Nghiên cứu đề xuất thiết bị sấy cá mực sử dụng nhiệt khói thải của động cơ trên tàu đánh bắt xa bờ

Thông qua việc thực hiện các khảo sát cơ bản hoạt động của động cơ trên tàu cá BTh 96371 TS, các thông số nhiệt thải thực tế được xác định. Sau đó, một hệ thống sấy trên tàu sử dụng nhiệt thải của động cơ đã được nghiên cứu và đề xuất. Việc tính toán thông số nhiệt của phương án cũng như kích thước của hệ thống thu hồi nhiệt thải được thực hiện thông qua chương trình Matlab.

16 Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 51 (01/2019) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT THIẾT BỊ SẤY CÁ MỰC SỬ DỤNG NHIỆT KHÓI THẢI CỦA ĐỘNG CƠ TRÊN TÀU ĐÁNH BẮT XA BỜ RESEARCH ON THE PROPOSED SQUID DRYING SYSTEM UTILIZING EXHAUST GAS HEAT FROM THE MARINE DIESEL ENGINE ON OFFSHORE FISHING BOAT Diệp Trung Hiếu1, Nguyễn Văn Tuyên2 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, Việt Nam Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM, Việt Nam Ngày soạn nhận 17/9/2018, ngày phản biện đánh giá 9/10/2018, ngày chấp nhận đăng 31/10/2018 TÓM TẮT Thông qua việc thực khảo sát hoạt động động tàu cá BTh 96371 TS, thông số nhiệt thải thực tế xác định Sau đó, hệ thống sấy tàu sử dụng nhiệt thải động nghiên cứu đề xuất Việc tính tốn thơng số nhiệt phương án kích thước hệ thống thu hồi nhiệt thải thực thông qua chương trình Matlab Kết cho thấy với động tàu có cơng suất 120 CV ngày đánh bắt xa bờ, thường chạy với tải ổn định 70% vào ban đêm có lưu lượng khói thải 144 kg/h nhiệt độ khoảng 4600C Nguồn nhiệt thu hồi từ khói thải cung cấp cho hệ thống sấy 25 kg cá mực thời gian khoảng tiếng Các yếu tố độ ổn định tàu, trở lực đường khói kiểm tra cho thấy ảnh hưởng đến hoạt động tàu không đáng kể Từ khóa: động đốt trong; hệ thống sấy; tận dụng nhiệt thải; khói thải động cơ; nhiệt thải tàu ABSTRACT By making basic surveys of the engine operating on BTh 96371 TS fishing boat, its actual waste heat parameters were identified Then an onboard drying system using the engine waste heat has been studied and proposed Thermal calculation of the scheme, as well as sizing of the waste heat recovery system, is done through the Matlab program The results of these surveys show that the fishing boat engine with the capacity of 120 CV, during off-shore fishing days, usually operates with 70% load at night Consequently, the engine waste gas flow is 144 kg/h with a temperature of about 4600C The heat recovered from the exhaust gas can be able to supply successfully to the drying system of 25 kg squid in about hours Stability of the boat, as well as exhaust gas pressure loss, was checked and it shows that the effects on ship operation are negligible Keywords: boat engine; drying system; waste heat recovery; engine waste gas; waste heat on board TỔNG QUAN Theo thống kê FAO, sản lượng cá mực hàng năm đánh bắt giới đứng thứ ba sau cá tơm biển Do cá mực có nhiều thành phần dinh dưỡng nên nghiên cứu cá mực quan tâm, đặc biệt công nghệ sấy cá mực Ở Việt Nam giới phương pháp làm khô cá mực chủ yếu phơi nắng, sấy khơng khí nóng kết hợp hai Thiết bị sấy cá mực nhiệt cho chất lượng sản phẩm tốt hơn, đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu chi phí lượng cao Phần lớn sản lượng cá mực thu từ tàu đánh bắt xa bờ, không chế biến hay sấy khơ kịp thời Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 51 (01/2019) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh nên chất lượng cá mực bị giảm sút nhiều Vì việc sấy cá mực tàu nhu cầu thiết Nguồn lượng sử dụng nhiệt thải từ động máy tàu Trên giới có nhiều nghiên cứu tận dụng nhiệt thải từ động đốt trong, chủ yếu từ khói thải, để cấp nhiệt chí sản xuất điện Các nguồn nhiệt thải khác từ động bao gồm nhiệt từ nước làm mát xylanh, dầu bôi trơn nước giải nhiệt cho tăng áp khí nạp Shu cộng [1], Choi Kim [2] dùng khí thải động làm nguồn nhiệt cho hệ thống phát điện theo chu trình Rankine nước (RC) chu trình Rankine chất hữu (ORC) Song cộng [3] đề xuất vài chu trình ORC vịng lặp kép để thu hồi nhiệt khí thải nước làm mát xylanh Thậm chí Yang [4] nghiên cứu sử dụng bốn nguồn nhiệt thải từ động để ứng dụng cho chu trình ORC Các kết nghiên cứu cho thấy hiệu suất tổng thiết bị tăng lên Thu hồi nhiệt thải từ động đốt tàu nước ta quan tâm Các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc dùng khói thải động để cấp nhiệt; ví dụ làm nóng nước sinh hoạt cho ngư dân tàu khai thác thủy sản [5] Tuy nhiên nghiên cứu phơi sấy cá mực tàu hoi, ngoại trừ cơng trình Trần Cảnh Đình cộng [6] Nhóm nghiên cứu tận dụng nhiệt khói thải động tàu để sấy cá mực Kết cho thấy buồng sấy kích thước 1,3 x 1,4 x 3,5m đặt tàu 220CV có khả làm khơ 500kg cá mực tươi 21 Tuy nhiên việc sử dụng trao đổi nhiệt (TĐN) khói – khí (là tác nhân sấy) phương án bị xem điểm hạn chế khơng nhỏ, khói thải động dễ gây bám bẩn ăn mòn Khi ống trao đổi nhiệt bị rị rỉ, khói lẫn vào dịng tác nhân sấy, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm sấy Hơn nữa, đường ống dẫn khói thải có kích thước lớn khiến hệ thống cồng kềnh, chiếm nhiều không gian tàu; TĐN buồng sấy phải đặt gần ống khói nên khó linh hoạt việc bố trí thiết bị; trở lực đường khói tăng thêm đáng kể 17 Nhằm khắc phục nhược điểm vừa nêu đề tài trên, nhóm tác giả đề xuất phương án cải tiến Tính phương án khơng dùng TĐN kiểu khói – khí, thay vào dùng nước làm chất trung gian để chuyển nhiệt từ khói thải đến gia nhiệt khơng khí máy sấy, loại trừ hồn tồn nguy rị rỉ khói vào tác nhân sấy Hơn nữa, dùng TĐN kiểu khói – nước (có cánh phía khói) kích thước thiết bị giảm, tạo linh hoạt việc bố trí hệ thống sấy, đồng thời kiểm sốt trở lực đường ống khói Bởi mặt không gian dành cho sấy cá mực tàu bị giới hạn, việc thiết bị nhỏ gọn khả bố trí linh hoạt điều phải ưu tiên HỆ THỐNG SẤY CÁ MỰC ĐỀ XUẤT 2.1 Đối tượng tàu chọn nghiên cứu Tàu mành cá mực BTh 96371 TS chọn làm đối tượng nghiên cứu (hình 1) Đây cỡ tàu phổ biến có đặc điểm:  Chiều dài: 14,35 m  Chiều rộng: 3,6 m  Chiều cao mạn: 2,6 m  Vật liệu tàu gỗ  Thời gian hoạt động : 20 - 25 ngày/chuyến Cơng việc tàu câu cá mực ống Ngồi cịn đánh bắt loại hải sản khác cá thu, cá cờ, cá dũa, cá mú,… Việc câu cá mực đánh bắt cá thực vào buổi tối (từ - 6h tối đến - 5h sáng) Trong thời gian tàu thường đậu chỗ; động máy tàu dùng để phát điện, thắp sáng bóng đèn thu hút cá mực lại gần Tải động thay đổi suốt buổi đánh bắt, lợi điểm triển khai thu hồi nhiệt thải Các thơng số động (hình 2):  Hiệu Mitsubishi-6AAC-1  Có xylanh thẳng hàng  Công suất 120 CV  Sử dụng nhiên liệu dầu DO 18 Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 51 (01/2019) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh (có tham khảo tài liệu động khác công suất) Theo trường thực tế, dự kiến đặt TĐN khói – nước cách động khoảng 3m Tính tốn cho thấy với tổn thất nhiệt môi trường 5%, vị trí vào thiết bị TĐN khói thải có nhiệt độ tk = 4600C Hình Tàu BTh 96371 TS Giả thiết nhiệt độ khói sau thiết bị tận dụng nhiệt giảm đến tk-min = 1400C (vẫn cao nhiệt độ đọng sương khói đốt dầu DO 1150C) lượng nhiệt thu hồi từ khói thải [7]: Qk-max = Gk cpk-TB.(tk – tk-min) (1) = 0,04.1,211.(460 – 140) = 15,5 (kW) Với Qk-max – nhiệt lượng thu hồi từ khói thải; Gk - lưu lượng khói thải tương ứng với 70% tải hoạt động; cpk-TB - nhiệt dung riêng trung bình khói khoảng t = 1400C ÷ 4600C Hình Động Mitsubishi-6AAC-1 tàu 2.2 Xác định lượng nhiệt tận dụng từ khói thải tàu Để có thơng số cần thiết, nhóm tác giả tiến hành khảo sát động 120 CV nhằm xác định phụ tải thực tế lượng nhiên liệu tiêu hao tương ứng (có đối sánh với tài liệu / catalog động loại động khác cơng suất) Từ nhóm dự kiến công suất nhiệt thu hồi Theo nhật ký chạy tải động tàu, câu cá mực tàu không di chuyển giữ máy tàu mức tải ổn định khoảng 70% công suất Thời gian chạy máy phát điện liên tục khoảng 12 tiếng (từ - 6h tối đến - 5h sáng hôm sau) Đầu tiên nhóm nghiên cứu xác định lượng dầu tiêu hao cho động kéo máy phát điện chạy với 70% tải Với thời gian đo 30 phút, lượng dầu DO tiêu hao khoảng 12 – 13 lít Như 70% tải động tiêu hao dầu DO trung bình 25 l/h 2.3 Xác định nhu cầu sấy cá mực Theo khảo sát, lượng cá mực câu sau chuyến biển dao động từ 350 đến 550 kg, tùy theo tháng thời tiết Như với thời gian 22 ngày/chuyến đi, trung bình ngày đánh bắt khoảng 16 ÷ 25 kg cá mực Xác định thông số ban đầu hệ thống sấy (HTS) cá mực: - Từ nhu cầu cá mực trên, chọn suất sấy là: G1 = 25 kg cá mực/mẻ; - Độ ẩm ban đầu độ ẩm cuối sản phẩm: 𝜔1= 85% 𝜔2 = 25% (dựa theo Tiêu chuẩn quốc gia, TCVN 10734:2015); - Nhiệt độ độ ẩm tương đối khơng khí cấp cho hệ thống sấy, lấy vào buổi tối t0 = 250C 𝜑0 = 85% - Từ nghiên cứu tổng quan sấy cá mực theo phương pháp sấy đối lưu, chọn nhiệt độ tác nhân sấy (TNS) t1 = 550C nhiệt độ khơng khí sau buồng sấy t2 = 350C Tiến hành tính tốn q trình cháy nhiên liệu, lưu lượng khói thải tương ứng có Gk = 144 kg/h (hay 0,04 kg/s) Kết tính tốn q trình sấy lý thuyết sau: Nhiệt độ khói thải 9000F (4820C) tra cứu từ cataloge động 120 CV - Khối lượng cá mực khô sau sấy: G2 = kg Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 51 (01/2019) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh - Thời gian sấy dự kiến: 𝜏 = 6h - Lượng ẩm bốc trung bình: Wh = 3,3 kg/h - Độ ẩm tác nhân sấy: 𝜑1 = 17,2% - Độ ẩm không khí sau sấy: 𝜑2 = 60,1% - Lưu lượng khơng khí cấp: Ls = 0,19 kg/s - Nhiệt lượng cần cấp cho trình sấy lý thuyết: Qs = 6,1 KW Ta thấy Qs < Qk-max: lượng nhiệt thải thu đáp ứng dư nhu cầu sấy khô 25 kg cá mực/6h động chạy liên tục với 70% tải 2.4 Sơ đồ hệ thống sấy đề xuất 19 gia tăng trở lực đường khói mức nhỏ nhất, loại trừ khả khói rị rỉ bị hút vào buồng sấy PHƯƠNG PHÁP TÍNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG TOÁN - Khảo sát xác định vị trí lắp đặt buồng sấy: cabin có khoảng trống rộng (2 x 1,7 m), kích thước buồng sấy dự kiến (L x R x H) 1,85 x 0,7 x 0,9 m - Kiểm tra độ ổn định tàu sau lắp thêm hệ thống sấy (HTS) dựa theo quy phạm phân cấp đóng tàu cá biển cỡ nhỏ, TCVN 7111:2002 Tàu coi ổn định trạng thái tải trọng xấu mômen nghiêng áp suất gió Mv nhỏ mơmen hồi phục Mc : K = Mc/Mv ≥ 1,00 (2) - Từ số liệu nhu cầu sấy cá mực, tính tốn thơng số hệ thống sấy, sau xác định lượng nhiệt cần thu hồi từ khói thải Qk - Cơng suất nhiệt Q (W) thiết bị TĐN xác định từ phương trình cân nhiệt [7]: Q = Q2 = 𝜂𝑡 Q1 Hình Sơ đồ hệ thống sấy cá mực tàu, sử dụng nhiệt khói thải động cơ: – Động đốt trong; – Ống khói; – Bộ trao đổi nhiệt (TĐN) ống khói; – Đầu khói thải sau qua TĐN; – Bơm tuần hoàn; – Đường nước tải nhiệt; – Quạt; – Bộ TĐN buồng sấy; – Các giá đỡ; 10 – Cá mực cần sấy; 11 – Buồng sấy; 12 – Cửa tác nhân sấy ra; 13 – Ống hút khơng khí vào; 15, 16 – Các van Khói thải động vào TĐN kiểu ống nước có cánh để cấp nhiệt cho nước ngồi Nhờ có bơm tuần hồn, nước nóng đến TĐN máy sấy để gia nhiệt cho tác nhân sấy – khơng khí hút từ ngồi trời Nước sau nhả nhiệt cho tác nhân sấy tuần hoàn trở TĐN với khói để tiếp tục nhận nhiệt Việc áp dụng vịng tuần hồn nước giúp ta chủ động lựa chọn vị trí lắp đặt máy sấy, kiểm sốt (3) Trong đó: Q1 – nhiệt dịng mơi chất nóng tỏa ra; Q2 – nhiệt dịng mơi chất lạnh nhận được; 𝜂𝑡 – hiệu suất trao đổi nhiệt - Dựa vào phương trình truyền nhiệt dự kiến hệ số truyền nhiệt, xác định diện tích trao đổi nhiệt F (m2) thiết bị [7]: ̅̅̅) F = Q/(k.∆𝑡 (4) Ở đây: k – hệ số truyền nhiệt, W/(m2K); ∆𝑡 – độ chênh nhiệt độ trung bình, 0C Sau tìm F, tiến hành tính tốn kích thước thiết bị Để phù hợp với không gian hạn chế tàu, nhóm tác giả sử dụng thiết bị TĐN có cánh Cuối tính trở lực thiết bị, chọn bơm / quạt Đối với thiết bị TĐN khói – nước, cần bảo đảm trở lực phía khói khơng vượt giá trị mà hãng chế tạo động cho phép (≤50 mmH2O ≈ 500Pa) Các thành phần trở lực bao gồm: 20 Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 51 (01/2019) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh  Trở lực dịng khói thải chuyển động cắt ngang qua qua chùm ống so le có cánh TĐN (CT[7]/119): ∆pk1 =ξk ρk ω2max.k zk (Pa) (5) Trong đó: 𝜉𝑘 - hệ số trở kháng; ρk - khối lượng riêng khói, kg/m3; ωmax.k - tốc độ khói qua tiết diện hẹp chùm ống có cánh, m/s ; zk - số pass (số hàng ống)  Trở lực cục ngõ vào thiết bị TĐN KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Sơ đồ nhiệt đơn giản hệ thống mơ tả hình Các thơng số tính tốn sau: - Lưu lượng nước tuần hoàn: Gn = 1,22 kg/s - Nhiệt độ nước vào TĐN hệ thống sấy: t3 = 800C - Nhiệt độ nước TĐN hệ thống sấy: t4 = 73,30C  Trở kháng ma sát khí thải chuyển động ống khói  Các trở lực cục đường ống khói Phương pháp tính tốn thành phần trở lực thực tài liệu chuyên sâu [7] Công suất bơm/quạt xác định theo công thức [7]: N= V.∆p η = G.∆p ρ.η (W) (6) Hình Sơ đồ hệ thống xác định thông số nhiệt hệ thống sấy Trong đó: N – cơng suất, W; V – lưu lượng thể tích mơi chất, m3/s; G – lưu lượng khối lượng môi chất, kg/s; ∆𝑝 – tổng tổn thất áp suất, N/m2; 𝜂 – hiệu suất bơm quạt - Nhiệt độ nước vào TĐN với khói thải: t5 = 71,30C Chương trình tính tốn thiết kế hệ thống xây dựng với trình tự tính theo lưu đồ sau (hình 4): - Nhiệt độ khói thải: t7 = tk = 4600C - Nhiệt độ nước TĐN với khói thải: t6 = 820C - Nhiệt độ khói TĐN với khói thải: t8 = 2310C - Nhiệt lượng cần thu hồi từ khói thải: Qk = 10,72 kW (bé giá trị Qk-max = 15,5 kW) - Công suất bơm tuần hồn: Nbơm = 0,6 kW - Cơng suất quạt sấy: Nquạt = 0,5 kW Với 25kg cá mực tươi theo tính tốn cần khoảng 6,1kW để bốc ẩm tổng nhiệt lượng cần cấp cho máy sấy 10,72 kW Do vậy, nhiệt độ khói thải cịn cao (t8 = 2310C) nên sấy thêm cá mực sử dụng vào mục đích cấp nhiệt khác Hình Lưu đồ tính tốn Trở lực thiết bị TĐN với khói thải theo tính tốn sau lắp thêm vào đường ống khói khoảng 73,32 Pa, trở lực nhỏ Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 51 (01/2019) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh (7) Trong đó: Pv – Áp suất gió tính tốn, (Pa); Av – Diện tích hứng gió tàu, (m2); Z – khoảng cách từ tâm diện tích hứng gió đến mặt phẳng đường nước xét, (m) Từ công thức (7), thấy mơ men nghiêng thay đổi nhiều diện tích hứng gió tăng: - Khi tàu hoạt động ổn định biển tức có khả chịu áp suất gió Pv theo vùng hoạt động tàu Pv lấy theo Z tương ứng với áp suất gió theo vùng hoạt động II TCVN 7111 : 2002, Pv = 172,4 Pa [bảng 4/2.2, TCVN 7111-4: 2002] Khoảng cách từ tâm diện tích hứng gió đến mặt phẳng đường nước Z khơng đổi lắp thêm HTS khơng làm thay đổi hình dáng thiết kế tàu Với tàu khảo sát, Z có giá trị 0,5m Diện tích phần hứng gió bên tàu chưa lắp hệ thống sấy xác định khoảng 35,5 m2 (gồm phần nồi thân tàu, cabin lớn cabin nhỏ tầng trên) Theo kích thước sơ buồng sấy (1,85 x 0,7 x 0,9 m), phần diện tích hứng gió 0,7 x 0,9 = 0,63m2 Khi lắp thêm hệ thống sấy lên cabin tàu phần diện tích hứng gió tăng thêm khoảng 1,8%, thay đổi không nhiều nên không làm tăng mô men nghiêng cách đáng kể Từ nhóm tác giả xác định sơ giá trị Mơmen nghiêng áp suất gió gây ra: Mv = 3,06 (T.m) - Biên độ chòng chành tàu xác định [theo 2.1.6/TCVN 71114:2002] Kết 𝜃 = 200 - Đối với momen hồi phục, lắp thêm hệ thống sấy khơng bị ảnh hưởng thơng số chủ yếu làm thay đổi mơ men hồi phục tải trọng cánh tay đòn tàu [xác K = Mc/Mv = 5,11/3,06 = 1,67 >1 Từ an tâm hệ thống sấy tàu không làm ảnh hưởng nhiều đến độ ổn định tàu Với HTS thiết kế có kích thước sản lượng cá mực thay đổi theo ngày thời gian sấy thay đổi theo, thể hình 7.4 τ 4.7 3.45 2.25 1.1 10 15 20 25 30 Khối lượng mực cần sấy G1 (kg) Hình Thời gian sấy 𝜏 thay đổi theo lượng cá mực cần sấy Độ ẩm cuối sản phẩm sấy chọn theo tiêu chuẩn 25% Tuy nhiên để rút ngắn thời gian sấy nâng trọng lượng cá mực khô lên, người ta thường không sấy đến độ ẩm 25% Như không sấy khô, thời gian sấy rút ngắn lại trọng lượng cá mực khơ tương ứng cao thêm (hình 7) 10 G2 τ 4 2 Thời gian sấy τ (h) Mv = 0,0001.Pv.Av.Z - Từ công thức (2), suy hệ số an toàn: Thời gian sấy 𝜏 (h) Kiểm tra độ ổn định tàu: Mômen nghiêng Mv áp suất gió gây tính theo cơng thức TCVN 7111:2002: định theo 2.1/TCVN 6259-10:2003].Giá trị mômen hồi phục Mc = 5,11 (T.m) Sản lượng mực khô G2 (kg) trở lực cho phép (500 Pa) nên không ảnh hưởng đến hoạt động động 21 25 30 35 40 45 50 55 60 Độ ẩm cuối sản phẩm sấy 𝜔2 (%) Hình Lượng cá mực khơ thời gian sấy thay đổi theo độ ẩm sau sấy 22 Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 51 (01/2019) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Để triển khai thí điểm phương án sấy cá mực tàu cần lưu ý bảo đảm số yêu cầu kỹ thuật sau: - Vật liệu làm máy sấy phải chống ăn mòn cao Nên chọn chất liệu bao che cách nhiệt có khối lượng nhẹ giúp giảm trọng lượng hệ thống - Cách nhiệt tốt để giảm tổn thất nhiệt - Kích thước phần tử nhỏ gọn tốt - Chọn vị trí đặt buồng sấy hợp lý để hạn chế tối đa ảnh hưởng nước biển Tất nhiên việc đưa cá mực vào lấy cá mực phải thuận tiện 4.1 Tính hợp lý phương án Phương án tận dụng nhiệt khói thải tàu để sấy cá mực sử dụng TĐN kiểu khói – nước khơng khí – nước thay sử dụng TĐN kiểu khói – khí [6] khắc phục tượng ăn mịn dẫn đến rị rỉ khói vào dịng TNS khơng ảnh hưởng xấu đến chất lượng cá mực sấy Kích thước TĐN nhỏ gọn nhiều Việc dùng nước làm môi chất tải nhiệt trung gian giúp đường ống tải nhiệt nhỏ gọn việc bố trí HTS trở nên linh hoạt, khơng cần thiết phải đặt gần ống khói thải Việc thiết kế buồng sấy có kích thước 1,85 x 0,7 x 0,9m để sấy lượng cá mực đánh bắt trung bình 25kg/6h tận dụng nhiệt khói thải phù hợp, khơng q cồng kềnh làm ảnh hưởng đến độ ổn định không gian thao tác đánh bắt tàu Với thiết kế tại, nhiệt độ khói thải cịn cao, có nghĩa cịn lượng nhiệt từ khói thải chưa tận dụng hết Trong tương lai, điều kiện môi trường thuận lợi, công cụ hỗ trợ đánh bắt đại hơn,… sản lượng cá mực trung bình đánh bắt nhiều 25kg, lúc hệ thống sấy cá mực tận dụng nhiệt thải tàu đáp ứng đủ công suất nhiệt để sấy lượng cá mực đánh bắt sở thu mua cá mực sấy khơ, lý kinh doanh, người ta không sấy cá mực khô (giảm xuống gần 25%) mà sấy khơ vừa phải Lúc đó, với 1kg cá mực khơ thành phẩm cần khoảng 3kg cá mực tươi bán với giá 750.000đ ÷ 900.000đ /kg cá mực khơ Như vậy, tính theo tỉ lệ 3kg cá mực tươi cho 1kg cá mực khơ, giá trị tương ứng cho 1kg cá mực khô (tương đương giá 3kg cá mực tươi) khoảng 660.000đ ÷ 750.000đ/kg Khi tàu vào bờ bán theo giá thị trường thu mua giúp tăng giá trị sản phẩm đánh bắt từ 90.000đ ÷ 150.000đ /kg cá mực khơ hay 30.000đ ÷ 50.000 đ/kg cá mực ống tươi Sản lượng đánh bắt trung bình cho chuyến biển khoảng 350 ÷ 550 kg cá mực ống tươi Nếu lấy sản lượng trung bình 400kg thu nhập tăng thêm 18 triệu/chuyến biển Trong năm tàu thường hoạt động khai thác 10 11 chuyến biển Như tiền thu nhập thêm từ việc sản xuất cá mực khơ, tính cho 10 chuyến/năm: E = 10 x 18.000.000 = 180.000.000 (đồng/năm) Chi phí lắp đặt hệ thống dự kiến:  Thiết bị TĐN với khói thải: 30.000.000 đ  Thiết bị TĐN với HTS: 30.000.000 đ  Chi phí ống dẫn: 5.000.000 đ  Chi phí thiết bị phụ: 5.000.000 đ  Chi phí lắp đặt buồng sấy: 10.000.000 đ  Chi phí vận chuyển, bảo trì: 10.000.000 đ  Tổng chi phí: C = 90.000.000 đ Thời gian hoàn vốn: T= E ln E - i.C ln(1 + i) 12 = 6,4 ≈ (tháng) (8) 4.2 Đánh giá hiệu kinh tế Với i – lãi suất kép năm, lấy i = 9%/năm Hiện giá cá mực ống tươi khoảng 220.000đ ÷ 250.000đ/kg Trong thực tế Như vậy, thời gian hồn vốn thiết bị khoảng 07 tháng Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 51 (01/2019) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh KẾT LUẬN Nguồn nhiệt khói thải động tàu chạy 70% tải vào ban đêm có khả đáp ứng nhu cầu sấy lượng cá mực trung bình đánh bắt ngày 25kg khoảng tiếng với nhiệt độ sấy 550C Giải pháp dùng nước làm môi chất tải nhiệt trung gian khắc phục hạn chế phương án mà tác giả khác nghiên cứu thực 23 Tận dụng nhiệt từ khói thải tàu để sấy cá mực giúp tăng chất lượng, giá trị sản phẩm, đồng thời nâng cao hiệu sử dụng lượng, góp phần giảm thiểu tác động tới môi trường Hệ thống sấy cá mực tàu đề xuất không gây ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động khai thác, độ ổn định tàu Trở lực đường khói xả động kiểm soát phạm vi cho phép TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] Yang MH, Yeh RH, Thermodynamic and economic performances optimization of an organic Rankine cycle system utilizing exhaust gas of a large marine diesel engine, Appl Energy, 149:1-12, 2015 Shu G, Li X, Tian H, Liang X, Wei H, Wang X, Alkanes as working fluids for hightemperature exhaust heat recovery of diesel engine using organic Rankine cycle, Appl Energy, 119: 204-17, 2014 Song J, Song Y, Gu C, Thermodynamic analysis and performance optimization of an organic Rankine cycle (ORC) waste heat recovery system for marine diesel engines, Energy, 82: 976-985, 2015 Yang MH, Optimizations of the waste heat recovery system for a large marine diesel engine based on transcritical Rankine cycle, Energy 113, 1109-1124, 2016 Lê Gia Phương, Bùi Hải Triều; Luận văn nghiên cứu khả tận dụng nhiệt khí thải động để phục vụ sinh hoạt tàu; Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, 2014 Trần Cảnh Đình, Lê Thị Lan Oanh, Lê Hương Thủy, Bùi Trọng Tâm, Nghiên cứu thiết kế giàn phơi cá mực xà tháo lắp nhanh cải tiến công nghệ xử lý, bảo quản đảm bảo chất lượng sản phẩm an toàn sản xuất, Viện Nghiên cứu Hải sản, Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thơn, 2008 Bùi Hải, Trần Văn Vang, Tính tốn thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt, 5-19, 94-95, 119, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2012 Tác giả chịu trách nhiệm viết: Diệp Trung Hiếu Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Email: hieudieptrung@gmail.com ... lượng cá mực bị giảm sút nhiều Vì việc sấy cá mực tàu nhu cầu thiết Nguồn lượng sử dụng nhiệt thải từ động máy tàu Trên giới có nhiều nghiên cứu tận dụng nhiệt thải từ động đốt trong, chủ yếu từ khói. .. hơn,… sản lượng cá mực trung bình đánh bắt nhiều 25kg, lúc hệ thống sấy cá mực tận dụng nhiệt thải tàu đáp ứng đủ cơng suất nhiệt để sấy lượng cá mực đánh bắt sở thu mua cá mực sấy khơ, lý kinh... Cơng suất nhiệt Q (W) thiết bị TĐN xác định từ phương trình cân nhiệt [7]: Q = Q2 =