TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY SẤY MẬT ONG THEO NGUYÊN LÝ CÔ ĐẶC CHÂN KHÔNG NĂNG SUẤT 20 KGMẺ.

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÍ HIỆUFAO : Food and Agriculture Organization σb : Ứng suất bền của vật liệu q: Mật độ dòng nhiệt Dn : Đường kính ngòai δi: Chiều dày vách C : Hệ số bổ sung

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY SẤY MẬT ONG THEO NGUYÊN LÝ

CÔ ĐẶC CHÂN KHÔNG NĂNG SUẤT 20 KG/MẺ

Tác giả

Nguyễn Ngọc Châu

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu

cấp bằng kỹ sư ngành Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Giáo viên hướng dẫn:

PGS.TS Nguyễn Hay

TS Lê Anh Đức

LỜI CẢM TẠ

Trước hết xin gởi đến cha mẹ, người đã sinh thành, nuôi dưỡng, dạy dỗ tôi đến

ngày hôm nay lời biết ơn trân trọng nhất

Xin chân thành cám ơn quý thầy cô trường Đại Học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh, các thầy cô khoa Cơ Khí - Công Nghệ đã tận tình chỉ bảo, dạy dỗ truyền đạt những kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập, phấn đấu tại trường tạo hành trang cho tôi bước vào đời

Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy PGS.TS Nguyễn Hay và thầy TS Lê Anh Đức đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi hoàn thành khóa luận này

Xin cám ơn các bạn lớp DH06NL đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện khóa luận

Tháng 7/2010

Nguyễn Ngọc Châu

TÓM TẮT

1 Tên khóa luận

Tính toán, thiết kế máy sấy mật ong theo nguyên lý cô đặc chân không năng suất 20 kg/mẻ

2 Thời gian và địa điểm thực hiện

- Thời gian: Từ tháng 4/2010 đến tháng 7/2010

- Địa điểm

+ Khoa Cơ Khí - Công Nghệ trường Đại Học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh

+ Trung tâm Công Nghệ Và Thiết Bị Nhiệt Lạnh, trường Đại Học Nông Lâm

Tp Hồ Chí Minh

3 Nội dung thực hiện

- Tìm hiểu chung về mật ong

- Tìm hiểu các phương pháp sấy mật ong hiện nay

- Nghiên cứu lý thuyết sấy sấy chân không

- Tìm hiểu về các thiết bị sấy chân không

- Tiến hành tính toán và thiết kế máy sấy mật ong theo nguyên lý cô đặc chân không:

+ Lựa chọn nguyên lý làm việc và sơ đồ nguyên lý cấu tạo của máy sấy

+ Tính toán kích thước buồng sấy và vỏ máy

- + Tính chọn cơ cấu khuấy mật ong

+ Tính toán lượng nhiệt cần thiết cho quá trình sấy

+ Tính chọn bơm chân không

+ Chiều cao thân buồng sấy : 0,45 m

+ Bề dày của buồng sấy : 0,003 m

- Cánh khuấy dạng mái chèo với góc nghiêng 300so với phương ngang

+ Đường kính cánh khuấy : 0,15 m

+ Công suất động cơ khuấy 0,4 kW

- Công suất bơm chân không: 0,5 HP

- Công suất máy lạnh : 1 HP

- Chiều dài dàn ống ngưng tụ ẩm : 1,2 m

- Bình tách ẩm có :

+ Chiều dài 0,15m

+ Đường kính 0,12 m

+Bề dày 0,002 m

MỤC LỤC

Trang

Trang tựa……… i

Lời cảm tạ………ii

Tóm tắt……… iii

Mục lục……… vi

Danh sách các chữ viết tắt, kí hiệu viii

Danh sách các hình……… ix

Danh sách các bảng……….x

Chương 1 MỞ ĐẦU……… 1

1.1 Đặt vấn đề……….1

1.2 Mục tiêu………2

Chương 2 TỔNG QUAN……… 3

2.1 Tổng quan về mật ong……….3

2.1.1 Tình hình sản xuất mật ong trên thế giới và Việt Nam……… 3

2.1.2 Định nghĩa và phân loại mật ong………5

2.1.3 Thành phần mật ong……… 5

2.14 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của mật……… 6

2.1.5 Công dụng của mật ong……….8

2.2 Lý thuyết sấy……… 8

2.2.1 Khái niệm về sấy………8

2.2.2 Các phương pháp sấy……… 8

2.2.3 Chọn thiết bị sấy thích hợp……… 10

2.2.4 Nội dung tính toán thiết bị sấy……….10

2.3 Một số công nghệ và thiết bị sấy mật ong 11

2.3.1 Sấy chân không 11

2.3.2 Sấy mật ong bằng không khí khô nóng………12

2.3.3 Sấy thăng hoa……… 13

2.3.4 Sấy nhiệt độ thấp theo nguyên lý sấy lạnh……… 14

2.4 Nguyên lý cơ bản của phương pháp sấy chân không………15

2.5 Phân loại thiết bị sấy chân không……… 15

2.5.1 Thiết bị sấy chân không kiểu gián đoạn……… 15

2.5.2 Thiết bị sấy chân không kiểu liên tục……… 16

2.6 Các phương pháp truyền nhiệt cho thiết bị sấy chân không……… 18

2.6.1 Truyền nhiệt bằng phương pháp tiếp xúc……….18

2.6.2 Truyền nhiệt bằng phương pháp bức xạ……… 19

2.7 Bơm chân không kiểu roto ……… 20

2.8 Hệ thống ngưng tụ trang bị cho thiết bị sấy chân không……… 21

2.8.1 Thiết bị ngưng tụ hơi nước sang lỏng……… 21

2.8.2 Thiết bị ngưng tụ hơi nước sang thể rắn (nghịch thăng hoa)………… 22

2.9 Cơ sở tính toán và chọn bơm chân không……….22

2.10 Cơ sở tính toán và chọn bộ phận ngưng tụ ẩm………24

Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

3.1 Nội dung nghiên cứu……….25

3.2 Phương pháp nghiên cứu……… 25

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……….27

4.1 Các dữ liệu ban đầu……… 27

4.2 Lựa chọn mô hình thiết kế máy……….27

4.3 Tính toán kích thước buồng sấy và vỏ máy……… 29

4.4 Tính chọn cơ cấu khuấy mật ong………34

4.5 Tính toán lượng nhiệt cần thiết cho quá trình sấy……… 37

4.6 Tính toán chọn bơm chân không………41

4.7 Tính dàn lạnh……… …… ……….43

4.8 Tính toán dàn ngưng tụ ẩm……….………44

4.9 Tính toán bình tách lỏng……….45

4 10 Thiết kế mạch điều khiển………47

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ……….49

5.1 Kết luận………49

5.2 Đề nghị………50

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÍ HIỆU

FAO : Food and Agriculture

Organization σb : Ứng suất bền của vật liệu

q: Mật độ dòng nhiệt Dn : Đường kính ngòai

δi: Chiều dày vách C : Hệ số bổ sung ăn mòn và bù dung

sai âm do chế tạo

qd

ε : Độ đen của hệ ϕ: Hệ số bền mối hàn dọc

0

C : Hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối VLS: Vật liệu sấy

Q: Năng lượng trao đổi nhiệt bức xạ V VLS : Thể tích vật liệu sấy chiếm chỗ V: Thể tích buồng sấy i : Enthalpy của không khí

α : Hệ số trao đổi nhiệt λ : Hệ số dẫn nhiệt

Q: Năng suất hút của máy r : Ẩn nhiệt hóa hơi

Nđo.n:Công suất tính trong quá trình

k: Hệ số đọan nhiệt của không khí H: Chiều cao

ηđo.n: Hệ số hiệu dụng đẳng nhiệt d: Đường kính

ηm: Hệ số hiệu dụng tính đến tổn thất

mkk : Khối lượng không khí r : Bán kính

ckk: Nhiệt dung riêng của không khí t : Nhiệt độ

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1 : Máy sấy mật ong chân không

Hình 2.2 : Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy mật ong bằng không khí khô nóng

Hình 2.3 : Máy sấy thăng hoa mật ong

Hình 2.4 : Máy sấy mật ong nhiệt độ thấp

Hình 2.5 : Tủ sấy chân không

Hình 2.6 : Thùng sấy chân không có cánh đảo

Hình 2.7 : Thiết bị sấy chân không băng tải

Hình 2.8 : Sơ đồ thiết bị sấy phun chân không

Hình 2.9 : Thiết bị sấy chân không 2 lô cán

Hình 2.10 : Sơ đồ cấu tạo bơm chân không hai guồng

Hình 4.1 : Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy sấy

Hình 4.2 : Buồng sấy và vỏ máy

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 4.1 : Bảng kết quả lượng nhiệt cho quá trình sấy

Để phát huy thế mạnh đó, vấn đề đặt ra không chỉ đòi hỏi ở các khâu kỹ thuật chăm sóc, nuôi dưỡng và bảo vệ đàn ong mà việc sơ chế bảo quản các sản phẩm của ong cũng phải được đặc biệt chú ý Thực tế nhiều lô hàng mật ong trong nước vẫn chưa đạt chất lượng cao, nguyên nhân là khâu sơ chế bảo quản mật không đúng qui cách dẫn đến hiệu suất chế biến và chất lượng sản phẩm giảm đi rõ rệt Hơn nữa nước

ta lại thuộc khu vực nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm nên mật ong của ta chứa hàm lượng nước khá lớn

Để thu được sản phẩm mật ong đạt chất lượng tốt, hàm lượng nước đủ tiêu chuẩn để xuất khẩu, hiện nay nhiều nước trên thế giới như Mỹ, Trung Quốc … đã áp dụng công nghệ sấy mật ong như: sấy chân không mật ong bằng ống xoắn ruột gà, sấy thăng hoa … Tại Việt Nam phương pháp sấy mật ong theo nguyên lý sấy lạnh được ứng dụng khá phổ biến Tuy nhiên các phương pháp sấy trên vẫn tồn đọng một số khuyết điểm

Được sự đồng ý của khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh cùng với sự hướng dẫn của PGS TS Nguyễn Hay và TS Lê

Anh Đức, tôi đã thực hiện đề tài: “ Tính toán, thiết kế máy sấy mật ong theo nguyên lý

cô đặc chân không năng suất 20 kg/mẻ ”

1.2 Mục tiêu

Mục tiêu của đề tài là tính toán, thiết kế máy sấy mật ong theo nguyên lý cô đặc chân không năng suất 20 kg/mẻ

Ngày nay, nuôi ong lấy mật được nhiều nước trên thế giới chú ý phát triển Cùng với kỹ thuật tiên tiến, trang thiết bị hiện đại, họ đã có những sản phẩm mật rất chất lượng Hiện mật ong của Trung Quốc, Thổ Nhĩ Kỳ, Achentina, Ukraine cùng một

số nước khác như New Zealand, Thái Lan, Việt Nam đang được thế giới ưa chuộng Trong phạm vi quốc tế, Trung Quốc là quốc gia sản xuất mật ong lớn nhất thế giới hiện nay, chiếm khoảng 40% thị trường Thị trường xuất khẩu mật ong lớn của Trung Quốc là Nhật, Đức, Mỹ, Anh …

Mêhicô cũng là nước xuất khẩu mật ong với trữ lượng lớn trên thế giới Tại triển lãm mật ong 2008 tổ chức tại Mêhicô, tổ chức nông lương liên hợp quốc (FAO) cho biết với mức xuất khẩu bình quân hàng năm 56.600 tấn mật ong, doanh thu trên 48 triệu USD, Mêhicô xếp thứ năm thế giới về sản lượng và thứ ba thế giới về xuất khẩu mặt hàng này, sau Trung Quốc và Argentina Thị trường xuất khẩu mật ong của

Cuối tháng 8 năm 2008, Argentina đã vận chuyển trên 45.000 tấn mật vào thị trường thế giới Khoảng 70% vụ mùa của năm 2008 chuyển đến châu âu, phần lớn là Đức Thị trường quan trọng xưa nay của Argentina là Mỹ và Đức ngoài ra còn Có Tây Ban Nha, Ý và Anh

b Tại Việt Nam

Việt Nam là nước có truyền thống nuôi và khai thác ong lấy mật từ lâu đời Hơn chục năm qua, nghề nuôi ong ở Việt Nam đã có nhiều tiến bộ vượt bậc nhờ người nuôi ong hiện đã bắt đầu có ý thức coi trọng chất lượng mật ong, đạt đủ các chỉ tiêu về chất lượng mật ong xuất khẩu Hội nuôi ong Việt Nam trở thành thành viên tích cực của Hội nuôi ong thế giới (Apimondia)

Nghề nuôi ong khá phát triển ở các tỉnh tây nguyên như Đắc Lắc, Lâm Đồng, Gia Lai, Kon Tum; khu vực nam bộ như Bình Phước, Bình Dương; các tỉnh phía bắc như Lạng Sơn, Phú Thọ, Bắc Giang; các tỉnh đồng bằng sông cửu long như Cà Mau, Bến Tre …

Hiện Đắc Lắc là tỉnh có nghề nuôi ong mật phát triển nhất nước có trên 1.200

hộ nuôi ong với tổng cộng hơn 170.000 đàn ong Trong đó, công ty cổ phần Ong Mật Đắc Lắc là đơn vị lớn nhất Trong năm 2009, công ty đã khai thác được 6.350 tấn mật ong, với tổng kim nghạch xuất khẩu 10 triệu USD, chiếm gần 55% tổng lượng mật ong xuất khẩu của cả nước Sản phẩm mật ong của Đắc Lắc đã được xuất khẩu sang nhiều thị trường lớn như: Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc, Đức…Tổng thu nhập của công ty trong năm 2009 đạt khoảng 200 tỷ đồng

Năm 2008 là năm thành công lớn của nước ta trong việc xuất khẩu mật ong vào thị trường Mỹ Theo Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA), năm 2008, nước này nhập khẩu 19.387 tấn mật ong của Việt Nam, tăng 23% so với năm 2007 Theo Cục Chăn nuôi (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) năm 2009 cả nước sản xuất được khoảng 18,6 nghìn tấn mật ong, xuất khẩu được hơn 14 nghìn tấn, thu về khoảng 23 triệu USD

Hiện nay nước ta xuất khẩu 80% ÷ 85% tổng sản lượng mật ong, và 80% trong

số này là vào thị trường Mỹ Những năm gần đây, ảnh hưởng của bệnh suy giảm thế

đàn đã làm cho tổng đàn ong mật của một số nước châu Âu và Nam Mỹ giảm mạnh, dẫn đến sản lượng mật ong toàn cầu giảm

2.1.2 Định nghĩa và phân loại mật ong

a Định nghĩa

Theo tiêu chuẩn việt nam về ngành ong TCVN 5260 - 90, định nghĩa:

Mật ong tự nhiên là hợp chất có vị ngọt, hương đặc trưng, trạng thái từ lỏng sánh đến kết tinh do ong thợ thu từ mật hoa và dịch ngọt của cây về tổ qua luyện mật

mà thành

b Phân loại

Phân loại theo nguồn mật thì mật ong được chia làm 3 loại chính sau đây:

- Mật ong đơn hoa: Mật ong thuần túy của một loại hoa nào đó, như: hoa nhãn, chôm chôm, vải thiều …

- Mật ong hỗn hợp: Thường được thu từ những đàn ong ít khi được lấy mật, ong

dã sinh hoặc các trại ong cố định Loại mật này có màu sắc rất sậm, thường không có mùi đặc trưng, có mùi vị gần như đường, nhất là những đàn ong được nuôi gần các lò đường, cơ sở bánh kẹo

- Mật ong dịch lá: Được thu từ các cây có lá tiết ra dịch ngọt Ở nước ta, loại mật này được lấy từ cây cao su Chất lượng của nó không bằng các loại mật đơn hoa vì

nó ít thơm, ngọt nhẹ

2.1.3 Thành phần mật ong

- Hàm lượng nước: Hàm lượng nước là một chỉ tiêu quan trọng của mật ong bởi

vì, hàm lượng nước càng cao mật càng dễ hư hỏng do men, mốc và vi khuẩn Hàm lượng nước còn ảnh hưởng đến nhiều tính chất khác của mật như tính kết tinh, tính hút

ẩm, tính diệt khuẩn … làm giảm giá trị dược học của mật Theo tiêu chuẩn Việt Nam cho phép hàm lượng nước của mật ong cao nhất là 20%

- Các chất đường (glucid): Đường trong mật gồm glucose, fructose, sucrose Tỉ

lệ glucose và fructose trong mật gần bằng nhau và chiếm khoảng 35%, hàm lượng

- Các loại enzym: Trong mật ong có nhiều loại enzym như: diastase, invertase, glucose oxidase, catalase Các enzym không chỉ có ý nghĩa dinh dưỡng mà còn đóng vai trò quan trọng trong quá trình chế biến và bảo quản cùng với hàm lượng HMF (hydroxymethylfural), diastase và invertase là các chỉ tiêu quan trọng để dánh giá chất lượng mật ong

- Các acid: Trong mật có các acid hữu cơ như acid formic, acid acetic, acid oxalic, acid malic, acid glyconic, acid gluconic, acid lactic Hàm lượng acid trong mật thể hiện ở chỉ tiêu tổng số acid (độ acid) Ở mật ong lộ, độ acid trung bình là 42, ở mật ong hoa là 25

- Các chất khoáng: Tổng lượng khoáng (tro) trong mật thông thường là 0,04%

÷ 0,06%, gồm nhiều loại khác nhau như sắt, đồng, kali, natri, calci, kẽm, magie Hàm lượng các chất đó trong từng loại mật khác nhau, chúng dao động trong phạm vi rộng

rãi

- Phấn hoa trong mật: Thành phần định tính và định lượng của phấn hoa trong mật ong phụ thuộc vào tính chất các loại cây, cấu trúc của hoa, chủng loại ong, cường

độ thu nhận và chế biến của ong

- Vitamin: Các loại mật ong khác nhau thì hàm lượng vitamin cũng khác nhau.Có trên 16 loại vitamin có hàm lượng cao trong mật ong Các vitamin này rất cần cho quá trình tiêu hoá, phát triển, chống ôxy hoá và chống lão hoá cơ thể

- HMF (hydroxy methyl furfural): HMF là một chất độc được tạo ra từ từ trong quá trình bảo quản và được tạo ra nhanh khi mật bị đun nóng Nó là sản phẩm của sự phân hủy đường fructose trong mật:

Fructose HMF + H2O

Hiện nay mức độ HMF cho phép trên thị trường thế giới là 20 ppm, và riêng Châu Âu hiện nay là 10 ÷ 15 ppm

2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của mật

- Yếu tố giống ong: Do đặc điểm về cơ thể học, về tập quán của mỗi loài ong khác nhau trong khi thu hoạch và chế biến mật ong nên mật do mỗi loài ong tạo ra có

sự khác nhau về thành phần và tính chất

t 0

- Ẩm độ: Tùy theo ẩm độ của không khí mà mật ong hút hơi nước nhiều hay ít

từ không khí và cũng có thể nhả hơi nước ra ngoài không khí Ở vùng nhiệt đới ẩm độ thường cao, mật dễ hút ẩm và bị loãng Để mật có hàm lượng nước đạt tiêu chuẩn thì không nên để mật trong điều kiện ẩm độ lớn hơn 20%

- Nhiệt độ: Nhiệt độ cao thường làm giảm chất lượng mật Nếu đem đun nóng mật lên 600C thì hàm lượng HMF sẽ tăng nhanh có hại cho sức khỏe người dùng Nhiệt độ cao còn làm phân hủy các men tiêu hóa trong mật, thay đổi màu sắc của mật, tính diệt khuẩn của mật cũng giảm Mật dễ bị kết tinh ở 140C ÷ 240C và dễ bị lên men nhất ở khoảng 14,50C ÷ 15,50C

- Cây nguồn mật: Với các loại cây nguồn mật khác nhau thì tạo nên các loại mật

có tính chất và thành phần khác nhau Nghề nuôi ong phải biết những cây nguồn mật chính và phụ trong từng địa phương, từng thời vụ để có kế hoạch nuôi ong, di chuyển ong, phát triển đàn

- Chất lượng đàn ong: Đàn ong khỏe mạnh, thành phần ong trong đàn hợp lý và đầy đủ thì năng suất và chất lượng mật tốt Theo thí nghiệm của Trần Đức Hà (1987): Nhóm đàn ong có đàn hỗ trợ cung cấp cầu nhộng để phát triển mạnh thế đàn thì mật thu được sẽ có chất lượng mật tốt hơn so với nhóm không có đàn hỗ trợ

- Phương pháp khai thác mật: Trước đây, người nuôi ong thường lấy mật theo phương pháp thô sơ là dùng dao cắt phần chứa mật rồi vắt, lọc lấy mật Ngày nay, việc lấy mật trở nên dễ dàng hơn nhiều nhờ thùng quay mật ly tâm Khi ta cắt bỏ phần vít nắp của kèo ong và đặt vào thùng quay, lượng mật trong bánh tổ sẽ bị văng ra vách thùng nhờ lực ly tâm, toàn bộ số mật sẽ chảy xuống phía dưới đáy thùng, khi ta thấy mật đã nhiều thì rút khung quay ra và sang mật qua bình chứa Như vậy, việc lấy mật theo phương pháp này không làm tổn thương đến bánh tổ, đàn ong có thể tiếp tục đổ mật vào bánh tổ trong một thời gian ngắn

- Bảo quản mật: Điều kiện và thời gian bảo quản ảnh hưởng nhiều đến chất lượng mật Muốn bảo quản mật không mất chất lượng thì ta phải tuân theo một số điều kiện sau: nên để mật ong ở những nơi mát mẻ, vật chứa mật ong phải được đậy kín nắp, tránh nơi ẩm thấp, không nên lưu giữ mật quá lâu (chỉ 2 năm trở lại) …

2.1.5 Công dụng của mật ong

Mật ong là một chất dinh dưỡng cho nhiều năng lượng Khi sử dụng mật ong thì glucose và fructose được hấp thụ dễ dàng qua ruột non Các acid hữu cơ và các chất thơm tăng sự ngon miệng, giúp điều hòa sự tiết dịch và acid của dạ dày Các chất khoáng trong mật có tác dụng sinh máu và cải thiện thành phần của máu Mật còn bảo đảm một phần nhu cầu về các loại vitamin và khoáng cho cơ thể

Mật ong là một thực phẩm thích hợp với mọi lứa tuổi Từ mật ong người ta làm

ra nhiều mặt hàng thực phẩm khác nhau Trong công nghiệp mật ong được dùng làm bánh kẹo là chủ yếu Mật ong cũng được lên men để tạo ra các loại rượu có giá trị Việc sử dụng mật ong để chữa bệnh đã có một lịch sử lâu đời Mật ong có tác dụng giúp cơ thể chóng bình phục trong những trường hợp cơ thể suy nhược, làm chất diệt khuẩn khi băng bó vết thương, có tác động tốt cho các bệnh về đường tiêu hóa, hô hấp, hệ tiết niệu, bệnh ngoài da Ngoài ra mật ong còn có giá trị cao trong thẩm mỹ, giúp lành sẹo, trắng da, đẹp tóc …

2.2 Lý thuyết sấy

2.2.1 Khái niệm về sấy

Sấy là quá trình tách nước hoặc hơi nước ra khỏi vật liệu chứa ẩm bằng phương pháp bay hơi Trong quá trình sấy đồng thời diễn ra hai quá trình:

- Cấp nhiệt cho vật ẩm làm cho ẩm trong vật hoá hơi

- Lấy hơi ẩm ra khỏi vật và thải vào môi trường

Ở đây quá trình hoá hơi của ẩm lỏng trong vật là bay hơi nên có thể xảy ra ở bất

cứ nhiệt độ nào

2.2.2 Các phương pháp sấy

a Phân loại phương pháp sấy theo cách cấp nhiệt

- Phương pháp sấp đối lưu: Việc cấp nhiệt cho vật liệu sấy thực hiện bằng cách trao đổi nhiệt đối lưu (tự nhiên hoặc cưỡng bức) Hệ thống sấy đối lưu gồm: hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm, hệ thống sấy khí động…

- Phương pháp sấy tiếp xúc: Vật liệu sấy nhận nhiệt từ một bề mặt có nhiệt độ cao hơn Như vậy trong hệ thống sấy tiếp xúc, người ta tạo ra độ chênh lệch áp suất nhờ tăng phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy Hệ thống sấy tiếp xúc gồm: hệ thống sấy lô, hệ thống sấy tang

- Phương pháp sấy bức xạ: Vật liệu sấy nhận nhiệt từ một nguồn bức xạ để dẫn

ẩm dịch chuyển từ lòng vật liệu sấy ra bề mặt và từ bề mặt vào môi trường Ở đây người ta tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường bằng cách đốt nóng vật

- Phương pháp sấy dùng điện trường cao tần: Khi vật liệu sấy được đặt trong điện trường tần số cao, vật liệu sấy sấy được làm nóng lên, thoát ẩm ra ngoài Trường hợp này môi chất sấy không làm nhiệm vụ gia nhiệt cho vật

b Phân loại theo chế độ thải ẩm

- Phương pháp sấy dưới áp suất khí quyển: Trong phương pháp này áp suất trong buồng sấy bằng áp suất khí quyển, ẩm tự thoát vào môi trường

- Phương pháp sấy chân không: Trong phương pháp này áp suất trong buồng sấy nhỏ hơn áp suất khí quyển Việc thải ẩm dùng máy hút chân không hoặc kết hợp với thiết bị ngưng tụ hay ngưng kết ẩm

c Phân loại phương pháp sấy theo cách xử lý không khí

- Phương pháp sấy dùng nhiệt: Không khí được gia nhiệt trước rồi đưa vào buồng sấy hoặc gia nhiệt ngay trong buồng sấy Khi không khí tiếp xúc với vật liệu sấy sẽ truyền nhiệt cho vật để ẩm bốc hơi

- Phương pháp sấy dùng xử lý ẩm (hút ẩm): Không khí được hút ẩm, độ chứa hơi giảm làm cho độ ẩm tương đối giảm, làm tăng cường truyền nhiệt từ không khí tới vật liệu sấy Nhờ sự chênh lệch phân áp suất hơi nước ở bề mặt vật và không khí giúp cho ẩm bốc hơi thoát vào không khí

- Phương pháp kết hợp gia nhiệt và hút ẩm: Người ta có thể cho không khí thổi qua lớp chất hút ẩm rắn để giảm độ chứa hơi, sau đó qua calorife để gia nhiệt rồi đưa vào buồng sấy Ngoài ra người ta còn sử dụng bơm nhiệt để hút ẩm và gia nhiệt

2.2.3 Chọn thiết bị sấy thích hợp

Việc chọn thiết bị sấy thích hợp có ý nghĩa về mặt kinh tế và theo yêu cầu tốt nhất có thể đạt đối với sấy từng loại sản phẩm sấy Việc chọn thiết bị sấy thường qua các bước:

- Loại bỏ những loại không thích hợp

- So sánh những loại thích hợp với nhau

- Sấy thí nghiệm với các loại đã chọn, quan sát và theo dõi quá trình sấy

Trong việc so sánh lựa chọn thì những điểm sau đây là quyết định:

- Tính chất và yêu cầu của sản phẩm

- Thành phần hoá học của sản phẩm

- Loại thiết bị phụ đi kèm

- Vấn đề tận dụng nhiệt một cách hợp lý

- Các vấn đề địa điểm sản lượng, phương tiện vận chuyển

2.2.4 Nội dung tính toán thiết bị sấy

Các yêu cầu cơ bản của một thiết bị sấy là có khả năng bốc ẩm cao nhất, sản phẩm sấy khô đều, đảm bảo chất lượng sản phẩm, có đủ những điều kiện để theo dõi

và điều chỉnh các thông số của quá trình sấy một các dễ dàng … đồng thời phải kinh tế nhất

Khi tính toán thiết bị sấy ta cần biết hoặc chọn các số liệu sau :

- Về thiết bị: Năng suất loại tác nhân sấy (không khí nóng, nước nóng, khói lò ), phương thức cung cấp nhiệt (đối lưu, tiếp xúc ), cách đun nóng tác nhân sấy

- Về sản phẩm sấy: Cần lưu ý độ ẩm đầu và cuối, nhiệt độ cho phép cực đại, thành phần nhạy cảm nhất đối với nhiệt, khối lượng riêng, nhiệt dung riêng, kích thước lớn nhất, bé nhất của sản phẩm sấy

- Về chế độ sấy : các thông số của không khí bên ngoài và của tác nhân sấy, nhiệt độ đun nóng cho phép, vận tốc của tác nhân, thời gian sấy, nhiệt độ vào và ra của tác nhân sấy …

2.3 Một số công nghệ và thiết bị sấy mật ong

2.3.1 Sấy chân không

Công nghệ sấy chân không được ứng dụng khá phổ biến ở Mỹ, Trung Quốc và

ở nhiều nước khác Mật ong được bơm vào các ống xoắn làm bằng đồng, đi qua bể chứa nước nóng (520C ÷ 600C), mật sẽ được làm nóng lên 400C ÷ 450C và được phun vào buồng sấy chân không Tách nước có trong mật trong điều kiện chân không và nhiệt độ thấp, áp suất chân không: - 700 ÷ (-)760 mmHg và nhiệt độ 400C ÷ 450C nước trong mật sẽ bốc hơi nhanh và được bơm chân không hút vào thùng chứa dàn lạnh, ngưng tụ lại thành nước và được thải ra ngoài Công nghệ này có thể giảm được 1,1%

÷ 1,8% nước trong mật ong sau mỗi lần sấy chân không

Tại Việt Nam, thiết bị sấy chân không mật ong đã được Phân viện Cơ điện nông nghiệp sản xuất và công nghệ sau thu hoạch TPHCM chế tạo với năng suất 300 kg/h (hình 2.1) Thiết bị hoạt động bằng phương pháp gia nhiệt và bốc hơi trong chân không, giảm tỷ lệ nước còn lại trong mật từ 19% - 20%

Hình 2.1: Máy sấy mật ong chân không

- Các thiết bị chính như sau: bồn chân không, thùng trung gian, thùng chứa dàn lạnh, thùng chứa nước ngưng, thùng nung nóng mật ong, bơm mật tuần hoàn, bơm chân không, hệ thống lạnh, hệ thống đường ống, tủ điện điều khiển và khung đỡ

- Nguyên lý hoạt động: Mật ong được bơm vào dàn ống đặt trong nước nóng được gia nhiệt bằng điện trở đến khi mật ong được 40oC, sau đó mật được bơm vào bồn chân không Ở điều kiện này nước sẽ bay hơi khỏi mật và được bơm chân không hút vào bồn chứa dàn lạnh để ngưng tụ thành nước Nước ngưng tụ được chứa trong thùng chứa nước và được thải ra ngoài Sau khi mật được đưa vào buồng chân không

và bơm ra ngoài thùng trung gian, nguyên lý lặp lại tiếp chu kỳ tiếp theo cho đến khi

ẩm độ đạt yêu cầu thì được bơm ra ngoài

- Ưu điểm: Mật được xử lý trong môi trường chân không nên không có sự tiếp xúc với không khí, hạn chế tối đa được quá trình lên men chua Mật được làm nóng ở nhiệt độ thấp nên sau khi tách nước màu sắc của mật cũng như mùi vị, độ trong của mật được giữ nguyên như lúc mới thu hoạch

- Nhược điểm: Do kết cấu nâng nhiệt ở ngoài buồng chân không nên không thể duy trì được nhiệt độ mật ong trong quá trình sấy, năng suất thấp, tiêu tốn năng lượng lớn, đòi hỏi độ kín của thiết bị cao

2.3.2 Sấy mật ong bằng không khí khô nóng

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy mật ong bằng không khí khô nóng

- Nguyên lý hoạt động: Mật ong được bơm từ bồn chứa vào buồng sấy được chảy trên khay 1 rồi mật tự chảy đến khay thứ 2, thứ 3 và khay thứ 4 sau đó chảy xuống bồn chứa mật và được máy bơm chuyển lên lại buồng sấy để thực hiện việc tách

ẩm, quá trình lập lại cho đến khi mật ong đạt được độ ẩm yêu cầu, đồng thời tác nhân

sấy được quạt đưa qua dàn lạnh để tách ẩm và qua dàn điện trở để nâng nhiệt độ, tác nhân sấy có nhiệt độ cao và ẩm độ thấp đi ngược chiều với mật ong để trao đổi nhiệt

và trao đổi ẩm sau đó tác nhân sấy hồi lưu về quạt để thực hiện chu trình tách ẩm, nâng nhiệt và trao đổi ẩm trao đổi nhiệt tiếp theo

- Ưu điểm của hệ thống này là hạn chế đáng kể các flavonoid trong mật ong bị

mất đi trong quá trình tách ẩm , năng suất có cao hơn các thiết bị sấy chân không

- Nhược điểm : Do luồng không khí thổi trực tiếp lên mật ong chảy trên khay sẽ tạo ra một lớp màng trên bề mặt làm hạn chế sự bay hơi của mật ong phía dưới, nên phải thường xuyên khuấy đảo mật

2.3.3 Sấy thăng hoa

Mật ong sấy bằng phương pháp thăng hoa (hình 2.3) sẽ được cấp đông đến nhiệt độ - 350C trong vòng 2 giờ Các tinh thể nước trong mật sau khi đông có kích thước rất nhỏ bám với nhau tạo thành các sợi Trong khi nếu ta đông lạnh chậm, số lượng tinh thể ít hơn và chúng có dạng hình sao Sau khi sản phẩm đã đạt đến nhiệt độ cần thiết (-5oC), ta dừng máy cấp đông và vận hành máy rút chân không để duy trì áp suất chân không trong buồng, các tinh thể đá trong mật ong thăng hoa ở áp suất thấp Sau thời gian khoảng 15 phút rút chân không chúng ta thu được bột mật ong Đây là sản phẩm cuối cùng mà ta thu được, mật có dạng bột, có màu từ trắng ngà đến vàng nhạt, hạt mịn và rất háo nước

Hình 2.3: Máy sấy thăng hoa mật ong

- Ưu điểm: sản phẩm có chất lượng cao, giữ được hoạt tính sinh học, bảo quản

và vận chuyển dễ dàng

- Nhược điểm: chi phí năng lượng và giá thành cao, ít được phổ biến

2.3.4 Sấy nhiệt độ thấp theo nguyên lý sấy lạnh

Các thiết bị chính của hệ thống bao gồm tháp sấy, máy nén, bồn chứa mật nguyên liệu và thành phẩm, thiết bị cung cấp khí nóng khô, thiết bị tách ẩm, bộ phận cấp mật, xyclon lắng (hình 2.4)

Mật được bơm lên phía trên đỉnh tháp sấy rồi được phun thành giọt từ trên xuống nhờ đầu phun có các ống chia Không khí được tách ẩm và làm nóng (trên

420C) thổi ngược lên đỉnh tháp và tiếp xúc trực tiếp với mật ong Quá trình tiếp xúc giữa mật và không khí khô nóng sẽ làm hơi nước trong mật thoát ra theo không khí sấy qua xyclon lắng Phần mật bị cuốn theo sẽ lắng xuống đáy xyclon và được lấy ra ngoài, còn không khí mang nước theo ống dẫn hơi tới quạt rồi qua dàn lạnh để tách

ẩm Sau khi tách ẩm , không khí qua dàn nóng để gia nhiệt rồi lại vào buồng sấy tiếp tục chu trình

Hình 2.4: Máy sấy mật ong nhiệt độ thấp

- Ưu điểm: mật ong khhông bị mất các hương vị, chất lượng mật tốt, tránh được bụi bẩn, năng suất cao

- Nhược điểm: giá thành thiết bị khá cao, kích thước tháp sấy lớn, bảo trì sửa chữa phức tạp, tiêu tốn năng lượng lớn

2.4 Nguyên lý cơ bản của phương pháp sấy chân không

Nguyên lý cơ bản của phương pháp sấy chân không đó là sự phụ thuộc vào áp suất điểm sôi của nước Nếu làm giảm áp suất trong một thiết bị chân không xuống đến áp suất mà ở đấy nước trong vật bắt đầu sôi và bốc hơi sẽ tạo nên một dòng chênh lệch áp suất đáng kể dọc theo bề mặt vật, làm hình thành nên một dòng ẩm chuyển động trong vật liệu theo hướng từ trong ra bề mặt vật Điều này có nghĩa là ở một áp suất nhất định nước sẽ có một điểm sôi nhất định, do vậy khi hút chân không sẽ làm cho áp suất trong vật giảm đi và đến mức nhiệt độ vật (cũng là nhiệt độ của nước trong vật) đạt đến nhiệt độ sôi của nước Ở điều kiện áp suất ấy, nước trong vật sẽ hóa hơi và làm tăng áp suất trong vật và tạo nên một chênh lệch áp suất hơi Δp = (pbh- ph)giữa áp suất bão hòa hơi nước trên bề mặt vật và phân áp suất hơi nước trong môi trường đặt vật sấy, đây chính là nguồn động lực chính tạo điều kiện thúc đẩy quá trình di chuyển

ẩm từ bên trong vật ra ngoài bề mặt bay hơi của quá trình sấy chân không Dưới điều kiện chân không, quá trình bay hơi diễn ra nhanh chóng và qua đó quá trình khô vật sẽ rất nhanh, thời gian sấy giảm xuống đáng kể Bên cạnh đó, nhờ chỉ sấy ở nhiệt độ thấp (có thể thấp hơn nhiệt độ môi trường) nên nhiều tính chất đặc trưng ban đầu: tính chất sinh học, hương vị, màu sắc, hình dáng của sản phẩm được giữ lại gần như đầy đủ Sản phẩm sấy chân không bảo quản lâu dài và ít bị tác động bởi môi trường

2.5 Phân loại thiết bị sấy chân không

2.5.1.Thiết bị sấy chân không kiểu gián đoạn

a Tủ sấy

Tủ sấy chân không là một thiết bị sấy đơn giản nhất, có dạng hình trụ hoặc hình hộp chữ nhật, được cấp nhiệt bằng hơi nước, nước nóng hoặc sợi đốt điện trở (hình 2.5)

Vật liệu được xếp vào khay và cho vào tủ sấy đặt trực tiếp lên nguồn nhiệt hoặc được cấp nhiệt bằng bức xạ Trong thời gian làm việc tủ được đóng kín và được nối với hệ thống tạo chân không (thiết bị ngưng tụ và bơm chân không) Việc cho liệu vào

và lấy liệu ra được thực hiện bằng tay Tủ sấy chân không có năng suất nhỏ và hiệu quả thấp nên nó được sử dụng chủ yếu trong phòng thí nghiệm

Hình 2.5: Tủ sấy chân không

b Thùng sấy có cánh đảo

Để tăng khả năng truyền nhiệt chuyển khối, sản phẩm trong thùng sấy được đảo trộn nhờ trục gắn cánh đảo Thùng sấy hình trụ dài có hai lớp để chứa và tải chất tải nhiệt (hình 2.6) Trục và cánh đảo có thể đổi chiều quay theo định kỳ để tăng sự đảo trộn đều đặn và chống bết dính theo chiều quay Ngoài các cánh đảo còn có các ống

đảo phụ để phá vỡ sự vón cục và đảo đều theo chiều dọc thùng sấy

Hình 2.6: Thùng sấy chân không có cánh đảo 2.5.2 Thiết bị sấy chân không kiểu liên tục

a Thiết bị sấy chân không băng tải, thùng quay, tháp

Thiết bị sấy chân không kiểu: thùng quay, băng tải, tháp được dùng cho các vật liệu dạng hạt.Với những vật liệu rời thường được sấy bằng thiết bị sấy chân không băng tải (hình 2.7) Nguyên liệu được đưa vào băng tải thông qua phểu tiếp liệu Dưới

điều kiện chân không, nguyên liệu sẽ hấp thụ năng lượng của lò vi sóng và làm cho độ

ẩm bên trong nguyên liệu bốc hơi nhanh dưới điều kiện nhiệt độ thấp và đạt được tiêu chuẩn trong sấy khô

Hình 2.7: Thiết bị sấy chân không băng tải

b Thiết bị sấy phun chân không

Đối với các vật liệu lỏng có độ nhớt không cao, người ta sử dụng thiết bị sấy phun chân không (hình 2.8) Trong hệ thống sấy phun chân không này, dịch lỏng được gia nhiệt sơ bộ ở thùng chứa được bơm 2 bơm qua bộ lọc 3, sang thùng trung gian 4, sau đó được bơm cao áp 5 đẩy qua thiết bị trao đổi nhiệt 6 và phun vào buồng chân không 7 Ở đấy ẩm được bốc hơi trong diều kiện chân không, sản phẩm được làm khô hoặc kết tinh rơi xuống và được vít tải 8 tải ra ngoài Những hạt vật liệu khô nhỏ bị cuốn theo hơi ẩm được tách bằng xyclon 10, còn hơi ẩm được hút qua thiết bị ngưng tụ

và bơm chân không ra ngoài

6 - Thiết bị gia nhiệt

7 - Buồng sấy phun

8 - Vít tháo sản phẩm

9 - Bơm chân không

10 - Thiết bị thu hồi sản phẩm

c Thiết bị sấy chân không lô cán

Với loại vật liệu lỏng có độ dính ướt cao, có thể sử dụng thiết bị sấy chân không

lô cán Lô cán quay quanh trục nằm ngang được đốt nóng từ bên trong bằng hơi nước

Lô quay được một vòng thì vật liệu cũng được sấy khô và được tay gạt gạt khỏi lô cán

và tải vào vít tải hay tang tháo liệu liên tục mà vẫn đảm bảo độ chân không

Hình 2.9: Thiết bị sấy chân không 2 lô cán

Với nhưng vật liệu dạng bột nhão người ta sử dụng thiết bị sấy chân không hai

lô cán (hình 2.9) Bột nhão được cấp vào khe của hai lô cán ngược quay chiều nhau, bị cuốn và cán mỏng lên bề mặt hai lô cán, bên trong gia nhiệt bằng hơi nước Vật liệu trên lô quay gần được một vòng thì khô và được dao gạt vào vít tải và tải ra ngoài

2.6 Các phương pháp truyền nhiệt cho thiết bị sấy chân không

2.6.1 Truyền nhiệt bằng phương pháp tiếp xúc

Khi truyền nhiệt bằng tiếp xúc, đối tượng sấy được đặt trực tiếp lên nguồn nhiệt hoặc tiếp xúc với nguồn nhiệt qua những tấm vật liệu dẫn nhiệt tốt Nguồn năng lượng nhiệt có thể là điện năng hoặc hơi nước nóng Để nâng cao hiệu quả truyền nhiệt cần tạo điều kiện tiếp xúc tốt giữa đối tượng sấy và bề mặt dẫn nhiệt

i i i n

t t

1

1 1

λ - hệ số dẫn nhiệt lớp thứ i, W/m 0C

t1 - nhiệt độ trong cùng của lớp thứ nhất, 0C

tn+1 - nhiệt độ ngoài cùng của lớp thứ n, 0C

Nhiệt lượng truyền qua bề mặt vách F trong khoảng thời gian t được xác định theo phương trình sau:

−

n i

i i

n

d d

t t

1

1

1 1

ln 2 1

) (

di+1 - đường kính ngoài lớp thứ i, m

2.6.2 Truyền nhiệt bằng phương pháp bức xạ

Cấp nhiệt bằng phương pháp bức xạ là phương pháp có hiệu quả cao trong thiết

bị sấy chân không Bức xạ không những cấp nhiệt cho bề mặt vật liệu mà còn xuyên sâu vào bề mặt vật liệu với độ sâu nhất định phụ thuộc vào bước sóng bức xạ và tính chất quang học của vật liệu

- Trao đổi nhiệt bức xạ giữa hai vách song song:

2 1

− +

=

εε

εqd (2 – 5)

ε - độ đen của tấm thứ hai

- Trao đổi nhiệt bức xạ giữa hai vật bọc nhau:

100 100

T T

F C

=

1 1 1

1

2 2

ε - độ đen của bề mặt thứ hai

2.7 Bơm chân không kiểu roto

Việc tạo chân không trong thiết bị sấy chân không nhằm mục đích làm tăng chênh lệch áp suất giữ sản phẩm sấy và môi trường xung quanh giúp tăng tốc độ bốc hơi ẩm trong sản phẩm Việc định mức độ chân không tuỳ thuộc vào từng sản phẩm sấy

Bơm chân không kiểu roto thường dùng là các loại có tấm trượt, loại hai guồng quay, loại vòng chất lỏng Bơm chân không loại có tấm trượt có năng suất trong giới hạn (200 – 6000) m3/h và giới hạn áp suất đạt được từ (0,1 – 0,3) mmHg Loại bơm này có thể đạt vận tốc hút khí cao đến 100 l/h (tại áp suất khí quyển)

Hình 2.10: Sơ đồ cấu tạo bơm chân không hai guồng

Bơm chân không loại hai guồng (hình 2.10) có số vòng quay lớn từ (1000 – 2000) v/ph và tạo được độ chân không khá cao Nếu lắp thêm một bơm chân không kiểu phun để bổ sung thì bơm chân không kiểu hai guồng quay một cấp có thể tạo được áp suất tới hạn đến (5.10− 3 - 5.10− 4) mmHg, loại hai cấp thì áp suất giới hạn không tới 1 10− 5 mmHg

Bơm chân không roto loại vòng chất lỏng không cần dầu bôi trơn do đó rất thuận tiện trong công nghiệp hóa học và được dùng rộng rãi Bơm thích hợp để hút các loại khí có bụi hoặc hơi nước nhờ giữa guồng quay và vỏ bơm có có sự quay tương đối của không khí nên không bị bẩn, tắc Giới hạn áp suất do bơm tạo ra phụ thuộc vào nhiệt độ vòng nước, bằng khoảng (15 – 110) mmHg

2.8 Hệ thống ngưng tụ trang bị cho thiết bị sấy chân không

Trong nhiều hệ thống thiết bị công nghệ với độ chân không thấp, hỗn hợp khí cần được giải phóng để tạo chân không chủ yếu là hơi nước và một phần khí không ngưng Trong trường hợp này, hệ thống chân không làm việc có hiệu quả nhất khi có thiết bị ngưng tụ hơi nước tổ hợp với bơm chân không, làm giảm tiêu hao năng lượng

cơ học và tránh hỏng hóc cho bơm

2.8.1 Thiết bị ngưng tụ hơi nước sang lỏng

Thiết bị ngưng tụ hơi nước sang lỏng có hai loại: ngưng tụ bề mặt và ngưng tụ hòa trộn Ở thiết bị ngưng tụ bề mặt, quá trình ngưng tụ của hơi nước xảy ra bề mặt các ống hoặc tấm truyền nhiệt mà bên kia tuần hoàn các chất tải lạnh Trong thiết bị

ngưng tụ hoà trộn, dòng hơi nước được hòa trộn trực tiếp với dòng nước lạnh, mất nhiệt hóa lỏng và bị cuốn theo Thiết bị ngưng tụ bề mặt sử dụng thuận lợi, dịch ngưng không bị làm bẩn do tác nhân tải lạnh hoặc ngược lại

Thiết bị ngưng tụ hòa trộn đơn giản và rẻ tiền hơn Loại này được sử dụng để ngưng tụ hơi nước và những chất lỏng không cần thu hồi lại.Thiết bị ngưng tụ hòa trộn chia làm hai loại: ẩm và khô Trong thiết bị ngưng tụ ẩm nước làm lạnh, dịch ngưng tụ

và khí không ngưng được bơm ẩm hút cùng rồi thải Trong thiết bị ngưng tụ hòa trộn khô, nước làm lạnh và dịch ngưng tụ chảy xuống, khí không ngưng được bơm chân không hút ra từ phần trên của thiết bị qua bộ phận tách lỏng

2.8.2.Thiết bị ngưng tụ hơi nước sang thể rắn (nghịch thăng hoa)

Thiết bị ngưng tụ nghịch thăng hoa thường được kết cấu dạng hình hộp hoặc dạng hình trụ, bên trong được phân bố các bề mặt truyền nhiệt dạng ống chùm, dạng xoắn ruột gà, dạng ống trơn hoặc ống có gân toả nhiệt và dạng tấm bản Nhưng vì tác nhân lạnh có nhiệt độ sôi thấp nên hơi nước trên bề mặt lạnh đó trong điều kịên độ chân không thấp ngưng tụ luôn ở trạng thái rắn Nước đá ngưng tụ trên bề mặt làm lạnh thay đổi hệ số truyền nhiệt từ hơi nước đến tác nhân lạnh, hạn chế quá trình ngưng tụ

Để khắc phục hiện tượng trên, trong các hệ thống làm việc liên tục người ta mắc hai thiết bị ngưng tụ làm việc thay đổi Trong quá trình thiết bị làm việc (đến một giới hạn nào đó), khi bề dày lớp nước đá quá lớn, hệ số truyền nhiệt quá thấp thì dừng thiết bị lại, phá lớp nước đá bằng phương pháp cấp nhiệt làm tan nước đá rồi tháo ra Hoặc thiết bị có thể có thêm thanh gạt để nạo liên tục nước đá vừa ngưng tụ trên bề mặt lạnh nhằm duy trì điều kiện tốt từ hơi nước truyền nhiệt sang tác nhân lạnh

2.9 Cơ sở tính toán và chọn bơm chân không

Để chọn bơm chân không có công suất phù hợp với năng suất của máy ta cần xác định được lưu lượng hút trung bình, áp suất chân không yêu cầu và công suất của nguồn động lực Trên cơ sở tính toán ta chọn bơm chân không có đặc tính phù hợp có trên thị trường

Khối lượng không khí trong buồng trước khi hút :

m

v= Δ

(2 – 11)

ρ - khối lượng riêng của không khí, kg/m3

Lưu lượng trung bình của không khí qua bơm:

t

v

Q= , m3/s (2 – 12)

t - thời gian hút đến độ chân không yêu cầu

Công suất của bơm chân không:

.

do n

do n m

N N

do n

P k