Luận văn nghiên cứu thiết kế thiết bị sấy vải quả kiểu đối lưu và bức xạ nhiệt năng suất 1tấnmẻ

luận văn

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . i BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ----------      ---------- HOÀNG QUANG SÁNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY VẢI QUẢ KIỂU ðỐI LƯU VÀ BỨC XẠ NHIỆT NĂNG SUẤT 1 TẤN/MẺ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông, lâm nghiệp Mã số : 60.52.14 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. TRẦN NHƯ KHUYÊN HÀ NỘI – 2010 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . ii LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và hoàn toàn chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Tôi cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ ñể thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Hoàng Quang Sáng Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . iii LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành ñề tài nghiên cứu ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi ñã nhận ñược rất nhiều sự quan tâm giúp ñỡ nhiệt tình của thầy cô, bạn bè và người thân. Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến thầy giáo PGS-TS. Trần Như Khuyên ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành ñề tài nghiên cứu. Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô Bộ môn Thiết bị bảo quản và chế biến nông sản Khoa Cơ ñiện, Khoa sau ñại học - Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội, Ban Giám Hiệu, các Phòng, Khoa và toàn thể cán bộ, giáo viên, công nhân viên của Trường Cao ñẳng Kỹ thuật Công nghiệp, các ñồng nghiệp và người thân, bạn bè ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này. Hà Nội, ngày . tháng . năm 2010 Tác giả Hoàng Quang Sáng Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Lời cam ñoan i Lời cảm ơn iii Mục lục Error! Bookmark not defined. Danh mục chữ viết tắt v Danh mục bảng viii Danh mục hình ix Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . v MỤC LỤC MỞ ðẦU i Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ vải quả trên thị trường 4 1.2 ðặc ñiểm cấu tạo và thành phần hóa học của vải quả 7 1.3 Yêu cầu về vải quả nguyên liệu 11 1.4 Quy trình công nghệ làm khô vải quả 13 1.6 Cơ sở lí thuyết của quá trình sấy 21 1.7 Mục ñích và nhiệm vụ nghiên cứu của ñề tài 31 Chương 2. ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 ðối tượng nghiên cứu 32 2.2 Phương pháp nghiên cứu 33 Chương 3. NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY VẢI QUẢ 39 3.1 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ sấy vải quả 39 3.1.1. Mục ñích 39 3.1.2. Kết quả khảo sát chế ñộ sấy vải quả trong sản xuất 39 3.1.3 ðề xuất phương án cải tiến quy trình công nghệ sấy vải quả 41 3.2 Khảo sát chế ñộ sấy vải quả trong phòng thí nghiệm 43 3.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt ñộ tác nhân sấy x 1 ( o C) 43 3.2.2 Ảnh hưởng của tốc ñộ tác nhân sấy x 2 (m/s) 44 3.3 Hoàn thiện quy trình công nghệ sấy vải quả 46 3.3.1. Sơ ñồ quy trình công nghệ sản xuất vải quả 46 3.3.2. Thuyết minh qui trình công nghệ 48 Chương 4. LỰA CHỌN SƠ ðỒ NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ VÀ XÁC ðỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH SẤY 50 4.1 Lựa chọn nguyên lý thiết kế thiết bị sấy vải quả 50 4.2 Xác ñịnh các thông số cơ bản của quá trình sấy 52 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . vi 4.2.1 Tính toán nhiệt cho quá trình sấy 52 4.2.2 Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ 52 4.2.3 Tính toán các thông số cơ bản của quá trình sấy lý thuyết 53 4.2.4 Xác ñịnh các kích thước cơ bản của buồng sấy 57 4.2.5 Tính toán quá trình sấy thực 59 Chương 5. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN PHỤ TRỢ CỦA HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY 67 5.1 Tính toán thiết bị trao ñổi nhiệt 67 5.1.1 Các thông số lựa chọn và tính toán ban ñầu 68 5.1.2 Tính toán quá trình trao ñổi nhiệt 72 5.2 Tính toán lò ñốt 77 5.3 Tính toán quạt gió 78 5.3.1 Năng suất quạt gió 78 5.3.2 Áp suất toàn phần của quạt gió 79 5.3.3 Công suất cần thiết của quạt gió 81 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 82 1 Kết luận 82 2 ðề nghị 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC 85 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TB: Trung bình TL: Trọng lượng TV: Thành viên TH: Tổng hợp HTS: Hệ thống sấy TNS: Tác nhân sấy VLS: Vật liệu sấy TN: Thí nghiệm Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . viii DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 1.1 Diện tích và sản lượng vải của Việt Nam. 5 1.2 Sự gia tăng diện tích và sản lượng thu hoạch của cây vải. 6 1.3 Thành phần hoá học của phần thịt quả vải 9 3.1 Kết quả phân tích hóa học và cảm quan mẫu sản phẩm sấy 40 3.2 Kết quả thí nghiệm xác ñịnh ảnh hưởng của nhiệt ñộ tác nhân sấy x 1 43 3.3 Ảnh hưởng của tốc ñộ tác nhân sấy x 2 tới hàm Y j 45 5.1 Các thông số kỹ thuật của hệ thống thiết bị sấy vải quả 81 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . ix DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang 1.1 Một số hình ảnh về vải 8 1.2 Quy trình công nghệ làm khô vải quả 13 1.3 Mô hình lò sấy vải thủ công 15 1.4 Sơ ñồ nguyên lý cấu tạo hệ thống sấy vải quả SVQ-1 17 1.5 Sơ ñồ hệ thống sấy gián tiếp bằng không khí nóng 20 1.6 Thiết bị sấy bằng năng lượng mặt trời kiểu Tuynen 21 1.7 ðường cong sấy 24 1.8 ðường cong tốc ñộ sấy 25 1.9 ðường cong nhiệt ñộ sấy 26 2.1 Vải quả nguyên liệu 32 2.2 Tủ sấy vạn năng ED-240 33 2.3 Thiết bị ño tốc ñộ gió AR826 36 2.4 Máy ño ñộ ẩm MC- 7806 36 2.5 Thiết bị phân tích các chỉ tiêu hóa học của vải quả tại Viện nghiên cứu rau quả 36 3.1 Hình ảnh vải quả khô sau khi sấy bị cháy 41 3.2 Quy trình công nghệ làm khô vải quả 42 3.3 ðồ thị ảnh hưởng của nhiệt ñộ tác nhân sấy x 1 ñến các hàm Y j 44 3.4 ðồ thị ảnh hưởng của tốc ñộ tác nhân sấy x 2 ñến các hàm Y j 45 3.5 Quy trình công nghệ làm khô vải quả 47 4.1 Sơ ñồ thiết bị sấy vải quả SV-1,0 50 4.2 Biểu diễn quá trình sấy lý thuyết trên ñồ thị I – d 54 4.3 Sơ ñồ bố trí các thanh treo vải quả trong buồng sấy 58 4.4 ðồ thị I – d biểu thị quá trình sấy thực tế 60 5.1 Sơ ñồ cấu tạo thiết bị trao ñổi nhiệt dạng tấm phẳng 68 5.2 Sơ ñồ nguyên lý cấu tạo lò ñốt 77 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . 1 MỞ ðẦU Cây vải thuộc nhóm cây ăn quả Á nhiệt ñới, ñược trồng chủ yếu ở các tỉnh phía Bắc nước ta như: Lục Ngạn (Bắc Giang); Chí Linh, Thanh Hà (Hải Dương); ðông Triều (Quảng Ninh),…ðây là một trong những cây ăn quả có giá trị kinh tế cao, ñược coi là cây chủ lực trong vườn. Diện tích trồng vải ở nước ta không ngừng tăng lên. Năm 1995 diện tích trồng vải của cả nước là 13.500ha với sản lượng 27.000tấn, năm 1999 là 35.000ha với sản lượng là 50.000tấn. Dự kiến ñến năm 2010 diện tích trồng vải là 70.000ha với sản lượng là 150.000tấn. Sản phẩm vải, bao gồm vải quả tươi và sản phẩm chế biến từ vải (vải quả sấy khô, vải hộp, rượu vải,…) ñược thị trường thế giới ưa chuộng. Trong những năm qua, vải quả tươi và vải hộp của nước ta ñã ñược tiêu thụ với khối lượng khá lớn ở một số thị trường thế giới như: Pháp, ðức, Hà Lan, Thuỵ Sĩ, Hàn Quốc, Malaysia, Úc, Nhật, Trung Quốc, Singapore, Hồng Kông, Côoét, Irăc,…còn vải quả khô chủ yếu ñược xuất khẩu sang Trung Quốc, Hà Lan, Singapore, Hồng Kông,… Ở thị trường trong nước, vải ñược tiêu thụ dưới dạng quả tươi là chính. Các sản phẩm chế biến từ vải như: vải ñóng hộp, vải sấy khô, dân ta chưa quen sử dụng. Vì vậy, vào mùa thu hoạch tuy sản lượng vải nước ta chưa nhiều nhưng do thời vụ thu hoạch quá ngắn (30-35ngày) ñã tạo nên áp lực tiêu thụ rất lớn. Ở một số thời ñiểm (ñầu vụ hoặc cuối vụ) những thị trường xa nơi sản xuất, mặc dù có nhu cầu tiêu thụ lớn nhưng không ñáp ứng ñược. Ngược lại, vào giữa vụ thu hoạch, sản phẩm nhiều gây ứ ñọng, giá bán thấp rất ñã gây nhiều thiệt hại cho nông dân. Có một số vùng trồng vải như Lạng sơn, Thái nguyên, Hoà Bình,…nhất là các ñịa phương vùng cao ñã xuất hiện tình trạng vải quả không tiêu thụ ñược, ñể rụng thối quanh gốc cây, gây lãng phí rất lớn.