Tính toán, thiết kế hệ thống sấy cá bằng phương pháp sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại năng suất 100kg sản phẩm khô mẻ sấy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ 0o0 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY CÁ BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY LẠNH KẾT HỢP BỨC XẠ HỒNG NGOẠI NĂNG SUẤT 100KG SẢN PHẨM KHÔ/ MẺ SẤY Giảng viên hướng dẫn : TS TRẦN ĐẠI TIẾN Sinh viên thực : TRẦN TRUNG VŨ Mã số sinh viên : 56135087 Khánh Hòa, 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN KỸ THUẬT NHIỆT 0o0 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY CÁ BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY LẠNH KẾT HỢP BỨC XẠ HỒNG NGOẠI NĂNG SUẤT 100KG SẢN PHẨM KHÔ/ MẺ SẤY GVHD : TS TRẦN ĐẠI TIẾN SVTH : TRẦN TRUNG VŨ MSSV : 56135087 Khánh Hòa,7 - 2018 LỜI CẢM ƠN Sau bốn năm học trường Đại học Nha Trang, đến tơi 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 tồn 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 hồn thành đồ án tốt nghiệp Tơi 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 tơi động lực để hồn thành khóa học đề tài tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn ! Nha Trang, tháng năm 2018 Sinh viên thực Trần Trung Vũ i MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG .v DANH MỤC HÌNH .vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI viii LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ SẤY THỦY SẢN .2 1.1 Quá trình sấy 1.2 Đặc điểm trình sấy 1.3 Những biến đổi nguyên liệu trình sấy .4 1.4 Cơ chế thoát ẩm khỏi vật liệu sấy 1.5 Một số nhân tố ảnh hưởng tốc độ sấy .8 1.6 Các phương pháp sấy 10 1.7 Giới thiệu phương pháp sấy lạnh 11 1.8 Giới thiệt sấy hồng ngoại 13 1.8.1 Khái niệm xạ hồng ngoại 13 1.8.2 Nhiệt xạ hồng ngoại 14 1.8.3 Sấy khô phương pháp hồng ngoại 14 1.8.4 Ưu điểm sấy hồng ngoại 15 1.8.5 Hạn chế phương pháp sấy hồng ngoại 16 1.9 Tổng quan vật liệu sấy cá cơm 16 CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ VÀ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ .19 2.1 Xác định thông số thiết kế 19 2.1.1 Xác định thông số nơi lắp đặt .19 2.1.2 Các thông số ban đầu .19 2.1.3 Xây dựng đường cong sấy, tốc độ sấy 20 2.1.4 Thiết lập đường cong sấy 22 2.2 Lựa chọn phương án thiết kế .24 2.2.1 Đồ thị I-d 25 2.2.1.1 Chế độ sấy lạnh 25 2.2.1.2 Chế độ sấy lạnh kết hợp với xạ hồng ngoại 29 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN KÍCH THƯỚC PHÒNG SẤY VÀ NHIỆT TẢI CHO PHÒNG SẤY 33 3.1 Tính tốn kích thước phòng sấy .33 3.1.1 Khối lượng vật liệu sấy trước sấy 33 ii 3.1.2 Số lượng xe gng, kích thước phòng sấy .33 3.2 Tính lượng nhiệt tải buồng sấy 38 3.3 Tổn thất nhiệt 42 3.3.1 Tổn thất làm nóng vật liệu sấy 42 3.3.2 Tổn thất nhiệt qua vách 43 3.3.3 Tổn thất nhiệt phòng sấy 44 3.3.3.1 Đối với sấy lạnh 44 3.3.3.2 Đối với sấy lạnh kết hợp xạ hồng ngoại .44 CHƯƠNG 4: CHU TRÌNH VÀ TÍNH CHỌN THIẾT BỊ HỆ THỐNG 45 4.1 Sơ đồ nguyên lí đồ thị p-i 45 4.1.1 Sơ đồ nguyên lí 45 4.1.3 Môi chất 46 4.2 Tính toán thiết bị cho hệ thống .47 4.2.1 Nhiệt độ ngưng tụ 47 4.2.2 Nhiệt độ bay 47 4.2.3 Tính tốn chu trình 47 4.2.4 Chọn thiết bị cho hệ thống .48 CHƯƠNG 5: TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA 55 5.1 Mạch điện điều khiển 55 5.1.1 Mạch động lực 55 5.1.2 Mạch điều khiển 56 5.1.3 Mạch cố .60 5.2 Mạch điều khiển PLC 61 5.2.1 Bảng kí hiệu chương trình PLC 61 5.2.1.1 Bảng kí hiệu ngõ vào 61 5.2.1.2 Bảng kí hiệu ngõ 62 5.2.2 Chương trình PLC 62 5.2.2.1 Chương trình viết PLC 62 5.2.2.2 Thuyết minh chương trình PLC 68 5.2.2.3 Sơ đồi nối dây PLC S7-300 với hệ thống 71 5.3 Cách cài đặt sử dụng ewelly 181-H 72 CHƯƠNG 6: VẬN HÀNH HỆ THỐNG 75 6.1 Chuẩn bị chạy máy 75 6.2 Khởi động máy chạy máy mạch có dùng Ewelly 75 iii 6.3 Khởi động máy chạy máy PLC 76 6.4 Dừng máy .76 CHƯƠNG 7: SƠ BỘ GIÁ THÀNH, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 7.1 Bảng giá thành 78 7.2 Kết luận 78 7.3 Kiến nghị 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Các giá trị lý thuyết sấy lạnh 21 Bảng 2.2 Các giá trị lý thuyết sấy lạnh kết hợp với xạ hồng ngoại 21 Bảng 2.3 Các thơng số khơng khí ẩm 26 Bảng 2.4 Các thông số khơng khí ẩm 29 Bảng 4.1 Bảng thông số chu trình 47 Bảng 4.2 Bảng dàn nóng 50 Bảng 4.3 Thông số tổn thất áp suất 52 Bảng 5.1 Bảng kí hiệu ngõ vào 60 Bảng 5.2 Bảng kí hiệu ngõ 61 Bảng 5.3 Các thông số thủ tục 73 Bảng 7.1 Sơ giá thành 77 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cá cơm ngun liệu tươi 17 Hình 1.2- 1.3 Cá cơm sau sấy 18 Hình 2.1 Độ ẩm giảm thời gian sấy lạnh 22 Hình 2.2 Độ ẩm giảm thời gian sấy lạnh kết hợp xạ hồng ngoại 23 Hình 2.3 Đường cong sấy lạnh 23 Hình 2.4 Đường cong sấy lạnh kết hợp xạ hồng ngoại 24 Hình 2.5 Biến đổi khơng khí ẩm đồ thị i – d 25 Hình 2.6 Bố trí thiết bị hệ thống (sấy lạnh) 27 Hình 2.7 Biến đổi khơng khí ẩm đồ thị i – d 28 Hình 2.8 Bố trí thiết bị hệ thống (sấy lạnh kết hợp xạ hồng ngoại) 30 Hình 3.1 Kích thước xe goong 33 Hình 3.2 Chiều cao phòng sấy (theo chế độ sấy lạnh) 34 Hình 3.3 Chiều cao phòng sấy (theo chế độ sấy lạnh kết hợp xạ hồng ngoại) 35 Hình 3.4 Biểu diễn bố trí xe goòng phòng sấy theo chiều rộng (1 tầng) 36 Hình 3.5 Biểu diễn bố trí xe gng phòng sấy theo chiều dài (1 tầng) 37 Hình 3.6 Vách cách nhiệt phòng sấy 42 Hình 4.1.Sơ đồ nguyên lí 44 Hình 4.2 Đồ thị p – i 45 Hình 4.3 Thơng số kĩ thuật mén nén 48 Hình 4.4 Hình ảnh dàn lạnh DL70/554A 49 Hình 4.5 Thơng số kĩ thuật dàn lạnh DL42/503A 49 Hình 4.6 Hình ảnh dàn nóng 50 Hình 4.7 Hình ảnh van tiết lưu 51 Hình 4.8 Hình ảnh đèn hồng ngoại 51 vi Hình 4.9 Hình ảnh quạt gió 53 Hình 5.1 Mạch điện động lực 53 Hình 5.2 Mạch tự động hóa sấy lạnh 55 Hình 5.3 Mạch điều khiển giảm tải cho máy nén 56 Hình 5.4 Mạch tự động hóa sấy lạnh kết hợp xạ hồng ngoại 58 Hình 5.5 Mạch cố 60 Hình 5.6 Khởi động quạt chính, quạt dàn lạnh, quạt dàn nóng 60 Hình 5.7 Khởi động máy nén, đèn hồng ngoại cấp dịch cho máy nén 62 Hình 5.8 Tín hiệu analog từ cảm biến truyền điều khiển dàn nóng phụ van điện từ 63 Hình 5.9 Khởi động cuộn biến tần hay van điện từ quạt dàn ngóng phụ 63 Hình 5.10 Tín hiệu analog từ cảm biến truyền điều khiển dàn nóng phụ van điện từ 64 Hình 5.11 Khởi động cuộn biến tần hay van điện từ quạt dàn ngóng phụ 64 Hình 5.12 Dừng hệ thống, tắt quạt chính, quạt dàn lạnh đèn hồng ngoại 65 Hình 5.13 Tắt quạt dàn nóng 65 Hình 5.14 Tắt van cấp dịch máy nén 66 Hình 5.15 Sự cố 66 Hình 5.16 Tắt cố 67 Hình 5.17 Bảng điều khiển mơ phòng chương trình PLC 67 Hình 5.18 Hình ảnh điều khiển PLC S7-300 69 Hình 5.19 Sơ đồ nối dây PLC S7-300 69 Hình 5.20 Sơ đồ nối dây 70 Hình 5.21 Rơ le nhiệt ewelly 181-H 71 Hình 5.22 Sơ đồ kết nối EW 72 vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI STT 10 11 12 13 Ký hiệu, viết tắt TNS VLS HTS DN DL CBT MN CSC DSC VDT VCD QC QDNP viii Ý nghĩa tương đương Tác nhân sấy Vật liệu sấy Hệ thống sấy Dàn nóng Dàn lạnh Cuộn biến tần Máy nén Chuông cố Đèn cố Van điện từ Van cấp dịch Quạt Quạt dàn nóng phụ Hình 5.14: Tắt van cấp dịch máy nén Hình 5.15: Sự cố 67 Hình 5.16: Tắt cố Hình 5.17: Bảng điều khiển mơ phòng chương trình PLC 5.2.2.2 Thuyết minh chương trình PLC Nhấn nút Start khởi động hệ thống, lúc tiếp điểm trung gian M(0.0) có điện Khi tiếp điểm trung gian M(0.0) có điện quạt chính, quạt dàn lạnh, quạt dàn nóng khởi động tiếp điểm trung gian thứ M(0.1) có điện Lúc tiếp điểm M(0.1) có điện timer T1 bắt đầu chạy đếm thời gian sau 30 giây khơng có cố xảy máy nén khởi động chạy Nhấn nút bật đèn hồng ngoại đèn phòng sấy sáng bắt đầu sấy sản phẩm Nhấn nút cấp dịch để mở van cấp dịch cho máy 68 nén Lúc hệ thống hoạt động bình thường Khi nhiệt độ khơng khí phòng sấy sau khỏi dàn nóng đạt 400C tín hiệu từ cảm biến truyền qua xử lý tín hiệu analog xuất vùng nhớ kí hiệu mà MD4, vùng nhớ so sánh với giá trị cài sẵn chương trình MD4 lớn giá trị chương trình PLC điều khiển cho máy nén chạy biến tần hay điều khiển van điện từ mở cấp dịch cho dàn nóng phụ quạt dàn nóng phụ chạy để giảm tải cho máy nén Tương tự tín hiệu từ cảm biến truyền qua xử lý tín hiệu annalog xuất vùng nhớ lí hiệu MD6, vùng nhớ so sánh với giá trị cài đặt sẵn chương trình MD6 lớn giá trị chương trình PLC điều khiển cho máy nén chạy biến tần hay điều khiển van điện từ mở cấp dịch cho dàn nóng phụ quạt dàn nóng phụ chạy để giảm tải nhiệt cho máy nén Nếu có cố xảy (các cố q dòng, hay quạt hỏng, quạt dàn nóng hay dàn lạnh không chạy,….đều gộp chung thành cố có chung tín hiệu ngõ vào PLC I0.3) tiếp điểm I0.3 có điện lúc tồn thiết bị hệ thống tắt, chuông cố kêu đèn cố báo sáng Khi cố khắc phục xong nhấn nút tắt chng chng đèn tắt Khi mà sấy xong nhấn nút Stop lúc quạt dàn chính, quạt dàn lạnh đèn hồng ngoại tắt trước, tiếp điểm trung gian M(0.2) M(0.3) có điện timer T2 chạy đếm thời gian để quạt dàn ngưng dừng sau – 10 phút để giải nhiệt hết lượng gas lại dàn ngưng Đồng thời tiếp điểm M(0.3) điều khiển cho van cấp dịch đóng lại,máy nén chạy rút gas và tắt máy 69 Hình 5.18: Hình ảnh điều khiển PLC S7-300 Hình 5.19: Sơ đồ nối dây PLC S7-300 70 71 M L+ 1M 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 2M 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 24 VDC N L1 AC 120/ 240 VAC 1L 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Công Tac QC 52FC QDL 52F1 QDN 52F2 Hình 5.20: Sơ đồ nối dây MN 52C Nguon 220V DHN 52D CBT 52BT QDNP1 52FDNP1 VCD 52CD VDT1 52DT1 CSC 52CSC DSC 52DSC QDNP2 52FDNP2 VDT2 52DT2 5.2.2.3 Sơ đồi nối dây PLC S7-300 với hệ thống 5.3 Cách cài đặt sử dụng ewelly 181-H Hình 5.21: Rơ le nhiệt ewelly 181-H Sản phẩm có ưu điểm hoạt động đơn giản, độ xác cao kiểm sốt nhiệt độ, với nhớ tắt nguồn,lỗi tự kiểm tra,chức báo động nhiệt độ cực thấp cao, áp dụng cho việc bảo quản, điện lạnh,thiết bị sưởi ấm hệ thống điều khiển thông minh tự động Thông số kỹ thuật: - điện áp hoạt động: AC220V, 50Hz/60Hz - tải tại: 10A/220V/AC - Công suất tiêu thụ