TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ BƠM NHIỆT DÙNG CHO MÔ HÌNH SILO BẢO QUẢN LÚA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ BƠM NHIỆT DÙNG CHO MƠ HÌNH SILO BẢO QUẢN LÚA Họ tên sinh viên: TRẦN LIÊM HỒNG NGUYỄN Nghành: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH Niên khóa: 2009 - 2013 Tháng 6, Năm 2013 TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ BƠM NHIỆT DÙNG CHO MƠ HÌNH SILO BẢO QUẢN LÚA Tác giả TRẦN LIÊM HỒNG NGUYỄN Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp kỹ sư ngành Công Nghệ Nhiệt Lạnh Giáo viên hướng dẫn TS Lê Anh Đức Tháng 6, Năm 2013 LỜI CẢM ƠN Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy Lê Anh Đức, người hết lòng giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho tơi hồn thành luận văn Xin gởi lời tri ân điều mà Thầy dành cho tơi Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến tồn thể q Thầy Cơ khoa Cơ Khí Cơng nghệ, trường Đại Học Nơng Lâm TP.HCM tận tình truyền đạt kiến thức quý báu tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập nghiên cứu thực đề tài khóa luận Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người không ngừng động viên, hỗ trợ tạo điều kiện tốt cho suốt thời gian học tập thực khóa luận Cuối cùng, tơi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn đến người bạn hỗ trợ cho nhiều suốt trình học tập thực đề tài khóa luận tốt nghiệp - ii - TĨM TẮT Đề tài nghiên cứu “Tính tốn thiết kế bơm nhiệt cho silo bảo quản lúa” tiến hành trường Đại học Nơng Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng đến tháng năm 2013 Nội dung nghiên cứu:  Chương 1: Nêu tầm quan trọng thơng thống bảo quản lúa  Chương 2: Tổng quan phương pháp bảo quản hạt lúa silo  Chương 3: Nội dung phương pháp thực  Chương 4: Kết q trình tính tốn thiết kế  Chương 5: Kết luận đưa đề nghị Kết thu được: Bộ bơm nhiệt gồm thiết bị sau:  Dàn bay có diện tích trao đổi nhiệt FDL = 3,9 (m2)  Dàn bay có diện tích trao đổi nhiệtFDL = 4,6 (m2)  Máy nén kín kiểu piston có cơng suất: Nmn = 0,5 (hp)  Quạt ly tâm có cơng suất: Nq = 0,5 (hp), lưu lượng: V = 672 (m3/h) cột áp: H = 94 (mmH2O) - iii - MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH viii Chương MỞ ĐẦU 1.1 ĐặT VấN Đề 1.2 MụC TIÊU Chương TỔNG QUAN 2.1 GIớI THIệU Về HạT LÚA 2.1.1 Giới thiệu chung 2.1.2 Cấu tạo hạt lúa 2.1.3 Tính chất vật lý hạt lúa 2.1.4 Thành phần hóa học hạt 2.1.5 Các trình sinh lý - nhiệt thải khối hạt 2.2 HIệN TRạNG SảN XUấT LÚA 2.2.1 Trên giới 2.2.2 Tại Việt Nam 2.2.3 Tại Đồng sông Cửu Long 2.3 ĐặC ĐIểM KHÍ HậU VÙNG ĐồNG BằNG SƠNG CửU LONG 2.4 CÁC YếU Tổ ảNH HƯởNG ĐếN CHấT LƯợNG HạT 10 2.5 NHữNG TổN THấT VÀ TÁC NHÂN CHÍNH GÂY HƯ HỏNG 12 2.5.1 Các dạng tổn thất 12 2.5.2 Những tác nhân gây hư hỏng tồn trữ kho 13 2.6 CÁC PHƯƠNG PHÁP BảO QUảN HạT LÚA 17 - iv - 2.6.1 Bảo quản trạng thái thống gió tích cực: 17 2.6.2 Bảo quản kín: 18 2.6.3 Bảo quản hạt dùng hóa chất: 19 2.7 THựC TRạNG BảO QUảN LÚA TạI VIệT NAM 19 2.8 NGUYÊN NHÂN VIệT NAM VẫN ÁP DụNG PP ĐĨNG BAO KÍN 21 2.9 TổNG QUAN Về SILO BảO QUảN LÚA 21 2.10 CÁC NGHIÊN CứU Về SILO TạI VIệT NAM 22 2.11 MƠ HÌNH THƠNG THỐNG Sử DụNG BƠM NHIệT 23 Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 3.1 NộI DUNG 24 3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 3.2.1 Phương pháp kế thừa 24 3.2.2 Phương pháp tính tốn 24 3.2.3 Phương tiện thực 25 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26 4.1 Số LIệU BAN ĐầU 26 4.2 SƠ Đồ CấU TạO VÀ NGUYÊN LÝ HOạT ĐộNG 27 4.2.1 Sơ đồ cấu tạo 27 4.2.2 Nguyên lý hoạt động bơm nhiệt 28 4.3 TÍNH TỐN THIếT Kế 29 4.3.1 Kích thước silo 29 4.3.2 Lượng nhiệt sinh trình bảo quản 31 4.3.2.1 Nhiệt hấp thụ từ xạ mặt trời 31 4.3.2.2 Nhiệt tỏa từ 500kg thóc 31 4.3.2.3 Tổng nhiệt thừa 31 -v- 4.3.3 Tính tốn thiết kế bơm nhiệt 35 4.3.3.1 Tính lượng gió cần để thài nhiệt thừa 31 4.3.3.2 Tính tốn chọn máy nén 31 4.3.3.3 Tính tốn chọn dàn bay 31 4.3.3.4 Tính toán chọn dàn ngưng tụ 46 4.3.3.5 Khung bao trao đổi nhiệt 49 4.3.3.6 Tính tốn chọn quạt thơng thống 50 4.3.3.7 Chọn quạt phụ dùng giải nhiệt dàn ngưng 55 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 57 5.1 KếT LUậN 57 5.2 Đề NGHị 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 60 - vi - DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Thông số vật lý hạt lúa Bảng 2.2: Bảng so sánh giá lúa năm (đ/kg) Bảng 2.3: So sánh nhiệt độ trung bình tháng (t oC) số trạm vùng ĐBSCL Bảng 2.4: So sánh ẩm độ trung bình tháng ( RH %) số trạm vùng ĐBSCL 10 Bảng 2.5: Độ ẩm cân hạt lúa 11 Bảng 4.1: Thông số điểm nút trình thơng thống 36 Bảng 4.2: Thơng số điểm nút chu trình lạnh 38 - vii - DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Cây lúa Hình 2.2: Cấu tạo hạt lúa Hình 2.3: Q trình hơ hấp hạt Hình 2.4: Diễn biến số yếu tố khí tượng trạm Cần Thơ 10 Hình 2.5: Độ ẩm cân hạt lúa 11 Hình 2.6: Dòng khơng khí tuần hồn bên silo 15 Hình 2.7: Hiện tượng bốc nóng 16 Hình 2.8: Phơi lúa thủ cơng, hình thức làm khơ phổ biến 17 Hình 2.9: Khối hạt đổ rời kho chứa 17 Hình 2.10: Lúa đóng bao xếp thành lô 19 Hình 2.11: Bảo quản theo phương pháp truyền thống có tỉ lệ tổn thất cao 20 Hình 2.12: Silo tồn trữ lúa thóc Long An 22 Hình 4.1: Sơ đồ cấu tạo silo 27 Hình 4.2: Kích thước silo 30 Hình 4.3: Sơ đồ truyền nhiệt qua vách 32 Hình 4.4: Trình bày q trình thơng thống giản đồ I-d 36 Hình 4.5: Chu trình khơ giản đồ lgp-h cùa môi chất R22 38 Hình 4.6: Cấu tạo dàn bay 46 Hình 4.7: Cấu tạo dàn ngưng tụ 49 Hình 4.8: Khung bao trao đổi nhiệt 49 Hình 4.9: Mặt cắt A-A 50 - viii - Chương 1 MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Nước ta nước nông nghiệp với khoảng 80% dân số sống nghề nơng, lúa lương thực Sản lượng thóc năm 2012 đạt 43,4 triệu xuất gạo năm 2012 đạt 7,4 triệu trở thành nước đứng đầu xuất gạo giới Tuy vậy, xét chất lượng, sản phẩm chưa đứng vững thương trường quốc tế, trị giá chưa cao Trong nhiều nguyên nhân làm cho phẩm chất gạo chưa cao có khâu thu hoạch, sấy bảo quản hạt Dựa vào hao hụt hàng năm q trình bảo quản nhận thấy rõ điều Hiện nay, theo nghiên cứu Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn, 12% sản lượng lúa bị tổn thất qua nhiều khâu, khâu bảo quản chiếm 2,6%, làm thất thoát triệu trị giá 550 triệu USD/năm, tương đương với gần 20% giá trị xuất gạo Việt Nam (theo báo Tiền Phong, “Lúa gạo VN suất cao tổn thất lớn”) Như bảo quản tốt tiết kiệm khoảng ngân sách đáng kể cho Nhà Nước, lương thực cho người, đồng thời làm tăng vị trí Việt Nam trường quốc tế Trên giới có nhiều phương pháp bảo quản đóng bao, đổ xá (hạt rời) kho chứa, kho dạng hộp theo kết cấu đứng dạng silo Tùy theo điều kiện khí hậu khu vực, tình hình phát triển cơng nghiệp trình độ hiểu biết mà có phương pháp bảo quản kiểu nhà kho thích hợp Hiện Việt Nam ta sử dụng Trong đó: tw1: nhiệt độ trước dàn ngưng tw2: nhiệt độ sau dàn ngưng tk: nhiệt độ mơi chất - Tính α2: + Nhiệt độ trung bình khơng khí: ttb = 0,5 (22 + 27) = 25oC + Do nhiệt độ trung bình khơng khí qua dàn ngưng gần với nhiệt độ trung bình khơng khí qua dàn bay nên chọn α2 = 23,1 (W/m2K) - Tính α1: + Với R22 ngưng ống nằm ngang, ta dùng cơng thức:   1,2  N  3  g r    1,2 0,728   t d  ng   , 25 (W/m2K) Trong đó: r: Nhiệt ẩn hóa mơi chất, = 154,03 (kJ/kg) ρ: Khối lượng riêng môi chất R22 lỏng dàn ngưng, = 1153 (kg/m3) λ: Hệ số dẫn nhiệt môi chất R22 lỏng dàn ngưng, = 783 (W/m2K) ∆t: Độ chênh nhiệt độ ngưng tụ vách ống, = tk - to μ: Độ nhớt động lực học môi chất R22 lỏng, = 1,57.104 g: Gia tốc trọng trường, = 9,81 m2/s Các thông số lấy tk = 35oC + Giả thiết to = 34,1oC, ta tính theo phương pháp lặp  7833 1153 9,18 154,03     1,2 0,728  1,57 10 (35 - 34,1) 0,008   1692 (W/m K ) 47 , 25 Ns/m2 + Hệ số truyền nhiệt k k  149,4 0,0005   1692 110 23,1 7,1 + Khi q = k ∆ttb = 149,4 10 = 1494 (W/m2) q' = α1 (tk – to) = 1692 (34,1 – 33) = 1487 (W/m2) + So sánh q q’, ta thấy sai số