Nghiên cứu thiết bị sấy kiểu quay dùng năng lượng mặt trờ

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Công trình đ
c hoàn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG HOÀNG MINH TUẤN Người hướng dẫn khoa học: PGS TS HOÀNG DƯƠNG HÙNG Phản biện 1: PGS TS VÕ CHÍ CHÍNH NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ SẤY KIỂU QUAY DÙNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Phản biện 2: TS LÊ QUANG NAM Luận văn bảo vệ Hội đồng chấm Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT Mã số : 60.52.80 Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật, họp Đại học Đà Nẵng vào ngày … tháng … năm 2012 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Đà Nẵng - 2012 Footer Page of 126 - Thư viện trường Cao Đẳng Công Nghiệp Huế Header Page of 126 MỞ ĐẦU - Chế tạo thử nghiệm thiết bị sấy kiểu quay dùng NLMT Lý chọn đề tài Hiện nay, nước ta, khâu phơi sấy nông sản, bà - Đánh giá hiệu suất thiết bị sấy kiểu quay dùng NLMT - Tính hiệu kinh tế thiết bị sấy kiểu quay dùng nông dân thường sử dụng dạng hong phơi tự nhiên trực tiếp ánh nắng mặt trời Đây phương pháp đơn giản với chi phí thấp, phù NLMT hợp với điều kiện nước ta Tuy nhiên phương pháp có nhiều Phương pháp nghiên cứu hạn chế sản phẩm khô không đồng đều, lẫn tạp chất điều kiện sân phơi, bị loài động vật phá hoại phụ thuộc vào thời Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm Tài liệu nghiên cứu tiết - Các tài liệu truyền nhiệt Hiện nhà khoa học nước nghiên - Các tài liệu thiết bị trao đổi nhiệt cứu ứng dụng NLMT để gia nhiệt thu phẳng, … cho - Các tài liệu lượng mặt trời ứng dụng thiết bị sấy nông sản nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng xạ mặt - Các tài liệu sấy trời, đảm bảo suất chất lượng sản phẩm sấy, bên Ý nghĩa thực tiễn cạnh tồn số yếu điểm cần khắc phục Với lý Ứng dụng hệ thống thiết bị sấy kiểu quay dùng NLMT để sấy chọn nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu thiết bị sấy sấy kiểu nông sản sử dụng hộ gia đình sản xuất quy mô lớn quay dùng NLMT” với hiệu sấy cao, sấy đều, rút ngắn thời gian Bố cục luận văn sấy đảm bảo chất lượng sản phẩm sấy cao mục đích nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu đưa mô hình thiết bị sấy nông sản kiểu quay Ngoài phần mở đầu, mục lục, luận văn gồm trang chia thành chương: Chương 1: Tổng quan lượng mặt trời thiết bị NLMT dùng NLMT phù hợp với quy mô hộ gia đình sản xuất nhỏ Chương 2: Nghiên cứu thiết bị sấy kiểu quay dùng NLMT Nội dung nghiên cứu Chương 3: Tính nhiệt cho thiết bị sấy thóc kiểu quay dùng - Đưa mẫu thiết bị sấy kiểu quay dùng NLMT phù hợp - Lựa chọn vật liệu phù hợp cho thiết bị sấy kiểu quay dùng NLMT NLMT Chương 4: Đo đạc thực nghiệm hệ thống Kết luận kiến nghị - Truyền nhiệt thiết bị sấy kiểu quay dùng NLMT - Tính toán thiết kế thiết bị sấy thóc kiểu quay dùng NLMT Footer Page of 126 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ quãng đường gắn liền với tán xạ, hấp thụ xạ phụ Header Page of 126 THIẾT BỊ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1.1 Năng lượng mặt trời 1.1.1 Bức xạ mặt trời Trong toàn xạ mặt trời, xạ liên quan trực tiếp đến phản ứng hạt nhân xảy nhân mặt trời không 3% Bức xạ ban đầu qua 5.105km chiều dày lớp vật chất mặt trời bị biến đổi mạnh Tất dạng xạ điện từ có chất sóng chúng khác bước sóng Bức xạ (là sóng ngắn sóng đó) Từ tâm mặt trời va chạm tán xạ mà lượng chúng giảm (hay lúc đó) chúng ứng với xạ có bước sóng dài Như xạ chuyển thành xạ Rơngen có bước sóng dài Gần đến bề mặt mặt trời, nơi có nhiệt độ đủ thấp để tồn vật chất trạng thái nguyên tử chế khác bắt đầu xảy Đặc trưng xạ mặt trời truyền không gian bên mặt trời phổ rộng cực đại cường độ xạ nằm dãi 10-1 - 10µm nửa tổng lượng mặt trời tập trung khoảng bước sóng 0,38 - 0,78µm vùng nhìn thấy phổ 1.1.2 Tính toán lượng mặt trời Cường độ xạ mặt trời mặt đất chủ yếu phụ thuộc yếu tố: góc nghiêng tia sáng mặt phẳng bề mặt điểm cho độ dài đường tia sáng khí hay nói chung phụ thuộc vào độ cao mặt trời (góc phương từ điểm quan sát đến mặt trời mặt phẳng nằm ngang qua điểm đó) Yếu tố xác định cường độ xạ mặt trời điểm trái đất quãng đường qua Sự mát lượng Footer Page of 126 thuộc vào thời gian ngày, mùa, vị trí địa lý Quan hệ xạ mặt trời khí thời gian năm xác định theo phương trình sau: Eng = Eo (1+ 0,033cos 360n ), W/m2 365 Trong đó, Eng xạ khí đo mặt phẳng vuông góc với tia xạ vào ngày thứ n năm 1.1.2.1 Tính toán góc tới xạ trực xạ 1.1.2.2 Bức xạ mặt trời khí lên mặt phẳng nằm ngang 1.1.2.3 Tổng cường độ xạ mặt trời lên bề mặt trái đất 1.1.3 Năng lượng mặt trời Việt Nam Trong nguồn lượng truyền thống than đá, dầu mỏ dần cạn kiệt, giá thành cao, nguồn cung không ổn định, nhiều nguồn lượng thay nhà khoa học tập trung nghiên cứu Trong đó, sử dụng nguồn NLMT nhiều nhà khoa học nước đặc biệt quan tâm Việc tiếp cận để tận dụng nguồn lượng không góp phần cung ứng kịp nhu cầu lượng xã hội mà giúp tiết kiệm điện giảm thiểu ô nhiễm môi trường 1.2 Thiết bị sử dụng lượng mặt trời 1.2.1 Thiết bị sử dụng lượng mặt trời dạng quang điện - Pin mặt trời Khi chiếu sáng lớp tiếp xúc bán dẫn pn lượng ánh sáng bíến đổi thành lượng dòng điện chiều Hiện tượng gọi hiệu ứng quang - điện (photovoltaic) ứng dụng đề chuyển đổi NLMT thành điện Trong công nghệ quang - điện người ta sử dụng mô đun pin mặt trời Header Page of 126 (PMT) mà thành phần lớp tiếp xúc bán dẫn Silic - Tủ sấy dùng lượng mặt trời loại n loại p, nSi/pSi - Hộp sấy bậc thang lượng mặt trời Pin mặt trời phương pháp sản xuất điện trực tiếp từ NLMT qua thiết bị biến đổi quang điện Pin mặt trời có ưu điểm gọn nhẹ - Máy sấy theo kiểu nhà kính dùng lượng mặt trời 1.3.2 Máy sấy lượng mặt trời gián tiếp lắp đâu có ánh sáng mặt trời, đặc biệt lĩnh Bức xạ mặt trời trực tiếp số trường hợp gây nứt vực tàu vũ trụ Ứng dụng NLMT dạng phát triển với bề mặt nho sấy khô Một số loại trồng khoai lang tốc độ nhanh, nước phát triển Ngày người nho cần bảo vệ khỏi xạ mặt trời trực tiếp để tránh đổi ứng dụng pin NLMT để chạy xe thay dần nguồn lượng màu không mong muốn sản phẩm tạo Các loại vật liệu truyền thống nên sấy khô máy sấy lượng mặt trời gián tiếp (Muhlbauer, 1986) Có nhiều hệ thống sấy sử dụng phương tiện gián tiếp NLMT sấy khô 1.3.3 Máy sấy lượng mặt trời đối lưu tự nhiên - Máy sấy NLMT gián tiếp - Máy sấy NLMT đối lưu tự nhiên đa 1.3.4 Máy sấy lượng mặt trời đối lưu cưỡng - Sấy gián tiếp trái rau sử dụng lượng mặt trời - Máy sấy trái mái vòm Hình 1.8 Nguyên lý cấu tạo pin mặt trời 1.2.2 Thiết bị sử dụng lượng mặt trời dạng quang nhiệt - Bếp nấu dùng lượng mặt trời - Thiết bị chưng cất nước dùng lượng mặt trời - Động Stirling chạy NLMT - Sấy hầm dùng lượng mặt trời - Máy sấy lượng mặt trời sử dụng collector phẳng - Máy sấy nhiều lớp dùng lượng mặt trời 1.4 Các loại máy sấy quay Thiết bị sấy quay phân loại loại trực tiếp, gián tiếp - - Thiết bị đun nước nóng NLMT trực tiếp, gián tiếp loại đặc biệt Phân loại dựa lý - Thiết bị làm lạnh điều hoà không khí dùng NLMT thuyết truyền nhiệt trực tiếp nhiệt thêm vào lấy từ - Nhà máy nhiệt điện sử dụng lượng mặt trời chất rắn (liệu, sản phẩm cần sấy) trao đổi nhiệt không khí 1.3 Tổng quan sử dụng lượng mặt trời để sấy sản phẩm gián tiếp môi trường sấy tách từ tiếp 1.3.1 Máy sấy lượng mặt trời trực tiếp xúc với liệu (các chất rắn) tường kim loại ống Footer Page of 126 9 10 Chương 2: NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ SẤY KIỂU QUAY sấy tạo parabol thu xạ NLMT sau phản xạ qua kính Header Page of 126 vào ống hấp thụ ống hấp thụ làm nóng không khí bên DÙNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Không khí nóng trao đổi nhiệt trao đổi chất với vật liệu cần sấy, 2.1 Nguyên lý hoạt động trình trao đổi tăng lên nhờ chuyển động quay ống hấp Đây loại máy sấy NLMT sử dụng để sấy khô nông thụ cánh đảo bên Hơi ẩm vật liệu sấy thoát quạt hút qua đường thoát ẩm Vật liệu sau sấy đảm bảo độ ẩm đưa qua cửa (7) Tốc độ quay máy sấy khoảng 10 ÷ 15 vòng/phút w 2.2 Tính toán nhiệt hệ thống thiết bị Hình 2.2 Cân lượng Hình 2.1 Thiết bị sấy kiểu quay dùng lượng mặt trời Gương Parabol Động Vật liệu Ống kính Ống hấp thụ Khung đỡ Vật liệu vào Không khí vào 2.2.1 Dòng nhiệt đối lưu ống hấp thụ không khí bên Theo định luật Newton, dòng nhiệt đối lưu từ bề mặt bên ống hấp thụ đến dòng không khí tính công thức theo R Forristall (2003): Q12conv = l.k1.D2 π (t2 – t1) sản với quy mô hộ gia đình sản xuất nhỏ Các phận máy sấy kiểu quay dùng NLMT bao gồm thu NLMT, ống hấp thụ bên bao phủ ống kính, động cơ, khung đỡ, … bố trí mô tả hình Ống hấp thụ sơn đen có chiều dài L = 1,2m đường kính D = 0,4m Vật liệu sấy cấp vào thùng sấy qua cửa (6) cánh dẫn hướng vào thùng sấy Nhiệt độ dùng để Footer Page of 126 (2-1) Với: k1 = NuD2 Trong λ1 D2 (2-2) Q12conv 12 11 Header Page of 126 : dòng nhiệt đối lưu từ bề mặt bên ống hấp thụ đến dòng không khí, W k1 : hệ số truyền nhiệt đối lưu không khí t1, D2 : đường kính ống hấp thụ, m t1 : nhiệt độ dòng không khí, oC t2 : nhiệt độ bên bề mặt ống hấp thụ, oC NuD2 : số Nusselt dựa D2 λ1 : hệ số dẫn nhiệt không không khí t1, l : chiều dài ống hấp thụ, m k 34 = ( m K mô tả dẫn nhiệt qua tường ống hấp thụ [Incropera DeWitt] ta có (2-5)    Q34conv (2-11) : dòng nhiệt đối lưu không gian bề mặt : đường kính bề mặt ống hấp thụ, m D4 k34 : đường kính bề mặt ống kính, m : hệ số truyền nhiệt đối lưu khí nhiệt độ T34, T3 : nhiệt độ bề mặt ống hấp thụ, oC T4 : nhiệt độ bề mặt ống kính, oC : hệ số dẫn nhiệt không khí nhiệt độ áp suất W m K chuẩn, W m.K a Chân không Khi áp suất không gian bề mặt ống hấp thụ bề mặt ống kính chân không (áp suất ≤ 1torr), truyền nhiệt đối lưu chúng xảy đối lưu phân tử tính b : hệ số tương tác lm : khoảng cách va chạm phân tử, cm a : hệ số lưu trú γ : tỷ lệ nhiệt dung riêng cho không khí hình vành khuyên công thức [Ratzel et al]: (2-8) T34 : nhiệt độ trung bình (T3 + T4 ) , oC Pa : áp suất không khí hình vành khuyên, mmHg δ : đường kính phân tử khí hình vành khuyên, cm b Có áp suất Footer Page of 126 ) D3 2.2.3.1 Dòng nhiệt đối lưu Với: (2-10) ống hấp thụ bề mặt ống kính, W λ kkc 2.2.3 Truyền nhiệt từ ống hấp thụ đến ống kính Q34conv = π l.D3 k 34 (T3 − T4 )  D   + b.l m  + 1     D4  Trong đó: Theo định luật Fourier dẫn nhiệt qua hình trụ rỗng D ln  D2  D3  D4    ln D   (2-9) 9.γ − 5) b = (2 − a )( 2.a.(γ + 1) 2,33 −20 (T34 + 273,15) lm = Pa δ m K 2.2.2 Dẫn nhiệt qua ống hấp thụ công thức sau: Q23cond = 2.l.π λ 23 (T2 − T3 ) λ kkc Q34conv =  Pr Ra D 2,425.λ 34 (T3 − T4 ).  0,861 + Pr34    D3 1 +    D4  g β (T3 − T4 ).D33 RaD3 = α ν Đối với khí lý tưởng: β= 14 13 Header Page of 126  5       4   (2-12) 2.2.5 Truyền nhiệt từ ống kính đến môi trường 2.2.5.1 Dòng nhiệt đối lưu Tổn thất nhiệt đối lưu từ ống kính môi trường lớn đặc biệt có gió tính công thức Newton: Q56conv = k 56 l k π D5 (T5 − T6 ) (2-13) k56 = D5 Nu D (2-17) Trong đó: T34 2.2.3.2 Dòng nhiệt xạ Dòng nhiệt xạ ống hấp thụ ống kính (Q34rad) tính theo phương trình [Incropera DeWitt] sau đây: 4 Q34rad = σ π l.D3 (T3 − T4 )  (1 − ε ).D3   +  ε D4  ε3 (2-14) T5 : nhiệt độ bề mặt bên ống kính, K T6 k56 : nhiệt độ môi trường, K : hệ số truyền nhiệt đối lưu không khí (T5 − T6 ) , W m K λ56 : hệ số dẫn nhiệt đối lưu không khí (T5 − T6 ) , W m.K 2.2.5.2 Dòng nhiệt xạ Trong đó: ε3 ε4 λ56 (2-16) Dòng nhiệt xạ từ ống kính môi trường tính : hệ số phát xạ bề mặt lớp sơn hấp thụ công thức [Incropera DeWitt]: Q57rad = σ D5 π l k ε (T54 − T74 ) : hệ số phát xạ ống kính 2.2.4 Dẫn nhiệt qua ống kính Dẫn nhiệt qua ống kính tưong tự dẫn nhiệt qua ống hấp thụ tính công thức: Q45cond = 2.lk π λ45 (T4 − T5 ) D  ln   D4  (2-15) (2-23) Trong đó: σ : hệ số Stefan - Boltzmann, ε5 : hệ số phát xạ bề mặt ống kính T7 : nhiệt độ hiệu bầu trời, K W m K 2.2.6 Hấp thụ xạ mặt trời 2.2.6.1 Những tính chất quang học Trong đó: D5 : đường kính bên ống kính, m lk : chiều dài ống kính, m 2.2.6.2 Hấp thụ xạ mặt trời ống kính Phương trình hấp thụ xạ NLMT ống kính theo theo R Forristall (2003): Footer Page of 126 Header Page of 126 16 15 Q5SolAbs = q si η e α e Ac (2-25) k36 = Với: η e = ε 1' ε 2' ε 3' ε 4' ε 5' ε 6' ρ cl K (2-26) λ36 D3 Nu D (2-30) 2.2.7.2 Dòng nhiệt xạ Trong đó: Dòng nhiệt xạ từ ống hấp thụ môi trường tính Q5SolAbs: lượng hấp thụ xạ mặt trời ống kính, W Q37rad = σ D3 π l kc ε (T34 − T74 ) W m2 qsi : lượng xạ mặt trời, ηe αe : hiệu suất quang học ống kính K : hệ số thay đổi góc tới Ac : diện tích hấp thụ ống kính, m2 công thức [Incropera DeWitt]: 2.2.8 Dòng nhiệt dẫn qua nắp hai đầu ống hấp thụ môi trường : hệ số hấp thụ ống kính Dòng nhiệt dẫn qua nắp phẳng hai đầu ống hấp thụ tính công thức Jeroen van Luijtelaer BSc, (2006): Qcond,c = 2.2.6.3 Hấp thụ xạ mặt trời ống hấp thụ NLMT hấp thụ ống hấp thụ xảy bề mặt ống, xem dòng nhiệt xác định theo R de Ae ∆T (2-27) η a = η e τ e (2-28) Với: (2-37) sấy NLMT : Qin = Q5SolAbs + Q3SolAbs Q3SolAbs = q si η a α a Aa (2-38) Để dự đoán lượng nhiệt sử dụng cho lò sấy dùng NLMT ta có phương trình cân lượng: Trong đó: ηa αa τe : hệ số hiệu quang học ống hấp thụ Ac : diện tích hấp thụ ống hấp thụ, m2 : hệ số hấp thụ ống hấp thụ Qprod = Qin - Qheatloss (2-39) Với Qheatloss = Q57rad + Q56conv + Q36conv + Q37rad + Qcond,c (2-40) Hiệu suất lý thuyết thiết bị sấy quay dùng NLMT : độ truyền qua ống kính tính theo công thức: η th = 2.2.7 Truyền nhiệt từ ống hấp thụ môi trường 2.2.7.1 Dòng nhiệt đối lưu Tổn thất nhiệt đối lưu từ ống hấp thụ môi trường tính Footer Page of 126 λe Từ tính toán mục 2.2 ta có công suất tối đa hệ thống Forristall (2003): công thức Newton theo R Forristall (2003): Q36conv = k 36 l kc π D3 (T3 − T6 ) (2-36) (2-29) Q prod Qin 2.3 Tính toán thiết kế 2.3.1 Thiết kế cánh đảo vật liệu sấy (2-41) 17 18 CHƯƠNG 3: TÍNH NHIỆT CHO THIẾT BỊ SẤY THÓC KIỂU 3.4 Tính toán nhiệt cho thiết bị sấy thóc kiểu quay dùng Header Page of 126 QUAY DÙNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI lượng mặt trời 3.4.1 Lượng ẩm cần tách khỏi hạt thóc 3.1 Bản chất trình sấy hạt Lượng ẩm cần tách khỏi hạt thóc tính theo công thức: 3.1.1 Các công nghệ sấy hạt 3.1.2 Nguyên tắc trình sấy mW = 3.2 Cơ sở lý thuyết trình sấy 3.2.1 Quá trình bay ẩm từ hạt m.(W1 − W2 ) , kg ẩm 100 − W2 (3-9) 3.4.2 Lượng ẩm tách Lượng ẩm tách tính theo công thức: 3.2.2 Lý thuyết trình sấy hạt 3.3 Cân vật chất thiết bị sấy sử dụng NLMT Qua mô hình ta có: Phương trình cân vật chất trình sấy: mG + mW + mL(1 + d1) = mG + mL(1 + d2) (3-1) mv = mW τ = 8,045 = 1,0056 kg ẩm/h 3.4.3 Tính toán cân nhiệt, ẩm trình sấy thóc 3.4.3.1 Tính toán trạng thái không khí bên Phương trình cân nhiệt trình sấy: 3.4.3.2 Tính toán trạng thái không khí bên thùng sấy Qin Không khí sau sấy : mL, d2, t2, i2 Sản phẩm ướt mG, mW, iGv, tm1,W1 3.4.3.3 Tính toán trạng thái không khí cuối trình sấy 3.4.3.4 Tính lượng không khí lý thuyết cần thiết 3.4.3.5 Tính lượng nhiệt cung cấp cho trình sấy lý thuyết cần 3.5 Tính hiệu suất nhiệt thiết bị sấy BUỒNG SẤY Sản phẩm khô mG, iGr, tm2, W2 Qin Không khí trước sấy mL, d1, t1, i1 Khối lượng thóc khô hoàn toàn tính theo công thức: mG1 = mGK.(1+ X0), kg ẩm (3-20) Trong đó: mG1 : khối lượng thóc ẩm ban đầu, kg ẩm mGK : khối lượng thóc khô hoàn toàn, kg X0 : độ ẩm tuyệt đối ban đầu thóc, % => mGK = mG 50 = = 36,5 kg (1 + X ) (1 + 0,3698) Khối lượng thóc sau khỏi thùng sấy tính theo công mG.iGv + mW.Cn tm1 + mL.i1 + Qin = mG.iGr + mL.i2 + Qheatloss (3-2) Footer Page of 126 thức: mG2 = mGK.(1+ X1), kg ẩm (3-21) 20 19 Header Page 10 of 126 3.5.4 Nhiệt dùng để sấy thóc ứng nhiệt độ đầu vào Với: X1 : độ ẩm tuyệt đối cuối thóc, % Q4 = mGK.Cps.(Tm2 - Tm1), kJ/kg mG2 = mGK.(1+ X1) = 36,5.(1 + 0,14943) = 41,955kg ẩm Với: Vậy khối lượng nước bay trình sấy là: mw = 50 – 41,955 = 8,045kg ẩm (3-22) Lượng ẩm tách tính theo công thức: mv = mW τ = 8,045 = 1,0056 kg ẩm/h (3-23) (3-27) Cps : nhiệt dung riêng thóc, kJ/kg độ Tm2 : nhiệt độ thóc, oC 3.5.5 Nhiệt dùng để sấy khô ẩm lại sản phẩm cuối từ nhiệt độ đầu vào đến nhiệt độ đầu thóc Q5 = mGK.X1.Cpw.(Tm2 - Tm1), kJ/kg (3-28) Nhiệt thùng sấy cung cấp không khí nóng dùng Toàn lượng nhiệt truyền cho sản phẩm tính công cho hoạt động khác thức: 3.5.1 Nhiệt làm bay ẩm từ thóc Q = (1 + α).(Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5), kJ/kg Q1 = mv.∆HW, kJ/h (3-24) (3-29) Với: Trong đó: α : hệ số đại diện cho tổn thất nhiệt dẫn nhiệt mv : lượng ẩm tách giờ, kg ẩm/h mặt bên máy sấy không khí, đặc biệt xạ ∆HW : lượng nhiệt bay nước, kJ/kg nhiệt 3.5.2 Nhiệt làm bay không khí có nhiệt độ nhiệt kết ướt vào Lưu lượng không khí G cần để truyền lượng nhiệt hữu ích cho khỏi thùng sấy máy sấy là: Q2 = mv.Cph.(T2 - TW), kJ/h (3-25) Với: G= Q , kg/h C pk (Ti − T2 ) Cph : nhiệt dung riêng nước, kJ/kg độ T2 : nhiệt độ không khí, C Qh = G.Cpk.(Ti – T1), kJ/h Hiệu suất nhiệt máy sấy là: TW : nhiệt độ nhiệt kế ướt vào không khí, oC ηt = o 3.5.3 Nhiệt làm cho nước bay từ nhiệt ban đầu thóc đến nhiệt độ nhiệt kế ướt đầu vào không khí Q3 = mv.Cpw.(TW – Tm1), kJ/kg Trong đó: Cpw : nhiệt dung riêng nước, kJ/kg độ Tm1 : nhiệt độ ban đầu thóc, oC Footer Page 10 of 126 (3-26) Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 Qh (3-30) (3-31) (3-32) Header Page 11 of 126 21 22 CHƯƠNG 4: ĐO ĐẠC THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG 4.1.3 Động 4.2 Đo đạc, vẽ biểu đồ phân bố nhiệt độ độ ẩm thóc theo 4.1 Giới thiệu mô hình thực nghiệm thời gian 4.1.1 Mô hình thực nghiệm máy sấy kiểu quay dùng NLMT 4.2.1 Đo đạc vẽ biểu đồ phân bố nhiệt độ hệ thống theo thời gian Các số liệu sau đo nhiều ngày vào mùa hè, nhiệt độ ngày đo cao Huế 38,7oC, thấp 22,7oC, nhiệt độ trung bình 29oC, trời không mây, gió nhẹ Thời gian đo ngày từ 8h đến 1000 110 900 100 800 90 700 80 600 70 500 60 400 - Dùng để đưa liệu vào: cấu tạo cánh đảo vít đẩy nên 50 300 muốn liệu vào thùng chiều quay thùng phải phù 40 200 30 100 sấy Liệu vào từ cửa cấp liệu sau đến cuối thùng sấy 20 quay trở lại hoàn toàn tự động Chu trình lặp lặp lại 4.1.2 Mạch điện điều khiển Nhiệm vụ nguyên lý mạch điện mô hình thực nghiệm là: hợp - Dùng để đảo liệu: liệu trao đổi nhiệt tốt trình liệu khô N h iệt đ ộ, oC Hình 4: Mô hình máy sấy nông sản kiểu quay dùng NLMT C ườ n g đ ộ b ứ c x , W /m 120 8h 8h 9h 0 9h 10 30 h 00 h 1 30 h 1 00 h 30 h 00 h3 13 h 00 h 30 h 00 h 30 h 00 h 30 h0 16h Nhiệt độ môi trường (oC) Nhiệt độ không khí thùng sấy (oC) Cường độ BXMT (W/m2) Thời gian, h - Dùng để xả liệu: liệu sấy khô theo thông số kỹ thuật tiến hành ngừng máy bật sang chế độ tay để xả liệu theo chiều hết liệu thùng sấy Footer Page 11 of 126 Hình 4.4 Nhiệt độ thùng sấy phụ thuộc vào nhiết độ môi trường BXMT 23 Header Page 12 of 126 24 Sau chế tạo hoàn thành mô hình thiết bị sấy kiểu quay dùng lượng mặt trời, thí nghiệm mô hình với sản 30.00% phẩm sấy lúa tươi (giống lúa Khang Dân) Qua gần hai tháng thử 25.00% nghiệm với thông số thể bảng (4.2) Địa điểm: Khoa Nhiệt Lạnh - Trường Cao Đẳng Công Nghiệp Huế Độ ẩm 20.00% Bảng 4.1 Kết thực nghiệm trình sấy thóc 15.00% Mẻ Mẻ 10.00% Thời gian: Tháng 5, năm 2011 Mẻ Số thí nghiệm Mẻ Mẻ Mẻ 5.00% Nhiệt độ sấy 56 ± 3, oC 65± 3, oC 70± 3, oC 0.00% Nhiệt độ môi trường o 28 C o 34 C o 36 C Độ ẩm môi trường 80% 76% 75% Thời gian bắt đầu 11 - 8:00h 01 - 8:00h 08 - 8:00h 8h 6h 5h Ẩm độ đầu 26,7% 26% 25,9% Ẩm độ cuối 13,6% 13% 12,1% Với thông số đo trình thực nghiệm Trọng lượng lúa ban 50kg 50kg 50kg Thay vào công thức (2-23) (2-36) ta tính tổn thất xạ Trọng lượng lúa sau 42,3kg 41,5kg 40,7kg Công suất động 430W 430W 430W Độ nứt hạt trước sấy 12,00% 12,00% 12,00% Độ nứt hạt sau sấy 13,75% 14,00% 14,75% Độ nứt hạt, phơi nắng 17,80% 17,80% 17,80% Thời gian sấy 0h 1h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h Thời gian Hình 4.5 Đường cong giảm ẩm theo thời gian mẻ sấy 4.3 Đánh giá hiệu suất hệ thống Q57 rad = 231,43W, Q37 rad = 19,23W Tổng tổn thất nhiệt dẫn nhiệt qua nắp hai đầu ống hấp thụ Qcond ,c = 3,06W Giả sử tổn thất nhiệt đối lưu ( Qconv = 0) Từ công thức (2-39) tính lượng nhiệt mà thiết bị sấy kiểu quay dùng lượng mặt trời sản xuất Q prod = 707,8W Từ công thức (2-41) tính hiệu suất nhiệt lý thuyết thiết bị sấy ηth = 73,6% 4.5 So sánh thiết bị sấy thóc kiểu quay dùng NLMT với thiết bị sấy thóc NLMT kiểu đối lưu tự nhiên sử dụng collector phẳng * Ưu điểm: Footer Page 12 of 126 Header Page 13 of 126 25 26 - Rút ngắn thời gian sấy sấy, giảm tổn thất trình sấy so với phơi nắng tự nhiên - Có khả khống chế tốc độ sấy thiết bị sấy dung NLMT collector phẳng, đặc biệt tăng - Độ ẩm hạt sau sấy đồng tốc độ sấy đảm bảo chất lượng sảm phẩm sấy cao - Hạn chế độ nứt hạt sau sấy - Khả nâng nhiệt độ thiết bị cao thích hợp cho nhiều - So với thiết bị sấy dùng NLMT collector phẳng độ ẩm sản phẩm sấy đồng hơn, độ nứt hạt giảm giảm thời gian sấy loại hạt nông sản - Hiệu suất thiết bị cao * Nhược điểm: Kiến nghị: - Tiến hành thêm thí nghiệm phân tích ảnh hưởng - Khả kiểm soát độ ẩm sấy chưa cao - Chi phí đầu tư cho thiết bị tương đối lớn - Chế tạo khó so với thiết bị sấy thu phẳng sử dụng độ nứt sản phẩm máy sấy sử dụng - Có thể chế tạo thêm lò đốt than đá, trấu, … để sấy gặp thời tiết không thuận lợi - Ngoài triển khai ứng dụng sử dụng lượng NLMT để quay sử dụng nguồn lượng khác như: Pin mặt trời, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ lượng gió lượng nặng, … - Khi sấy suất lớn thiết bị sấy quay dùng NLMT nên 1.Kết luận: Qua trình thực luận văn thực số kết sau: đục lỗ ống hấp thụ để tạo điều kiện không khí dễ dàng tiếp xúc với thóc - Do việc tiếp tục nghiên cứu thiết bị sấy dùng NLMT - Tính toán nhiệt hệ thống thiết bị sấy kiểu quay dùng NLMT khác phục vụ cho người dân để nâng cao suất, giảm công - Xây dựng toán lý thuyết cân nhiệt - ẩm cho mô lao động đảm bảo chất lượng cho sản phẩm sấy, … , qua có hình thiết bị sấy kiểu quay dùng NLMT, làm sở để thiết kế, chế tạo mô hình thực nghiệm thiết bị sấy kiểu quay dùng NLMT với suất 50kg/mẻ - Đã khảo sát thực nghiệm sấy lúa tươi thiết bị, qua xác định thông số trình sấy: quy luật thay đổi nhiệt độ độ ẩm thiết bị sản phẩm sấy theo thời gian - Quá trình thực nghiệm cho thấy, sử dụng thiết bị sấy kiểu quay dùng NLMT giảm nhân công phục vụ cho công tác Footer Page 13 of 126 so sánh nhận xét đầy đủ  ... trời - Thiết bị chưng cất nước dùng lượng mặt trời - Động Stirling chạy NLMT - Sấy hầm dùng lượng mặt trời - Máy sấy lượng mặt trời sử dụng collector phẳng - Máy sấy nhiều lớp dùng lượng mặt trời... lượng mặt trời thiết bị NLMT dùng NLMT phù hợp với quy mô hộ gia đình sản xuất nhỏ Chương 2: Nghiên cứu thiết bị sấy kiểu quay dùng NLMT Nội dung nghiên cứu Chương 3: Tính nhiệt cho thiết bị sấy. .. nghiệm thiết bị sấy kiểu quay dùng NLMT Lý chọn đề tài Hiện nay, nước ta, khâu phơi sấy nông sản, bà - Đánh giá hiệu suất thiết bị sấy kiểu quay dùng NLMT - Tính hiệu kinh tế thiết bị sấy kiểu quay