Nghiên cứu thiết kế thiết bị sấy tảo xoắn bằng bơm nhiệt

luận văn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ---------  --------- LÊ VĂN LỄ NGHIÊN C ỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY TẢO XOẮN BẰNG BƠM NHIỆT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông lâm nghiệp Mã số : 60.52.14 Người hướng dẫn khoa học : GS.TS.Phạm Văn Thiêm HÀ NỘI - 2010 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………… i LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn GS.TS. Phạm Văn Thiêm, người ñã trực tiếp hướng dẫn, cùng tập thể thầy cô giáo Bộ môn Thiết bị bảo quản và chế biến nông sản – Khoa Cơ ñiện trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã giúp ñỡ tôi thực hiện ñề tài này Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn Trung tâm nghiên cứu sắc ký – Trường ðại học Bách khoa Hà Nội, Trường Trung cấp nghề Cơ ñiện và chế biến thực phẩm ñã tạo mọi ñiều kiện giúp tôi trong quá trình thực hiện ñề tài Và cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn tất cả các bạn bè, ñồng nghiệp ñã quan tâm ñộng viên giúp ñỡ tôi trong suốt thời gian qua Tác giả luận văn Lê Văn Lễ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………… ii LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng:  Toàn bộ số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực, chưa hề ñược bảo vệ một học vị nào  Mọi sự giúp ñỡ cho quá trình thực hiện luận văn tôi ñã trân trọng cảm ơn  Các tài liệu thông tin khai thác ñể phục vụ cho việc nghiên cứu ñề tài này tôi ñã chỉ rõ nguồn gốc tên tài liệu và tên tác giả Tôi xin chịu trách nhiệm trước pháp luật về những lời cam ñoan trên Tác giả luận văn Lê Văn Lễ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………… iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ ðƠN VỊ ðO Ký hiệu Ý nghĩa vật lý ðơn vị ño W m ðộ ẩm môi trường % W cb ðộ ẩm cân bằng % W bh ðộ ẩm bão hòa % W 1 ðộ ẩm ban ñầu của vật sấy % W 2 ðộ ẩm của vật sấy sau khi ra khỏi buồng sấy % P bh Phân áp suất bão hòa bar I k Entanpi của không khí khô kJ/kg kkk d Lượng chứa ẩm trong không khí Kg ẩm/kg kkk V t Lưu lượng thể tích trung bình của buồng sấy m 3 /h ω Tốc ñộ tác nhân sấy m/h τ Thời gian giờ t mt Nhiệt ñộ môi trường bên ngoài ºC T 1 Nhiệt ñộ vật khi ñưa vào buồng sấy ºC T 2 Nhiệt ñộ vật khi ñưa ra buồng sấy ºC ϕ Tốc ñộ sấy m 3 /h Q Nhiệt cung cấp trong quá trình sấy kCal Q N Công suất nhiệt của dàn nóng kJ/h q 0 Năng suất lạnh riêng kJ/h B Phân áp suất không khí mmHg N Công suất nhiệt của bơm kCal/h C N Nhiệt dung riêng của hơi nước kJ/kg C k Nhiệt dung riêng của không khí khô kJ/kg G 1 Khối lượng vật sấy trước khi sấy kg G 2 Khối lượng vật sấy sau khi sấy kg α Hệ số trao ñổi nhiệt ñối lưu Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………… iv λ Hệ số dẫn nhiệt 0 ρ Khối lượng riêng của không khí ở ñiều kiện tiêu chuẩn kg/m 3 ρ khối lượng riêng của không khí ở nhiệt ñộ trung bình kg/m 3 r Nhiệt hóa hơi kJ/kg Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………… v DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU Trang Bảng 1.1 Thành phần của tảo xoắn 27 Bảng 3.1 Bảng cân bằng nhiệt 62 Bảng 3.2 Bảng thông số làm việc của máy nén. 66 Bảng 3.3 Bảng tổng hợp kết quả tính toán thiết bị sấy bơm nhiệt 89 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………… vi DANH MỤC CÁC ðỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Sơ ñồ phương pháp sấy lạnh bằng chất hấp phụ và quá trình thay ñổi trạng thái không khí 6 Hình 1.2 Sơ ñồ phương pháp sấy lạnh bằng bơm nhiệt và quá trình thay ñổi trạng thái không khí 7 Hình 1.3 Phạm vi hoạt ñộng của bơm nhiệt và máy lạnh 13 Hình 1.4 Nguyên lý làm việc của bơm nhiệt nén hơi 14 Hình 1.5 ðồ thị ñặc tính của máy nén 17 Hình 1.6 Các dạng thiết bị phụ của bơm nhiệt 20 Hình 1.7 Sự phụ thuộc của lượng ẩm riêng vào ñộ ẩm tương ñối và nhiệt ñộ sấy trong quá trình tách ẩm 21 Hình 1.8 Bơm nhiệt hút ẩm có hòa trộn không khí ẩm 22 Hình 1.9 Bơm nhiệt thí nghiệm ñể sấy hạt ngũ cốc 23 Hình 1.10 Buồng sấy gỗ bơm nhiệt của hãng Westair 24 Hình 1.11 Thành phần của tảo xoắn 26 Hình 1.12 Sơ công nghệ sản xuất tảo xoắn 29 Hình 2.1 ðường cong sấy 32 Hình 2.2 .ðường cong tốc ñộ sấy 33 Hình 2.3 Ảnh hưởng của nhiệt ñộ tác nhân sấy ñến ñộng học quá trình sấy 37 Hình 2.4 Ảnh hưởng của ñộ ẩm tương ñối của tác nhân sấy ñến ñông học quá trình sấy 37 Hình 2.5 Ảnh hưởng của tốc ñộ tác nhân sấy ñến quá trình sấy 38 Hình 2.6 Sơ ñồ nguyên lý chung của thiết bị sấy bơm nhiệt 39 Hình 2.7 Chu trình tuần hoàn của tác nhân lạnh trong thiết bị 40 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………… vii sấy bơm nhiệt Hình 2.8 ðồ thị I-d biểu diễn chu trình của tác nhân sấy trong thiết bị sấy dùng bơm nhiệt 41 Hình 2.9 Nguyên lý của thiết bị bơm nhiệt 44 Hình 3.1 Sơ ñồ cấu tạo của thiết bị sấy bơm nhiệt 47 Hình 3.2 Cấu tạo của dàn bay hơi 74 Hình 3.3 Cấu tạo của dàn ngưng tụ 80 Hình 3.4 Cấu tạo thiết bị hồi nhiệt 81 MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn…………………………………………………… Lời cam ñoan…………………………………………………. Danh mục các ký hiệu………………………………………… Danh mục các bảng biểu…………………………………… Danh mục các hình vẽ………………………………………… ðặt vấn ñề…………………………………………………… Chương 1.Tổng quan nghiên cứu……………………………. 1.1 Các phương pháp hút ẩm………………………………… . 1.1.1.Phương pháp hút ẩm bằng máy ñiều hòa………………… 1.1.2.Phương pháp dùng bơm nhiệt hút ẩm……………………. 1.2.Giới thiệu các phương pháp sấy…………………………… 1.2.1.Phương pháp sấy nóng…………………………………… 1.2.2.Phương pháp sấy lạnh……………………………………. 1.3.Giới thiệu về bơm nhiệt……………………………………. 1.3.1.Giới thiệu chung………………………………………… 1.3.2.Các loại bơm nhiệt và thành phần cơ bản của bơm nhiệt 1.3.3.Ứng dụng của bơm nhiệt trong nền kinh tế quốc dân…… 1.3.4.Ưu nhược ñiểm sấy bằng bơm nhiệt…………………… 1.4.Giới thiệu về tảo xoắn……………………………………. 1.4.1.ðặc ñiểm của tảo xoắn…………………………………. 1.4.2.Quy trình công nghệ sản xuất tảo xoắn…………………. 1.4.3.Tình hình sản xuất ,tiêu thụ tảo xoắn……………………. 1.5.ðối tượng và phương pháp nghiên cứu……………………. Chương 2.Cơ sở lý thuyết tính toán một số thông số của công nghệ sấy bằng bơm nhiệt……………………………. i ii iii v vi 1 3 3 3 3 4 4 5 12 12 15 20 25 25 25 29 30 31 32 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………… 2 2.1.Các quy luật cơ bản của quá trình sấy……………………. 2.1.1.ðường cong sấy…………………………………………. 2.1.2.ðường cong tốc ñộ sấy………………………………… 2.1.3.Phân tích quá trình sấy………………………………… 2.1.4.Các yếu tố ảnh hưởng ñến chế ñộ và cường ñộ sấy……. 2.2.Cơ sở lý thuyết tính toán thiết bị sấy bơm nhiệt………… 2.2.1.Cơ sở lý thuyết………………………………………… 2.2.2.Cơ sở lý luận ñể xây dựng sơ ñồ nguyên lý thiết bị sấy bơm nhiệt…………………………………………………… 2.2.3.Sơ ñồ nguyên lý thiết bị sấy bơm nhiệt………………… Chương 3.Tính toán thiết kế thiết bị………………………… 3.1.Sơ ñồ cấu tạo………………………………………………. 3.2.Vật liệu sấy………………………………………………… 3.3.Tính nhiệt sấy lý thuyết……………………………………. 3.4.Xác ñịnh kích thước cơ bản……………………………… . 3.5.Tính toán quá trình sấy thực ………………………………. 3.6. Tính toán bơm nhiệt………………………………………. 3.6.1 Tính toán chu trình lạnh………………………………… 3.6.2.Tính toán chọn máy nén………………………………… 3.6.3. Tính toán chọn thiết bị bay hơi………………………… 3.6.4.Tính toán chọn thiết bị ngưng tụ…………………………. 3.6.5. Chọn các thiết bị ngưng tụ và bay hơi phụ (NT2 và BH2) 3.6.6.Tính toán thiết bị hồi nhiệt…………………………… 3.6.7.Tính toán trở lực và chọn quạt…………………………… Phần kết luận và ñề nghị…………………………………… . Tài liệu tham khảo……………………………………………. Phần bản vẽ cơ khí……………………………………………. 32 32 33 34 36 39 39 42 44 47 47 48 50 54 57 64 64 66 69 74 80 80 86 91 92 94 [...]... nhau: như bơm nhi t h p th , bơm nhi t nén khí, bơm nhi t nhi t ñi n…Nhìn chung hi n nay t t c các lo i bơm nhi t trên ñ u ñư c s d ng nhưng bơm nhi t nén hơi ñư c s d ng r ng rãi nh t Bơm nhi t h p th cũng ñư c chú ý b i vì ngoài qk ngư i ta còn s d ng ñư c c nhi t t bình h p th qa là ngu n nóng Ngoài ra b n lo i bơm nhi t nói trên còn ñư c ghép n i v i nhau nh m nh ng hi u qu nh t ñ nh Ví d bơm nhi... s nhi t l nh c a bơm nhi t thì: ϕε = q k + qo = ϕ + ε = 2ε + 1 l 1.3.2.Các lo i bơm nhi t và thành ph n cơ b n c a bơm nhi t 1.3.2.1.Các lo i bơm nhi t Cũng như máy l nh, bơm nhi t nén hơi có th ñư c s d ng r ng rãi và có hi u qu kinh t to l n trong h u h t các nghành kinh t công, nông, ngư và lâm nghi p Ngoài bơm nhi t nén hơi, gi ng như máy l nh, ngư i ta ch t o h u như ñ các lo i bơm nhi t làm theo... là nư c n n nông nghi p phát tri n h ñã s d ng công ngh s y bơm nhi t và s n xu t nhi u lo i thi t b s y bơm nhi t nhưng giá thành ñ t nư c ta vi c nghiên c u vi c nghiên c u ch t o thi t b s y bơm nhi t cũng ñang ñư c nghiên c u ng d ng Chính vì v y nên tôi quan tâm ñ n vi c nghiên c u thi t b s y bơm nhi t quy mô nh ðư c s hư ng d n tr c ti p c a GS.TS.Ph m Văn Thiêm, Trư ng ð i h c Bách khoa Hà N... a bơm nhi t ph thu c r t nhi u vào hi u nhi t ñ c a dàn ngưng và dàn bay hơi như dã trình bày trên M t ñi u ki n n a c a bơm nhi t ñ t hi u qu là nhu c u v nóng và l nh ph i liên t c và n ñ nh ñ th i gian hoàn v n là th p nh t Hình 1.3-Ph m vi ho t ñ ng c a bơm nhi t và máy l nh a) Máy l nh ToTa c) Bơm nhi t dùng ñ s y và sư i To=Ta, Tk>Ta d) Bơm. .. b ñi u khi n, ki m tra t ñ ng s ho t ñ ng c a bơm nhi t và các thi t b h tr : ðây là nh ng thi t b t ñ ng ñi u khi n các thi t b ph tr ngoài bơm nhi t ñ phù h p v i ho t ñ ng c a bơm nhi t Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t …………… 19 Hình 1.6 Các d ng thi t b ph c a bơm nhi t 1.3.3 ng d ng c a bơm nhi t trong n n kinh t qu c dân Bơm nhi t có th ñư c ng d ng t t c cơ s có nhu... trên ph m vi thương m i là s d ng bơm nhi t ñ s y g Nhi t ñ và ñ m là nh ng thông s r t quan tr ng ñ m b o ch t lư ng g s y Hãng Westair ñã nghiên c u và s n xu t bơm nhi t cho m c ñích này.Các công trình nghiên c u ñư c ti n hành hàng ch c năm v i hàng ch c ngàn b thi t b l p ñ t trên toàn th gi i M t ki u l p ñ t ñ c bi t c a bơm nhi t Westair ñư c mô t trên hình v Bơm nhi t là m t kh i hoàn ch nh,... hoàn c nh Vi t Nam, ta ch có th xây d ng các thi t b thí nghi m v bơm nhi t ng v i các lo i môi ch t thông d ng R12, R22, R502 và v i nhi t ñ sôi cao nh t là + 20 o C 1.3.2.6 Thi t b ngo i vi c a bơm nhi t Thi t b ngo i vi c a bơm nhi t là nh ng thi t b h tr cho bơm nhi t phù h p v i t ng phương án s d ng c a nó Thi t b ngo i vi c a bơm nhi t g m m t s lo i sau: -Các phương án ñ ng l c c a máy nén... v i nh ng ng d ng khác nhau ñư c nghiên c u ch t o và ñưa vào s d ng nhi u nư c trên th gi i Nguyên lý làm vi c: Bơm nhi t là m t thi t b dùng ñ bơm m t dòng nhi t t m c nhi t ñ th p lên m c nhi t ñ cao hơn, phù h p v i nhu c u c p nhi t ð duy trì bơm nhi t ho t ñ ng c n tiêu t n m t dòng năng lư ng khác (ñi n năng ho c nhi t năng) Như v y máy l nh cũng là m t lo i bơm nhi t và cũng có chung m t nguyên... u so sánh v i nh ng bơm nhi t s y và hút m ngày nay thì h s nhi t ñ c a nó cũng vào lo i cao K t lu n công trình nghiên c u, tác gi ñưa ra r t nhi u ưu ñi m nhưng như c ñi m v n ñ u tư r t cao b) Bơm nhi t s y g Westair (Anh) Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t …………… 23 Hình 1.10 Bu ng s y g bơm nhi t c a hãng Westair M t trong nh ng ng d ng ñ u tiên c a bơm nhi t vào công nghi... c a công nghi p l nh, bơm nhi t có bư c phát tri n c a riêng mình Nh ng thành công l n nh t c a bơm nhi t b t ñ u t nh ng năm 1940 khi hàng lo t bơm nhi t công su t l n ñư c l p ñ t thành công nhi u nư c Châu Âu ñ sư i m, ñun nóng và ñi u hòa không khí T khi x y ra cu c kh ng ho ng năng lư ng vào ñ u th p k 70, bơm nhi t l i càng kh ng ñ nh vai trò quan tr ng c a mình Hàng lo t bơm nhi t v i nh ng ng . chất sấy làm nhiệm vụ cấp nhiệt. Thiết bị sấy ñối lưu bao gồm: thiết bị sấy buồng, thiết bị sấy hầm, thiết bị sấy khí ñộng, thiết bị sấy tầng sôi, thiết bị. nghệ sấy bơm nhiệt và sản xuất nhiều loại thiết bị sấy bơm nhiệt nhưng giá thành ñắt. Ở nước ta việc nghiên cứu việc nghiên cứu chế tạo thiết bị sấy bơm nhiệt