Hình 2.5 Kích thước dàn ngưng 53 Hình 2.6 Kích thước dàn lạnh 60 Hình 3.1 Mặt chiếu tầng 67 Hình 3.2 Mặt chiếu tầng 67 Hình 3.3 Mặt chiếu đứng khung đỡ 68 Hình 3.4 Bố trí thiết bị tầng 69 Hình 3.5 Mặt cắt cụm dàn lạnh, dành nóng quạt 70 Hình 3.6 Hình chiếu mô khối thiết bị 70 Hình 3.7 Mặt bố trí thiết bị tầng 71 vi Hình 3.8 Sơ đồ hệ thống để đường gas 72 Hình 3.9 Kết cấu bao che thiết bị 74 Hình 3.10 Mặt trước dàn lạnh sau lắp chắn 75 Hình 3.11 Cố định kính bát V 76 Hình 3.11 Tấm đỡ giá sấy 77 Hình 3.12 Giá sấy sản phẩm 77 Hình 3.13 Bố trí thiết bị tủ điện 78 Hình 3.14 Hệ thống sấy thực tế 79 Hình 3.15 Hệ thống sấy thực tế 79 Hình 4.1 Mạch điện động lực 80 Hình 4.2 Mạch điện điều khiển 81 Hình 5.1 Đồ thị đường cong sấy chế độ sấy 88 Hình 5.2 Đồ thị đường cong tốc độ sấy chế độ sấy 88 Hình 5.3 Mực sấy xạ kết hợp bơm nhiệt 89 Hình 5.4 Mực sấy bơm nhiệt 90 Hình 5.5 Mực sấy xạ kết hợp đối lưu 90 Hình 5.6 Mực phơi nắng 90 Hình 5.7 Mực sấy xạ kết hợp tách ẩm từ dàn lạnh 91 Hình 5.3 Đồ thị biểu diễn chất lượng cảm quan sản phẩm sấy 91 Hình 5.4 Đồ thị biểu diễn tỉ lệ hút ẩm sản phẩm sấy 92 Hình 5.5 Đồ thị biểu diễn chi phí lượng cho kg sản phẩm 93 vii DANH MỤC BẢNG Bảng Các thông số đồ thị I-d 36 Bảng Kết tính toán thời gian sấy 38 Bảng Các thông số trạng thái đồ thị logP-i 46 Bảng Vật tư chế tạo thiết bị 65 Bảng Dụng cụ chế tạo thiết bị 65 Bảng Thiết bị điện 66 Bảng Khối lượng sắt vuông 66 Bảng Giá trị dòng điện chế độ sấy 74 Bảng 9.1 Kết sấy thực nghiệm Mực 85 Bảng 9.2 Kết sấy thực nghiệm mực 86 Bảng 9.3 Kết sấy thực nghiệm 87 Bảng 10 Mức tiêu hao lượng theo phương pháp 93 Bảng 11 Kết sấy thực nghiệm 94 LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam nước có sản lượng sản phẩm lĩnh vực nông, lâm, ngư nghiệp lớn, nhiên chủ yếu dạng thô chưa chế biến nên thời gian bảo quản thấp, ảnh hưởng đến chất lượng giá trị sản phẩm Hiện có nhiều phương pháp để bảo quản sấy số Trong sấy có nhiều phương pháp khác tùy thuộc vào loại sản phẩm chất lượng theo yêu cầu Nhưng vấn đề lượng giá thành phần qua trọng thời buổi hội nhập Việt Nam trường quốc tế Nước ta biết đến quốc gia dồi nguồn lượng xạ mặt trời với số nắng trung bình năm 3000 Từ xa xưa ông cha ta biết cách tận dụng nguồn lượng vô tận để sấy có sản phẩm nông nghiệp thủy sản, nhiên hiệu lại không cao phụ thuộc vào thời tiết, không khống chế nhiệt độ… Do chất lượng sản phẩm giảm nhiều mà chi phí lao động tăng Sấy bơm nhiệt phương pháp phổ biến chi phí thấp mà chất lượng sản phẩm thu tốt Vì vậy, kết hợp phương pháp sấy lượng xạ mặt trời bơm nhiệt giải pháp để giảm chi phí sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm tận dụng nguồn lượng vô tận Đề tài “ tính toán thiết kế hệ thống sấy lượng mặt trời kết hợp bơm nhiệt” nhằm thực hóa phương pháp trên! Dù cố gắng đề tài không tránh khỏi sai sót mong thầy cô thông cảm Em xin cảm ơn! CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI, BƠM NHIỆT, CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Tổng quan sấy 1.1 Quá trình sấy 1.1.1 Khái niệm Sấy phương pháp bảo quản thực phẩm đơn giản, an toàn dễ dàng Sấy làm giảm độ ẩm thực phẩm đến mức cần thiết vi khuẩn, nấm mốc nấm men bị ức chế không phát triển hoạt động được, giảm hoạt động enzyme, giảm kích thước trọng lượng sản phẩm Quá trình sấy trình làm khô vật thể, vật liệu, sản phẩm phương pháp bay nước Như vậy, trình sấy khô vật thể diễn biến sau: + Nung nóng vật liệu từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ bầu ướt tương ứng với môi trường không khí xung quanh + Vận chuyển ẩm từ lớp bên bên + Vận chuyển ẩm từ lớp bề mặt vật liệu môi trường bên 1.1.2 Mục đích Sấy nhằm làm giảm bớt lượng nước có nguyên liệu qua ức chế hoạt động enzyme vi sinh vật, kéo dài thời gian bảo quản Ngoài sấy để làm tăng hàm lượng chất khô, chất dinh dưỡng, tăng độ dẻo dai cho sản phẩm đồng thời giúp cho trình chế biến vận chuyển dễ dàng 1.2 Đặc điểm trình sấy Đặc điểm trình sấy vật thể có độ ẩm tương đối cao, nhiệt độ sấy tốc độ sấy chuyển động không khí không lớn xảy theo ba giai đoạn giai đoạn làm nóng vật, giai đoạn sấy tốc độ không đổi, giai đoạn tốc độ sấy giảm dần Đối với trường hợp sấy với điều kiện khác trình sấy xảy ba giai đoạn giai đoạn đan xen khó phân biệt Các giai đoạn sấy sau: 1.2.1 Giai đoạn làm nóng Giai đoạn đưa vật vào buồng sấy tiếp xúc với không khí nóng nhiệt độ vật đạt nhiệt độ kế ước Trong trình sấy toàn vật gia nhiệt Ẩm lỏng vật gia nhiệt đạt nhiệt độ sôi ứng với phân áp suất nước môi trường không khí buồng sấy Do làm nóng nên độ ẩm vật có giảm chút bay ẩm nhiệt độ vật tăng dần nhiệt độ kế ước Tuy vậy, tăng nhiệt độ trình xảy không phần phần vật Vùng vật đạt đến nhiệt độ kế ước chậm Đối với vật dễ sấy giai đoạn làm nóng vật xảy nhanh 1.2.2 Giai đoạn sấy tốc độ không đổi Kết thúc giai đoạn gia nhiệt, nhiệt độ vật nhiệt độ kế ước Tiếp tục cung cấp nhiệt, ẩm vật hoá nhiệt độ vật giữ không đổi nên nhiệt cung cấp để làm hóa Ẩm hóa lớp vật liệu sát bề mặt vật, ẩm lỏng bên vật truyền bề mặt vật để hóa Do nhiệt độ không khí nóng không đổi, nhiệt độ vật không đổi nên chênh lệch nhiệt độ vật môi trường không đổi Điều làm cho tốc độ giảm độ chứa ẩm vật theo thời gian không đổi, có nghĩa tốc độ sấy không đổi 1.2.3 Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần Kết thúc giai đoạn sấy tốc độ không đổi ẩm tự bay hết, lại vật ẩm liên kết Năng lượng để bay ẩm liên kết lớn ẩm tự tăng lên độ ẩm vật nhỏ Do tốc độ bay ẩm giai đoạn nhỏ giai đoạn sấy tốc độ không đổi có nghĩa tốc độ sấy giai đoạn nhỏ giảm theo thời gian sấy Quá trình sấy 82 Nguyên lí hoạt động: Cấp điện cho hệ thống, Ewelly cấp nguồn, bảng hiển thị báo nhiệt độ buồng sấy Bật CT-1, quạt dàn ngưng chạy, cấp nguồn cho công tắc tơ dẫn đến tiếp điểm cuộn dây đóng lại, đèn báo hiệu sáng Bật CT-2, mạch kín máy nén chạy, đèn báo hiệu sáng Ở công tắc CT-3 có chế độ: Bật chế độ Man van điện từ mở, quạt dàn ngưng phụ chạy, đèn báo hiệu sáng Bật chế độ Auto, thiết bị phải đợi đến đạt thông số cài đặt sẵn chạy tự động ngắt xuống đến nhiệt độ cài trước Cài đặt thông số cho Ewelly Đầu tiên ta thiết lập điểm mốc nhiệt độ cho thiết bị, chọn nhiệt độ nằm nhiệt độ giới hạn giới hạn thiết bị Ví dụ: ta thiết lại nhiệt độ buồng sấy nằm khoảng 38 ÷ 42 0C chọn nhiệt độ thiết lập khoảng 40 83 Tiếp theo ta giữ nút set để vào mục HC, ta chọn C chế độ nhiệt độ thấp Nhấn nút xuống tới mục LS ( mốc nhiệt độ dưới), mục máy thiết lập nhiệt độ sẵn tùy theo yêu cầu mà ta thay đổi lại, ví dụ trường hợp nhiệt độ hạ xuống 380C quạt dàn ngưng van điện từ ngắt.( lưu ý: điều chỉnh nhiệt độ tay phải nhấn nút set, tay nhấn nút điều chỉnh) Thả nút set nhấn nút xuống tới mục HS ( mốc nhiệt độ trên), ta cài nhiệt độ bên 420C, tức đạt tới nhiệt độ quạt dàn ngưng phụ van điện từ mở Các thao tác làm mục LS Ở mục delayed time ta chọn phút, trừ trường hợp động thiết bị dừng, chạy đột xuất dẫn đến tải không khởi động Mục CA ta chọn 00 C nhiệt cộng bù vào nhiệt độ cài đặt mục HS LS Vận hành hệ thống 3.1 Sấy chế độ xạ mặt trời kết hợp bơm nhiệt Đẩy hệ thống trời với điều kiện trời nắng Sau xếp vật liệu sấy lên giá để vào buồng sấy ta mở van chặn lên dàn nóng dàn ngưng phụ, bật CB cấp nguồn cho hệ thống Bật công tắc CT-1 cho quạt chạy, sau bật CT-2 máy nén chạy cuối bật CT-3 chế độ Auto Việc thiết lập nhiệt độ hệ thống làm trước Cho máy chạy chạy thời gian, ý quan sát chế độ tự động có hoạt động nhiệt độ buồng sấy tăng tới nhiệt độ thiết lập trước Kiểm tra dòng áp suất hút, nén xem có bất thường không (so sánh với chạy lần đầu) Nếu chế độ Auto không hoạt động ta chuyển sang chế độ Man để kiểm soát nhiệt độ sấy Khi hoàn thành xong sản phẩm sấy, tắt máy vệ sinh buồng sấy 3.2 Sấy xạ mặt trời kết hợp đối lưu Sau xếp vật liệu sấy lên giá để vào buồng, bật CB cấp nguồn cho hệ thống 84 Bật CT-1 cho quạt chạy, điều chỉnh chiết áp để thiết lập vận tốc gió mong muốn Khi hoàn thành xong sản phẩm sấy, tắt máy vệ sinh buồng sấy 3.3 Sấy xạ mặt trời kết hợp làm lạnh tách ẩm Sau xếp vật liệu sấy lên giá để vào buồng sấy ta đóng van chặn lên dàn nóng mở van chặn vào dàn ngưng phụ, bật CB cấp nguồn cho hệ thống Bật công tắc CT-1 cho quạt chạy, bật CT-2 máy nén chạy cuối bật CT-3 chế độ Man Kiểm tra lại dòng, áp suất nén, hút Khi hoàn thành xong sản phẩm sấy, tắt máy vệ sinh buồng sấy 3.4 Sấy bơm nhiệt Vận hành chế độ sấy xạ mặt trời kết hợp bơm nhiệt, khác không để hệ thống trời 85 CHƯƠNG THỬ NGHIỆM MỘT SỐ SẢN PHẨM SẤY Ta chọn nguyên liệu mực ống để sấy thử nghiệm Ta sấy mực chế độ khác thu bảng thực nghiệm sau: Thời gian sấy Bức xạ - Đối lưu (BX – ĐL) Bức xạ - Bơm nhiệt ( BX – BN) Gi (gam) Wi (%) Ui (%/h) Gi (gam) Wi (%) Ui (%/h) 120,79 79,2 138,85 79,2 90 72,08 7,12 118,35 75,6 3,6 73 65,57 6,51 100,62 71,24 4,36 60,43 58,42 7,15 85 65,95 5,29 51,06 50,79 7,63 72,33 59,98 5,97 42,52 40,9 9,89 62 53,32 6,66 40,23 37,54 3,36 56,16 48,46 4,86 36,72 31,57 5,97 51,65 43,96 4,5 34,78 27,75 3,82 47,81 39,46 4,5 32,25 22,08 5,67 44,52 34,98 4,48 41,43 30,12 4,86 39,35 26,43 3,69 37,23 22,24 4,19 10 11 12 Bảng 9.1 Kết sấy thực nghiệm Mực 86 Phơi nắng (PN) Bơm nhiệt (BN) Thời gian sấy Gi (gam) Wi (%) Ui Gi (%/h) (gam) Wi (%) Ui (%/h) 140,5 79,2 172 79,2 112,2 73,95 5,25 151,31 76,36 2,84 94,75 69,15 4,8 137,51 73,99 2,37 81,9 64,32 4,83 121,42 70,54 3,45 72,45 59,66 4,66 108,16 66,93 3,61 63,65 54,08 5,58 99 63,87 3,06 57,25 48,95 5,13 86,34 58,57 5,3 51,9 43,69 5,26 78,53 54,45 4,12 47,89 38,99 4,7 70,42 49,2 5,25 44,76 34,72 4,27 64,05 44,15 5,05 10 42,03 30,48 4,24 59,2 39,58 4,57 11 39,65 26,3 4,18 55 34,96 4,62 12 37,54 22,16 4,14 52,65 32,06 2,9 13 50,75 29,52 2,54 14 48,19 25,77 3,75 87 45,92 15 22,11 3,66 Bảng 9.2 Kết sấy thực nghiệm mực Thời gian sấy Bức xạ - Tách ẩm ( BX – TA) Gi (gam) Wi (%) Ui (%/h) 211 79,20 155,55 71,79 7,41 132,37 66,84 4,94 113,4 61,30 5,55 98,8 55,58 5,72 89,68 51,06 4,52 77,26 43,19 7,87 68,57 36,00 7,20 64,52 31,98 4,02 60,78 27,79 4,19 10 56,65 22,53 5,26 Bảng 9.3 Kết sấy thực nghiệm Xây dựng đường cong sấy đường cong tốc độ sấy a) Đường cong sấy Từ giá trị thực nghiệm bảng ta xây dựng đường cong sấy dựa vào độ ẩm (Wi) thời gian sấy (T) 88 ĐƯỜNG CONG SẤY BX-ĐL BX-BN BN PN BX-TA 90 ĐỘ ẨM 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 11 12 13 14 THỜI GIAN SẤY Hình 5.1 Đồ thị đường cong sấy chế độ sấy b) Đường cong tốc độ sấy Từ giá trị thực nghiệm bảng ta xây dựng đường cong sấy dựa vào độ ẩm (Wi) tốc độ sấy (U) Đường cong tốc độ sấy 12 Tốc độ sấy 10 BX-BN BX-ĐL BN PN BX-TA 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Độ ẩm Hình 5.2 Đồ thị đường cong tốc độ sấy chế độ sấy 15 89 Qua hình 5.1 hình 5.2 cho thấy, biến đổi độ ẩm, tốc độ sấy mực chế độ sấy xạ lượng mặt trời kết hợp bơm nhiệt, sấy xạ mặt trời kết hợp đối lưu, sấy bơm nhiệt phơi nắng có khác biệt rõ rệt Riêng sấy xạ mặt trời kết hợp đối lưu sấy bơm nhiệt có giống tương đối tỉ lệ thoát ẩm gần Suốt trình ta thấy tỉ lệ thoát ẩm phương pháp sấy xạ mặt trời kết hợp bơm nhiệt cao Thời gian sấy chế độ sấy thấp nhất, phương pháp sấy tối ưu so với phương pháp lại Chất lượng cảm quan Chất lượng cảm quan tiêu coi trọng sản phẩm nào, thường áp dụng thực tế cho kết nhanh chóng, phản ánh tương đối xác chất lượng sản phẩm Hình ảnh kết sấy: a) Bức xạ kết hợp bơm nhiệt Hình 5.3 Mực sấy xạ kết hợp bơm nhiệt b) Sấy bơm nhiệt 90 Hình 5.4 Mực sấy bơm nhiệt c) Sấy xạ kết hợp đối lưu Hình 5.5 Mực sấy xạ kết hợp đối lưu d) Phơi nắng Hình 5.6 Mực phơi nắng 91 e) Mực sấy đối lưu kết hợp tách ẩm từ dàn lạnh Hình 5.7 Mực sấy xạ kết hợp tách ẩm từ dàn lạnh Qua hình ảnh thực tế ta cho điểm xây dựng đồ thị sau: 20 Điểm chất lượng cảm quan 18 16 14 12 10 18,7 15,5 16,8 16,1 11,3 BX-BN BX-ĐL BN PN BX-TA Hình 5.3 Đồ thị biểu diễn chất lượng cảm quan sản phẩm sấy Qua hình 5.3, ta thấy mẫu sấy xạ mặt trời kết hợp bơm nhiệt có điểm chất lượng cảm quan cao mẫu lại sấy chế độ tối ưu, thời gian sấy ngắn nên màu sắc sản phẩm bị biến đổi tác động nhiệt độ 92 thời gian dài, đồng thời bay hợp chất tạo mùi giảm, sau sấy giữ mùi thơm đặc trưng, điểm cảm quan cao Tỉ lệ hút ẩm Tỉ hút ẩm khả phục hồi sản phẩm sấy sau ngâm nước 80 70 Tỉ lệ hút ẩm (%) 60 50 40 70,2 62,8 30 65,6 63,2 49,1 20 10 BX-BN BX-ĐL BN PN BX-TA Hình 5.4 Đồ thị biểu diễn tỉ lệ hút ẩm sản phẩm sấy Qua hình 5.4 ta thấy tỉ lệ hút ẩm sản phẩm sấy xạ mặt trời kết hợp bơm nhiệt cao với sản phẩm lại nên khả phục hồi sản phẩm cao sản phẩm lại Mức tiêu hao lượng cho kg sản phẩm sấy Là chi phí lượng để có 1kg sản phẩm hoàn chỉnh Năng lượng tiêu hao = P.τ P = UIcos𝛗 Chi phí lượng = P.τ/Gk (wh/kgsp) Ta xây dựng bảng sau: 93 Các phương pháp sấy Thông số BX – BN BX - ĐL BN PN BX - TA Thời gian (giờ) 12 12 15 10 Dòng điện (A) 0,5 6 Công suất (W) 765,6 66 765,6 805,2 Năng lượng tiêu hao (wh/kg) 1613,7 200,9 2330,9 1885,7 Bảng 10 Mức tiêu hao lượng theo phương pháp Chi phí lượng cho kg sản phẩm Năng lượng tiêu hao (wh/kgsp) 2500,0 2330,9 1885,7 2000,0 1613,7 1500,0 1000,0 500,0 200,9 0,0 0,0 BX-BN BX-ĐL BN PN BX-TA Hình 5.5 Đồ thị biểu diễn chi phí lượng cho kg sản phẩm 94 Qua hình 5.5 ta thấy chi phí lượng cho kg sản phẩm hệ thống xạ - bơm nhiệt hệ thống bơm nhiệt lớn, chủ yếu tạo thành công suất máy nén Còn hệ thống xạ - đối lưu phơi nắng chi phí thấp, sử dụng quạt (đối lưu) xạ mặt trời Từ phương án sấy thực nghiệm ta xây dựng bảng sau: Các phương án sấy Cho kg sản phẩm BX-BN BN BX-ĐL PN BX-TA Thời gian (giờ) 12 12 15 10 Chất lượng (điểm) 18,7 16,8 15,5 11,3 16,2 Tỉ lệ hút ẩm (%) 70,2 65,6 62,8 49,1 63,2 1613,7 2330,9 200,9 1885,7 Năng lương tiêu hao (wh/kgsp) Bảng 11 Kết sấy thực nghiệm 95 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau tính toán thiết kế, chế tạo vận hệ thống sấy lượng xạ mặt trời kết hợp với bơm nhiệt, rút số kết luận sau: - Hệ thống sấy lượng xạ mặt trời kết hợp bơm nhiệt hệ thống tổng quát sử dụng cho phương án sấy khác - Hệ thống sấy nhiều loại nguyên liệu từ thủy sản đến nông sản mà đảm bảo chất lượng thiết bị sấy chuyên dụng khác - Chế tạo hệ thống tối ưu, vừa tiết kiệm lượng vừa mang lại hiệu cao - So sánh đánh giá sản phẩm sấy chế độ khác mà cần thực hệ thống - Đáp ứng nhu cầu thực hành sinh viên ngành công nghệ thực phẩm, chế biến thủy sản, nhiệt lạnh - Hệ thống lượng xạ mặt trời kết hợp bơm nhiệt cho kết sản phẩm sấy thu có chất lượng cảm quan cao mà thời gian sấy ngắn so với có sản phẩm khác hệ thống Kiến nghị - Mô hình dừng lại việc sấy với suất nhỏ cần đầu tư triển khai để tăng suất quy mô công nghiệp - Nhà trường cần đầu tư cho việc nghiên cứu khoa học sinh viên để phát huy tính sáng tạo đồng thời giúp sinh viên cải thiện kỹ đáp ứng cho công việc sau trường 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Văn Phú (2002) Tính toán thiết kế hệ thống sấy, Nhà xuất Giáo Dục Nguyễn Đức Lợi (2009) Kỹ thuật lạnh sở, Nhà xuất Giáo Dục Nguyễn Đức Lợi (2008) Hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hòa không khí, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Trần Đại Tiến (2014) Bài giảng phân riêng phương pháp nhiệt, Trường đại học Nha Trang Trần Đại Tiến (2010) Ảnh hưởng vận tốc gió đến chất lượng mực khô phương pháp sấy xạ mặt trời kết hợp đối lưu, Tạp chí lượng Nhiệt số 96 tháng 11 – 2010 Trần Đại Tiến (2014) Bài giảng máy dòng chảy, Trường đại học Nha Trang Trần Đại Tiến (2012) Bài giảng tự động hóa hệ thống lạnh, Trường đại học Nha Trang Trần Đại Tiến, Nguyễn Đình Khương, Đăng Nhật Khánh (2013), Cân chỉnh ống mao cho máy lạnh nén công suất nhỏ, Tạp chí khoa học thủy sản, Trường đại học Nha Trang số 2/2013 Nguyễn Văn May, Nguyễn Như Trung (2007) Bơm quạt máy nén, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 10 Trần Thị Bảo Tiên (2014) Bài giảng truyền nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt, Trường đại học Nha Trang 11 Bùi Hải, Hoàng Đình Tín (2012), Nhiệt động kỹ thuật truyền nhiệt, Nhà xuất đại học quốc gia Thành Phố Hồ Chí Minh 12 Nguyễn Bốn, Hoàng Ngọc Đồng (1999), Nhiệt kỹ thuật, Nhà xuất giáo dục [...]... lượng và cải thiện chất lượng sản phẩm sau khi sấy nên tác giả chọn phương án thiết kế sấy bức xạ bức xạ năng lượng mặt trời kết hợp với bơm nhiệt (kết hợp cả 2 phương án trên) nhắm tận dụng hết các ưu điểm của 2 phương pháp sấy trên Theo sơ đồ thiết kết dự kiến sau: Hình 1.7 Sơ đồ thiết kế dự kiến Từ sơ đồ trên có thể thực hiện được các phương pháp sau: 4.1 Sấy bơm nhiệt Đồ thị sấy 27 𝛗2 𝛗3 𝛗 = 100%... Trang đã chế tạo thiết bị sấy NLMT kết hợp đối lưu gió để sấy các sản phẩm thủy sản cho chất l ượng tương đối tốt Hình 1.5 Máy sấy năng lượng mặt trời kết hợp đối lưu để sấy thủy sản Ưu nhược điểm của sấy năng lượng mặt trời * Ưu điểm : - NLMT là nguồn năng lượng tự nhiên sạch, không mất tiền mua 19 - Chi phí vận hành, lắp đặt thiết bị sấy nhỏ, giá thành sản phẩm được hạ thấp tăng tính cạnh tranh của... để sấy các loại nông sản khác… Hình 1.3 Máy sấy gỗ bằng năng lượng mặt trời 17 Để chế tạo các hệ thống sấy bằng năng lượng mặt trời mà hiệu quả người nông dân thường dựa vào nguyên lí sau: Hình 1.4 Nguyên lí làm việc của hệ thống sấy năng lượng mặt trời đơn giản 1- Ánh sáng mặt trời chiếu xuống xuyên qua Mặt kính hay tấm trong suốt” 2- Gặp vật màu đen là “Tấm tôn sơn đen” đặt bên trong “Buồng thu năng. .. máy sấy cà phê bằng năng lượng mặt trời của TS Mai Thanh Phong, trường đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh 15 Hình 1.1 Máy sấy cà phê bằng năng lương mặt trời Hay là máy sấy năng lượng mặt trời dùng để sấy thóc do Chương trình Đối tác – Đổi mới sáng tạo Việt Nam – Phần Lan do Bộ Khoa học và Công nghệ phối hợp thực hiện 16 Hình 1.2 Máy sấy thóc năng lượng mặt trời Và rất nhiều các hệ thống do người nông... đảm bảo chất lượng do khống chế được nhiệt độ - Thời gian sấy giảm, chất lượng sản phẩm tăng - Không phụ thuộc vào thời tiết Nhược điểm: Chi phí năng lượng lớn, giá thành sản phẩm tăng 4.2 Sấy bức xạ mặt trời kết hợp đối lưu Đồ thị sấy 𝛗2 𝛗 𝛗1 d1 d2 Hình 1.10 Đồ thị I – d sấy bức xạ kết hợp đối lưu 29 Nguyên lí làm việc: Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý sấy bức xạ kết hợp đối lưu Không khí ở nhiệt độ môi... liệu sấy ( điểm 3), ở đây vật liệu sấy nhận nhiệt từ bức xạ mặt trời, nóng lên và thoát ẩm ra không khí, quạt thổi làm đẩy nhanh tốc độ thoát ẩm của vật liệu sấy Ưu điểm: - Chi phí năng lượng thấp - Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo - Điều chỉnh được tốc độ gió Nhược điểm: - Không điều chỉnh được nhiệt độ của quá trình sấy - Phụ thuộc vào thời tiết - Thời gian sấy lâu 4.3 Sấy năng lượng mặt trời kết hợp. .. về hệ thống bơm nhiệt a) Bơm nhiệt là gì? Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống bơm nhiệt đơn giản Bơm nhiệt ( heat pump) là thiết bị dùng để gom nhiệt từ môi trường và vận 20 chuyển nguồn nhiệt đó đến nơi cần phục vụ Ví dụ như: làm nước nóng, để sưởi, sấy b) Nguyên lí làm việc Về cơ bản nguyên lí làm việc của bơm nhiệt giống như máy lạnh nhưng khác nhau về mục đích sử dụng Môi chất sau khi qua dàn lạnh thu nhiệt. .. liệu L đến hệ số khuếch tán quá trình sấy Def trong hệ thống sấy xoài bằng bơm nhiệt Môi chất lạnh sử dụng trong hệ thống là R22 Hệ thống sấy xoài sử dụng hai dàn ngưng trong để gia nhiệt cho không khí Nhiệt độ không khí trong quá trình thí nghiệm thay đổi từ 40oC đến 56oC Vận tốc gió thay đổi từ 1,6 m/s đến 4,4 m/s, chiều dày vật liệu sấy thay đổi từ 5,8 mm đến 14,2 mm Khối lượng vật liệu sấy ở mỗi... giả đã thiết kế chế tạo máy sấy lạnh cho phòng sấy lạnh số 1 theo nguyên lý bơm nhiệt kiểu nguyên khối BK-BSH18A So với công nghệ dùng các bơm nhiệt kiểu mô đun thì BK-BSH18A có thiết bị xử lý không khí được chế tạo dạng tổ hợp gọn có thể đặt ngoài nhà, trong nhà hay trong buồng sấy và tốc độ không khí có thể thay đổi để phù hợp với yêu cầu của vật liệu sấy khác nhau Việc sử dụng bơm nhiệt nhiệt độ... để hút ẩm và sấy lạnh có nhiều ưu điểm và rất có khả năng ứng dụng rộng rãi trong điều kiện khí hậu nóng ẩm phù hợp với thực tế tại Việt Nam, mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật đáng kể Bơm nhiệt sấy lạnh đặc biệt phù hợp với những sản phẩm cần giữ trạng thái, màu, mùi, chất dinh dưỡng và không cho phép sấy ở nhiệt độ cao, tốc độ gió lớn Các hệ thống hút ẩm và đặc biệt là các hệ thống sấy lạnh có cấu