Phương pháp xác định chế độ sấy tối ưu trên máy bơm nhiệt BK BSH 1 4 cho nông sản thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM VĂN HẬU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ SẤY TỐI ƯU TRÊN MÁY BƠM NHIỆT BK-BSH 1.4 CHO NÔNG SẢN THỰC PHẨM LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH Hà Nội, 2007 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM VĂN HẬU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ SẤY TỐI ƯU TRÊN MÁY BƠM NHIỆT BK-BSH 1.4 CHO NÔNG SẢN THỰC PHẨM LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN : TS.PHẠM VĂN TY H Ni, 2004 Lời mở đầu Sấy trình công nghệ sử dụng nhiều ngành công nông nghiệp Trong công nghiệp chế biến nông lâm, hải sản kỹ thuật sấy đóng vai trò đặc biệt quan trọng Việt Nam nước có khí hậu nhiệt đới với gần 80% dân số làm nghề nông nên loại nông sản thực phẩm đa dạng, phong phú có sản lượng lớn Vì vậy, nghiên cứu phát triển công nghệ sấy loại nông sản thực phẩm coi nhiệm vụ chiến lược nghiệp phát triển kinh tế Trc õy, nông sản thực phẩm phơi ánh nắng mặt tri nên sản phẩm thu thường có chất lượng thấp, thời gian phơi sấy lâu bị phụ thuộc vào thời tiết Công nghệ sấy phát triển cho phộp tạo sản phẩm có giá trị chất lng cao Một công nghệ sấy nhiều nước giới nói chung Việt Nam nói riêng quan tâm nghiên cứu sấy bơm nhiƯt nÐn h¬i Bơm nhiệt thiết bị dùng để đưa dịng nhiệt từ nguồn có nhiệt độ thấp lªn nhiệt độ cao hơn, phù hợp với nhu cầu cp nhit Sấy bơm nhiệt có nhiều ưu điểm như: trình sy c thc hin nhit thấp, hiệu suất sử dụng lượng cao nhiệt nhiệt ẩn chất bay thu hồi, q trình sấy hồn tồn độc lập vi iu kin bờn ngoi nên sản phẩm sấy thu có chất lượng cao, hình thức đẹp giá thành vừa phải Một hướng nhiều nhà khoa học tập trung nghiên cứu tối ưu hoá chế độ vận hành bơm nhiệt để tăng tính kinh tế khả ứng dụng cho nhiều loại vật liệu sấy khác Mục tiêu giảm tiêu hao lượng thời gian sấy đảm bảo chất lượng sản phẩm Cho tới nay, công trình nghiên cứu cho hệ thống máy cụ thể tối ưu cho thông số riêng rẽ chế độ sấy mà chưa nghiên cứu tối ưu cho chế độ sấy Phạm Văn Hậu Cao học Nhiệt-Lạnh 2004 - 2006 Trên sở kết qu nghiên cứu lý thuyt v thc nghim nhà khoa học thuộc Viện Khoa học Công nghệ Nhiệt-Lạnh đà tiến hành thiết kế, chế tạo thử nghiệm máy hút ẩm sấy lạnh đa BK BSH 1.4 Yêu cầu đặt phải xác định chế độ vận hành tối ưu cho suất sấy ca máy đạt lớn nhất, tức lượng ẩm tách đơn vị thời gian lớn mức tiêu hao lượng không thay đổi đảm bảo chất lượng sản phẩm sấy Vì vậy, luận văn tập trung nghiên cứu phng pháp xác định chế độ sấy tối ưu cho m¸y Quá trình nghiên cứu tiến hành theo bước: phân tích nhân tố ảnh hưởng để tìm thông số có ảnh hưởng lớn đến suất sấy tìm miền tối ưu thông số này; xác định phương pháp tiến hành thí nghiệm để xây dựng phương trình hồi quy tìm mối liên hệ thông số với suất sấy; sau có phương trình hồi quy, phân tích lựa chọn phương pháp tối ưu phù hợp để tiến hành xác định thông số tối ưu cho chế độ vận hành máy; kiểm chứng phương pháp xây dựng chế độ sấy tối ưu cho loại vật liệu cụ thể hành Mục đích nghiên cứu phương pháp chung để xác định chế độ sấy tiến tới xây dựng thư viện chế độ sấy tối ưu cho máy BK-BSH 1.4 loại nông sản thực phẩm Tối ưu hoá lĩnh vực phức tạp, vậy, đạt phạm vi luận văn kết bước đầu, hạn chế trình độ thời gian nên chắn tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận bảo, góp ý thầy cô giáo bạn đồng nghiệp Phạm Văn Hậu Cao học Nhiệt-Lạnh 2004 - 2006 Chương lý thuyết sấy Nông sản thực phẩm 1.1 Khái niệm sấy Sấy trình tách ẩm (hơi nước nước) khỏi VLS, VLS nhận lượng để ẩm từ lòng VLS dịch chuyển bề mặt v i vo mụi trng tác nhân sấy (TNS) Quỏ trình sấy trình truyền nhiệt, truyền chất xẩy đồng thời Trong lịng VLS q trình dẫn nhiệt khuếch tán ẩm hỗn hợp Trao đổi nhiệt - ẩm bề mặt VLS với TNS trình trao đổi nhiệt trao đổi ẩm đối lưu liên hợp Quá trình bên VLS chủ yếu chịu ảnh hưởng dạng liên kết ẩm với cốt khô vật liệu, trình bề mặt VLS chủ yếu chịu ảnh hưởng cấu trao đổi nhiệt ẩm thông số TNS VLS Sấy cịng q trình cơng nghệ, tính chất cơng nghệ ln ln thay đổi Tính chất cơng nghệ vật liệu gồm: tính chất hố lý, tính chất kết cấu, tính chất sinh hố… Q trình sấy nhằm tăng cường số đặc tính cơng nghệ để phục vụ nhiều mục đích khác Khi sấy sản phẩm gốm nhằm mục đích làm độ bền tăng lên để tiếp tục gia cơng; sấy hạt giống phải làm tỷ lệ khả nảy mầm cao lên; sấy nông sản thực phẩm giữ hương vị, màu sắc, nguyên tố vi lượng mà tăng thời gian bảo quản, giảm giá thành vận chuyển, giảm thể tích kho bảo qun 1.2 Các dòng dịch chuyển ẩm dịch chuyển ẩm vật liệu Để nghiên cứu công nghệ sấy, trước hết cần nghiên cứu dạng liên kết ẩm, dòng dịch chuyển ẩm dịch chuyển ẩm VLS nhằm hiểu rõ chế dịch chuyển ẩm định hướng phương pháp tác động để tăng Phạm Văn Hậu Cao học Nhiệt-Lạnh 2004 - 2006 cường hạn chế dòng dịch chuyển ẩm phục vụ yêu cầu công nghệ Theo dạng liên kết ẩm với cốt khô vật, VLS chia thµnh nhãm: vËt keo, vËt xèp mao dÉn vật keo xốp mao dẫn 1.2.1 Các dòng dịch chuyển dịch chuyển vật keo Liên kết Èm vËt keo lµ lùc hÊp phơ vµ lùc khuếch tán thẩm thấu Do đó, mật độ dòng ẩm láng j 2k tû lƯ thn víi gradient ¸p st thÈm thÊu R R ∇p tt Víi hµm Èm thông thường vật trương nở giới hạn, áp suất thẩm thấu (trương nở) hàm hàm ẩm M Do ®ã ta cã: j2 k = −D p ∇p tt = −D p (∂p tt / ∂M )∇M = −a k ρ ∇M (1.1) VËt keo vật có mao mạch phân tử trình không đẳng nhiệt dịch chuyển ẩm lỏng dạng màng có dạng: gradient (1.2) j2 m = k m ρ o ∇M + k 2t m ρ 0∇t Dòng ẩm lỏng dịch chuyển bằng: j2 = j2 k + j2 m = −(a k + k m )ρo∇M + k 2t mρ0∇t (1.3) DÞch chun ẩm dạng xác định gần trình khuếch tán ( ) phân tử Mật độ dòng phân tử j tỷ lệ nghịch với gradientt p1 / T Víi R R p lµ phân áp suất ẩm Trong trình đoạn nhiƯt p lµ hµm cđa hµm R R R R ẩm nhiệt độ nên dòng j b»ng: R R j1 = a 1ct ρ0∇M − a 1t ct 0t (1.4) Dòng dịch chuyển ẩm tổng (lỏng hơi) xác định theo M t vật keo sÏ b»ng: t j = j1 + j2 = a mk ρ ∇M − a mk ρ ∇t (1.5) Trong ®ã: a mk = a1ct + a k + k m (1.6) t a mk = a 1t ct + k 2t m (1.7) Ph¹m Văn Hậu Cao học Nhiệt-Lạnh 2004 - 2006 1.2.2 Các dòng dịch chuyển dịch chuyển ẩm vËt xèp mao dÉn DÞch chun láng mao dÉn (khuÕch t¸n mao dÉn) vËt xèp mao dÉn, cã mao mạch lớn (r > 10 -5 ), gắn liền với liên kết lý Trong vật xốp P P cấu trúc đa mao mạch, dòng ẩm lỏng tỷ lƯ thn víi gradient thÕ mao dÉn ψ : (1.8) j2 md = k ψ ∇ψ ThÕ mao dÉn ψ trường hợp đẳng nhiệt tỷ lệ với hàm ẩm M Trong điều kiện không đẳng nhiệt, dòng ẩm lỏng khuếch tán mao dẫn j 2md xác định: R R j2 md = k ψ ∇ψ = −a md ρ ∇M − a 2t md ρ ∇t (1.9) a 2md vµ a 2t md lµ hƯ số khuếch tán lỏng mao dẫn hệ số khuếch tán nhiệt R R lỏng mao dẫn Giá trị chúng phụ thuộc vào sức căng bề mặt, góc dính ướt, độ nhớt lỏng, bán kính mao dẫn Khi ẩm vật vượt giá trị hút ẩm cực đại mao mạch lớn vật xốp chứa đầy nước, dịch chuyển lỏng lúc chênh lệch mao dẫn Khác với trường hợp thÊm láng mao dÉn xÈy tiÕp xóc trùc tiếp vật với chất lỏng (do áp suất thuỷ tĩnh), mao dẫn không đồng nhất, lượng lỏng hút vào có giới hạn lỏng điền đầy toàn vật bị hạn chế phần cốt khô vật Thế mao dẫn với phân tố mao mạch bằng: = 1   −  ρ  r1 r2 (1.10) Như vậy, điều kiện để có dịch chuyển lỏng mao dẫn, gắn với bay ngưng tụ lỏng, khác biệt bán kính mao m¹ch, r R R ≠ r2 R R Với tồn trình bay hơi, dịch chuyển ẩm mao mạch lớn (r > 10 -5 ), xác định theo quy luật khuếch tán phân tử Còn với P P mao mạch nhỏ trình xác định theo quy luật chảy tràn Ngoài ra, với trình bay lỏng vật xốp, tồn dịch chuyển ẩm đối lưu vĩ mô gọi khuếch tán trượt (hay khuếch tán thuỷ động) Khi Phạm Văn Hậu Cao học Nhiệt-Lạnh 2004 - 2006 dòng tỉng øng víi ¸p st tỉng p = const sÏ gồm dòng khuếch tán phân tử j 1pt , dòng khuếch tán đối lưu j 1dl = v k dòng chảy tràn j 1ct áp suất bay R R R R R R p hàm hm lượng ẩm nhiệt độ, p = f(M,t) Vậy nên, dòng dịch R R R R chun Èm cã thĨ thĨ hiƯn b»ng quan hƯ: j1 = j1pt + j1dl + j1ct = −a 1md ρ ∇M − a 1t md ρ ∇t (1.11) Vậy dòng ẩm tổng dịch chuyển vật xốp mao dÉn lµ: t j = j1 + j2 = −a Mmd ρ0∇M − a Mmd ρ ∇t (1.12) t hệ số khuếch tán ẩm hệ số khuếch tán nhiệt Trong đó: a Mmd a Mmd Èm mao dÉn, víi: a Mmd = a 1md + a md (1.13) t a Mmd = a1t md + a 2t md (1.14) Ngoài ra, có dịch chuyển ẩm lỏng lực thấm mao dẫn (được nghiên cứu lý thuyết thấm) Giả thiết dòng thấm lỏng độc lập nhau, viết: ji = ρi v i = − k i (ω) p i i=1,2 i (1.15) 1.2.3 Các dòng dịch chuyển ẩm vật keo xốp mao dẫn Quá trình dịch chuyển ẩm vật keo xốp mao dẫn xác định tượng dịch chuyển khác đà phân tích vật keo vật mao dẫn Nếu bỏ qua ảnh hưởng lực trọng trường truyền ẩm VLS lực nhiệt động khác lực nhiệt động ®Ịu lµ hµm cđa hµm Èm M vµ nhiƯt ®é t, ®ã chóng cã thĨ biĨu diƠn qua ∇M, ∇t DÞch chun Èm vËt keo xèp mao dẫn xác định công thức: t ∇t = −a M ρ (∇M + δ∇t ) j = − a M ρ ∇M − a M (1.16) t hệ số khuếch tán hệ số khuếch tán nhiệt ẩm, Trong đó: a M a M Phạm Văn Hậu Cao học Nhiệt-Lạnh 2004 - 2006 t hệ số khuếch tán nhiệt tương đối, = a M / a M a M = a Mmd + a mk t t a Mt = a Mmd + a mk δ= (1.17) δ md a Mmd + δ k a mk a Mmd + a mk C¸c hƯ sè khch tán ẩm a M R R hàm hàm ẩm nhiệt độ Đặc trưng thay ®ỉi cđa hƯ sè a M víi ®é chøa Èm khác xác định theo R R dạng liên kết ẩm dạng dịch chuyển ẩm (lỏng hơi) Với vật xốp mao dẫn điển hình, hệ số a M tăng độ chứa ẩm tăng, với ®é chøa Èm lín th× a M R R R R không đổi Nếu trình dịch chuyển ẩm lỏng hệ số a M tăng R R không đổi phụ thuộc vào dạng đường cong phân bè hang xèp theo ®­êng kÝnh HƯ sè a M vật liệu xác định thực nghiệm dạng bảng số R R công thức 1.2.4 Dịch chuyển ẩm thấm đối lưu vật liệu sấy Trong trình sấy cường độ cao, nhiệt độ VLS lớn 100 C P P phân áp suất nước bÃo hoà p lớn áp suất không khí TNS R R Khi đó, dòng dịch chuyển ẩm khuếch tán vật xốp thay dòng dịch chuyển ẩm thấm đối lưu Gradient áp suất tổng (p) xuất nhiệt độ VLS lớn 100 C, P P nhiên trình sấy thực trình đốt nóng bên (ví dụ sấy cao tần) p xuất nhiệt độ bé 100 C P P Sự tồn p gây nên dòng dịch chuyển ẩm thấm đối lưu hỗn hợp khíhơi dạng thấm môi trường xốp, nên tính dòng dịch chuyển ẩm (lỏng, hơi) tổng quát cần bổ sung dòng dịch chuyển Mật độ dòng dịch chuyển dòng thÊm nµy lµ: (1.18) j1 = ρ1v = −kρ10 ∇p = −k p ∇p Víi ρ10 = ρ1 / ρ nồng độ tương đối nước, k p hệ số dòng nồng độ R R Phạm Văn Hậu Cao học Nhiệt-Lạnh 2004 - 2006 10 phân tö : k p = kρ10 = kd /(1 + d) (1.19) với d dung ẩm không khí Dòng ẩm tổng tồn gradient áp suất tổng b»ng: j = −a M ρ ∇M − a Mt ρ ∇t − k p ∇p (1.20) BiÓu thức (1.20) chưa kể đến dịch chuyển lỏng tác dụng lực trọng trường gradient áp suất thuỷ tĩnh (dòng thấm lỏng qua môi trường xốp) Cường độ dòng dịch chuyển ẩm thấm đối lưu lớn nhiều lần dòng dịch chuyển ẩm tác động lực mao dẫn khuếch tán Quá trình thường nghiên cứu độc lập với trình dịch chuyển Èm VLS 1.3 C«ng thøc sÊy lý thuyÕt Dùa sở phân tích cấu dịch chuyển ẩm dịch chuyển ẩm VLS, năm 1966 Luikov A.V đà đưa mô hình toán học mô tả trình sấy vật liệu keo xốp mao dẫn nh­ sau: ∂M = ∇ k 11M + ∇ k 12 t + ∇ k 13 p ∂τ ∂t = ∇ k 21M + ∇ k 22 t + ∇ k 23 p ∂τ ∂p = ∇ k 31M + ∇ k 32 t + ∇ k 33 p ∂τ (1.21) Trong ®ã: k 11 , k 22 , k 33 hệ số tượng ảnh hưởng k ij R R R R R R R R hệ số ảnh hưởng chéo hàm ẩm M, nhiệt độ t áp suất tổng p, hệ số xác định theo công thức thực nghiệm Mô hình toán học (1.21) tổng quát cho trình truyền nhiệt truyền ẩm VLS bất kỳ, với điều kiện hệ số truyền nhiệt-ẩm số (hệ phương trình vi phân tuyến tính) Giải hệ phương trình cho VLS cụ thể với điều kiện biên Phạm Văn Hậu Cao häc NhiƯt-L¹nh 2004 - 2006 88 Chän møc ý nghÜa α = 0,05 , bËc tù lµ n -1 = Tra bảng Student [11] R R giỏ trị t = 2,92 Tiến hành so s¸nh t bj víi t α nÕu: R R t bj > t α lÊy θ j = b j ; t bj < t α lÊy θ j = ; Các hệ số phương trình hồi quy j (1.4) thể bảng 4.6 R R Bảng 4.6 Kết tính toán b j , s bj , t bj , hệ số θ j R TT bj R R R R s bj R R s bo = s b1 = s b2 = s b3 = s b12 = s b13 = s b23 = s b11 = s b22 = R R 0,03924 t bo = 0,04593 0,04593 0,04593 0,05374 0,05374 0,05374 0,07278 0,07278 t b1 = t b2 = t b3 = t b12 = t b13 = t b23 = t b11 = t b22 = t b33 = -4,466 R R R b1 = b2= b3= b 12 = b 13 = b 23 = b 11 = b 22 = 10 b 33 = -0,325 R R R R R R R R R R R R R R R R R 0,015 0,644 0,401 0,037 0,098 -0,142 0,515 0,011 R R R R R R R R R R R R R R R R R s b33 = 0,07278 R R θj t bj R b o = 5,834 R R R R R R R R R R R R R R R R R R R θ0 = 5,834 148,675 0,327 14,021 8,731 0,689 2,982 -2,642 7,076 0,151 R θ1 = θ2 = θ3 = θ12 = θ13 = θ23 = θ11 = 22 = 33 = -0,325 Phương trình hồi quy (4.1) ®èi víi x lµ: ~ y = 5,834 + 0,644 x + 0,401x + 0,098x1x + 0,515x12 0,325x 32 (4.4) - Kiểm định phù hợp mô hình: Phương sai dư: 15 ( y i − ~yi ) s = ∑ N − (k + 1) i=1 du (4.5) Phạm Văn Hậu – Cao häc NhiƯt-L¹nh 2004 - 2006 0,644 0,401 0,098 0,515 89 Thay k = (số hạng số lại phương trình ~yi ), giá trị 15 (y i =1 i ~yi ) thể phụ lục s du2 = 15 1,726 ( y i − ~yi ) = = 0,216 ∑ 15 − (6 + 1) i=1 s2 0,216 XÐt tỷ số: Fˆ = du2 = = 9,337 s ts 0,0231 Tra b¶ng Fisher: α = 0,005 [11] víi bËc tư bËc mẫu có: F = 19,4 So sánh Fˆ vµ Fα : Fˆ = 9,337 < Fα = 19,4 mô hình phù hợp Đưa phương trình håi quy (4.4) vÒ biÕn thùc: xj = x1 = Z j − Z 0j ∆Z j Z − 0,35 Z1 − 67,5 Z − 7,5 , x2 = , x3 = 22,5 2,5 0,1 Víi Z3 = τ lv , Z = G VLS , Z = L TNS R R R R R R R Thay vào ta có phương trình hồi quy biểu diễn quan hệ lượng ẩm tách đơn vị thời gian thông số: L TNS , G VLS , τ lv nh­ sau: R R R R w = 4,183 – 0,153 τ lv + 0,258G VLS + 23,82L TNS + 0,0436L TNS τ lv -32,5 L2TNS + R R R R R R 0,00102 τ lv2 (4.6) 4.2 Bộ thông số tối ưu Để xác định thông số tối ưu cho chế độ sấy ta cần tìm nghiệm phương trình (4.4): y = 5,834 + 0,644 x + 0,401x + 0,098x1x + 0,515x12 − 0,325x 32 cho giá trị y đạt max với x i nằm khoảng từ [-1;1] R R Như toán cần tối ưu hoá tương đương với toán: Phạm Văn Hậu Cao học Nhiệt-Lạnh 2004 - 2006 90 min y : y = −(5,834 + 0,644x + 0,401x + 0,098x1 x + 0,515x 12 − 0,325x 32 )  g ( x ) = x − ≤ (4  = − ≤ g ( x ) x  2 g ( x ) = x − ≤  7) Tõ c¸c phân tích mục 3.5, đà lựa chọn phương pháp để tìm thông số tối ưu phương pháp vượt khe hướng chiếu Affine Phương pháp đà Nguyễn Văn Mạnh [6] phát triển, xây dựng thuật toán viết thành phần mềm Cascad Phần mềm Cascad viết ngôn ngữ lập trình Pascal Với toán (4.7) để sử dụng phần mềm xây dựng chương trình (phụ lục 3) để chạy chương trình Cascad Chạy phần mềm ta thu kết qu¶ tèi ­u nh­ sau: y = - 7,2 t¹i: x = 1, x = 1, x = 0,76 R R R R R R R R §ỉi biÕn: x vỊ τ lv , x vÒ G VLS , x vÒ L TNS cã: τ lv = 90 phót, G VLS = 10 kg, R R R R R R R R R R R R R , R L TNS = 0,426 kg/s R R Nh­ vËy chÕ ®é sÊy tèi ­u để lượng ẩm tách máy đơn vị thời gian lớn 7,2 g/phút là: lv = 90 phót, G VLS = 10 kg, , L TNS = R R 0,425 kg/s Phạm Văn Hậu – Cao häc NhiƯt-L¹nh 2004 - 2006 R R R R 91 Chương Tóm tắt, kết luận kiến nghị Việc tối ưu hoá chế độ vận hành bơm nhiệt sấy để giảm tiêu hao lượng thêi gian sÊy cã ý nghÜa khoa häc vµ thùc tế quan trọng Tuy nhiên, chưa có kết nghiên cứu áp dụng cho tất bơm nhiệt sấy mà cho mét hƯ thèng m¸y thĨ cịng nh­ ch­a có công trình nghiên cứu tối ưu cho chế độ sấy mà tối ưu cho thông số riêng rẽ chế độ sấy Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn cần xác định chế độ sấy tối ưu cho bơm nhiệt BK BSH 1.4 để đạt suất sấy lớn tiêu hao lượng không thay đổi, luận văn đà tiến hành xây dựng phương pháp xác định chế độ sấy tối ưu cho máy, cụ thể đà tiến hành công việc sau: Trên sở phân tích, đánh giá kết nghiên cứu tác giả nước sấy nông sản thực phẩm tối ưu hoá chế độ sấy bơm nhiệt đà đề xuất xây dựng chế độ sấy tối ưu cách tiến hành thực nghiệm nhằm xây dựng phương trình hồi quy biểu diễn quan hệ thông số ¶nh h­ëng ®Õn tèc ®é sÊy Sau ®ã, tèi ­u hoá phương trình hồi quy để thu chế độ sấy tối ưu Đà lựa chọn phương pháp xây dựng phương trình hồi quy quy hoạch trực giao phương pháp tối ưu hoá vượt khe hướng chiếu Affine; Đà xác định thông số ảnh hưởng lớn đến chế độ sấy để tiến hành nghiên cứu tối ưu là: thời gian máy làm việc mét chu kú, khèi l­ỵng vËt liƯu sÊy mẻ lưu lượng TNS Đồng thời, đà xác định miền để xét tối ưu thông số là: lv = 45 ữ 90 phót, L TNS = 0,25 ÷ 0,45 kg/s, G VLS = ữ 10 kg (đối với hành lá); R R R R KiĨm tra, hoµn thiƯn vµ nâng cấp hệ thống đầu đo nhiệt độ buồng sấy, đầu đo áp suất ngưng tụ bay môi chất lạnh máy BK- BSH 1.4 nhằm đáp ứng yêu cầu nghiên cứu thực nghiệm; Phạm Văn Hậu Cao học Nhiệt-Lạnh 2004 - 2006 92 Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm để có số liệu đủ tin cậy nhằm xác định chế độ sấy tối ưu cho hành theo phương pháp ®· lùa chän §· thùc hiƯn 15 chÕ ®é thÝ nghiƯm víi tỉng thêi gian thÝ nghiƯm lµ 277 giê chạy máy; Xây dựng chương trình để chạy phần mềm Cascad tối ưu hoá phương trình hồi quy để xác định thông số tối ưu cho chế độ sấy hành lá; Xác định chế độ sấy tối ưu cho công nghệ sấy hành máy BK BSH 1.4 Kết nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm cho phép rút kết luận sau đây: Chế độ sấy tối ưu xác định phương pháp tiến hành chế độ thí nghiệm theo quy hoạch trực giao để xây dựng phương trình hồi quy, tối ưu hoá phương trình hồi quy phương pháp vượt khe hướng chiếu Affine thu thông số tối ưu giá trị lượng ẩm lớn tách đơn vị thời gian giữ nguyên mức tiêu hao lượng cho trình sấy Các hệ số phương trình hồi quy thể mức độ ảnh hưởng đến tốc độ sấy ảnh hưởng lẫn thông số Phương trình hồi quy cho chế độ sấy hành là: w = 4,183 0,153 lv + 0,258G VLS + 23,82L TNS + 0,0436L TNS τ lv R R R R R R 32,5 L2TNS + 0,00102 lv2 Đối với hành thông số ảnh hưởng lớn đến tốc độ sấy lưu lượng TNS, tiếp đến thời gian máy làm việc, đồng thời hai thông số ảnh hưởng lÉn ChÕ ®é sÊy tèi ­u sÊy hành là: lv = 90 phút, L TNS = 0,426 kg/s, G VLS R R R R = 10 kg chế độ lượng ẩm tách đơn vị thời gian 7,2 g/phút Khối lượng VLS mẻ 10 kg tương ứng với chiều dày lớp vật liệu khay 3,5cm Phạm Văn Hậu Cao học Nhiệt-Lạnh 2004 - 2006 93 Phương pháp đà xây dựng kiểm chứng b»ng mét vÝ dơ thĨ cã thĨ ¸p dơng để xác định chế độ sấy tối ưu cho loại NSTP khác Do hạn chế mặt thời gian trình độ nên kết đạt nằm phạm vi hẹp Để nâng cao tính khái quát khả ứng dụng thực tiễn cần tiến hành nghiên cứu sau: Tối ưu hoá thêm thông số có tác động nhỏ đến tốc độ sấy như: hệ số Bypass, chế độ quạt nghỉ xả băng Dùng phương pháp đồng dạng để ứng dụng chế độ tối ưu máy BK BSH 1.4 cho máy khác có kết cấu tương tự Tiến hành thí nghiệm với nhiều loại NSTP khác để xây dựng thư viện chế độ sấy máy BK BSH 1.4 Phạm Văn Hậu Cao học Nhiệt-Lạnh 2004 - 2006 94 Phụ lục Phụ lục1: Bảng tính giá trị x iu y u , (x iu x uj )y u , … R R R R R R R R R R Phô lôc 2: B¶ng tÝnh (y i - ~yi )2 R R Phụ lục 3: Chương trình tối ưu hoá chạy phần mềm Cascad Phụ lục 4: Sai số độ ẩm đối hành sau sấy chế độ sấy khác Phụ lục 5: Hình ảnh hành trước sau sấy Phụ lục 6: Hình ảnh thiết bị đo Phụ lục 7: Màn hình thể kết tối ưu chạy phần mềm Cascad 96 Phụ lục1: Bảng tính giá trị x iu y u , (x iu x uj )y u , … R R R R R R R R R R TT x1y x2y x3y (x x )y (x x )y (x x )y (x ')2y (x ')2y (x ')2y -5,051 -5,051 -5,051 5,051 5,051 5,051 1,364 1,364 1,364 4,980 -4,980 -4,980 -4,980 -4,980 4,980 1,345 1,345 1,345 -6,389 6,389 -6,389 -6,389 6,389 -6,389 1,725 1,725 1,725 6,243 6,243 -6,243 6,243 -6,243 -6,243 1,686 1,686 1,686 -5,933 -5,933 5,933 5,933 -5,933 -5,933 1,602 1,602 1,602 6,031 -6,031 6,031 -6,031 6,031 -6,031 1,628 1,628 1,628 -6,481 6,481 6,481 -6,481 -6,481 6,481 1,750 1,750 1,750 6,948 6,948 6,948 6,948 6,948 6,948 1,876 1,876 1,876 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 -4,894 -4,894 -4,894 10 7,342 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 4,509 -4,411 -4,411 11 -7,528 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 4,624 -4,523 -4,523 12 0,000 8,025 0,000 0,000 0,000 0,000 -4,822 4,929 -4,822 13 0,000 -5,034 0,000 0,000 0,000 0,000 -3,025 3,092 -3,025 14 0,000 0,000 -5,096 0,000 0,000 0,000 -3,061 -3,061 3,130 15 0,000 0,000 6,758 0,000 0,000 0,000 -4,060 -4,060 4,151 Tæng 0,160 7,058 4,393 0,295 0,781 -1,135 2,246 0,046 -1,419 R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R 97 Phô lơc 2: B¶ng tÝnh (y i - ~yi )2 R TT 10 11 12 13 14 15 R x0 x1 x2 x3 x1x2 x1x3 x2x3 x12 x22 x32 5,834 5,834 5,834 5,834 5,834 5,834 5,834 5,834 5,834 5,834 5,834 5,834 5,834 5,834 5,834 0 0 0 0 0 0 0 -0,64 -0,64 0,644 0,644 -0,64 -0,64 0,644 0,644 0 0,782 -0,78 0 -0,4 -0,4 -0,4 -0,4 0,401 0,401 0,401 0,401 0 0 -0,49 0,487 0 0 0 0 0 0 0 0,098 -0,1 0,098 -0,1 -0,1 0,098 -0,1 0,098 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,139 0,139 0,139 0,139 0,139 0,139 0,139 0,139 -0,376 0,384 0,384 -0,376 -0,376 -0,376 -0,376 0 0 0 0 0 0 0 -0,088 -0,088 -0,088 -0,088 -0,088 -0,088 -0,088 -0,088 0,237 0,237 0,237 0,237 0,237 -0,243 -0,243 R R R R R R R R R R R R R R R R R R R yi 5,05 4,98 6,39 6,24 5,93 6,03 6,48 6,95 6,70 6,04 6,20 6,60 4,14 4,19 5,56 R ~y i y i - ~yi (y i - ~yi )2 4,938 4,742 6,226 6,030 5,544 5,740 6,832 7,028 6,950 6,456 6,456 6,478 4,913 4,728 5,703 0,112 0,238 0,164 0,210 0,386 0,290 -0,352 -0,078 -0,250 -0,416 -0,256 0,122 -0,773 -0,538 -0,143 0,012 0,057 0,027 0,044 0,149 0,084 0,124 0,006 0,063 0,173 0,065 0,015 0,597 0,290 0,020 R R R R Phụ lục 3: Chương trình tối ưu hoá chạy phần mềm Cascad Program Toi_uu_hoa_phuong_trinh_bac_hai_ba_bien; Uses Crt, Graph, Math, Ahead, Optlib; Var x, xopt: Rvector; f:double; SS: char; Procedure InitData(var x:Rvector); Begin {Cho cac gia tri dau: x1, x2, xn va So bien: n} x[1]:=0; x[2]:=0; x[3]=0; Func.n:=3; End; Procedure OBF(var x: Rvector; var f:double); Var g1, g2, g3:double; Begin {Chi tieu toi uu hoa: Func.cX} Func.cX: = 5.834 + 0.644*x[2] + 0.401*x[3]; Func.cX: = Func.cX + 0.098*x[1]*x[3]; Func.cX: = Func.cX + 0.515*sqr(x[1]) – 0.325*sqr(x[3]); Func.cX: = - Func.cX {Viet Ham phat theo rang buoc g(x) < 0} g1:=sqr(x[1])-1; Func.gX: = sqr(g1+ abs(g1)); g2:=sqr(x[2])-1; Func.gX: = Func.gX + sqr(g2+ abs(g2)); g3:=sqr(x[3])-1; Func.gX: = Func.gX + sqr(g3+ abs(g3)); f:= Func.cX + Func.pX*sqr(XdomExceed(x)) + Func.Po*Func.gX; inc(Iter.Nf); End; Procedure SetInitVar(var x:Rvector); Var i:byte; RK:char; Begin ClrScr; Writeln; TextMln(‘ The’ Starting Point’:’,14); for i:=1 to Func.n Write(‘ x’,i,’=’,x[i]:9:6, ‘ ‘); Writeln; RK:=Getchr(‘ ‘,’Change’ It ?’); if RK in [c,C] then Phạm Văn Hậu Cao học Nhiệt-Lạnh 2004 - 2006 begin TextM(‘ -) The ‘New’: ‘,14); for i:=1 to Func.n Read(x[i]); end; Writeln; End; Procedure PrintOpt; Var i:byte; Begin for i:=1 to Func.n doWrite(‘ x’, i,’=’,x[i]:9:6,’ ‘): Writeln; PrintOptFunc; Writeln; Pip(1000,50,1); End; Procedure Optimizing; Var x1,y,G1,G,s:Rvector; H: Rmatrix; Begin EndOptim:=false; InitIterData; OBF(x,f); repeat While not GradDefined(x,G,f) OBF(x,f); CheckOpt(Xopt,x); if IterPrint then PrintOpt; if not EndOptim then begin Direction(H, x1, x, G1, G, S); While not Steping(S,x,y,f) OBF(y,f); end; until EndOptim or Pressed; End; Begin Bgilink; Gdetect:=detect; InitGraph(Gdetect,Gmode,’’); CrtMode; Colset.Ct:=3; InitData(x); Repeat Writeln; SS:=getChr(‘ ‘,’ ‘SetInitVar’/’RunOptim’/’Level’/’ProcTerms’/’Quit?); Case upcase(ss) of ‘S’: SetInitVar(x); ‘P’:begin ClrScr; ProcessTerms; end; ‘L’: While not DrawLevels(Xopt,x,f) OBF(x,f); ‘R’: Optimizing; end; Until upcase(SS) =Q; CloseGraph; END Phạm Văn Hậu Cao học NhiƯt-L¹nh 2004 - 2006 Phơ lơc 4: Sai sè độ ẩm hành sau sấy chế độ sấy khác T T G [g] ϕ1 [%] G [g] ϕ2 [%] Sai sè trung b×nh[%] 5.000 88 681 11,89 -2,586 5.000 88 670 10,45 -14,433 10.000 88 1.368 12,28 0,579 10.000 88 1.393 13,85 13,472 5.000 88 691 13,17 7,857 5.000 88 669 10,31 -15,529 10.000 88 1.345 10,78 -11,706 10.000 88 1.352 11,24 -7,923 7.500 88 1.034 12,96 6,137 10 7.500 88 1.010 10,89 -10,802 11 7.500 88 1.024 12,11 -0,824 12 10.540 88 1.457 13,19 8,038 13 4.460 88 617 13,26 8,581 14 7.500 88 1.034 12,96 6,137 15 7.500 88 1.044 13,79 12,966 R R R R (G - Khèi l­ỵng VLS tr­íc sÊy, ϕ1 - ®é Èm VLS tr­íc sÊy, G – khèi R R R l­ỵng VLS sau sÊy, ϕ2 - ®é Èm VLS sau sấy) Phạm Văn Hậu Cao học Nhiệt-Lạnh 2004 - 2006 R Phụ lục 5: Hình ảnh hành trước sau sấy Phụ lục 6: Hình ảnh thiết bị đo Thiết bị đo - hiển thị đa chức KIMO VT300 (Pháp) Phạm Văn HËu – Cao häc NhiƯt-L¹nh 2004 - 2006 Thiết bị đo - thị đa chức TESTO 400 (Đức) Đồng hồ đo áp suất hiển thị nhiệt độ, độ ẩm Phạm Văn Hậu Cao học Nhiệt-Lạnh 2004 - 2006 Cân điện tử OHAUS (Mỹ) Phụ lục 7: Màn hình thể kết tối ưu chạy phần mềm Cascad Phạm Văn Hậu Cao học Nhiệt-Lạnh 2004 - 2006 ... hång ngoại 7,3 4, 3 4, 7 4, 0 17 ,2 Sấy lạnh bơm nhiệt 7 ,4 4,7 4, 3 4, 3 17 ,8 SÊy kk nãng 8,7 4, 0 4, 0 3,7 15 ,6 SÊy hång ngo¹i 8,8 4, 3 4, 0 4, 0 16 ,5 Sấy lạnh bơm nhiệt 8,9 4, 7 4, 0 4, 3 17 ,2 Đỏ tối, thẳng... dụng cho cho hệ thống sấy cụ thể Nên muốn xác định chế độ sấy tối ưu sản phẩm bơm nhiệt phải tiến hnh thiết kế hệ thống sấy sau xác định chế độ sấy tối ưu theo hai phương pháp: dùng phương pháp. .. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ SẤY TỐI ƯU TRÊN MÁY BƠM NHIỆT BK- BSH 1. 4 CHO NÔNG SẢN THỰC PHẨM LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN : TS.PHẠM VN TY H Ni, 20 04 Lời mở đầu Sấy