TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, KHẢO NGHIỆM MÔ HÌNH MÁY SẤY PHẤN HOA NĂNG SUẤT 5KGMẺ

TÍNH TỐN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, KHẢO NGHIỆM MƠ HÌNH MÁY SẤY PHẤN HOA NĂNG SUẤT 5KG/MẺ Tác giả Phạm Hữu Trực Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp kỹ sư ngành Công Nghệ Nhiệt Lạnh Giáo viên hướng dẫn: KS Bùi Quốc Khoa TS Lê Anh Đức Tháng năm 2010   i  LỜI CẢM TẠ Con xin chân thành kính ghi ơn cha mẹ sinh tạo điều kiện tốt để có ngày hơm Em xin trân trọng biết ơn: Ban giám hiệu, ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ trường Đại Học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập Đặt biệt thầy KS Bùi Quốc Khoa TS Lê Anh Đức nhiệt tình giúp đỡ em hồn thành khóa luận Đồng cám ơn bạn lớp Công Nghệ Nhiệt Lạnh 32 giúp đỡ em suốt thời gian học tập làm đề tài Một lần em xin chân thành cám ơn! TP Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2010 Phạm Hữu Trực   ii  TĨM TẮT Tên đề tài: “Tính tốn, thiết kế, chế tạo, khảo nghiệm mơ hình máy sấy phấn hoa suất 5kg/mẻ” Mục tiêu - Tính tốn, thiết kế, chế tạo máy sấy phấn hoa với suất 5kg/mẻ - Khảo nghiệm Nội dung thực - Tìm hiểu sản phẩm phấn hoa - Tìm hiểu lý thuyết sấy chân khơng - Tìm hiểu phương pháp bảo quản phấn hoa - Chọn mơ hình máy sấy - Tính tốn, thiết kế, chế tạo máy sấy chân không suất 5kg/mẻ - Khảo nghiệm xử lý số liệu Kết đạt a/ kết quả: - Tính tốn, thiết kế,Chế tạo máy sấy phấn hoa 5kg/mẻ - Khảo nghiệm máy b/ Tính tốn thiết kế mơ hình máy: - Năng suất máy sấy 5kg/mẻ - Buồng sấy dạng hình trụ có đường kính 0,5 m, dài 0,9 m - Bộ phận cấp nhiệt điện trở, tổng công suất 3,25 kW gồm hộp điện trở, hộp gồm điện trở, công suất 130 W - Bơm chân khơng có cơng suất HP - Máy nén lạnh có cơng suất 1,5 HP SV thực đề tài GV hướng dẫn đề tài Phạm Hữu Trực KS Bùi Quốc Khoa TS Lê Anh Đức   iii  MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ ii TÓM TẮT iii DANH CÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH SÁCH CÁC HÌNH viii DANH SÁCH CÁC BẢNG ix Chương MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan phấn hoa 2.1.1 Khái niệm nguồn gốc 2.1.2 Công dụng phấn hoa 2.1.3 Thành phần phấn hoa .5 2.1.4 Một số quy định tiêu chuẩn phấn hoa 2.1.5 Tình hình sản xuất sử dụng phấn hoa giới 2.1.6 Ảnh hưởng phương pháp sấy đến hoạt tính chống oxy hóa phấn hoa 2.2 Các phương pháp bảo quản phấn hoa 2.2.1 Phơi nắng 2.2.2 Sấy tủ sấy .9 2.2.3 Bảo quản cách ủ với đường 10 2.3 Tìm hiểu chung trình sấy .10 2.3.1 Ẩm vật liệu sấy 10 2.3.2 Các dạng liên kết ẩm 11 2.3.3 Truyền nhiệt, truyền chất động học trình sấy 11 2.3.4 Các phương pháp sấy thiết bị sấy 14 2.4 Tìm hiểu chung máy sấy chân khơng 15 2.4.1 Nguyên lý máy sấy chân không 15 2.4.2 Hệ thống chân không thiết bị sấy chân không 16   iv  2.5 Cở sở lý thuyết tính tốn thiết bị máy sấy chân không 17 2.5.1 Khái niệm xạ nhiệt 17 2.5.2 Các định nghĩa xạ nhiệt 17 2.6 Phương pháp tính toán thiết kế máy 18 2.6.1 Tính tốn lượng nhiệt cần thiết cho trình sấy 18 2.6.2 Cơ sở tính tốn bơm chân khơng 20 2.6.3 Cơ sở tính dàn lạnh, dàn nóng 22 2.6.4 Tính tốn hệ thống ngưng tụ 23 2.7 Một số mẫu máy sấy chân khơng có mặt thị trường .24 Chương PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN 28 3.1 Phương pháp .28 3.1.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 28 3.1.2 Phương pháp chế tạo 28 3.1.3 Phương pháp khảo nghiệm 28 3.2 Phương tiện 29 3.2.1 Thời gian địa điểm 29 3.2.2 Đối tượng .29 3.2.3 Dụng cụ thí nghiệm 29 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 4.1 Kết tính tốn thiết kế .30 4.1.1 Các liệu thiết kế 30 4.1.2 Lựa chọn nguyên lý cấu tạo nguyên lý hoạt động 30 4.1.3 Tính tốn kích thước buồng sấy 32 4.1.4 Tính tốn lượng nhiệt cần thiết cho q trình sấy 34 4.1.5 Tính chọn bơm chân không 38 4.1.6 Tính tốn chọn dàn lạnh, dàn nóng 39 4.1.7 Tính hệ thống ngưng tụ 41 4.1.8 Tính bình ngưng 42 2.1.9 Thiết kế mạch điều khiển .45 4.2 Kết khảo nghiệm 46   v  4.2.1 Khảo nghiệm không tải 46 4.2.2 Khảo nghiệm có tải .46 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 50 5.1 Kết luận 50 5.2 Đề nghị .50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51   vi  DANH CÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT   σ : Suất căng mặt J : Mật độ dòng ẩm r : Bán kính α : Hệ số trao đổi nhiệt τ : Thời gian sấy Q0 : Dòng lượng xạ từ bên ngồi r : Ẩn nhiệt hóa QA : Dòng lượng bị vật hấp thu G : Khối lượng nước QR : Dòng lượng bị vật phản xạ lại p : Áp suất A : Hệ số hấp thu Ga : Khối lượng nước E : Khả xạ ω : Độ ẩm tương đối Ehd: Khả xạ hiệu dụng ωk : Độ ẩm tuyệt đối F: Diện tích ω0 : Độ ẩm tâm vật δi: Chiều dày vách ωb : Độ ẩm bề mặt q: Mật độ dòng nhiệt ωtb : Độ ẩm trung bình V: Thể tích buồng sấy ωcb : Độ ẩm cân m: Khối lượng khơng khí ρ : Khối lượng riêng ηđo.n: Hệ số hiệu dụng đẳng nhiệt c : Nhiệt dung riêng K: Hệ số truyền nhiệt λ : Hệ số dẫn nhiệt Q: Năng suất hút máy N: Công suất k: Hệ số đọan nhiệt khơng khí vii  DANH SÁCH CÁC HÌNH Hinh 2.1: Hình ảnh phấn hoa Hình 2.2: Ong mang phấn hoa Hình 2.2: Phơi phấn hoa Hình 2.3: Đường cong sấy 12 Hình 2.4: Máy sấy chân khơng trụ tròn 24 Hình 2.5: Máy sấy chân không kiểu tủ 25 Hình 2.6: Máy sấy chân khơng vi sóng 26 Hình 2.7: Máy sấy chân khơng thùng quay 27 Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy sấy 31 Hình 4.2: Thùng sấy .33 Hình 4.3: Bố trí thiết bị sấy 33 Hình 4.4: Bộ phận cấp nhiệt 38 Hình 4.5: Dàn ngưng tụ ẩm 42 Hình 4.6 : Bình ngưng tụ ẩm 43 Hình 4.7: Bản vẽ máy sấy sau thiết kế 44 Hình 4.8: Sơ đồ mạch điện mạch điều khiển 45   viii  DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1: chất dinh dưỡng phấn hoa Bảng 2:so sánh hàm lượng axit amin phấn hoa với số thực phẩm khác Bảng 3: Kết khảo sát ảnh hưởng phương pháp sấy đến hoạt tính chống oxy hóa phấn hoa Bảng 4: Bảng kết lượng nhiệt cho trình sấy 37 Bảng 5: Bảng số liệu thể giảm ẩm phấn hoa độ dày 15mm 47 Bảng 6: Bảng số liệu thể giảm ẩm phấn hoa độ dày 20mm 48   ix  Chương MỞ ĐẦU Nước ta có 10 triệu rừng tự nhiên, diện tích cơng nghiệp lâu năm, nguồn thức ăn dồi cho ong mật Do thuận lợi để phát triển nghề nuôi ong mật Sản phẩm khai thác từ lồi ong mật khơng có mật ong mà có nhiều sản phẩm khác sữa ong chúa, phấn hoa, nọc ong, keo ong, sáp ong xác loài ong Đây nguồn dược liệu thực phẩm có giá trị cao cho đời sống nguồn xuất Sản phẩm mật ong nước ta xuất thị trường lớn Mỹ, Nhật Bản, Đức, Châu Âu đem lại nguồn ngoại tệ đáng kể hàng năm Phấn hoa ong mang thường có hàm lượng nước cao (25 – 40% ) nên chúng dễ bị lên men bị thối rữa, cần phải bảo quản lạnh sấy khô Hầu hết sở sản xuất chưa có quy trình cơng nghệ thiết bị tiên tiến để sấy bảo quản phấn hoa Người dân chủ yếu đem phấn hoa thu phơi nắng đưa vào sấy lò thủ cơng đốt nóng than, củi Cách làm khơng đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng, phấn hoa thu chủ yếu dùng cho ong ăn lại Ngày với phát triển tiến khoa học kỹ thuật đời nhiều phương pháp bảo quản chế biến nông sản thực phẩm như: đông lạnh, làm khơ, xử lý hóa chất, sấy thăng hoa, sấy chân không,…Ưu điểm sấy chân không nhờ vào giảm nhiệt độ điểm sơi nước nên sấy sản phẩm sấy nhiệt độ thấp Vì vậy, sản phẩm sau sấy giữ màu sắc, mùi vị, yếu tố vi lượng…chất lượng sấy đánh giá cao so với phương pháp sấy khác Từ lợi ích thực tế đó, với mong muốn nâng cao chất lượng sản phẩm phấn hoa tốt tham khảo nguồn tài liệu khác sách, báo,   1  C =2 ÷ mm: hệ số dự trữ tính đến ăn mòn dung sai bề dày âm vật liệu S= 0,073.80 + = 2,03 mm 2.0,7.1411 − 0,073 Vậy ta chọn chiều dày mm Hình 4.6 : Bình ngưng tụ ẩm   43  1565 1744 10 16 11 15 12 13 14 17 1050 Hình 4.7: Bản vẽ máy sấy sau thiết kế   Nắp buồng sấy Đệm kín Buồng sấy Đồng hồ áp suất Tấm cách nhiết Khay nhiệt Khay sấy Tủ điều khiển Van xả 10 Dàn nóng 11 Bình tách ẩm 12 Dàn lạnh 13 Thùng nước 14 Dàn ngưng tụ ẩm 15 Bơm chân không 16 Khung máy 17 Bánh xe 44  2.1.9 Thiết kế mạch điều khiển Hình 4.8: Sơ đồ mạch điện mạch điều khiển R : Điện trở cấp nhiệt P: Bơm chân không K1 , K2 : Rơle điều khiển C-R : Rảm biến nhiệt độ C-P : Rảm biến áp suất T: Rơ le thời gian Đ: đèn Nguyên tắc họat động hộp điều khiển Đầu tiên cấp nguồn cho mạch điều khiển, sau cài đặt thông số nhiệt độ, áp suất thời gian sấy theo yêu cầu Sau cấp nguồn cho mạch nhánh số tiếp điểm thường mở K1 mở nên khơng có dòng điện chạy qua, nhánh tiếp điểm thường đóng K1 đóng nên dòng điện chạy qua điện trở cấp nhiệt đạt giá trị cài đặt, sau đạt giá trị cài đặt cảm biến nhiệt C-R tác động vào cuộn dây K1 làm tiếp điểm thường đóng K1 nhánh mở, ngắt dòng điện chạy qua ngừng cấp nhiệt, tiếp điểm thường mở K1 nhánh đóng làm cho nhánh có điện bơm hoạt động, đến đạt áp suất cài đặt cảm biến áp suất C-P tác động vào cuộn dây K2 , làm tiếp điểm thường đóng K2 mở ngắt dòng điện chạy qua bơm chân không ngừng hoạt động Tại cảm biến nhiệt độ cảm biến áp suất cài đặt nhiệt độ áp suất   45  làm việc nên nhiệt độ áp suất hạ tăng so với thơng số cài đặt cảm biến tự tác động cấp nhiệt cấp áp Rơ le thời gian T dùng để cài đặt thời gian cho tồn q trình sấy sấy đến thời gian cài đặt trước rơ le thời gian T ngắt tồn q trình cấp áp cấp nhiệt hồn thành q trình sấy 4.2 Kết khảo nghiệm 4.2.1 Khảo nghiệm khơng tải Mục đích: - Kiểm tra chất lượng chế tạo - Kiểm tra mạch điều khiển - Kiểm tra khả làm việc máy Khảo nghiệm: - Cấp nguồn cho bơm chân không để kiểm tra áp suất, thời gian hút chân không điện tiêu thụ trình hút - Chạy máy lạnh để kiểm tra thời gian hạ nhiệt độ nước từ 250C xuống 50C - Kiểm tra chất lượng chế tạo thùng sấy - Cấp nhiệt cho máy để kiểm tra thời gian gia nhiệt tiến hành chạy không tải Kết quả: - Bơm chân không hoạt động tốt, sau thời gian phút 10 giây áp suất đạt -720mmHg - Máy lạnh hoạt động tốt, sau thời gian 10 phút 25 giây nhiệt độ nước đạt 50C - Áp suất buồng sấy giảm không đáng kể, buồng sấy không bị biến dạng - Mạch điều khiển hoạt động ổn định - Máy hoạt động với nhiệt độ áp suất ổn định Vậy kết tính tốn, thiết kế xác 4.2.2 Khảo nghiệm có tải Mục đích: Sấy khảo nghiệm với sản phẩm phấn hoa Khảo nghiệm:   46  - Phấm hoa thu từ Lâm Đồng có ẩm độ ban đầu 21,34 % xác định tủ sấy - Cân xác định khối lượng, trải phấn hoa lên khay sau đưa vào buồng sấy, đóng cửa buồng sấy cho máy hoạt động - Tiến hành cài đặt thông số nhiệt độ 40 oC, áp suất -720 mmHg - Tiến hành lấy mẫu kiểm tra độ ẩm phấn hoa: Dừng bơm chân không, mở van xả chân không hết chân không buồng sấy, cửa buồng sấy mở, ta tiến hành lấy phấn hoa cân kiểm tra khối lượng để xác định ẩm độ phấn hoa Kết quả: a/ Sấy nhiệt độ khác với bề dày lớp phấn hoa 15 mm Bảng 5: Bảng số liệu thể giảm ẩm phấn hoa độ dày 15mm ( )   ( ) ( ) ( ) ( ) Mẫu Ẩm độ(%) Ẩm độ(%) Ẩm độ(%) Ẩm độ(%) Ẩm độ(%) Mẫu1 (38ºC) 21.34 19.41 16.84 13.75 13.6 Mẫu (39ºC) 21.34 17.29 15.01 12.5 12.06 Mẫu (40ºC) 21.34 16.89 14.3 11.77 10.16 Mẫu (41ºC) 21.34 16.26 14.23 11.13 10.02 Mẫu (42ºC) 21.34 15.6 12.06 10.41 9.49 47  Đồ thị thể giảm ẩm phấn hoa sấy độ dày 15 mm với nhiệt độ khác Đồ thị giảm ẩm vật liệu 25 Ẩm độ % 20 15 10 0 Thời gian ( giờ) Mẫu (38ºC) Mẫu (39ºC) Mẫu (41ºC) Mẫu (42ºC) Mẫu (40ºC) b/ Sấy nhiệt độ khác với bề dày lớp phấn hoa 20 mm Bảng 6: Bảng số liệu thể giảm ẩm phấn hoa độ dày 20mm ( ) ( ) ( ) ( ) Ẩm độ (%) Ẩm độ(%) Ẩm độ(%) Ẩm độ(%) Ẩm độ(%) Mẫu (38ºC) 21.34 19.04 17.09 14.87 14.01 Mẫu (39ºC) 21.34 18.55 15.69 12.84 12.25 Mẫu (40ºC) 21.34 17.54 14.73 12.35 10.23 Mẫu (41ºC) 21.34 17.46 14.69 11.64 10.07 Mẫu 21.34 14.89 12.23 11.2 9.72 Mẫu   (42ºC) ( ) 48  Đồ thị thể giảm ẩm phấn hoa sấy độ dày 15 mm với nhiệt độ khác Đồ thị giảm ẩm vật liệu 25 Ẩm độ % 20 15 10 0 Thời gian ( giờ) Mẫu (38ºC) Mẫu (39ºC) Mẫu (41ºC) Mẫu Mẫu (40ºC) (42ºC) Nhận xét: Ẩm độ ban đầu phấn hoa 21,34 % Sấy nhiệt độ 40 oC thấp hơn, phấn hoa giữ màu sắc mùi thơm ban đầu Sấy 40 oC mức 41 oC, 42 oC phấn hoa bắt đầu chuyển sang màu sậm so với ban đầu Sấy độ dày vật liệu lớn gây tượng khô không lớp vật liệu Kết luận: sấy nhiệt độ 40 oC, sản phẩm phấn hoa có kết tốt nhất: phấn hoa giữ màu sắc mùi thơm ban đầu, thời gian sấy tương đối ngắn ứng với áp suất -720mmHg   49  Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận a/ Tính tốn, thiết kế, chế tao Đã tính tốn, thiết kế, chế tạo hồn chỉnh máy sấy chân khơng với thơng số: - Năng suất kg/mẻ - Buồng sấy có dạng hình trụ có đường kính 0,5 m, dài 0,9 m - Bộ phận cấp nhiệt điện với tổng công suất 3,25 kW gồm 25 điện trở, công suất 130W/thanh - Bơm chân khơng có cơng suất HP - Máy nén lạnh có cơng suất 1,5 HP b/ Khảo nghiệm: - Các phận máy hoạt động tốt - Các thơng số tính tốn có sai khác khơng đáng kể - Thời gia sấy khoảng 9h 5.2 Đề nghị Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm để xác định thông số tối ưu cho máy   50  TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu từ sách báo Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, 2007 Máy thiết bị lạnh NXB Giáo Dục Hồng Đình Tín, Lê Chí Hiệp, 1997 Nhiệt động lực học kỹ thuật NXB Khoa học Kỹ thuật, 446 trang Hồng Đình Tín, Bùi Hải, 2004 Bài tập nhiệt động lực học kỹ thuật truyền nhiệt NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh Hồng Đình Tín, 2002 Cơ sở truyền nhiệt NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh Trần Văn Phú, 2000 Tính tốn thiết kế hệ thống sấy NXB Giáo Dục, 359 trang Phan Hiếu Hiền, Nguyễn Văn Xuân, Nguyễn Hùng Tâm, Lê Văn Bạn, Trương Văn Vĩnh, 2000 Máy sấy hạt Việt Nam, trường Đại Học Nơng Lâm TP.Hồ Chí Minh Nguyễn Văn May Bơm quạt máy nén NXB khoa học kỹ thuật Cao Trung Hiệp, Dương Thị Thảo, 2009 Tính tốn, thiết kế mơ hình máy sấy sản phẩm phấn hoa suất 50kg/mẻ Luận văn tốt nghiệp kỹ sư Cơ khí, trường Đại Học Nơng Lâm Tp.Hồ Chí Minh Ngô Đắc Thắng, 1996 Kỹ thuật nuôi ong nội NXB nông nghiệp HN 10 Việt Chương, 2003 Ong mật nuôi theo hộ gia đình NXB Đà Nẵng 11 Võ Chí Chính, Đinh Văn Thuận, 2009 Hệ thống máy thiết bị lạnh NXB khoa họa kỹ thuật   51  Tài liệu Internet 11 http://www.hoalanvietnam.org/Article.asp?ID=251 12 http://www.news.wisc.edu/17948 13 http://www.secrets-of-longevity-in-humans.com/bee-pollen-benefits.html 14 http://www.viethoney.com.vn/index.asp 15 http://www.fao.org/docrep/w0076e/w0076e10.htm 16 http://www.honeybee.com.vn/public/vietnamese.php 17 http://www.nhasinhhoctre.com/forum/viewtopic.php?f=71&t=1839 18.http://www.lrchueuni.edu.vn/dongy/show_target.plx?url=/thuocdongy/M/Maco.ht m&key=&char= M 19 http://www.honeybee.com.vn/public/vietnamese.php 20 http://www.apivina.tk/ 21 http://www.vietlinh.vn/langviet/toilamnd/congi/khac/ong1.asp 22 http://www.honeybee.com.vn/public/detail.php?id=10   52  PHỤ LỤC I số hình ảnh trình thực đề tài Hình 1: Xác định khối lượng đưa phấn hoa vào máy sấy Hình 2: Phấn hoa sau sấy   53  Hình 3: Phấn hoa sau sấy đưa vào túi ni lơng Hình 4: Chế tạo khung bố trí khay nhiệt   54  Hình 5: Chế tạo khung khay máy buồng sấy Hình 6: Chế tạo phận cấp nhiệt   55  Hình 7: Bơm chân khơng Hình 8: Lắp ráp máy sấy chân khơng   56  Hình 9: Máy sấy chân khơng chế tạo hồn chỉnh   57