Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm mô hình sấy nông sản bằng năng lượng mặt trời kết hợp điện trở gia nhiệt với các kiểu phân phối dòng tác nhân sấy khác nhau

a.Tìm hiểu về sấy bằng năng lượng mặt ười trên thế giới và trong nước.b.Tìm hiểu lý thuyết về sấy và năng lượng mặt trời để ứng dụng vào thực tế mô hình sấy nông sản kết hợp với điện trở gia nhiệt.c.Nghiên cứu tính toán, thiết kế và chế tạo mô hình sấy nông sản kết hợp điện trở gia nhiệt với các kiểu phân phối dòng tác nhân sấy khác nhau.d.Khảo nghiệm và đánh giá các phương án phân phối dòng tác nhân sấy trong buồng sấy.e.Đánh giá hiệu quả tiết kiệm năng lượng và viết chương trình tính toán cho hệ thống sấy bằng chương trình EES (Engineering Equation Solver).

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TÁC NHÂN SẤY KHÁC NHAU

Chuyên ngành: KỸ THUẬT NHIỆT

Mã số: 60520115

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, 6/2017

2

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên : Phan Hữu Lực

Ngày thàng năm sinh : 22/01/1992

a Tìm hiểu về sấy bằng năng lượng mặt ười trên thế giới và trong nước

b Tìm hiểu lý thuyết về sấy và năng lượng mặt trời để ứng dụng vào thực tế

mô hình sấy nông sản kết hợp với điện trở gia nhiệt

c Nghiên cứu tính toán, thiết kế và chế tạo mô hình sấy nông sản kết hợp điện trở gia nhiệt với các kiểu phân phối dòng tác nhân sấy khác nhau

d Khảo nghiệm và đánh giá các phương án phân phối dòng tác nhân sấy trong buồng sấy

e Đánh giá hiệu quả tiết kiệm năng lượng và viết chương trình tính toán cho

hệ thống sấy bằng chương trình EES (Engineering Equation Solver)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI

HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Phái: Nam Nơi sinh : Bến Tre Chuyên ngành : Kỹ thuật nhiệt Mã ngành: 60520115

I TÊN ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM MÔ HÌNH SẤY NÔNG SẢN BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI KẾT HỢP ĐIỆN TRỞ GIA NHIỆT VỚI CÁC KIỂU PHÂN PHỐI DÒNG TÁC NHÂN SẤY KHÁC NHAU

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 16/01/2017

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 18/6/2017

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1 : TS HÀ ANH TÙNG

3

LỜI CẢM ƠN Học viên bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:

Cán bộ hướng dẫn : TS HÀ ANH TÙNG, đã đưa ra định hướng cho học viên tiếp

cận đề tài nghiên cứu thiết kế hệ thống sấy nông sản bằng năng lượng mặt ttời kết họp với điện ừở gia nhiệt với các kiểu phân phối dòng tác nhân sấy khác nhau Trong quá trình thực hiện từ đề cương đến luận văn này, thầy đã tận tình quan tâm, chia sẽ, sửa chữa, đóng góp ý kiến kịp thời hữu ích giúp đỡ học viên hoàn thành các nội dung nghiên cứu ttong luận vãn

Xin chân thành cám ơn quý Thầy Cô ữong bộ môn Công nghệ nhiệt lạnh - Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM đã tận tâm truyền đạt kiến thức cũng như kinh nghiệm trong suốt quá trình 2 năm của học viên

Gia đình đã tạo điều kiện thuận lợi về thời gian, vật chất, chia sẽ và động viên học viên trong suốt thời gian qua

Các bạn bè thân thiết, các em đã tạo điệu kiện về cơ sở vật chất và kiến thức ngoài ngành để học viên hoàn thành mô hình thực nghiệm ừong luận văn

Học viên

PHAN HỮU LỰC

4

TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN

Trước tiên, luận văn giới thiệu về sấy năng lượng mặt trời, các phương pháp sấy năng lượng mặt trời đã được các nước trên the giới nghiên cứu cũng như ở Việt Nam

Các nội dung tiếp theo trình bày những kiến thức lý thuyết về năng lượng mặt trời, collector và công nghệ sấy Từ những lý thuyết dựa trên tài liệu trong và ngoài nước trong lĩnh vực sấy để ứng dụng vào tính toán, thiết kế và chế tạo mô hình sấy năng lượng mặt trời kết họp với điện ừở

Sau phần tính toán, thiết kế và chế tạo mô hình tiến hành làm thí nghiệm với những phương án khác nhau Trong đó có 4 phương án là sấy đối lưu tự nhiên, sấy đối lưu tự nhiên có quả cầu hút nhiệt, sấy đối lưu cưỡng bức và sấy đối lưu cưỡng bức với dòng tác nhân sấy thay đổi

Từ kết quả thực nghiệm, luận văn tiến hành so sánh kết quả và đánh giá hiệu quả kinh

te kỹ thuật của sản phẩm Phần cuối xây dựng chương trình tính toán cho hệ thống sấy với phần mem EES (Engineering Equation Solver)

V

ABSTRACT

The first section of the thesis introduces about the solar drying technology and methods of solar drying that were researched by Viet Nam and many other countries in the world

Next sections of the thesis will present in details some theories - from local and international researches - about the solar energy, collector and drying science Based on those knowledge, the author applied into calculations, designs and manufacturing of the solar drying combined with heat resistance model

After that the author will conduct some experiments with the created model The methods performed includes natural convection drying, natural convection drying combined with a globe ventilator, forced convection drying and forced convection drying with the changed flow

With the experimental results, the author will make comparisons of them and assess the economical as well as technical efficiency of drying products Finally, the author builds the calculation program for the drying system with EES (Engineering Equation Solver) software

vi

LỜI CAM ĐOAN

Bản luận văn này do tôi nghiên cứu và thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của Thầy T.s Hà Anh Tùng

Để hoàn thành luận văn này, tôi đã sử dụng những tài liệu được ghi ưong mục Tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất cứ tài liệu tham khảo nào khác mà không được ghi Tôi xin cam đoan không sao chép các kết quả nghiên cứu, các công trình khoa học của người khác

Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định

Tp.Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 6 năm 2017

Phan Hữu Lực

vii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG

TRONG LUẬN VĂN

1 CHỮ VIẾT TẮT

EES: Engineering Equation Solver

BXMT: Bức xạ mặt trời

ĐLTN: Đối lưu tự nhiên

ĐLCB: Đối lưu cưỡng bức

UV: Ultra Violet

ECC HCMC: Energy conservation center HCMC

2 CÁC KÝ HIỆU, Ý NGHĨA VÀ ĐƠN VỊ ĐO

viii

Lượng tiêu hao không khí cần thiết để bốc hơi lkg kg/h

X

PHỤ LỤC

PHỤ LỤC HÌNH xiv

PHỤ LỤC BẢNG XX CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1

1.1 Tổng quan về sấy năng lượng mặt trời 1

1.1.1 Giới thiệu về sấy năng lượng mặt trời 1

1.1.2 Điều kiện địa lý Việt Nam 2

1.2 Các phương pháp sấy năng lượng mặt trời và công trình nghiên cứu có liên quan ttên thế giới 5

1.2.2 Sấy năng lượng mặt trời thụ động (dòng không khí nóng ĐLTN) 6

1.2.3 Sấy năng lượng mặt trời kiểu chủ động (ĐLCB) 12

1.3 Các phương pháp sấy năng lượng mặt trời trơng nước 16

1.3.1 Những đề tài nghiên cứu khoa học, luận văn có liên quan đến sấy năng lượng mặt trời 16

1.3.2 Sản phẩm, mô hình đã áp dụng trong nước [20] 19

1.4 Tổng quan về quả xoài 21

1.4.1 Giới thiệu về quả xoài [22] 21

1.4.2 Phân loại 21

1.4.3 Thành phần hóa học có trong quả xoài 24

1.4.4 Giá ưị sử dụng của xoài 25

1.5 Lý do chọn đề tài 27

1.6 Mục tiêu 27

1.7 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 28

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT 29

2.1 Collector mặt trời dạng tấm phẳng 29

2.1.1 cấu tạo 29

2.1.2 Vật liệu chế tạo 30

2.2 Tính toán bức xạ mặt trời 33

2.2.1 Xác định vị trí của mặt trời [6] 33

xi

2.2.2 Bức xạ mặt trời 36

2.2.3 Đặc tính của tấm phủ 39

2.3 Cơ sở lý thuyết quá trình sấy [7] 41

2.3.1 Giới thiệu về sấy 41

2.3.2 Động học quá trình sấy [7] 45

2.3.3 Lý thuyết không khí ẩm [3],[4],[5] 50

2.3.4 Cơ sở tính toán quá trình sấy [7] 52

2.4 Yêu cầu tính toán bài toán sấy thực tế với xoài 58

2.4.1 Tính toán cụ thể hệ thống sấy 58

2.4.2 Tính toán quá trình sấy lý thuyết [7] 59

2.4.3 Tính toán quá trình sấy thực tế 61

2.5 Tính toán thiết kế bộ phận thu nhiệt collector 66

2.5.1 Chọn các hệ số cho collector [5] 66

2.5.2 Tính toán lượng bức xạ mặt trời mà Collector nhận được 66

2.5.3 Tính toán thiết bộ phận collector 71

2.5.4 Tính toán lý thuyết nhiệt độ không khí ra khỏi collector: 72

2.6 Chương trình tính toán hệ thống sấy bằng phần mềm EES 76

2.6.1 Phần giao diện của chương trình 76

2.6.2 Code của chương trình 79

2.7 Tính toán chọn quạt: 80

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG SẤY 82

3.1 Thiết kế hệ thống sấy 82

3.1.1 Thiết kế bộ phận thu nhiệt - Collector 82

3.1.2 Thiết kế buồng sấy 85

3.1.3 Thiết kế hệ thống điều khiển 89

3.1.4 Mô hình 3D của toàn hệ thống 91

3.2 Quy trình chế tạo mô hình 94

3.3 Chế tạo và lắp đặt mô hình 95

3.3.1 Chế tạo buồng sấy 96

3.3.2 Chế tạo bộ phận thu nhiệt collector 99

3.3.3 Chế tạo hệ thống điều khiển cho mô hình 102

CHƯƠNG 4: SO SÁNH, PHÂN TÍCH VÀ KẾT LUẬN THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH SẤY XOÀI 111

4.1 Mục tiêu và nội dung thử nghiệm cần tiến hành 111

4.1.1 Mục tiêu thử nghiệm 111

4.1.2 Nội dung thử nghiệm cần tiến hành 111

4.2 Chuẩn bị nguyên liệu 113

4.2.1 Lựa chọn nguyên liệu 113

4.2.2 Rửa sạch, cắt lát và sắp khay 113

4.3 Tiến hành thí nghiệm 114

4.3.1 Sơ đồ thí nghiệm 114

4.3.2 Thiết bị đo 118

4.3.3 Quy trình thí nghiệm 121

4.4 Kết quả thí nghiệm 123

4.4.1 So sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng lý thuyết 123

4.4.2 So sánh hiệu quả giữa 2 quá trình sấy ĐLTN và ĐLTN kết họp quả cầu hút nhiệt 128

4.4.3 Xác định tốc độ gió và khoảng cách giữa 2 khay họp lý cho mô hình sấy 130

4.4.4 So sánh và đánh giá chất lượng sấy giữa các phương án phân phối dòng tác nhân sấy khác nhau 138

4.5 Kết luận 141

4.5.1 So sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng lý thuyết 141

4.5.2 So sánh hiệu quả giữa 2 quá trình sấy ĐLTN và ĐLTN kết họp quả cầu hút nhiệt 142

4.5.3 Xác định tốc độ gió và khoảng cách giữa 2 khay họp lý cho mô hình sấy 142

4.5.4 So sánh và đánh giá chất lượng sấy giữa các phương án phân phối dòng tác nhân sấy khác nhau 142

4.6 Phân tích đóng góp năng lượng mặt trời cho quá trình sấy 143

Kết luận 146

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 147

xii

xiii

5.1 Kết luận 147 5.2 Kiến nghị 147 5.3 Phương hướng phát triển của đề tài 148

Phụ lục l:Code lập trình EES dựa vào lý thuyết chưong 2 phần bức xạ mặt tròi .149 Phụ lục 2: Code chương trình hệ thống khiển của hệ thống sấy 157 TÀI LIỆU THAM KHẢO 180

PHỤ LỤC HÌNH

Hình 1.1 Sản phẩm sau khi được sấy bằng phơi trực tiếp bức xạ mặt ười 1 Hình 1.2 Lượng bức xạ trung bình của một số quốc gia có đặt tính khí hậu giống hoặc gần giống Việt Nam [20] 3 Hình 1.3 Phân loại sấy năng lượng mặt ười 6 Hình 1.4 Biến thể của mô hình 8 Hình 1.5 Mô hình sấy khoai mì, chuối và xoài ở Yamoussoukro, Côte d'lvohe (Châu Phi) [12] 9 Hình 1.6 Cấu tạo của hệ thống bức xạ mặt ười chiếu gián tiếp vào sản phẩm sấy [10] 9 Hình 1.7 Mô hình thực nghiệm sấy đậu xanh, hành tây, cà chua bằng năng lượng mặt ười ĐLTN với bức xạ gián tiếp vào vật liệu sấy ở trường đại học Tanta thuộc Ai cập [13] 11 Hình 1.8 Hệ thống sấy năng lượng mặt ười thụ động kết hợp trực tiếp và gián tiếp[10] 12 Hình 1.9 Nguyên lý lưu thông không khí ưong hệ thống sấy năng lượng mặt ười chủ động bức xạ trực tiếp vào sản phẩm sấy [11] 13 Hình 1.10 Nguyên lý hoạt động của sấy năng lượng mặt ười kiểu chủ động bức xạ gián tiếp 13 Hình 1.11 Mô hình thực nghiệm sấy đậu xanh và dứa ở Chennai, India (Ân độ).[ 14] 14 Hình 1.12 Hệ thống sấy năng lượng mặt ười chủ động bức xạ loại kết họp 14 Hình 1.13 Cấu tạo của mô hình sấy mận 15 Hình 1.14 Mô hình thực tế sấy mận cách 460 km hướng tây của Kunming, China.[15] 15 Hình 1.15 Mô hình thực nghiệm sấy ớt đỏ và nho ở tại trung tâm nghiên cứu công nghệ năng lượng ở Borj Cedria của Tunisia (Bắc Phi).[16] 16 Hình 1.16 Cấu tạo chính của mô hình sấy tác giả Nguyễn Vãn Hạp 16 Hình 1.17 Máy sấy năng lượng mặt ười với 2 cánh phản xạ tập trung bức xạ vào bộ phận thu 17 Hình 1.18 Mô hình thực nghiệm sấy hủ tiếu bằng năng lượng mặt ười kết hợp hóa ưấu khí 17

xiv

XV

Sơ đồ tóm gọn máy sấy năng lượng mặt ười và biomass 18 Máy sấy năng lượng mặt ười kết hợp với lò hơi sử dụng biomass 18 Hình 1.19 Mô hình sấy cá dứa ở cần Giờ sử dụng năng lượng mặt ười cưỡng bức kiểu bức xạ trực tiếp 19 Hình 1.20 Máy sấy nhãn bằng năng lượng mặt ười kiểu cưỡng bức với bức xạ trực tiếp vào sản phẩm sấy 20 Hình 1.21 Máy sấy chùm nhây bằng năng lượng mặt ười kiểu chủ động với bức xạ mặt ười chiếu trực tiếp vào sản phẩm sấy 20 Hình 1.22 Xoài Cát Hòa Lộc sau khi thu hoạch 22 Hình 1.23 Xoài Tứ Quí

Hình 1.24 Xoài Thanh Ca

Hình 1.25 Xoài Tượng 23 Hình 1.26 Xoài Xiêm 23 Hình 1.27 Xoài Keo 24 Hình 2.1 Mặt cắt của Collector tấm phẳng loại cơ bản 29 Hình 2.2 Một số dạng lắp đặt tấm hấp thụ30 a)Không khí lưu động phía ưên tấm hấp thụ

- b) Không khí lưu động phía dưới tấm hấp thụ - c) Tấm hấp thụ với bề mặt gợn sóng - d) Tấm hấp thụ được gắn thêm cánh - e) Không khí lưu động 2 chiều phía ưên và dưới tấm hấp thụ - f) Tấm hấp thụ chia làm từng lớp chồng lên nhau - g) Be mặt hấp thụ là 2 tấm lưới đặt song song - h) Be mặt

hấp thụ là nhiều tấm lưới đặt nghiêng 30 Hình 2.3 Góc cao độ của mặt ười 34 Hình 2.4 Góc lệch của mặt ười 34 Hình 2.5 35 Hình 2.5 Góc tới của hai môi trường ưong suốt 39 Hình 2.6 Sơ đồ các dạng liên kết ẩm ưong vật liệu 43 Hình 2.7 Quá trình sấy lý thuyết 53 Hình 2.8 Quá trình sấy thực 57 Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn quá trình sấy vói nhiệt lượng tổn thất lớn hơn nhiệt lượng bổ sung 65

22

23

Hình 3.2 Đồ thị so sánh cường độ bức xạ mặt ười lý thuyết và thực tế từ 71 Hình 3.3 Collector có bề mặt hấp thụ dạng tấm lưới đặt chéo đục lỗ 71 Hình 3.4 Giao diện chương trình tính toán hệ thống sấy bằngphầnmềm EES 77 Hình 3.5 Giao diện chương trình tính toán bức xạ mặt ười 78 Hình 3.6 Giao diện chương trình tính toán cho collector 78 Hình 3.7 Giao diện chương trình tính toán quá trình sấy 79 Hình 4.1 Bản vẽ thiết kế bộ phận thu nhiệt collector 82 Hình 4.2 Hình phối 3D của bộ phận collector 83 Hình 4.3 Bản vẽ thiết kế bộ phận góp 84 Hình 4.4 Hình phối 3D của bộ phận góp 84 Hình 4.5 Bản vẽ thiết kế ống dẫn 85 Hình 4.6 Bản vẽ 3D thiết kế ống dẫn 85 Hình 4.7 Hình chiếu đứng của buồng sấy 86 Hình 4.8 Hình phối 3D của buồng sấy 87 Hình 4.9 Bản vẽ thiết kế khay sấy 88 Hình 4.10 Bản vẽ thiết kế quả cầu hút nhiệt 89 Hình 4.11 Bản vẽ 3D thiết kế quả cầu hút nhiệt 89 Hình 4.12 Hình chiếu đứng của hệ thống 91 Hình 4.13 Hình chiếu bằng của hệ thống 92 Hình 4.14 Hình cắt của hệ thống 93 Hình 4.15 Hình phối 3D của toàn bộ hệ thống 94 Hình 4.16 Sơ đồ chế tạo, lắp đặt mô hình 95 Hình 4.17 Đo đạc, cắt gồ 96 Hình 4.18 Lắp ráp các mặt và chân buồng sấy 96 Hình 4.19 Buồng sấy đã hoàn thành phần thô 97 Hình 4.20 Chế tạo và lắp giá đỡ khay và hệ thống phân phối khí 97 Hình 4.21 Sơn đen cho buồng sấy và dán keo 98 Hình 4.22 Hoàn thiện buồng sấy thực tế 98 Hình 4.23 Khung bộ phận thu năng lượng mặt trời 99 Hình 4.24 Cách nhiệt cho mặt đáy 99

xvi Hình 4.25 Hoàn thiện mặt đáy collector 99

Hình 4.26 Hoàn thiện bộ phận thu bức xạ mặt ười 100 Hình 4.27 Bộ phận nhận nhiệt được kết nối với bộ phận góp và tấm kính ưong suốt 100 Hình 4.28 Chế tạo ống dẫn khí 101 Hình 4.29 Hoàn thiện mô hình chưa có quả cầu hút nhiệt 101 Hình 4.30 Hoàn thiện mô hình có quả cầu hút nhiệt 102 Hình 4.31 Vị trí gắn các cảm biến của hệ thống 103 Hình 4.32 6 động cơ bước chuẩn bị lắp vào damper 103 Hình 4.33 Thử nghiệm 6 động cơ khiển 6 damper 104 Hình 4.34 Lắp thiết bị gia nhiệt và quạt hút 104 Hình 4.35 Thiết kế mạch cho bô khiển trung tâm 105 Hình 4.36 Chip xử lý tổng A2560 105 Hình 4.37 Điều khiển 6 động cơ step bằng A4988 106 Hình 4.38 Bản mạch thiết kế và thực tế chế tạo 108 Hình 4.39 Hệ thống khiển hoàn thành và lắp lại thành cụm 109 Hình 4.40 Màn hình hiển thị nhiệt độ từ T1-T6 109 Hình 4.41 Màn hình hiển thị độ ẩm 110 + M 110 Hình 4.42 Màn hình điều khiển 6 động cơ bước 110 Hình 4.43 Màn hình điều khiển tốc độ quạt 110 Hình 5.1 Xoài keo sau khi mua về 113 Hình 5.2 Xoài sau khi thái mỏng sắp khay 114 Hình 5.3 Hình thiết kế thể hiện sự phân phối dòng phân phối khí từ dưới lên 115 Hình 5.4 Hình thiết kế thể hiện sự phân phối dòng tác nhân sấy từ ưái qua phải 116 Hình 5.5 Hình thiết kế thể hiện sự phân phối dòng tác nhân sấy từ dưới lên và đảo chiều trên xuống 117 Hình 5.6 Hình thiết kế thể hiện sự phân phối dòng tác nhân sấy từ ưái qua phải và từ phải qua trái 118 Hình 5.7 Thiết bị đo bức xạ mặt ười 119 Hình 5.8 Thiết bị đo nhiệt độ 119

xvii

xviii

Hình 5.9 Thiết bị đo tốc độ gió 120 Hình 5.10 Cân điện tử để cân khối lượng 120 Hình 5.11 Hiển thị nhiệt độ và độ ẩm từ cảm biến 121 Hình 5.12 Biểu đồ so sánh nhiệt độ ra khỏi collector lý thuyết với thực tế thí nghiệm 124 Hình 5.13 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi khối lượng ừong lúc sấy 126 Hình 5.14 Đồ thị biểu diễn độ ẩm thực tế và ý thuyết của vật liệu sấy 127 Hình 5.15 Vật liệu (xoài) trước khi sấy 127 Hình 5.16 Vật liệu (xoài) sau khi sấy 127 Hình 5.17 Đồ thị độ ẩm xoài sấy của ĐLTN và sấy ĐLTN có quả cầu hút nhiệt 130 Hình 5.18 Đồ thị biểu diễn độ ẩm xoài sấy với tốc độ 0,5m/s và khoảng cách giữa 2 khay 5cm 131 Hình 5.19 Đồ thị biểu diễn độ ẩm xoài sấy với tốc độ 0,5m/s và khoảng cách giữa 2 khay 10cm 132 Hình 5.20 Đồ thị biểu diễn độ ẩm xoài sấy với tốc độ lm/s và khoảng cách giữa 2 khay 5cm 133 Hình 5.21 Đồ thị biểu diễn khối lượng nước tách được và độ ẩm sản phẩm sấy 134 Hình 5.22 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ ẩm theo tốc độ gió ở khoảng cách giữa 2 khay 5cm 135 Hình 5.23 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ ẩm theo tốc độ gió ở khoảng cách giữa 2 khay 10cm 136 Hình 5.24 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ ẩm theo khoảng cách giữa 2 khay ở tốc độ 0,5m/s 136 Hình 5.25 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ ẩm theo khoảng cách giữa 2 khay ở tốc độ lm/s

Hình 5.26 Biểu đồ thể hiện sự chênh lệch nhiệt độ tại các vị trí khảo sát

Hình 5.27 Đồ thị thể hiện sự đồng đều về khối lượng sản phẩm sấy ở từng khay sấy 140 Hình 5.28 Hình ảnh trước khi sấy 140 Hình 5.29 Hình ảnh kết quả sau khi sấy 140 Hình 6.1 Đồ thị đánh giá năng lượng của ngày bức xạ mặt trời tốt 144

137

139

xix

ĩ Tình 6.2 Đồ thị đánh giá năng lượng của ngày bức xạ mặt ười trung bình 145 Hình 6.3 Đồ thị đánh giá năng lượng của ngày bức xạ mặt ười xấu 146

XX

PHỤ LỤC BẢNG

Bảng 1.1 Số liệu về bức xạ mặt ười tại Việt Nam 5 Bảng 1.2 Bảng tóm tắt thành phần hóa học có ưong quả xoài [22] 25 Bảng 2.1 Thông số cơ bản của các loại vật liệu thường được dùng để làm tấm hấp thụ 31 Bảng 2.2 Thông số cơ bản của một vài vật liệu thường được dùng để làm tấm phủ 32 Bảng 3.1 Các thành phần cường độ bức xạ đến bề mặt khảo sát 68 Bảng 3.2 Bảng giá ưị lượng bức xạ mặt ười (lý thuyết) 70 Bảng 3.3 Bảng giá ưị lượng bức xạ mặt ười (thực tế) từ 91130 đến 15h30 ngày

17/05/2017 70 Bảng 5.1 Bảng tóm tắt nội dung thử nghiệm cần tiến hành 112 Bảng 5.2 Bảng thông số thiết bị đo mô hình 121 Bảng 5.3 Kết quả thực nghiệm nhiệt độ môi trường, nhiệt độ ra khỏi collector lý thuyết tính bằng phần mềm EES và thực tế của sấy ĐLTN ngày 16/06/2017 123 Bảng 5.4 Kết quả thực nghiệm độ ẩm thực tế và lý thuyết của các khay của xoài ngày 16/06/2017 124 Bảng 5.5 Bảng kết quả thực nghiệm nhiệt độ ở 1/3 Hbs, 2/3 Hbs và ra khỏi buồng sấy của sấy ĐLTN và sấy ĐLTN có quả cầu hút nhiệt ngày 09/06/2017 128 Bảng 5.6 Đồ thị biểu diễn quá ưình thay đổi nhiệt độ 1/3 Hbs, 2/3 Hbs và ra khỏi buồng sấy của sấy ĐLTN và sấy ĐLTN có quả cầu hút nhiệt 129 Bảng 5.7 Bảng kết quả thực nghiệm khối độ ẩm sản phẩm sấy của ĐLTN và sấy ĐLTN

có quả cầu hút nhiệt 129 Bảng 5.8 Kết quả thực nghiệm khối lượng nước tách được và độ ẩm xoài sấy với tốc độ 0,5m/s và khoảng cách giữa 2 khay 5cm 130 Bảng 5.9 Kết quả thực nghiệm khối lượng nước tách được và độ ẩm xoài sấy với tốc độ 0,5m/s và khoảng cách giữa 2 khay 10cm 131 Bảng 5.10 Kết quả thực nghiệm khối lượng nước tách được và độ ẩm xoài sấy với tốc

độ 1 m/s và khoảng cách giữa 2 khay 5cm 132

xxi

Bảng 5.11 Kết quả thực nghiệm khối lượng nước tách được và độ ẩm xoài sấy với tốc

độ 1 m/s và khoảng cách giữa 2 khay 10cm 133 Bảng 5.12 Kết quả thực nghiệm ảnh hưởng của tốc độ gió đến độ ẩm xoài ở khoảng cách giữa 2 khay 5cm 134 Bảng 5.13 Kết quả thực nghiệm ảnh hưởng của tốc độ gió đến độ ẩm xoài ở khoảng cách giữa 2 khay 10cm 135 Bảng 5.14 Kết quả thực nghiệm ảnh hưởng của khoảng cách giữa 2 khay đến độ ẩm xoài ở tốc độ 0,5m/s 136 Bảng 5.15 Kết quả thực nghiệm ảnh hưởng của khoảng cách giữa 2 khay đến độ ẩm xoài ở tốc độ lm/s 137 Bảng 5.16 Ket quả thực nghiệm giá ừị nhiệt độ trung bình của các điểm ừong buồng sấy ngày 12/06/2017 và ngày 14/06/2017 138 Bảng 5.17 Bảng kết quả thực nghiệm độ ẩm từng khay ngày 12/06/2017 và ngày

14/06/2017 139 Bảng 6.1 Bảng số liệu nhiệt độ tại các vị trí trong ngày có bức xạ mặt ười tốt 143 Bảng 6.2 Bảng số liệu nhiệt độ tại các vị trí ưong ngày có bức xạ mặt ười trung bình 144 Bảng 6.3 Bảng số liệu nhiệt độ tại các vị trí ưong ngày có bức xạ mặt ười xấu 145

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 Tổng quan về sấy năng lượng mặt tròi

1.1.1 Giói thiệu về sấy năng lượng mặt tròi

Ngày nay, khoa học công nghệ phát triển kéo theo sản phẩm nông nghiệp như trái cây, rau quả, được sản xuất ra ngày càng nhiều Khi việc sản xuất thuận lợi và được mùa thì cung sẽ vượt quá cầu, dẫn đến việc lưu trữ sản phẩm thòi gian dài là một thách thức Bởi vì, nếu lưu trữ thời gian dài phải đối mặt với các khó khăn như sau: chất lượng sản phẩm giảm xuống rất nhanh, sản phẩm

bị các động vật gặm nhấm, côn trùng, nấm, phá hoại Từ rất xa xưa, con người đã biết đến cách dùng tia nắng mặt trời để làm khô hạt lúa để bảo quản được thời gian dài Vào mùa vụ thì cây lúa được thu hoạch rộ lên dẫn đến giá thành của nó bị giảm đáng kể, chính vì thế việc trữ lúa để bảo quản là rất cần thiết

Tương tự như cây lúa, các loại rau quả và trái cây cũng chín và thu hoạch theo vụ mùa Các loại trái thu hoạch theo mùa như: chôm chôm, nhãn, vải thiều, hành, cà chua, cũng rất cần thiết để lưu trữ và sử dụng lâu dài Với việc trữ và sử dụng được lâu dài, việc xuất khẩu ra nước ngoài sẽ rất dễ dàng, nó sẽ làm tăng giá trị lên gấp bội phần Nhưng các loại rau quả và ttái cây thì không thể chỉ sử dụng tia nắng mặt ười chiếu trực tiếp mà phải có những cách thức và phương pháp lưu trữ khác nhau để bảo quản chúng tốt hơn

Hình 1.1 Sản phẩm sau khi được sẩy bằng phơi trực tiếp bức xạ mặt trời

Để giúp việc lưu trữ lâu và không làm hỏng sản phẩm từ những năm 1960-1970 đã có những nghiên cứu về sấy [10] Tuy nhiên công nghệ sấy lúc này còn khá thô sơ và đơn giản Cùng theo thòi gian ngoài việc lưu trữ sản phẩm để phục vụ ưong thôn, xã, vùng,., thì việc xuất khẩu

1.1.2 Điều kiện địa lý Việt Nam

1.1.2.1 Vị trí địa lý phía nam

Đối với các nước thuộc khu vực vùng xích đạo, nhiêt đới, cận nhiệt đới thì tiềm năng sử dụng nguồn năng lượng mặt ưòi là rất khả quan Ở những khu vực này, lượng bức xạ trung bình năm luôn luôn đạt ưên ngưỡng 4 kWh/m2/ngày [20]

Hình 1.2 Lượng bức xạ trung bình của một số quốc gia có đặt tính khí hậu giống hoặc

gần giống Việt Nam [20]

Xét về phía nam Việt Nam thì do nằm từ dưới vĩ tuyến 17, bức xạ mặt ttòi không chỉ nhiều

mà còn rất ổn định trong suốt thời gian của năm, giảm khoảng 20% từ mùa khô sang mùa mưa số giờ nắng trong năm ở miền Bắc vào khoảng 1500-1700 giờ trong khi ở miền Trung và miền Nam Việt Nam, con số này vào khoảng 2000-2600 giờ mỗi năm

- Các tỉnh ở phía Bắc (từ Thừa Thiên - Huế ừở ra) bình quân trong năm có chừng 1800

- 2100 giờ nắng Trong đó, các vùng Tây Bắc (Lai Châu, Sơn La, Lào Cai) và vùng Bắc Trung Bộ (Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh) được xem là những vùng có nắng nhiều

- Các tỉnh ở phía Nam (từ Đà Nằng ttở vào), bình quân có khoảng 2000 - 2600 giờ nắng, lượng bức xạ mặt ười tăng 20% so với các tỉnh phía Bắc Ở vùng này, mặt ười chiếu gần như quanh năm, kể cả vào mùa mưa Do đó, đối với các địa phương ở Nam Trung bộ và Nam bộ, nguồn bức

xạ mặt ttòi là một nguồn tài nguyên to lớn để khai thác sử dụng

b Lượng bức xạ ở các vùng

Việt Nam có nguồn năng lượng mặt ười dồi dào cường độ bức xạ mặt ười trung bình ngày trong năm ở phía bắc là 3,69 kWh/m2/ngày và phía nam là 5,9 kWh/m2/ngày Lượng bức xạ mặt ttòi tùy thuộc vào lượng mây và tầng khí quyển của từng địa phương, giữa các địa phương ở nước

ta có sự chênh lệch đáng kể về bức xạ mặt ười Cường độ bức xạ ở phía Nam thường cao hơn phía Bắc Cụ thể trong đó:

- Vùng Tây Bắc: Nhiều nắng vào các tháng 8 Thời gian có nắng dài nhất vào các tháng 4,5 và 9,10 Các tháng 6,7 rất hiếm nắng, mây và mưa rất nhiều Lượng tổng xạ trung bình ngày lớn nhất vào khoảng 5,234 kWh/m2/ngày và trung bình trong năm là 3,489 kWh/m2/ngày Vùng núi cao khoảng 1500m trở nên thường ít nắng Mây phủ và mưa nhiều, nhất là vào khoảng tháng 6 đến tháng 1 Cường độ bức xạ trung bình thấp (< 3,489 kWh/m2/ ngày)

- Vùng Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ: Ở Bắc Bộ, nắng nhiều vào tháng 5 Còn ở Bắc Trung

bộ càng đi sâu về phía Nam thòi gian nắng lại càng sớm, nhiều vào tháng 4 Tổng bức xạ trung bình cao nhất ở Bắc Bộ khoảng từ tháng 5, ở Bắc Trung Bộ từ tháng 4 Số giờ nắng trung bình thấp nhất là ưong tháng 2 3 khoảng 2h/ngày, nhiều nhất vào tháng 5 với khoảng 6 - 7h/ngày và duy ừì

ở mức cao từ tháng 7

- Vùng Trung Bộ: Từ Quảng Trị đến Tuy Hòa, thời gian nắng nhiều nhất vào các tháng giữa năm với khoảng 8 - lOh/ngày Trung bình từ tháng 3 đến tháng 9, thời gian nắng từ 5 - 6 h/ngày với lượng tổng bức xạ trung bình ừên 3,489 kWh/m2/ngày (có ngày đạt 5,815

- Vùng phía Nam: Ở vùng này, quanh năm dồi dào nắng Trong các tháng 1, 3, 4 thường

có nắng từ 7h sáng đến 1711 Cường độ bức xạ trung bình thường lớn hon 3,489 kWh/m2/ngày

Đặc biệt là các khu vực Nha Trang, cường độ bức xạ lớn hon 5,815 kWh/m2/ngày ừong thời gian

8 tháng/năm

Dưới đây là bảng số liệu về lượng bức xạ mặt ười tại các vùng miền nước ta