Đồ án nghiên cứu thiết bị sấy vi sóng. Đây là một công trình nghiên cứu với nhiều tâm huyết để có một phương pháp mới, sử dụng cho quá trình sản xuất chè truyền thống. Ở đây, tác giả đã đưa ra những lập luận, những nhận xét để chù hợp với quá trình sản xuất, đem lại năng suất, hiệu quả và hoàn toàn có khả năng được áp dụng vào thực tế sản xuất
MỤC LỤC MỤC LỤC MỞ ĐẦU PHẦN 1: TỔNG QUAN Chương KỸ THUẬT CHẾ BIẾN CHÈ 1.1 Lich ̣ sử phát triể n chè 1.2 Thành phầ n hóa ho ̣c của lá chè 1.3 Phân loa ̣i chè 11 1.4 Kỹ thuâ ̣t sản xuấ t chè xanh 12 1.4.1 Diêṭ men và làm héo 12 1.4.2 Vò chè 14 1.4.3 Làm khô 14 Chương TỔNG QUAN VỀ SẤY 16 2.1 Tổ ng quan về sấ y 16 2.1.1 Bản chấ t quá trıǹ h sấ y 16 2.1.2 Nước vâ ̣t liêụ sấ y 16 2.1.3 Những ảnh hưởng của quá trıǹ h sấ y đế n chấ t lươ ̣ng vâ ̣t liêụ 16 2.1.3.1 Ảnh hưởng đế n cấ u trúc 17 2.1.3.2 Ảnh hưởng đế n mùi vi 17 ̣ 2.1.3.3 Ảnh hưởng đế n màu sắ c 18 2.1.3.4 Ảnh hưởng đế n giá tri dinh dưỡng 18 ̣ 2.1.3.5 Ảnh hưởng đế n sự hồ i nguyên của sản phẩ m 19 2.2 Các phương pháp sấ y 19 2.2.1 Phơi và sấ y bằ ng lươ ̣ng mă ̣t trời (sấ y tự nhiên) 19 2.2.2 Phương pháp sấ y nhân ta ̣o 20 2.2.2.1 Sấ y đố i lưu 20 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bô ̣ môn QT&TB CNTP 2.2.2.2 Sấ y tiế p xúc 22 2.2.2.3 Sấ y bằ ng dòng điê ̣n trường cao tầ n 23 NHẬN XÉT 24 Chương TỔNG QUAN VỀ SẤY VI SÓNG 25 3.1 Cơng nghệ gia nhiệt vi sóng 25 3.1.1 Đặc điểm vi sóng: dải tần phát nhiệt truyền dẫn không gian vật liệu điện môi 25 3.1.2 Đặc tính phân bố khơng gian thơng số cơng nghệ vi sóng (điện trường, từ trường, công suất điện từ, độ đâm xuyên vào sâu bên vật liệu) 28 3.2 Các đặc điểm tương tác vật liệu với vi sóng số ứng dụng vi sóng cơng nghiệp 36 3.2.1 Đặc điểm vật liệu ảnh hưởng tới tương tác vi sóng (nhìn nhận vật liệu sấy góc độ điện mơi) 36 3.2.2 Cấu tạo đầu phát vi sóng 39 3.2.2.1 Các loại đầu phát vi sóng 39 3.2.3 Mốt số ứng dụng vi sóng cơng nghiệp 49 3.2.3.1 Chần vi sóng 49 3.2.3.2 Nướng vi sóng 50 3.2.3.3 Sấy vi sóng 50 3.3 Ảnh hưởng vi sóng tới mơi trường xung quanh, biện pháp xử lý đảm bảo an toàn 50 3.3.1 Ảnh hưởng vi sóng tới mơi trường xung quanh 50 3.3.1.1 Điện từ trường biến thiên truyền lan không gian truyền dẫn môi trường xung quanh 50 3.3.1.2 Tiêu chuẩn an toàn vi sóng GB 10436-1989 52 SVTH: Lương Công Thi 20144252 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ môn QT&TB CNTP 3.3.2 Các biện pháp xử lý đảm bảo an toàn 53 3.3.2.1 Các lưu ý thiết kế, chế tạo 53 3.3.2.2 Các lưu ý vận hành 55 3.4 Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến khả hấp thụ công suất điện từ số vật liệu sấy 56 3.4.1 Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến khả hấp thụ công suất điện từ vật liệu sấy 56 3.4.1.1 Ảnh hưởng muối đến khả hấp thụ công suất điện từ 56 3.4.1.2 Ảnh hưởng nước đến khả hấp thụ công suất điện từ 56 3.4.1.3 Ảnh hưởng lipit đến khả hấp thụ công suất điện từ 57 3.4.1.4 Ảnh hưởng đường đến khả hấp thụ công suất điện từ 57 3.4.1.5 Ảnh hưởng hình dạng sản phẩm đến khả hấp thụ công suất điện từ 57 PHẦN TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ THIẾT BI ̣ 58 Chương TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT 59 1.1 Các thông số ban đầ u 59 1.2 Lươ ̣ng ẩ m bay sau quá trıǹ h làm héo 59 1.3 Lươ ̣ng ẩ m 3100 − thoát sau quá trıǹ h sấ y khơ ấ = 1′ × 2− 59 Chương TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT THIẾT BI 61 ̣ 2.1 Tıń h toán và lựa cho ̣n công suấ t đầ u phát vi sóng 61 2.2 Thiế t kế khay sấ y 63 2.3 Thiế t kế khung đỡ khay sấ y 65 2.4 Thiế t kế vỏ thiế t bi 69 ̣ 2.5 Thiế t kế tru ̣c quay giá đỡ khay 69 2.6 Thiế t kế ̣ thố ng truyề n đô ̣ng cho tru ̣c quay 74 SVTH: Lương Công Thi 20144252 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ môn QT&TB CNTP 2.6.1 Thiế t kế truyề n đô ̣ng đai 74 2.6.1.1 Xác đinh ̣ kiể u đai 75 2.6.1.2 Tın ́ h sơ bô ̣ đai 75 2.6.1.3 Cho ̣n đường kı́nh đai tiêu chuẩ n [43], Tâ ̣p 2, bảng 20.15 76 2.6.1.4 Xác đinh ̣ số đai 77 2.6.1.5 Xác đinh ̣ lực lên tru ̣c 78 2.6.2 Hê ̣ truyề n đô ̣ng motor giảm tố c 79 2.7 Tıń h cho ̣n công suấ t đô ̣ng 79 2.8 Tıń h cho ̣n chiề u dày đế đỡ ̣ thố ng khay 79 Chương TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THOÁT ẨM 81 3.1 Tıń h toán cho ̣n qua ̣t cho đầ u phát vi sóng 81 3.2 Tıń h toán cho ̣n qua ̣t làm mát biế n áp 82 3.3 Tính tốn chọn quạt cho hệ thống sấy 83 Chương TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐIÊ ̣N 89 4.1 Tıń h cho ̣n ̣ thố ng điề u khiể n 89 4.2 Tıń h cho ̣n biế n áp 90 4.3 Các thiế t bi phu 91 ̣ ̣ KẾT LUẬN 92 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 SVTH: Lương Công Thi 20144252 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ môn QT&TB CNTP MỞ ĐẦU Vấ n đề tiế t kiệm lươ ̣ng, bảo vệ môi trường và nâng cao chấ t lươ ̣ng chế biế n sau thu hoạch sản phẩ m nông, lâm, thủy sản đã và đă ̣t mô ̣t thách thức có tıń h chất tồn cầ u vı̀ là chìa khóa để giải quyế t vấ n đề an ninh lương thực, đờ ng thời góp phần làm giảm ô nhiễm và hủy hoa ̣i môi trường thiên nhiên, đảm bảo sự phát triề n bền vững loài người Trong điề u kiêṇ hiê ̣n nay, dân số giới đã khoảng bảy tỷ người và còn tăng nhanh thời gian tới, vấn đề sử du ̣ng nguồn lươ ̣ng hơ ̣p lý đươ ̣c đă ̣t lên hàng đầ u để đảm bảo tồ n ta ̣i lâu dài cho thế ̣ sau Chıń h vı̀ lẽ đó, viêc̣ ứng du ̣ng những công nghê ̣ tiên tiế n có hiê ̣u lươ ̣ng sẽ góp phầ n giảm tổ n thấ t sản phẩ m sau thu hoa ̣ch, đồ ng thời góp phần đảm bảo an ninh lương thực thế giới Cũng với các ngành công nghệp chế biế n lương thực khác, ngành công nghiêp̣ chế biế n chè thành phẩ m đươ ̣c quan tâm để phát triền Chè là mô ̣t sản phẩ m truyền thống và phương pháp sản xuấ t chủ yế u cũng truyền thố ng với quy mô nhỏ Viêc̣ áp dụng ở quy mô nhỏ dẫn đế n vấn đề sử du ̣ng tự các nguồ n lươ ̣ng Điề u này ảnh hưởng không nhỏ đến vấn đề ô nhiễm môi trường, làm nhiêṭ độ tăng lên, ảnh hưởng đến khí hâ ̣u toàn cầ u Do vâ ̣y, viê ̣c sử du ̣ng các công nghê ̣ hiê ̣n đa ̣i để áp du ̣ng vào quá trıǹ h sản xuấ t chè truyền thố ng là điề u hoàn toàn có hiêṇ thực Xuấ t phát từ những yêu cầ u đă ̣t đó, em đề ý tưởng sử du ̣ng phương pháp sấy vi sóng để khắ c phục những ̣n chế trên, đồ ng thời nghiên cứu để ứng du ̣ng vào sản xuấ t hơ ̣p lý nhấ t Đề tài cu ̣ thể của em là: " Thiế t kế thử nghiê ̣m thiế t bi ̣ sấ y chè bằ ng sóng vi sóng suấ t 4kg khô/mẻ " Dưới sự hướng dẫn tâ ̣n tıǹ h của thầ y Lê Ngo ̣c Cương, em đã phầ n nào có những hiể u biế t rõ về phương pháp sấ y vi sóng và ứng du ̣ng nó để chế ta ̣o chiế t bi ̣sấ y vi sóng phù hơ ̣p với quá trıǹ h sấ y nói chung và quá trıǹ h sấ y chè nói riêng Em xin cảm ơn thầ y đã giúp em có thể hoàn thiêṇ đồ án môn ho ̣c này a ̣ SVTH: Lương Công Thi 20144252 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ mơn QT&TB CNTP PHẦN 1: TỞNG QUAN Chương KỸ THUẬT CHẾ BIẾN CHÈ 1.1 Lich ̣ sử phát triể n chè Theo thư tịch cổ Việt Nam, chè có từ xa xưa dạng :cây chè vườn hộ gia đình vùng châu thổ Sông Hồng chè rừng miền núi phía bắc.Lê Q Đơn sách " Vân Đài loại ngữ " (1773) có ghi mục IX, Phẩm vật sau: " Cây chè có núi Am Thiên, Am Giới Am Các, huyện Ngọc Sơn, tỉnh Thanh Hoá, mọc xanh um đầy rừng, thổ nhân hái chè đem giã nát ra, phơi râm, khơ đem nấu nước uống, tính hàn, uống vào mát tim phổi, giải khát, ngủ ngon Hoa nhị chè tốt, có hương thơm tự nhiên " Năm 1882, nhà thám hiểm Pháp khảo sát sản xuất buôn bán chè sông Đà sông Mê Kông miền núi phía Bắc Việt Nam, từ Hà Nội ngược lên cao nguyên Mộc Châu, qua Lai Châu; đến tận Ipang, vùng Xípxoongpảnnả (Vân Nam), nơi có chè đại cổ thụ." Hàng ngày đoàn thồ lớn 100-200 lừa, chất đầy muối gạo nặng chĩu chè Ipang tiếng chất lượng chè đạt mức ngự trà cống nộp cho Hoàng đế Trung Hoa Loại chè cao cấp khơng bán ngồi thị trường ; cố giấu lại phần nhỏ, có nguy bị trừng trị nặng nề Tôi trông thấy nắm chè loại màu trắng ngà, bao gồm cánh chè nhỏ xoăn Vùng đất đai Đèo Văn Trị Lai Châu, hàng xóm láng giềng gần gũi Ipang, vùng Xíp xoongpảnnả " Sau chuyến khảo sát rừng chè cổ tỉnh Hà Giang Việt Nam (1923), tây nam Trung Quốc (1926), nhà khoa học Pháp Hà Lan, viết " rừng chè, mọc bên bờ sông lớn, sông Dương Tử, sông Tsi Kiang Trung Quốc, sông Hồng Vân Nam Bắc Kỳ (Việt Nam), sông Mê Kông Vân Nam, Thái Lan Đông Dương, sông Salouen Irrawađi Vân Nam Mianma, sông Bramapoutrơ Assam " Năm 1976, Viện sĩ thông Viện Hàn lâm khoa học Liên Xô, sau nghiên cứu tiến hoá chè, phân tích chất catésin chè mọc hoang dại, SVTH: Lương Công Thi 20144252 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ môn QT&TB CNTP vùng chè Tứ Xuyên, Vân Nam Trung Quốc, vùng chè cổ Việt Nam (Suối Giàng, Nghĩa Lộ, Lạng Sơn, Nghệ An ), viết : … Cây chè cổ Việt Nam, tổng hợp catêchin đơn giản nhiều chè Vân Nam… Từ có sơ đồ tiến hố chè giới sau " Camellia → Chè Việt Nam → Chè Vân Nam to → Chè Trung Quốc → Chè Assam (ấn Độ)" Tóm lại, đến nhà khoa học giới xác nhận : Đại thể chè phát nguyên từ vùng sinh thái hình quạt, đồi Naga, Manipuri Lushai, dọc theo đường biên giới Assam Mianma phía Tây, ngang qua Trung Quốc phía Đơng, theo hướng Nam chạy qua đồi Mianma Thái Lan vào Việt Nam, trục Tây Đông từ kinh độ 95o đến 120o Đông, trục Bắc Nam từ vĩ đ 29o đến 11o Bắc Thời kỳ trước năm 1882 Từ xa xưa, người Việt Nam trồng chè loại hình: - Chè vườn hộ gia đình uống chè tươi, vùng chè dồng sông Hồng Hà đông, chè đồi Nghệ An - Chè rừng vùng núi, uống chè mạn, lên men nửa, vùng Hà Giang, Bắc Hà Thời kỳ 1882-1945 Ngoài loại chè trên, xuất loại chè công nghiệp; chè đen công nghệ truyền thống OTD, chè xanh chảo Trung Quốc Bắt đầu phát triển đồn điền chè lớn tư Pháp với thiết bị công nghệ đại Người dân Việt Nam, sản xuất chè xanh hộ gia đình tiểu doanh điền Chè đen xuất sang thị trường Tây Âu, chè xanh sang thị trường Bắc Phi chủ yếu Diện tích chè nước 13305 ha, sản lượng 6.000 chè khô/năm Thời kỳ độc lập (1945- nay) Sau 1954, Nhà nước xây dựng Nông trường quốc doanh Hợp tác xã nông nghiệp trồng chè; chè đen OTD xuất sang Liên Xô - Đông Âu, chè xanh xuất sang Trung Quốc Đến hết năm 2002, tổng diện tích chè 108.000 ha, SVTH: Lương Cơng Thi 20144252 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ mơn QT&TB CNTP có 87.000 chè kinh doanh Tổng số lượng chè sản xuất 98.000 tấn, xuất 72.000 đạt 82 triệu USD Các vùng Chè Việt Nam Việt Nam nằm vùng gió mùa Đơng nam á, nơi chè Khí hậu đất đai thích hợp với sinh trưởng chè Lượng nước mưa dồi 1700-2000 mm/năm nhiệt độ 21-22,6 0C, ẩm độ khơng khí 80-85 % Đất đai trồng chè gồm loại phiến thạch sét bazan màu mỡ Chè trồng vĩ tuyến B 11.5-22.5, chia thành vùng: vùng thấp 300m, vùng 300-600m, vùng cao 600-trên 1000m, nên chất lượng chè tốt Giống chè địa gồm giống Trung Du Shan, làm chè xanh chè đen; đặc biệt giống chè Shan miền núi có búp nhiều lông tuyết trắng, thị trường quốc tế ưa chuộng Ngồi giống chè tốt làm chè đen, chè xanh, chè ô long, nhập nội Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản, ấn Độ Srilanka, Inđônêxia 1.2 Thành phầ n hóa ho ̣c của lá chè a Nước Trong chè nước tồn ta ̣i ở hai da ̣ng, nước tự và nước liên kế t, nước chứa chủ yếu khı́ quản lá và là môi trường hòa tan các chấ t dich ̣ bào Hàm lươ ̣ng nước lá chè chiế m từ 74-78%, phu ̣ thuô ̣c vào giố ng chè thời vu ̣ đô ̣ non già của chè Theo số liê ̣u thố ng kê của Trung Quố c, hàm lươ ̣ng nước lá chè sau: Tôm (búp chè): 77,6%; lá thứ nhất: 76,7%; lá thứ hai: 76,3%; lá thứ ba: 76,0%; lá thứ nhấ t: 75,8%;… b Tanin Tanin là hơ ̣p chấ t quan tro ̣ng lá chè, nó có tıń h chấ t quyế t đinh ̣ đế n màu sắ c nước pha, hương thơm và vi ̣chát của chè Tanin thường có hai loa ̣i: tanin ngưng tu ̣ và tanin thủy phân Chấ t tiêu biể u cho tanin ngưng tu ̣ là catechine bao gồ m catechinen và gallo-catechinen (tanin thủy phân tác du ̣ng với FeCl3 cho màu xanh da trời còn tanin ngưng tu ̣ cho màu xanh đen) Khi bi ̣ tác du ̣ng của axit loañ g, tanin ngưng tu ̣ không bi ̣ thủy phân thành các phân tử đơn giản và ngươc̣ la ̣i nó ngưng tu ̣ với thành tanin đỏ SVTH: Lương Công Thi 20144252 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ môn QT&TB CNTP (hay flobafen) Tanin ngưng tu ̣ dễ hòa tan nước Tanin chè dễ tác du ̣ng với protein ta ̣o thành hơ ̣p chấ t không tan, nó cũng dễ bi oxi hóa để ta ̣o nên màu sữa hoă ̣c màu đồ ng ̣ đỏ Đố i với thể người, theo giáo sư Curơsalố p thı̀ tanin làm tăng sức đề kháng của thành huyế t quản, tăng sự tıć h lũy và đồ ng hóa vitamin C Hàm lươ ̣ng tanin lá chè thường từ 19-23% so với chấ t khô và chè càng non hàm lươ ̣nng tanin càng cao Riêng nước ta hàm lươ ̣ng tanin khá cao: từ 25-30% và cao nhấ t là chè thu hoa ̣ch vào tháng c Gluxit Trong chè hàm lượng gluxit không nhiề u và thay đổ i theo đô ̣ già non của lá Tổ ng lươ ̣ng đường chè thường là 1,63-4,33% so với lươ ̣ng chấ t khơ chè, hàm lượng đường khử là 0,99-1,91% Lươ ̣ng đường lá chè non có ıt́ và lá chè càng già càng có nhiề u Trong quá trıǹ h chế biế n, lươ ̣ng đường hòa tan ıt́ có giá tri ̣ lớn, có tác du ̣ng điề u hòa vi ̣ và ta ̣o thành hương thơm đă ̣c biêṭ của chè thành phẩ m d Pectin Trong chè hàm lượng Pectin khá cao, thường từ 11-17% so với lươ ̣ng chấ t khô lá chè chè càng già hàm lươ ̣ng Pectin càng cao Riêng với Pectin tan tỏng nước, chè càng non hàm lượng Pectin càng cao Đố i với trı̀nh chế biế n, Pectin tố t cho trıǹ h xoắ n chă ̣t và dính la ̣i với vò, đồ ng thời nó cũng ta ̣o điều kiêṇ tớ t cho quá trình ép đóng bánh chè Trong quá trıǹ h sấ y, Pectin có tác du ̣ng cố đinh ̣ các thành phầ n chất tan bề mặt lá chè Ngoài hàm lươ ̣ng Pectin cao thı̀ khả hút ẩ m của chè thành phẩ m mạng gây ảnh hưởng không tố t bảo quản Trong quá trıǹ h chế biế n chè, Pectin cũng có tác dụng ta ̣o thành hương thơm của chè thành phẩ m e Các sinh tố chè Trong lá chè hàm lươ ̣ng sinh tố khá cao Tıń h theo 1kg chè khô hàm lươ ̣ng mô ̣t sinh tố sau: vitamin B1 0,3-10 mg%; vitamin B6 6-11 mg%; vitamin PP 54-152 mg% Đă ̣c biêṭ lá chè tươi, hàm lươ ̣ng Vitamin C khá cao, thường từ 266mg% chấ t khô, gấ p 3-4 lầ n vitamin C cam, chanh Ngoài tanin chè cũng có tıń h chấ t gầ n giố ng vitamin PP SVTH: Lương Công Thi 20144252 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ môn QT&TB CNTP f Các chấ t thơm Hàm lượng dầ u thơm chè không nhiề u Theo tài liê ̣u nghiên cứu của Nhâ ̣t Bản, hàm lươ ̣ng dầu thơm chè tươi khoảng 0,02% Trong thành phầ n dầ u thơm, hàm lươ ̣ng rượu Cacbon chiếm tới 60% Các loa ̣i rươ ̣u này lá chè tươi có mùi hăng nhiê ̣t đô ̣ sôi của nó là 157-1580C Trong quá trình sản xuấ t, chè thành phẩ m đươ ̣c qua nhiề u quá trıǹ h gia công nghiê ̣t nên cấ u tử dầ u thơm có nhiêṭ đô ̣ sôi nhỏ 2000C dễ bị mấ t Hương thơm của chè xanh thành phẩ m chủ yế u là các chấ t sau: Benzylic (C6H5OH), benzylmetylic (C6H5CH2OH), geraniol linaleol, các este của chúng Các chấ t có hương thơm dễ chiụ của hoa quả tươi Hương thơm chè đen thành phẩm đươ ̣c tạo thành chủ yế u sự oxi hóa hoă ̣c khử các chấ t thơm có sẵn ta ̣o nên Nó bao gồ m các chấ t chủ yế u sau: n.butylaldehit, isobutylaldehit, isovaleraldehit,benzandehit, linaleol,… các este chúng Đối với thể người, dầu thơm có tác dụng kıć h thıć h ̣ thầ n kinh và nâng cao hiêụ suấ t làm việc các của thể g Protein và aminoaxit lá chè Thành phẩn các hơ ̣p chấ t protein chè rấ t cao, khoảng 25-30% so với lươ ̣ng chất khô, chè càng non, hàm lươ ̣ng protein cao Trong chè protein nói chung hòa tan nước, nó liên quan đến chấ t lươ ̣ng chè liên quan nhiề u đế n công nghê ̣ chế biế n chè Đối với chè đen, protein có ảnh hưởng xấ u đến chấ t lươṇ g của chè vı̀ hàm lượng tanin chè thấ p, la ̣i bị tác du ̣ng với protein ta ̣o thành các hơ ̣p chấ t không tan Ngươ ̣c la ̣i với sản xuấ t chè xanh, hàm lươ ̣ng tanin cao nên protein có tác du ̣ng làm điề u hòa vi che ̣ ̀ làm cho hıǹ h thức sản phẩ m chè đe ̣p Các aminoaxit chè không nhiề u, thường 0,2-0,3% chấ t khô, nó có tác du ̣ng tố t đố i với chấ t lượng của chè đen và chè xanh Các aminoaxit tác du ̣ng với tanin trình chế biế n để ta ̣o thành các aldehit thơm Ngoài đố i với chè xanh nó cũng có tác du ̣ng làm cho vị chè dễ chiụ và có dư vi.̣ h Các hợp chấ t alkaloit SVTH: Lương Công Thi 20144252 10 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ môn QT&TB CNTP - Lực tác du ̣ng lên tru ̣c: =2 sin = 2 sin 180 − = × 1170 × × sin 180 − 153 = 546 (N) Tổ ng tải tro ̣ng tác đô ̣ng lên trục motor là: F motor = Fkhay + Fr = 23430 + 546 = 23976 (N) 2.6.2 Hê ̣ truyền động motor giảm tố c Motor giảm tốc đươ ̣c lắ p đă ̣t cho cùng mă ̣t phẳ ng với hệ truyề n đô ̣ng đai để đảm bảo chuyển động ổ n định và êm ái Để làm đươ ̣c điề u đó, ta phải thiế t kế thêm giá đỡ vuông góc với mă ̣t phẳ ng ngang để nới cố đinh ̣ motor hô ̣p giảm tố c Với những điều kiê ̣n đó, ta chọn motor hơ ̣p giảm tớ c bơ ̣ truyề n bánh với tỷ số trề n 1/25 2.7 Tı́nh cho ̣n công suấ t đô ̣ng + Xác định công suất phận công tác trục ̣ng cơ: × 1000 = = đ × = 23976 × 6.07 = 145.5 ( ) 1000 = 145.5 × 1.2 = 320 ( ) 0.91 Với η = ηđai×ηmotor = ηđai×ηbánh = 0.96×0.95 = 0.91 Cho ̣n động giảm tố c tỷ số truyề n 1/25 với công suấ t 375W 2.8 Tı́nh cho ̣n chiề u dày đế đỡ ̣thố ng khay Ta có mômen uố n của đế : = × SVTH: Lương Công Thi = 2340 × 1100 = 1287000 ( 20144252 ) 79 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ môn QT&TB CNTP Ứng suất cho phép đố i với vâ ̣t liê ̣u sắ t: [ ]= ℎ= [ ]× = = ℎ 6 × 1287000 = 2.43 ( 490 × 1100 ) Cho ̣n chiề u dày lớp đế là 4mm Ngoài ra, sử du ̣ng tác nhân sấ y là sóng vi sóng Vı̀ vâ ̣y, để đảm bảo an toàn, ta sử du ̣ng thêm tấ m inox 304 dày 1mm lót đế Như tổ ng chiề u dày đế là 5mm SVTH: Lương Công Thi 20144252 80 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ mơn QT&TB CNTP Chương TÍ NH TOÁN HỆ THỚNG THOÁT ẨM 3.1 Tı́nh toán cho ̣n qua ̣t cho đầ u phát vi sóng Khi phát vi sóng hoạt động sinh lượng nhiệt lớn, lượng nhiệt không loại bỏ ảnh hưởng đến hoạt động phát vi sóng Trên đầu phát sóng lắp rơle nhiệt, nhiệt độ cao mức cho phép rơ le nhiệt ngắt dòng điện chạy qua làm cho phát vi sóng dừng hoạt động Để phát vi sóng hoạt động ổn định phải có quạt làm mát cho đầu magnetron Thông thường làm việc đầu phát vi sóng có nhiệt độ cao lên đến 150 – 170oC Với lò vi sóng cơng nghiệp, thời gian làm việc thường liên tục – giờ, đầu phát vi sóng trì liên tục nhiệt độ cao dễ hỏng giảm tuổi thọ rõ rệt Nếu hệ thống quạt làm mát thổi khơng khí trực tiếp vào đầu phát vi sóng trì nhiệt độ làm việc khoảng 80 – 90oC tuổi thọ đầu phát vi sóng lên tới 10.000 Có nhiếu phương án làm mát đầu phát vi sóng: Làm mát đầu phát vi sóng Làm mát cho ̣ thống các đầ u phát vi sóng Quạt làm mát cho đầu magnetron sử dụng ln loại quạt tản nhiệt lò vi sóng, loại quạt sử dụng điện 220 VAC, cơng suất 50W Mỗi đầu magnetron lắp quạt làm mát riêng để làm mát tốt Quạt làm mát lắp lên đỡ hàn phía mặt buồng sấy.Gió thổi xuyên qua tản nhiệt đầu phát sóng SVTH: Lương Công Thi 20144252 81 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ mơn QT&TB CNTP Hình 17: Sơ đồ lắp quạt tản nhiệt 3.2 Tı́nh toán cho ̣n qua ̣t làm mát biế n áp Bình thường làm việc liên tục biến áp sinh nhiệt độ cao lên đến 100 – 120oC, tốn điều chỉnh cơng suất cách băm xung nhiệt lượng biến áp tạo lớn Nếu trì trạng thái làm việc nhiệt độ cao thời gian dài lớp sơn cách điện cuộn biến cao áp nóng chảy dẫn tới chập, cháy thiết bị điện Vì vậy, cần phải lắp quạt làm mát cho biến áp Quạt làm mát có tác dụng làm giảm nhiệt độ biến áp làm việc trì nhiệt độ xuống 80oC Trên biến áp lắp thêm tản nhiệt để tăng hiệu suất giảm nhiệt độ, gió từ quạt tản nhiệt thổi qua rảnh tản nhiệt đưa nhiệt mơi trường khơng khí Mỗi biến áp lắp quạt tản nhiệt có cơng suất 24W SVTH: Lương Công Thi 20144252 82 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ mơn QT&TB CNTP Hình 18 : Sơ đồ bố trí quạt tản nhiệt cho biến áp 3.3 Tính tốn chọn quạt cho hệ thống sấy Quạt hệ thống vận chuyển khơng khí tạo áp suất cho dòng khí qua thiết bị calorife, sấy, đường ống, cyclone… Năng lượng quạt tạo cung cấp cho dòng khí áp suất động học để di chuyển Trên đường dòng khí, lượng bị tiêu hao dần gặp nhiều dạng trở lực cản trở dòng khí trở lực đường ống, trở lực dạng ống, trở lực với vật liệu… Như vậy, cơng việc tính tốn chọn quạt phù hợp với u cầu toán cần thiết để đảm bảo trình sấy Trong thiết bị sấy, với phương pháp sấy đối lưu thơng thường, khơng khí sử dụng làm tác nhân mang nhiệt từ calorife đến trao đổi với vật liệu Tại đây, nhiệt lượng trao đổi, vật liệu nhận nhiệt lượng ẩm bay bên ngồi vật liệu Khơng khí qua trao đổi nhiệt kéo theo ẩm ngồi thiết bị Q trình làm giảm độ ẩm vật liệu, mặt khác, mang ẩm để ln tạo độ ẩm khơng khí xung quanh vật liệu thấp độ ẩm cân thân vật liệu Việc tạo động lực kéo ẩm ngồi giúp vật liệu khơng hấp thu lại ẩm trình sấy Phương pháp sấy sử dụng truyền nhiệt xạ cụ thể sử dụng sóng vi ba làm tác nhân, nước có khả hấp thụ vi sóng cao làm lượng phân tử dư thừa, chuyển động nội phân tử tăng lên tạo chuyển động hỗn độn làm nhiệt độ thân nước tăng lên chuyển hóa thành ngồi vật liệu Do đó, dòng khơng khí SVTH: Lương Công Thi 20144252 83 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ mơn QT&TB CNTP vào thiết bị sấy có chức mang ẩm từ vật liệu thiết bị mang nhiệt từ vật liệu làm giảm nhiệt độ vật liệu, hạn chế biến đổi tính chất vật liệu ảnh hưởng nhiệt độ Tuy nhiên, vật liệu chịu nhiệt độ tương đối cao mà khơng ảnh hưởng đến tính chất vật liệu, việc kết hợp đồng thời phương thức truyền nhiệt đối lưu truyền nhiệt xạ tăng khả tách ẩm khỏi vật liệu, rút ngắn trình sấy mà đảm bảo chất lượng cảm quan sản phẩm Với toán cụ thể này, thiết bị thiết kế để phục vụ cho khảo sát sơ tính chất, yếu tố ảnh hưởng đến việc thiết kế thiết bị sấy vi sóng cần có tính tốn sơ thiết bị Để vận chuyển không khí hệ thống sấy, thường dùng hai loại quạt : quạt ly tâm quật hướng trục Chọn loại quạt nào, công suất phụ thuộc vào đặc trưng hệ thống sấy, trở lực mà quạt khắc phục, suất mà quạt cần tải nhiệt độ độ ẩm khơng khí.Khi chọn quạt, giá trị cần phải xác định hiệu suất quạt, công suất số vòng quay quạt Từ 1kg nước qua biế n đổi ta đươ ̣c 1.36 (m3) ẩm Vậy với khố i lươ ̣ng ẩm mỗi khay là 1.18 Kg, ta có lượng ẩ m cần tách giờ là: = 1.36 × 1.18 = 1.60 ( /ℎ) Công suất quạt xác định theo công thức: N V H , kW 102. q [7] Trong : - V : Lưu lượng thể tích khơng khí, m3/s - H0 : Tổng trở lực hện thống quy điều kiện tiêu chuẩn, mmH2O H0 - H 0 tb , mmH2O : Khối lượng riêng khơng khí điều kiện tiêu chuẩn, SVTH: Lương Công Thi 20144252 84 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ môn QT&TB CNTP ρ0 = 1,29kg/m3 - tb : Khối lượng riêng trung bình khơng khí buồng sấy, kg/m3 - q : Hiệu suất quạt H : Trở lực thủy lực toàn hệ thống, N/m2 Áp suất quạt H tổng áp suất động Hd áp suất tĩnh ( bỏ qua chiều cao địa lý khối lượng riêng khơng khí nhỏ ): H = Ht + Ht * Tı́nh toán trở lực ̣ thố ng: Tı́nh trở lực lưới chắ n: Lưới lắp đầu cửa, nơi mà không khí bắt đầu vào buồng sấy, đặt phẳng theo chiều vng góc với chiều gió Với mục đích tạo ngăn vi sóng ngồi, lưới có kích thước lỗ < 10 lần bước sóng Trở lực tính theo cơng thức : P b W m mmH 2O Trong : - m,b: Các hệ số phụ thuộc độ lớn dạng Tra bảng 4.7-[8] ta có : b = 3,3, m = 1,36 - : Chiều dài lớp đệm, mm Chọn loại lưới δ = 1,5 - W : Vận tốc gió tính cho tồn diện tích chắn gió, m/s Chọn W = 4m/s P b W m 3, 1,5 41,36 32, 61 mmH 2O Trở lực nguyên liệu thùng sấy: Hệ số thủy động SVTH: Lương Công Thi 20144252 85 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương a 5,85 Bộ môn QT&TB CNTP 490 100 Re Re ([11] – trang 213) Với: Re: tiêu chuẩn Reynolds Re Tiêu chuẩn Reynolds: v.d ([6] – trang 255) Với: - v: tốc độ trung bình tác nhân sấy v = 1,245 m/s - d: đường kính trung bình nguyên liệu d = mm - ν: nhiệt độ trung bình tác nhân sấy t t1 t2 20 40 30o C 2 tra phụ lục – [6] – trang 258 ta có: ν = 16,00 10-6 m2/s Re ⇒ v.d 1, 245.0, 002 155, 625 16.106 ⇒ Hệ số thủy động: a 5,85 5,85 490 100 Re Re 490 100 17, 015 155, 625 155, 625 Trở lực động dòng khí: Khi chuyển động ống dẫn hệ thống chung áp lực tồn phần quạt xác định khơng áp suất tĩnh mà áp suất động Áp suất động dòng gây : C22 Hd 2.g Trong : SVTH: Lương Công Thi 20144252 86 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ môn QT&TB CNTP = = , - C2 : Vận tốc dòng khí cửa đẩy, C2 = - V : Lưu lượng quạt, V = 0,1083 m3/h - F : Diện tích tiết diện ra, đường kính 100mm, F = πr2 = 0,0078m2 , = 13,88 m/s Thay vào ta có : = = , , =9,8 mkk g K hK g h h Đổi mmH2O ta có cơng thức : K hK g K hK g Trong : - 1000 kg / m : Khối lượng riêng nước - K 1,031 kg / m : Khối lượng riêng khơng khí 60oC - hK : Chiều cao tổn thất Vậy : = Hđ= , , =0,0101 mH2O = 10,1 mmH2O Vâ ̣y tổ ng trở lực của ̣ thố ng là: H = Ht + Hđ = 23.61 + 17.02 + 10.1 = 50.73 (mmH2O) N Công suất quạt : g V H K K 1000 [8] Trong : - K : Hệ số an toàn, chọn K = 1,2 Khối lượng riêng khơng khí 25oC : 25 1,177 kg / m Khối lượng riêng khơng khí 60oC : 60 1, 031 kg / m SVTH: Lương Công Thi 20144252 87 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ môn QT&TB CNTP Ở 25oC cột áp khơng khí Hk : K H K H ( với ρ khối lượng riêng nước ) = = , - Như : - HK = 43.1 mkk - V : Lưu lượng khơng khí, V = 0,044 m3/s , =43.1 mkk : Khối lượng riêng không khí 60oC, 60 1, 031 kg / m - : Hiệu suất quạt, η = 0,7 - N = , g V H K K 1000 , , , , =0,033 kw Như vâ ̣y ta cho ̣n mỗi quạt có thông số sau: - Lưu lượng khơng khí cần cho q trình sấy : Q = 1.6 m3/h - Áp suất toàn phần quạt : H = 50.73 mmH2O = 0,05073 mH2O - Công suấ t qua ̣t: 0.035 KW SVTH: Lương Công Thi 20144252 88 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ môn QT&TB CNTP Chương TÍ NH TOÁN HỆ THỚNG ĐIỆN 4.1 Tı́nh cho ̣n ̣ thớ ng điề u khiể n Dựa quy mô sản xuất sự phù hơ ̣p kinh tế , ta cho ̣n loa ̣i thiế t bị điề u khiể n theo phương pháp biến đổi điêṇ áp cấp vào Phương pháp đơn giản và giá thành hợp lý Người ta thường dùng dó là DIMMER Thiế t bi điề ̣ u khiể n có khả điề u khiể n tải với nhiề u quy mô khác nhau, từ các quy mô nhỏ cho đế n uy mô trung bıǹ h và lớn SVTH: Lương Công Thi 20144252 89 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ môn QT&TB CNTP Với đề tài này, ta cho ̣n DIMMER với những thông số sau: 4.2 Tı́nh cho ̣n biế n áp Trên thực tế, loa ̣i biế n áp dành cho lò vi sóng đươ ̣c chế ta ̣o riêng để đảm bảo đă ̣c tıń h sóng vi sóng Cuô ̣n sơ cấp biế n áp sẽ cấ p điêṇ 220VAC, cuô ̣n thứ cấ p có điện áp 2000VAC Biến áp này có sẵn thi trươ ̣ ̀ ng Ta thiế t kế mỗi đầ u phát vi sóng biế n áp cấ p điê ̣n SVTH: Lương Công Thi 20144252 90 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ môn QT&TB CNTP 4.3 Các thiế t bi phu ̣ ̣ - Tu ̣ điê ̣n: Ổn đinh ̣ dòng điêṇ - Diode bảo vê ̣ quá áp: Bảo vệ các thiế t bi điê ̣ ṇ có sự cố xảy - Diode nắn điê ̣n: Biế n đổ i dòng điên ̣ SVTH: Lương Công Thi 20144252 91 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ môn QT&TB CNTP KẾT LUẬN Trên sở phân tích so sánh, tìm hiểu, tính tốn nghiên cứu thiết kế ta rút số kết luận sau : - Từ thơng tin tìm hiểu mạng Internet, đề tài nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm, chọn giải pháp sấy vi sóng phù hợp với điều kiện Việt Nam - Việc chế tạo thiết bị giúp mở hướng nhìn nhận chế tạo máy móc Việt Nam, giúp hạ giá thành cạnh tranh với thiết bị khác giới mà chất lượng không thua so với giới - Hồn toàn có thể nâng cao cơng suất đưa vào sản xuấ t ở quy mô lớn Tuy nhiên cầ n có sự cân nhắc giữa kỹ thuâ ̣t và tıń h kinh tế SVTH: Lương Công Thi 20144252 92 GVHD: TS.Lê Ngo ̣c Cương Bộ môn QT&TB CNTP DANH MỤC TÀ I LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Tro ̣ng Hiê ̣p, Chi tiế t máy, Tâ ̣p 1,2, Nhà xuấ t bản giáo du ̣c Nguyễn Tro ̣ng Hiệp, Thiết kế chi tiế t máy, Nhà xuấ t bản giáo du ̣c PGS-TS.Nguyễn Xuân Phương, TSKH Nguyễn Văn Thoa, Cơ sở lý thuyế t kỹ thuâ ̣t sản xuấ t thực phẩ m, Nhà xuấ t bản Giáo du ̣c Viêṭ Nam Tơn Thấ t Minh, Quá trình và thiế t bi chuyể ̣ n khố i, Nhà xuấ t bản Bách Khoa Trịnh Chất-Lê Văn Uyể n, Tính toán thiết kế ̣ dẫn đô ̣ng khı,́ Tâ ̣p 1,2, Nhà xuấ t bản giáo du ̣c SVTH: Lương Công Thi 20144252 93 ... VỀ SẤY VI SÓNG 3 .1 Cơng nghệ gia nhiệt vi sóng 3 .1. 1 Đặc điểm vi sóng: dải tần phát nhiệt truyền dẫn không gian vật liệu điện mơi Vi ba (hay vi sóng / sóng ngắn) sóng điện từ có bước sóng dài... 3.2.3 Mốt số ứng dụng vi sóng công nghiệp 49 3.2.3 .1 Chần vi sóng 49 3.2.3.2 Nướng vi sóng 50 3.2.3.3 Sấy vi sóng 50 3.3 Ảnh hưởng vi sóng tới môi trường xung... khá cao Tıń h theo 1kg chè khô hàm lươ ̣ng mô ̣t sinh tố sau: vitamin B1 0,3 -10 mg%; vitamin B6 6 -11 mg%; vitamin PP 54 -15 2 mg% Đă ̣c biêṭ lá chè tươi, hàm lươ ̣ng Vitamin C khá cao,