NGHIÊN cứu ỨNG DỤNG THIẾT bị sấy DÙNG NĂNG LƯỢNG mặt TRỜI (tt)

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ SẤY DÙNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Hồng Dương Hùng Trường Đại học Quảng Bình Tóm tắt Năng lượng vấn đề sử dụng lượng mối quan tâm lớn quốc gia Năng lượng mặt trời (NLMT) nguồn lượng xem nguồn lượng tương lai Do việc nghiên cứu nâng cao hiệu thiết bị sấy sử dụng NLMT triển khai ứng dụng chúng vào thực tế vấn đề có tính thời Hiện nước giới nghiên cứu, chế tạo nhiều loại thiết bị sấy NLMT Tuy nhiên, đặc điểm NLMT cung cấp có nắng nên q trình cấp nhiệt cho sản phẩm sấy không ổn định liên tục nên việc triển khai thiết bị sấy NLMT thực tế hạn chế Bài báo đưa kết nghiên cứu triển khai thực nghiệm thiết bị sấy NLMT có sử dụng chất trữ nhiệt việc sấy số loại hải sản Từ khóa: Thiết bị sấy; lượng mặt trời; sấy hải sản; trữ nhiệt; quá trình sấy ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện việc nghiên cứu ứng dụng thiết bị cung cấp nhiệt NLMT phục vụ sản xuất công, nông nghiệp giới phát triển nhanh nhằm đảm bảo cung cấp nguồn lượng để bảo vệ môi trường Tuy nhiên, việc ứng dụng NLMT thực tế khiêm tốn Nguyên nhân chưa thể thương mại hóa thiết bị cơng nghệ sử dụng NLMT tồn số hạn chế lớn chưa giải như: giá thành thiết bị cao, hiệu suất thiết bị thấp, phụ thuộc vào vị trí địa lý lắp đặt thiết bị, cần khơng gian đủ lớn để đặt thiết bị… việc không đảm bảo độ tin cậy thiết bị sử dụng NLMT tính khơng ổn định, khơng liên tục [1] Việt Nam nước nơng nghiệp, có nguồn lợi thủy, hải sản phong phú đa dạng Vì vậy, quy trình sấy khô nhằm bảo quản chất lượng hải sản quan trọng Từ trước tới nay, người dân Việt Nam sử dụng NLMT để sấy dạng phơi nắng trời, phương pháp có nhiều hạn chế như: phụ thuộc vào thời tiết, vệ sinh, nhiều thời gian, đến 2, ngày nắng nên sản phẩm khó đạt chất lượng cao Do vậy, cần nghiên cứu thiết bị sấy NLMT sấy liên tục cách sử dụng chất chuyển pha (PCM) có khả trữ nhiệt cao để cấp nhiệt cho trình sấy loại hải sản với giá thành hợp lý, phù hợp với điều kiện kinh tế Việt Nam THIẾT BỊ SẤY NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI DÙNG CHẤT CHUYỂN PHA 2.1 Mô tả thiết bị Mô hình thiết bị sấy nghiên cứu mơ tả Hình 1: Hệ thống thiết bị sấy gồm hai khối thiết bị Collector dùng Paraffin tích trữ lượng nhiệt mặt trời thiết bị buồng sấy kết nối với hệ thống kênh dẫn khí nóng Cả thiết bị sấy lẫn thiết bị tích trữ nhiệt hấp thụ nguồn lượng mặt trời làm việc đồng thời trình sấy sản phẩm [4] 2.2 Nguyên lý hoạt động Khi trời có nắng, vật liệu sấy sấy trực tiếp lượng mặt trời, Paraffin tích trữ nhiệt lượng mặt trời chuyển pha từ rắn sang lỏng Khi cường độ xạ mặt trời giảm vào cuối ngày, vật liệu sấy tiếp tục sấy khơng khí nóng gia nhiệt Collector, đó Paraffin giải phóng lượng nhiệt tích trữ cho khơng khí chuyển pha từ lỏng sang rắn Hình Mơ hình thiết bị sấy cá NLMT có dùng chất Paraffin để trữ nhiệt TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY Thiết bị sử dụng tính tốn nghiên cứu báo hệ thống sấy cá có cơng suất 15kg/mẻ, thời gian sấy 15giờ (G = 1kg/h) Độ ẩm cá trước sau trình sấy tương ứng 1=75%, 2 = 10% Khơng khí trước vào Collector có nhiệt độ t0=30 C, độ ẩm độ tương đối 0 =77%, p=0,98bar Cường xạ mặt trời trung bình cực đại ngày Đà Nẵng En=940W/m2 Nhiệt độ tác nhân sấy trước vào buồng sấy (sau khỏi Collector) t1 = 45 C, sau khỏi buồng sấy t2=32 C Collector có kích Hình Cấu tạo collector thước a x b x h=1200x1600x250mm, đó có đặt 13 ống đựng PCM có đường kính 60/57mm, dài 1500mm Trong ống có nhồi phoi kim loại Khối lượng PCM 45kg Collector có nhiệm vụ hấp thụ ánh sáng mặt trời để gia nhiệt cho khơng khí gia nhiệt cho PCM Trong Collector có lắp nhiệt kế để đo nhiệt độ khơng khí PCM Collector Kích thước chi tiết Collector thể Hình Buồng sấy có kích thước a x b x h = 820x420x1000mm Chiều cao chân đế 600mm Trong buồng sấy có đặt kệ sấy với khay sấy Kệ sấy làm thép, có tầng, kích thước tầng 800x400x150mm Khay sấy làm lưới thép viền khung gỗ, kích thước 650x400mm Khoảng hở đầu kệ sấy, kệ khay sấy 150mm, mục đích tạo đường cho luồng khơng khí nóng Như khơng khí nóng chuyển động song song với khay sấy dẫn theo pass Hình Hình Kích thước thiết bị sấy Sau tính tốn với chất trữ nhiệt Paraffin tính chọn thơng số, tổng hợp lại ta có thơng số Collector sau: Bảng Các thông số thiết kế Collector Thông số Collector tính chọn Ký hiệ u Giá trị Đơn vị Thơng số Ký Collector hiệu tính chọn Giá trị Đơ n vị Lượng phoi kim loại nhồi vào ống 0,3 kg Khối lượng Paraffin mpf Khối lượng riêng Paraffin pf 910 kg/m Chiều rộng Collector l 1.2 m Nhiệt dung riêng đẳng áp Paraffin rắn Cppfr 2900 J/kg K Chiều dài Collector r 1.6 m Nhiệt dung riêng đẳng áp Paraffin lỏng Cppfl 2930 J/kg K Chiều cao Collector  0.2 m Nhiệt chuyển pha Paraffin rc 18900 J/kg K Chiều dày thép làm Collector t 0,002 m Nhiệt độ nóng chảy Paraffin tc 60 C Chiều dày kính K 0.005 m K 0.8 W/ mK 45 kg mpho i Đường kính ngồi ống đựng Paraffin dơng 0.06 m Hệ số dẫn nhiệt kính Đường kính ống đựng Paraffin dơtr 0.057 m Độ kính D 0.95 Chiều dài ống hô 1.5 m Độ đen  0.95 đựng Paraffin Chiều dày ống đựng Paraffin Khối lượng riêng thép làm ống Paraffin Collector Nhiệt dung riêng thép làm ống Paraffin Collector Nhiệt độ môi trường hấp phụ ô t Cpt tf 0.001 7850 500 30 m kg/m J/kg K C Chiều dày lớp cách nhiệt cn 05 m Hệ số dẫn nhiệt lớp cách nhiệt cn 0.055 W/ mK Tốc độ dòng khơng khí qua Collector kk m/s Cường độ xạ mặt trời lớn ngày En 940 W/ m2 KẾT QUẢ ĐO ĐẠC THỰC NGHIỆM 4.1 Hệ thống thiết bị sấy thực Buồng sấy Bộ thu nhiệt có dùng chất trữ nhiệt Hình Hệ thống thiết bị thí nghiệm sấy cá Hệ thống thiết bị sấy cá cơng suất 15kg/mẻ gồm thiết bị Hình Kích thước thiết bị hệ thống chế tạo dựa tính tốn thiết kế mục 4.2 Kết thí nghiệm sấy cá mơ hình thiết bị Thiết bị thí nghiệm tiến hành sấy khơng tải sấy có tải với loại cá trích cá giò nhiều mẻ (từ 7h đến 22h ) nhiều ngày để điều thông số thực nghiệm hợp lý Kết đo đạc ngày sấy cá với cường độ xạ mặt trời En = 920 W/m2 ghi lại đồ thị Hình Hình Sản phẩm cá trước lúc sấy sau sấy chụp lại Hình [2] Hình Kết đo nhiệt độ điểm khảo sát hệ thống sấy cá Hình Kết đo độ ẩm cá trình sấy từ 7h đến 22h Hình Sản phẩm cá trước lúc sấy sau sấy TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG VÀO THỰC TẾ Loại Collector có dùng chất trữ nhiệt Paraffin chế tạo với số lượng lớn để lắp đặt cho hệ thống cấp nhiệt hầm sấy cá công suất 300kg/mẻ Công ty Trách nhiệm hữu hạn Sản xuất Thương mại Hải Vy, Đà Nẵng Hình Hệ thống Collector ống dẫn khí nóng đến hàm sấy Hệ thống cấp nhiệt cho hầm sấy gồm 30 Collector với diện tích hứng nắng 60m Hình Nhiệt độ hầm sấy điều chỉnh từ 400C – 450C tùy theo giai đoạn sấy quy trình sấy (Hình 9) Những ngày cường độ xạ mặt trời lớn 900W/m2 hệ thống có thể cấp nhiệt để sấy thời gian từ 15 đến 17 giờ, ngày cường độ xạ mặt trời thấp, hệ thống có thiết kế thêm buồng đốt củi để hỗ trợ trình sấy Hình Hệ thống điều chỉnh theo dõi nhiệt độ hầm sấy KẾT LUẬN Thiết bị sấy lượng mặt trời có dùng chất trữ nhiệt có khả trì nhiệt độ sấy thích hợp (400C - 450C) thời gian dài, phù hợp để sấy sản phẩm có thời gian sấy khoảng 15 Dùng thêm nguồn lượng phụ trợ khác than, củi… hệ thống sấy có thể hoạt động liên tục ngày nắng yếu Hệ thống thiết bị sấy dùng Collector có chất trữ nhiệt thiết kế chế tạo bước đầu triển khai ứng dụng vào thực tế, đạt kết tốt Do hệ thống thiết bị sấy hồn tồn triển khai ứng dụng rộng rãi vào thực tế Việt Nam với công suất lớn để sấy loại nơng, hải sản TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồng Dương Hùng (2007), Năng lượng Mặt trời lý thuyết ứng dụng, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [2] Nguyễn Thị Hồng Nhung (2011), Sử dụng chất chuyển pha để trữ nhiệt thiết bị sấy dùng lượng mặt trời, Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng [3] Anthony F Mills, Heat and Mass Transfer (1995), University of California at Los Angeles [4] Arun S Mujumdar (2006), Handbook of Industrial Drying, Taylor and Francis Group, LLC [5] John A Duffie, William A Beckman (1991), Solar Engineering of Thermal Processes, A Wiley - Interscience Publication RESEARCH ON APPLICATION OF SOLAR ENERGY DRYER Hoang Duong Hung Quang Binh University Abstract Energy and use of energy problems are great concern of all nations Solar energy is a clean energy source and is considered as one of the main energy source in the future Thus the study of improving the efficiency of using solar drying equipment and deployed them to practical application is a problem of taking time Currently, the country and the world have research and manufacturing many kinds of solar dryers However, due to characteristics of the Solar energy is only available when the sun should heat the dried product is not stable and continuous deployment of solar dryers in fact very limited This paper gives results of experimental research and development of solar dryers have heat storage in the use of certain types of dried seafood Keyword: dryer; solar energy, dried seafood; heat storage; drying process ... Việt Nam THIẾT BỊ SẤY NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI DÙNG CHẤT CHUYỂN PHA 2.1 Mô tả thiết bị Mơ hình thiết bị sấy nghiên cứu mô tả Hình 1: Hệ thống thiết bị sấy gồm hai khối thiết bị Collector dùng Paraffin... tích trữ lượng nhiệt mặt trời thiết bị buồng sấy kết nối với hệ thống kênh dẫn khí nóng Cả thiết bị sấy lẫn thiết bị tích trữ nhiệt hấp thụ nguồn lượng mặt trời làm việc đồng thời trình sấy sản... thiết bị sấy cá công suất 15kg/mẻ gồm thiết bị Hình Kích thước thiết bị hệ thống chế tạo dựa tính tốn thiết kế mục 4.2 Kết thí nghiệm sấy cá mơ hình thiết bị Thiết bị thí nghiệm tiến hành sấy