Nghiên cứu quá trình truyền nhiệt truyền chất trong quá trình sấy bằng bơm nhiệt kiểu bậc thang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯƠNG MINH THẮNG NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT TRUYỀN CHẤT TRONG QUÁ TRÌNH SẤY BẰNG BƠM NHIỆT KIỂU BẬC THANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NHIỆT HÀ NỘI – 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯƠNG MINH THẮNG NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT TRUYỀN CHẤT TRONG QUÁ TRÌNH SẤY BẰNG BƠM NHIỆT KIỂU BẬC THANG Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt Mã số: 62520115 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NHIỆT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN ĐỨC LỢI GS TSKH TRẦN VĂN PHÚ HÀ NỘI - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu kết luận án trung thực chưa có cơng bố cơng trình Hà nội, ngày 30 tháng 06 năm 2014 Tác giả luận án Trương Minh Thắng LỜI CẢM ƠN Luận án tiến sỹ với đề tài: "Nghiên cứu truyền nhiệt truyền chất trình sấy bơm nhiệt kiểu bậc thang " hoàn thành thời gian từ tháng 11 năm 2007 đến tháng 06 năm 2014 Bộ môn Kỹ thuật Lạnh Điều hòa khơng khí, Viện Khoa học Cơng nghệ Nhiệt Lạnh Trường Đại học Bách Khoa Hà nội Tác giả xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Khoa học Công nghệ Nhiệt - Lạnh, Viện Sau đại học, đặc biệt tập thể giáo viên hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Đức Lợi, GS TSKH Trần Văn Phú thầy cô giáo Viện Khoa học Công nghệ Nhiệt - Lạnh nhiệt tình hướng dẫn suốt trình làm luận án Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến đồng nghiệp môn Nhiệt kỹ thuật Khoa Cơ khí, trường Đại học Giao thơng Vận tải tạo điều kiện thời gian, giúp đỡ, động viên, khuyến khích để tác giả hồn thành luận án Tác giả chân thành cảm ơn em sinh viên khóa 50 trường Đại học Giao thông Vận tải giúp đỡ tác giả thực đo đạc thực nghiệm, thu thập số liệu góp phần vào hồn thành luận án Cuối cùng, tác giả xin tỏ lòng cảm ơn đến gia đình, bạn bè người thân hỗ trợ, động viên toàn thời gian làm luận án Hà nội, ngày 30 tháng 06 năm 2014 Tác giả luận án Trương Minh Thắng -1MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Sấy biện pháp bảo quản chế biến sản phẩm sử dụng sớm lịch sử loài người Trong trình sấy, tượng diễn phổ biến tượng truyền nhiệt truyền chất (TNTC) liên hợp Khi nghiên cứu lý thuyết tượng TNTC liên hợp, tác giả thường dựa vào việc giải hệ phương trình vi phân TNTC ứng với điều kiện đơn trị khác Mặc dù công cụ nghiên cứu phát triển người ta bỏ qua số ảnh hưởng qua lại ảnh hưởng trường độ ẩm đến trường nhiệt độ vật liệu sấy, bỏ qua ảnh hưởng co ngót (CN) vật liệu trình sấy (QTS)… Bên cạnh đó, việc nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị sấy đại vào điều kiện Việt Nam đòi hỏi cấp bách nước ta có nơng nghiệp phát triển, sản phẩm nơng sản sau thu hoạch không bảo quản xử lý kịp thời dẫn đến hao hụt giảm chất lượng sản phẩm Bơm nhiệt (BN) thiết bị có khả tiết kiệm lượng cao, ưu điểm BN chứng minh lý thuyết thực tế kỹ thuật Khi sử dụng BN thay cho hệ thống sấy thông thường, mang lại hiệu to lớn mà cơng trình nghiên cứu ngồi nước tổng kết Tuy nhiên, bên cạnh kết đạt kỹ thuật sấy việc sử dụng BN hệ thống sấy (HTS) có đề tồn phải giải HTS BN hệ thống sấy nhiệt độ vừa phải, thời gian sấy (TGS) lớn so với HTS thơng thường việc tiêu hao lượng vấn đề cần quan tâm cải thiện, bối cảnh lượng ngày cạn kiệt giới Việt Nam Mặt khác, theo động học QTS, lượng ẩm tách khỏi vật liệu sấy (VLS) thay đổi theo thời gian giảm dần cuối trình Tương ứng với nó, nhiệt cần cung cấp cho VLS giảm dần hệ thống hoạt động liên tục vấn đề làm cho lãng phí lượng Vì vậy, việc nâng cao hiệu sử dụng lượng vận hành hợp lý HTS BN nhằm đảm bảo phù hợp với động học QTS cần thiết Với yêu cầu cấp bách đặt vậy, việc lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu trình truyền nhiệt truyền chất trình sấy bơm nhiệt kiểu bậc thang” thực cấp thiết phù hợp giai đoạn Việt nam MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Mục đích luận án là: Nghiên cứu tượng TNTC kỹ thuật sấy, từ làm sở nghiên cứu động học QTS HTS BN xét đến ảnh hưởng độ ẩm đến trưởng nhiệt độ ảnh hưởng co ngót (CN) VLS Nghiên cứu hiệu chỉnh phương pháp tương tự xác định thời gian sấy (TGS) kể đến tượng CN VLS để kết tính toán theo phương pháp phù với thực tế Đánh giá khả tiết kiệm lượng HTS BN kiểu bậc thang Để đạt mục đích đó, luận án tập trung vào nội dung sau: - Nghiên cứu trình dịch chuyển nhiệt ẩm đồng thời VLS kể đến tượng CN VLS QTS BN - Nghiên cứu biện pháp hiệu chỉnh phương pháp tương tự xác định TGS có kể đến ảnh hưởng tượng CN VLS - Nghiên cứu đánh giá phù hợp mơ hình tốn kể đến tượng CN VLS (MHCN) mơ hình tốn khơng kể đến CN VLS (MHKCN) với thực nghiệm HTS BN - Đánh giá tiết kiệm lượng HTS BN kiểu bậc thang HTS GT-01 -2- Đề xuất giải pháp tiết kiệm lượng thông qua chế độ vận hành HTS GT-01 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu (NC) luận án trình TNTC với điều kiện sấy HTS BN Vật liệu đại diện cho kết nghiên cứu cà rốt trồng miền Bắc Việt nam PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp nghiên cứu (PPNC) luận án phương pháp (PP) lý thuyết (LT) kết hợp thực nghiệm (TN) Về PPNC LT, nội dung NC gồm hai phần Thứ NC số vấn đề trình dịch chuyển nhiệt ẩm lòng VLS, từ lựa chọn mơ hình tốn học để giải vấn đề động học yếu tố ảnh hưởng đến QTS Thứ hai hiệu chỉnh PP xác định TGS theo lý thuyết tương tự kể đến tượng CN VLS, áp dụng cho trường hợp sấy BN Về mặt NC TN, nội dung xây dựng mơ hình TN, thực nghiệm kiểm chứng kết lý thuyết, PP tiết kiệm lượng (NL), Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Về mặt lý thuyết TNTC, luận án góp phần làm sáng tỏ chế dịch chuyển nhiệt ẩm VLS Nghiên cứu động học QTS mơ hình tốn học sở xét đến ảnh hưởng độ ẩm đến dòng nhiệt tượng CN VLS Bên cạnh đó, luận án đề xuất phương án hiệu chỉnh PP tương tự xác định TGS áp dụng cho QTS BN xét đến tượng CN VLS thông qua việc xác định lại hệ số khuếch tán ẩm hiệu Về mặt thực tiễn, luận án bổ sung thêm phương án tiết kiệm NL QTS HTS BN kiểu bậc thang Kết đóng góp thêm mặt cơng nghệ sấy, làm tiền đề cho nghiên cứu mở rộng áp dụng quy mô công nghiệp KTS sản phẩm sau thu hoạch BỐ CỤC LUẬN ÁN: Luận án bao gồm thành chương Chương nêu tổng quan vấn đề cần NC Chương giới thiệu vật liệu PP NC Chương tập trung vào NC lý thuyết TNTC, lựa chọn mơ hình TNTC cách giải, biện pháp hiệu chỉnh phương pháp tương tự xác định TGS Chương trình bày nội dung NC thực nghiệm đánh giá tiết kiệm NL HTS GT-01 Chương giới thiệu thảo luận kết NC lý thuyết, kết NC thực nghiệm đánh giá so sánh kết LT với TN Cuối kết luận, đóng góp luận án kiến nghị hướng nghiên cứu Chƣơng TỔNG QUAN VỀ SẤY BƠM NHIỆT VÀ MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRUYỀN NHIỆT TRUYỀN CHẤT 1.1 MỘT SỐ VẦN ĐỀ CƠ BẢN VỀ SẤY Trong mục bao gồm nội dung loại KTS, nguyên lý hoạt động HTS BN tiết kiệm lượng sử dụng HTS BN 1.2 TỔNG QUAN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU HHTS BN 1.2.1 Tổng quan kết nghiên cứu HTS BN giới 1.2.2 Tổng quan kết nghiên cứu HTS BN Việt Nam Qua nghiên cứu tổng quan trên, luận án thấy cần nghiên cứu thêm chế độ vận hành hợp lý cho HTS BN Nói cách khác thải lượng nhiệt thừa khỏi hệ thống kín cách hợp lý nhằm đảm bảo việc cấp nhiệt đáp ứng tốt cho VLS mà tránh -3sự lãng phí lượng Để đáp ứng điều cần phải nghiên cứu động học QTS vật liệu nhằm tìm điều kiện phù hợp cho q trình cấp thải nhiệt mơi trường 1.3 MỘT SÔ VẤN ĐỀ TRUYỀN NHIỆT TRUYỀN CHẤT TRONG VLS 1.3.1 Quy luật dịch chuyển nhiệt-ẩm lòng vật liệu 1.3.2 Mơ hình tốn học biểu diễn hiên tƣợng dịch chuyển VLS Phần trình bày số mơ hình thực nghiệm, mơ hình TNTC mơ hình nghiên cứu tượng CN VLS 1.3.3 Một số phƣơng pháp xác định TGS: Nội dung chủ yếu mục giới thiệu số phương pháp xác định TGS phương pháp A.v.Luikov, Phylonhenko, phương pháp đồ thị Asahin Dincer Phương pháp tương tự để xác định TGS tóm lược sau: Xác định tính tương tự mặt tốn học toán dẫn nhiệt với toán khuếch tán ẩm tương ứng chế độ sấy cần xác định TGS Tìm quan hệ Q(0,)/Q(0,) tốn đốt nóng hay làm nguội toán dẫn nhiệt tương tự xác định bước Với Q(0,), Q(0,) nhiệt lượng mà vật nhận khoảng thời gian (0, ) (0,) Đồng quan hệ sau: Q(0,)/Q(0,)  M(0,)/M(0,) Trong Q(0,)/Q(0,) xác định từ nghiệm phương trình dẫn nhiệt tương ứng Xác định FoM từ quan hệ bước từ tìm thời gian sấy  Phương pháp chưa đề cập đến vấn đề CN VLS, tượng phổ biến xảy QTS thực tế vấn đề cần xem xét giải 1.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG Từ tổng quan trên, đề xuất vấn đề cần giải luận án sau: Nghiên cứu mơ hình tốn học có kể đến ảnh hưởng CN VLS đến động học QTS hay nói cách khác cần phải giải hệ phương trình TNTC kể đến ảnh hưởng độ ẩm đến trường nhiệt độ CN VLS Nghiên cứu hiệu chỉnh cách tính TGS theo phương pháp tương tự kể đến ảnh hưởng CN VLS để giảm thiểu sai số bỏ qua tượng Đánh giá khả tiết kiệm lượng HTS BN kiểu bậc thang Chƣơng VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU Vật liệu nghiên cứu đề tài lựa chọn cà rốt dạng thái lát mỏng Lý lựa chọn loại vật liệu chỗ loại nông sản phổ biến Việt Nam có hàm lượng chất dinh dưỡng cao, thông số nhiệt vật lý nghiên cứu công bố đầy đủ Đây thuận lợi việc lựa chọn vật liệu này, tài liệu công bố liên quan đến vật liệu sử dụng làm sở để đối chiếu so sánh đánh giá so với kết nghiên cứu luận án Ngoài ra, với phạm vi thông số sấy bơm nhiệt, cà rốt sấy có nhiều ưu điểm chất lượng -42.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp nghiên cứu lựa chọn PP NC LT kết hợp với PP NC TN 2.2.1 Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết Lựa chọn hệ phương trình TNTC có kể đến CN VLS tiến hành giải PP sai phân hữu hạn (SPHH) để xác định trường nhiệt độ độ ẩm phân bố VLS theo thời gian khơng gian Đề xuất mặt LT cách tính TGS theo lý thuyết tương tự kể đến CN VLS Các thông số nhiệt vật lý VLS nhiệt dung riêng, hệ số dẫn nhiệt hay hệ số khuếch tán hiệu quả…được tính tốn theo thay đối nhiệt độ từ kết công bố Kết hợp với sơ chế cà rốt phương pháp chần, phạm vi tính tốn QTS lựa chọn dựa tổng kết cơng trình nghiên cứu nước bao gồm: nhiệt độ TNS ta: 30 ÷ 45 (oC); độ ẩm TNS a: 25 ÷ 45 (%); tốc độ TNS a: 0,5÷2,5 (m/s) Với phạm vi cho kết đảm bảo mặt chất lượng, cảm quan hàm lượng β-carotene cao 2.2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm Mơ hình thí nghiệm xây dựng sở chu trình lạnh kiểu bậc thang, bao gồm hệ thống BN độc lập ghép nối chiều chuyển động TNS TNS từ dàn bay (BH) có nhiệt độ bay thấp sang dàn BH có nhiệt độ bay cao trước qua dàn ngưng tụ (NT) có nhiệt độ ngưng thấp đến dàn NT có nhiệt độ cao cuối vào TBS thực việc trao đổi nhiệt ẩm với VLS Để giải nhiệt thừa khỏi hệ thóng chúng tơi bố trí dàn ngưng phụ (NP) ứng với hai máy đặt bên ngồi Các dàn NP đóng ngắt thông qua van điện từ Quạt cho dàn NP đóng ngắt độc lập để tăng tính linh hoạt cho việc vận hành Các số liệu bao gồm nhiệt độ TNS, độ ẩm TNS tốc độ TNS xác định từ thiết bị thí nghiệm thơng qua việc tính tốn giá trị trung bình theo tiết diện ứng với vị trí đo Tiến hành thí nghiệm với bước sau: Sơ chế cà rốt: Gọt vỏ, cắt lát với kích thước 2 = 10mm, chọn lát có đường kính xấp xỉ nhau, khoảng 50mm., sau chần nước 80oC phút Tiến hành thí nghiệm sấy:Tiến hành chạy thử, kiểm tra áp kế, nhiệt kế, quạt … đảm bảo tất thiết bị hoạt động bình thường Đưa HTS TNS đến chế độ yêu cầu Cân khối lượng cà rốt trước đưa vào khay sấy, xếp khay sấy lát cà rốt cho chiều TNS TBS song song tiếp xúc với mặt lát cà rốt cách Chạy máy, ghi lại thông số hệ thống bao gồm số công tơ điện, nhiệt độ TNS, độ ẩm TNS, tốc độ TNS, khối lượng cà rốt sấy cân điện tử, áp suất đầu đẩy, đầu hút máy nén hệ thống… Mỗi phút bắt đầu ghi lại số liệu tiến hành khối lượng cà rốt không đổi lần đo liên tiếp Chú ý 25 phút chạy cho máy ngừng hoạt động phút để hệ thống xả băng, tránh tượng đóng băng dàn BH 2.2.3 Xử lý số liệu thực nghiệm Để đánh giá kết thí nghiệm, chúng tơi tiến hành thí nghiệm lần, kết để đối chiếu so sánh với lý thuyết trung bình lần thí nghiệm nhằm loại bỏ sai số ngẫu nhiên Các số liệu TN phân tích xử lý nhằm loại giá trị không phù hợp mắc phải sai số lớn Kiểm chứng phù hợp MHCN TN đánh giá thông qua sai số quân phươn RMSE sai số tuyệt đối trung bình MAE Giá trị RMSE MAE đối nhỏ số liệu gần với TN 2.3 KẾT LUẬN CHƢƠNG -5Trong chương này, xác định VLS đại diện để nghiên cứu trình TNTC cà rốt dạng thái lát có kích thước chiều dày 2 = 10mm Xác định phạm vi nghiên cứu thông số liên quan đến QTS sử dụng phương pháp SPHH để giải hệ phương trình TNTC xét đến CN VLS Lựa chọn HTS BN hoạt động theo kiểu bậc thang để làm thiết bị TN phương pháp tiến hành xử lý số liệu TN Chƣơng NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT TRUYỀN CHẤT TRONG VẬT LIỆU SẤY 3.1 MƠ HÌNH TỐN HỌC CỦA Q TRÌNH TNTC XÉT ĐẾN SỰ CN VLS Mơ hình vật lý trường hợp khảo sát sau: TNS có nhiệt độ ta, tốc độ a độ ẩm tương đối a thực trình trao đổi nhiệt ẩm bề mặt VLS VLS có chiều dày 2 đặt TBS cho trao đổi nhiệt ẩm đồng mặt Hiện tượng dẫn nhiệt thực VLS hấp thụ nhiệt từ TNS qua bề mặt làm cho nhiệt độ VLS tăng dần lên, độ ẩm VLS bắt đầu giảm dịch chuyển dần Hình 3.1 Mơ hình vật lý bước chia sai phân nửa bề dày VLS từ lòng bề mặt TNS mang ngồi qua hệ số trao đổi ẩm trung bình Mơ hình tốn học mơ hình vật lý hình 3.2 là: bề mặt M Khi QTS bắt đầu dịch  t  x t  (t )  r.s M  x .C p .C p  chuyển bề mặt VLS dần vào phía tâm   (3.2)  M  M bắt đầu xảy Chiều dày cuối QTS   x  D(T). M     x  VLS chiều dày VLS điều kiện cân e Do q trình có tính chất đối xứng nên cần tính tốn cho nửa chiều dày  biểu diễn hình 3.1 Với mơ hình vật lý trường hợp tính đến ảnh hưởng khuếch tán ẩm đến dẫn nhiệt bỏ ảnh hưởng dẫn nhiệt đến khuếch tán ẩm việc xét đến ảnh hưởng tượng CN VLS QTS cần thiết, nên đây, bổ sung ảnh hưởng vào hệ phương trình TNTC có dạng (3.2) Trong đó: toC, M kgâ/kgVLK,  kg/m3, Cp J/kgK,  W/mK, D m2/s nhiệt độ, độ chứa ẩm, khối lượng riêng, nhiệt dung riêng, hệ số dẫn nhiệt, hệ số khuếch tán ẩm hiệu VLS,  - thời gian, s, r - nhiệt ẩn hóa nước, kJ/kg Các giả thiết mơ hình (3.2) bao gồm: Tính đến ảnh hưởng khuếch tán ẩm đến dẫn nhiệt bỏ qua ảnh hưởng dẫn nhiệt đến khuếch tán ẩm; VLS đồng chất, khơng có phản ứng hóa học khơng có nguồn sinh nhiệt bên trong; Các tính chất nhiệt vật lý VLS phụ thuộc vào nhiệt độ độ chứa ẩm phụ thuộc hai; Hệ số khuếch tán ẩm hiệu D phụ thuộc vào độ chứa ẩm phụ thuộc nhiệt độ VLS; Nhiệt độ độ chứa ẩm ban đầu VLS đồng nhất; Dịch chuyển ẩm bên chủ yếu dạng kể đến tượng CN VLS coi hình dáng VLS khơng đổi Điều kiện đơn trị hệ (3.1) bao gồm: -6- Điều kiện ban đầu: t(x, 0) = t0; - Điều kiện đối xứng: M(x, 0) = M0 t 0 x x 0 (3.3) M 0 x x 0 (3.4) -Điều kiện biên: ( t a  t ) x  x   M  s r (M  M e ) x  x   s s  D M x t x x  xs  C p  x t x  xs   x M x  xs   M (M  M e ) x  xs (3.5) (3.6) xxs Ở đây: ,W/m2K-hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trung bình bề mặt VLS; M, m/s-hệ số trao đổi ẩm đối lưu trung bình bề mặt VLS; x , m/s - tốc độ CN trung bình VLS; s,  ,kg/m3- khối lượng riêng VLK VLÂ; t0 oC M0, kgâ/kgVLK- nhiệt độ độ chứa ẩm ban đầu VLS 3.2 PHƢƠNG PHÁP GIẢI MHCN Luận án sử dụng PP SPHH để giải hệ phương trình (3.2) với điều kiện đơn trị (3.3)-(3.6) Các thông số sử dụng để tính tốn xác định sau: 3.2.1 Xác định tốc độ CN VLS Giả sử co ngót tuyến tính theo phương x, có nghĩa giả sử tốc độ co ngót trung bình xtb  0 tồn QTS vị trí x bất k : x  (3.7) đó: 0, m/s - tốc độ CN bề mặt VLS Tốc độ CN trung bình tb VLS QTS bằng:    cb  tb  (3.8) đây: 0, e, m - chiều dày VLS thời điểm ban đầu thời điểm cuối QTS, , s tổng TGS Chia nửa chiều dày lát VLS  thành khoảng x hình 3.1 tốc độ CN trung bình QTS vị trí từ bề mặt (s) đến vị trí tâm (c) sau: x s 0  x s e x 0  x e x 0  x e stb   0 ; 1tb   0 ; 2tb   0 5       (3.9) x 0  x e x 0  x 3 tb   0 ; tb   0 5     Từ (3.7), (3.8), (3.9) ta được:  x i 0   x i cb 4 i s i s     itb  30 i s (3.10) Trong đó,  bước thời gian tính tốn, giá trị tốc độ CN trung bình tb xác định thông qua việc đo chiều dày VLS thời điểm đầu cuối QTS 3.2.2 Xác định thơng số nhiệt vật lý TNS Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu tính tốn tương đối xác thông số vật lý TNS hay khơng khí ẩm theo nhiệt độ, luận án chúng tơi lựa chọn biểu thức tính tốn thông số TNS thay đổi theo nhiệt độ phạm vị ÷ 80oC Chúng bao gồm: khối lượng riêng a(t), kg/m3; hệ số nhớt động lực học a(t), kg/m.s; hệ số dẫn nhiệt a(t), w/mK; hệ số khuếch tán ẩm vào khơng khí Dâ(t), m2/s; nhiệt dung riêng khơng khí ẩm Cpa(t), kJ/kgK 3.2.3 Xác định thông số nhiệt ẩm cà rốt Các thông số nhiệt ẩm cà rốt nghiên cứu tính tốn chi tiết theo phụ thuộc vào PHỤ LỤC 6, Kết thí nghiệm tính SMER PL6-2, Chế độ sấy C Thời gian thí nghiệm: 26, 27, 28 tháng năm 2013 Điều kiện môi trường: Nhiệt độ: 18,1oC, độ ẩm tương đối 73,1% TT TGS phút N kWh G kgâ 25 0,6 50 ta C φa % SMER kgâ/kWh 0,09 44,22 34,25 0,150 0,6 0,087 42,89 41,59 0,145 75 0,6 0,088 43,45 44,42 0,147 100 0,6 0,079 43,64 45,66 0,132 125 0,6 0,07 43,60 45,58 0,117 150 0,7 0,06 43,63 45,64 0,086 175 0,7 0,057 44,19 46,76 0,081 200 0,8 0,038 44,28 47,79 0,048 225 0,6 0,036 43,54 46,32 0,060 10 250 0,6 0,037 44,18 46,45 0,062 11 275 0,7 0,036 43,97 47,18 0,051 12 300 0,8 0,032 42,47 48,18 0,040 13 325 0,7 0,03 43,43 48,66 0,043 14 350 0,7 0,023 44,71 49,22 0,033 15 375 0,6 0,02 44,29 48,66 0,033 16 400 0,6 0,019 44,50 49,09 0,032 17 425 0,7 0,014 44,55 48,42 0,020 18 450 0,6 0,015 44,10 48,58 0,025 19 475 0,7 0,007 44,41 47,92 0,010 20 500 0,7 0,006 44,26 47,17 0,009 21 525 0,6 0,004 43,70 48,82 0,007 22 550 0,6 0,002 44,40 47,63 0,003 43,93 46,50 0,061 Trung bình o G0 = kgVLS; M0 = 6,35 kgâ/kgVLK; Me = Mend = 0,1 kgâ/kgVLK; Gk = 0,136 kgVLK; Gend = 0,150 kgVLS; PHỤ LỤC 6, Kết thí nghiệm tính SMER PL6-3, Chế độ sấy D Thời gian thí nghiệm: 29, 30, 31 tháng năm 2013 Điều kiện môi trường: Nhiệt độ: 17,2(oC), độ ẩm tương đối 65,2(%) TT TGS phút N kWh G kgâ 25 0,6 50 ta C φa % SMER kgâ/kWh 0,117 40,00 55,86 0,195 0,8 0,118 50,50 44,57 0,148 75 0,7 0,095 50,60 42,57 0,136 100 0,9 0,082 50,80 41,71 0,091 125 0,7 0,064 51,50 41,14 0,091 150 0,7 0,063 51,50 40,86 0,090 175 0,8 0,037 51,10 41,14 0,046 200 0,8 0,043 52,00 40,86 0,054 225 0,8 0,042 52,20 41,43 0,053 10 250 0,7 0,035 50,80 41,71 0,050 11 275 0,7 0,03 50,80 42,29 0,043 12 300 0,8 0,028 50,90 43,14 0,035 13 325 0,8 0,023 52,00 42,00 0,029 14 350 0,8 0,018 51,90 41,43 0,023 15 375 0,7 0,016 52,10 41,14 0,023 16 400 0,8 0,013 52,00 40,86 0,016 17 425 0,8 0,011 52,70 41,14 0,014 18 450 0,9 0,009 50,50 40,86 0,010 19 475 0,5 0,005 50,50 41,14 0,010 50,76 42,41 0,061 Trung bình o G0 = kgVLS; M0 = 6,19 kgâ/kgVLK; Me = Mend = 0,09 kgâ/kgVLK Gk = 0,139 kgVLK; Gend = 0,151 kgVLS; PHỤ LỤC 6, Kết thí nghiệm tính SMER PL6-4, Chế độ sấy E Thời gian thí nghiệm: 20, 21, 22 tháng năm 2013 Điều kiện môi trường: Nhiệt độ: 16,1oC, độ ẩm tương đối 78,5% N G TT TGS phút kWh kgâ 25 0,7 50 ta φa C % SMER kgâ/kWh 0,132 37,10 52,86 0,189 0,8 0,125 45,61 41,71 0,156 75 0,8 0,117 47,98 39,71 0,147 100 0,7 0,080 47,71 38,86 0,115 125 0,7 0,056 47,74 38,00 0,080 150 0,9 0,057 46,54 39,71 0,064 175 0,8 0,069 48,73 38,57 0,087 200 0,7 0,034 48,89 38,00 0,048 225 0,9 0,038 49,43 38,00 0,042 10 250 0,6 0,029 50,26 38,29 0,048 11 275 0,8 0,028 51,35 38,00 0,035 12 300 0,9 0,021 50,74 38,00 0,023 13 325 0,8 0,020 51,21 38,00 0,025 14 350 0,9 0,015 52,13 37,71 0,017 15 375 0,8 0,012 52,24 38,00 0,015 16 400 0,8 0,010 53,06 38,57 0,012 17 425 0,8 0,006 51,86 38,86 0,008 48,97 39,46 0,065 Trung bình o G0 = kgVLS; M0 = 6,19 kgâ/kgVLK; Me = Mend = 0,09 kgâ/kgVLK Gk = 0,139 kgVLK; Gend = 0,151 kgVLS; PHỤ LỤC 6, Kết thí nghiệm tính SMER PL6-5, Chế độ sấy F Thời gian thí nghiệm: 21, 22, 23 tháng năm 2013 Điều kiện môi trường: Nhiệt độ: 19oC, độ ẩm tương đối 76,3% TGS phút 25 N kWh 0,7 G kgâ 0,111 ta C 32,9 φa % 61,36 SMER kgâ/kWh 0,159 50 0,8 0,098 37,7 51,07 0,123 75 0,7 0,087 38,4 49,93 0,124 100 0,7 0,070 39,2 49,07 0,100 125 0,6 0,066 39,8 49,07 0,110 150 0,7 0,059 40,8 48,79 0,084 175 0,7 0,050 41,2 47,93 0,071 200 0,8 0,047 41,6 47,64 0,059 225 0,7 0,039 41,4 48,21 0,056 10 250 0,6 0,037 42,3 47,36 0,062 11 275 0,6 0,036 42,7 46,50 0,060 12 300 0,7 0,030 42,6 46,21 0,043 13 325 0,6 0,027 42,3 47,64 0,045 14 350 0,7 0,023 42,0 46,50 0,033 15 375 0,8 0,021 41,9 46,79 0,026 16 400 0,7 0,017 42,1 47,07 0,024 17 425 0,8 0,015 42,5 46,21 0,019 18 450 0,7 0,015 42,0 46,79 0,021 40,74 48,56 0,068 TT Trung bình o G0 = kgVLS; M0 = 6,30 kgâ/kgVLK; Me = Mend = 0,11 kgâ/kgVLK Gk = 0,137 kgVLK; Gend = 0,152 kgVLS; PHỤ LỤC 6, Kết thí nghiệm tính SMER PL6-6, Chế độ sấy G Thời gian thí nghiệm: 1, 2, tháng năm 2013 Điều kiện môi trường: Nhiệt độ: 19,2oC, độ ẩm tương đối 68,5% TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 N TGS phút kWh 25 0,7 50 0,6 75 0,7 100 0,7 125 0,7 150 0,6 175 0,7 200 0,6 225 0,7 250 0,7 275 0,6 300 0,7 325 0,7 350 0,6 375 0,6 400 0,7 425 0,7 450 0,7 475 0,7 500 0,7 525 0,6 550 0,6 575 0,6 600 0,7 Trung bình G kgâ 0,070 0,083 0,053 0,044 0,053 0,046 0,047 0,045 0,041 0,040 0,041 0,034 0,031 0,028 0,028 0,028 0,024 0,022 0,023 0,018 0,019 0,014 0,008 0,007 ta C 34.64 38.65 40.45 40.76 42.41 43.16 43.20 43.56 43.38 43.44 43.79 43.53 42.66 43.04 43.79 43.79 43.21 43.64 43.45 44.40 44.90 44.43 44.75 43.70 42.78 o φa % 65.86 68.43 66.71 63.86 58.43 56.43 55.86 55.57 55.29 55.29 54.14 55.00 55.00 54.43 53.29 53.00 53.29 51.86 52.43 49.86 49.00 47.86 47.57 47.46 55.25 SMER kgâ/kWh 0,100 0,138 0,076 0,063 0,076 0,077 0,067 0,075 0,059 0,057 0,068 0,049 0,044 0,047 0,047 0,040 0,034 0,031 0,033 0,026 0,032 0,023 0,013 0,010 0,054 G0 = kgVLS; M0 = 6,25 kgâ/kgVLK; Me = Mend = 0,11 kgâ/kgVLK Gk = 0,138 kgVLK; Gend = 0,153 kgVLS; PHỤ LỤC 6, Kết thí nghiệm tính SMER PL6-7, Chế độ sấy H Thời gian thí nghiệm: 17, 18,19 tháng năm 2013 Điều kiện môi trường: Nhiệt độ: 15,1oC, độ ẩm tương đối 60,6% N G TT TGS phút kWh kgâ 25 0,5 50 ta φa C % SMER kgâ/kWh 0,027 33,86 60,43 0,055 0,6 0,018 43,94 49,57 0,029 75 0,7 0,028 49,94 47,57 0,040 100 0,6 0,068 47,35 49,57 0,113 125 0,7 0,060 51,55 47,57 0,086 150 0,8 0,042 54,08 47,34 0,052 175 0,7 0,069 54,66 47,13 0,099 200 0,8 0,049 55,74 47,32 0,061 225 0,7 0,041 47,07 52,43 0,059 10 250 0,6 0,023 46,64 51,29 0,038 11 275 0,6 0,052 46,59 50,71 0,087 12 300 0,6 0,036 47,54 50,71 0,060 13 325 0,7 0,025 48,33 50,14 0,036 14 350 0,7 0,059 50,44 51,57 0,084 15 375 0,6 0,063 48,35 49,57 0,105 16 400 0,7 0,056 52,25 51,57 0,080 17 425 0,6 0,042 54,78 49,57 0,070 18 450 0,6 0,030 52,66 49,34 0,050 19 475 0,7 0,025 51,76 49,13 0,036 20 500 0,7 0,023 50,70 49,32 0,033 21 525 0,7 0,005 49,40 54,43 0,007 22 550 0,6 0,003 51,67 53,29 0,005 23 565 0,6 0,005 50,78 52,71 0,008 49,57 50,53 0,056 Trung bình o G0 = kgVLS; M0 = 6,30 kgâ/kgVLK; Me = Mend = 0,1 kgâ/kgVLK Gk = 0,137 kgVLK; Gend = 0,151 kgVLS PHỤ LỤC 6, Kết thí nghiệm tính SMER PL6-8, Chế độ sấy I Thời gian thí nghiệm: 14, 15,16 tháng năm 2013 Điều kiện môi trường: Nhiệt độ: 17oC, độ ẩm tương đối 65% TT TGS phút N kWh G kgâ 25 0,5 50 ta C φa % SMER kgâ/kWh 0,068 34,1 62,3 0,136 0,6 0,063 38,7 54,3 0,105 75 0,6 0,055 39,3 53,8 0,092 100 0,5 0,051 39,2 53,8 0,102 125 0,5 0,046 39,4 53,8 0,092 150 0,5 0,050 39,8 52,9 0,100 175 0,4 0,041 40,0 52,5 0,103 200 0,5 0,039 39,7 53,5 0,078 225 0,5 0,036 39,6 54,0 0,072 10 250 0,4 0,033 39,5 53,8 0,083 11 275 0,5 0,034 40,1 52,6 0,068 12 300 0,5 0,031 40,0 52,9 0,062 13 325 0,6 0,029 40,4 52,6 0,048 14 350 0,5 0,029 40,3 51,8 0,058 15 375 0,6 0,025 40,5 51,8 0,042 16 400 0,5 0,024 40,0 51,8 0,048 17 425 0,5 0,023 40,3 51,8 0,046 18 450 0,4 0,021 40,4 51,8 0,053 19 475 0,5 0,019 40,6 51,2 0,038 20 500 0,5 0,019 40,6 52,5 0,038 21 525 0,6 0,029 37,1 55,2 0,048 22 550 0,5 0,024 39,9 51,8 0,048 23 575 0,5 0,018 40,9 50,0 0,036 24 600 0,4 0,013 41,1 50,3 0,033 25 625 0,5 0,010 41,2 50,3 0,020 26 650 0,6 0,008 41,5 49,2 0,013 27 675 0,5 0,006 41,5 49,5 0,012 28 700 0,6 Trung bình 0,004 41,5 39,9 49,3 52,5 0,007 0,060 o G0 = kgVLS; M0 = 6,30 kgâ/kgVLK; Me = Mend = 0,11 kgâ/kgVLK Gk = 0,137 kgVLK; Gend = 0,152 kgVLS PHỤ LỤC 7, Kết thí nghiệm đánh giá khả tiết kiệm lượng phương án vận hành HTS GT-01 đề xuất, PL7, Chế độ sấy A – I (TN2) Thời gian thí nghiệm: 8, 9,10 tháng năm 2013 Điều kiện môi trường: Nhiệt độ: 15oC, độ ẩm tương đối 60% N G TT TGS phút kWh kgâ 45 1,10 90 ta φa C % SMER kgâ/kWh 0,124 39,1 67,4 0,113 1,00 0,111 40,2 57,1 0,111 135 1,00 0,100 42,1 55,9 0,100 180 1,00 0,083 44,2 55,1 0,083 225 1,00 0,079 44,1 55,1 0,079 270 1,00 0,072 43,3 54,8 0,072 315 1,00 0,063 45,6 53,9 0,063 360 1,00 0,060 47,3 53,6 0,060 405 1,00 0,052 47,5 53,2 0,052 10 450 1,00 0,050 47,4 53,1 0,050 11 475 0,40 0,049 47,4 52,7 0,124 44,4 55,7 0,081 Trung bình o G0 = kgVLS; M0 = 6,26 kgâ/kgVLK; Me = Mend = 0,11 kgâ/kgVLK Gk = 0,138 kgVLK; Gend = 0,153 kgVLS PHỤ LỤC PL8-1 Một số hình ảnh thiết bị đo Ampe kìm Cân điện tử Thiết bị đo nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ TSI Công tơ đo điện tiêu thụ PHỤ LỤC PL8-2 Hình ảnh HTS-GT-01 (ĐẶT TẠI P409 NHÀ A5 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT) PHỤ LỤC PL8-3 Hình ảnh sản phẩm trước sau sấy Cà r rước sấy Cà r t sau sấy PHỤ LỤC PL8-4 Một số sản phẩm sấy thành phẩm PHỤ LỤC 9-1 Đồ thị logp_h chu trình lạnh HTS GT-01 Chu trình (chu trình dưới): - Nhiệt độ bay t01 = -6oC, áp suất bay p01 = bar - Nhiệt độ ngưng tụ tk1 = 39oC, áp suất ngưng tụ pk1 = 15 bar Chu trình (chu trình trên): - Nhiệt độ bay t02 = 4oC, áp suất bay p02 = bar - Nhiệt độ ngưng tụ tk2 = 49oC, áp suất ngưng tụ pk2 = 19 bar PHỤ LỤC 9.-2 Quá trình biến đổi trạng thái TNS HTS BN -GT-01 chế độ làm việc 25 phút Giá trị TNS điểm Điểm 1: ta1 = 43oC, a1 = 45%; Điểm 2: ta2 = 41 C, a1 = 57%; o Điểm 3: ta3 = 31oC, a3 = 90%; Điểm 4: ta4 = 28 C, a4 = 95%; o Điểm (điểm hòa trộn): ta5 = 32oC, a2 = 82%; Điểm 6: ta6 = 37 C, a6 = 67%; o 1-2: Quá trình sấy TBS 4-5-2: Q trình hòa trộn TNS sau TBS(điểm 2) sau BH1 (điểm 4), tỷ lệ 3:7 2-3: Quá trình làm lạnh tách ẩm BH2 5-6: Q trình đốt nóng đằng dung ẩm NT1 3-4: Quá trình làm lạnh tách ẩm BH1 6-1: Q trình đốt nóng đằng dung ẩm NT2 Nhận xét: Hình dạng đường biểu diễn trình HTS GT-01 thay đổi vị trí tương đối điểm nút thay đổi liên tục theo thời gian Lý cuối QTS, độ ẩm TNS tách từ VLS giảm dần, nhiệt độ VLS tăng dần ... TRƯƠNG MINH THẮNG NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT TRUYỀN CHẤT TRONG QUÁ TRÌNH SẤY BẰNG BƠM NHIỆT KIỂU BẬC THANG Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt Mã số: 62520115 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NHIỆT NGƯỜI HƯỚNG... chọn đề tài: Nghiên cứu trình truyền nhiệt truyền chất trình sấy bơm nhiệt kiểu bậc thang thực cấp thiết phù hợp giai đoạn Việt nam MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Mục đích luận án là: Nghiên cứu tượng TNTC... BỊ THÍ NGHIỆM HTS BN KIỂU BẬC THANG 4.2.1 HTS BN kiểu bậc thang Nội dung phần trình bày khả tiết kiệm HTS BN kiểu bậc thang so với chu trình khơng hoạt động theo kiểu bậc thang lý để xây dựng