Nghiên cứu sấy quả Hồi khô bằng hệ thống thiết bị sấy bơm nhiệt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - ĐỒN KHÁNH TRỌNG NGHIÊN CỨU SẤY QUẢ HỒI KHƠ BẰNG HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY BƠM NHIỆT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội, 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - ĐOÀN KHÁNH TRỌNG NGHIÊN CỨU SẤY QUẢ HỒI KHÔ BẰNG HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY BƠM NHIỆT Chuyên ngành kỹ thuật khí Mã số: 8520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN THỊ QUỲNH CHI Đồng Nai, 2018 i LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hoàn thành luận văn cho phép tơi bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc tới giáo viên hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Thị Quỳnh Chi dành nhiều thời gian bảo tận tình giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Trân trọng cảm ơn lãnh đạo nhà trường, phòng sau Đại học, khoa Cơ điện Cơng trình trường Đại học Lâm nghiệp giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho hoàn thành nhiệm vụ học tập nghiên cứu Trân trọng cảm ơn Nhà khoa học, bạn đồng nghiệp đóng góp nhiều ý kiến quý báu suốt q trình làm hồn chỉnh luận văn Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 15 tháng năm 2018 Tác giả luận văn Đồn Khánh Trọng ii MỤC LỤC Trang TRANG PHỤ BÌA LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii MỞ ĐẦU viii Đặt vấn đề Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu 3.1 Nội dung nghiên cứu lý thuyết 3.2 Nội dung nghiên cứu thực nghiệm Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẤY SỬ DỤNG BƠM NHIỆT TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 1.1 Động lực trình sấy 1.2 Các phương pháp sấy 1.2.1 Phương pháp sấy nóng 1.2.2 Phương pháp sấy lạnh 1.3 Phương pháp sấy sử dụng bơm nhiệt 1.3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống 1.3.2 Các tiêu chí đánh giá hiệu hệ thống sấy bơm nhiệt 1.3.3 Các nghiên cứu sấy bơm nhiệt nước 11 1.4 Vấn đề thay đổi thông số TNS 15 1.5 Tổng quan công nghệ thiết bị sấy khô hồi 16 iii Chương 2: PHƯƠNG PHÁP SẤY GIÁN ĐOẠN SỬ DỤNG BƠM NHIỆT 19 2.1 Các phương pháp sấy gián đoạn 19 2.2 Sấy gián đoạn theo mẻ sử dụng bơm nhiệt 22 2.2.2 Phương pháp cấp nhiệt gián đoạn theo kiểu ON/OFF 23 2.3 Phương pháp cấp nhiệt theo chu kỳ 24 2.3 Đánh giá sơ tượng truyền nhiệt truyền chất đồng thời vật liệu sấy gián đoạn 26 2.3.1 Cơ chế truyền nhiệt – truyền ẩm trình sấy 26 2.3.2 Truyền nhiệt – truyền ẩm trình cấp nhiệt gián đoạn 30 2.4 Một vài kết nghiên cứu sấy gián đoạn giới 31 Chương 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG SẤY BƠM NHIỆT HAI NHIỆT ĐỘ BAY HƠI 35 3.1 Giới thiệu chu trình lạnh hai nhiệt độ bay (sôi) 35 3.2.1 Nguyên lý hoạt động 36 3.2.2 Phương trình tính tốn 37 3.2.3 Điều chỉnh phân tầng áp suất van KVP 38 3.3 So sánh lý thuyết chu trình lạnh hai nhiệt độ sơi với chu trình nhiệt độ sơi 40 3.4 Những ưu điểm hệ thống sấy bơm nhiệt hai nhiệt độ sôi 41 3.4.1 Nâng cao lượng nhiệt thu hồi dàn lạnh 41 3.4.2 Nâng cao hệ số hiệu 42 3.4.3 Tiết kiệm lượng nhờ điều chỉnh suất lạnh Q0 43 3.5 Xây dựng hồn thiện mơ hình HTS bơm nhiệt hai nhiệt độ sơi 51 3.5.1 Thơng số chu trình kết tính tốn 51 3.5.2 Xây dựng chế độ vận hành hệ thống sấy 53 3.5.3 Mơ hình thiết bị thí nghiệm 57 iv Chương 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ SẤY QUẢ HỒI KHÔ 61 4.1 Mục tiêu, nội dung cứu thực nghiệm 61 4.1.1 Mục tiêu 61 4.1.2 Nội dung nghiên cứu thực nhiệm 61 4.2 Chọn Phương pháp nghiên cứu 61 4.2.1 Chọn phương pháp thực nghiệm 61 4.2.2 Chọn hàm mục tiêu nghiên cứu 62 4.2.3 Chọn tham số ảnh hưởng đến hàm mục tiêu 62 4.2.4 Phương pháp lấy mẫu thí nghiệm 63 4.2.5 Phương pháp xác định đại lượng nghiên cứu 64 4.2.5 Thiết bị thí nghiệm 64 4.2.6 Phương pháp xử lý kết thí nghiệm 64 4.3 Tổ chức tiến hành thí nghiệm 68 4.4 Kết thí nghiệm 69 4.4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ tác nhân sấy đến thời gian hàm lượng tinh dầu có hồi sấy khơ 69 4.4.2 Xác định chế độ sấy hồi hợp lý 72 4.4.3 Thực nghiệm sấy theo nhiệt độ tác nhân sấy tối ưu 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 Kết luận 76 Kiến nghị 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG Tên bảng TT 1.1 1.2 Các nghiên cứu sấy bơm nhiệt gần tác giả giới So sánh chất lượng thực phẩm sấy công nghệ sấy lạnh so với công nghệ sấy truyền thống Trang 13 14 3.1 Thơng số chu trình lạnh (mơi chất R22) theo thiết kế 51 3.2 Thơng số chu trình lạnh thường gặp vận hành HTS 51 3.3 Thông số hệ thống sấy bơm nhiệt 52 3.4 Các chế độ vận hành HTS 56 3.5 Số lượng, thông số kĩ thuật thiết bị đo hệ thống 60 4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến hàm lượng tinh dầu thời gian sấy 4.2 Kết thí nghiệm sấy theo nhiệt độ tác nhân sấy tối ưu 69 74 vii DANH MỤC HÌNH TT Tên hình Trang 1.1 Động lực trình sấy 1.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc HTS sử dụng bơm nhiệt 1.3 Quá trình biến đổi trạng thái khơng khí HTS đồ thị I-d 1.4 Một buồng sấy gỗ bơm nhiệt hãng Westair 12 1.5 Q trình phơi khơ hồi 17 1.6 Lị sấu hồi khơ đề tài cấp Bộ NN&PTNT thiết kế chế tạo 18 2.1 Sơ đồ phân loại tổng quát kiểu sấy gián đoạn 20 2.2 Sơ đồ cấp nhiệt ngừng cấp nhiệt cho buồng sấy 24 2.3 Các dạng profiles nhiệt độ TNS HTS bơm nhiệt hai nhiệt độ sôi 25 2.4 Quan hệ hệ số am δ với nhiệt độ độ ẩm 28 2.5 Sự thay đổi nhiệt độ độ ẩm bên VLS theo thời gian 28 2.6 2.7 2.8 2.9 Biến thiên độ chứa ẩm bề mặt trung bình vật liệu sấy cấp nhiệt ngừng cấp nhiệt theo chu kỳ [20] Mơ hình thiết bị thí nghiệm Zalmed 42/250/M Sự thay đổi khối lượng VLS theo thời gian thay đổi nhiệt độ theo chu kỳ Sự thay đổi khối lượng VLS theo thời gian thay đổi độ ẩm tương đối theo chu kỳ 31 33 33 34 3.1 Sơ đồ cách mắc dàn bay 36 3.2 Sơ đồ nguyên lý chu trình lạnh hai nhiệt độ sơi 36 3.3 Hình ảnh cấu tạo van điều chỉnh áp suất KVP 38 3.4 Sơ đồ lắp đặt hệ thống lạnh nhiệt độ bay van KVP 39 viii 3.5 Quá trình thu nhiệt từ khơng khí hệ thống hai nhiệt độ sôi 42 3.6 Nhu cầu suất lạnh thay đổi theo thời gian 43 3.7 Khả điều chỉnh suất lạnh hai dàn bay 44 3.8 Sơ đồ thiết bị chu trình tiết lưu hút 45 3.9 Chu trình tiết lưu hút biểu đồ suất lạnh phụ thuộc vào áp suất hút đặt van KVP 45 3.10 Sơ đồ tuần hồn khơng khí có bypass 48 3.11 Đồ thị h-d biểu diễn chu trình TNS có bypass 49 3.12 3.13 Các điểm trạng thái khơng khí ẩm HTS sử dụng bypass đồ thị -d Ảnh hưởng việc điều chỉnh tỉ lệ bypass đến tổng lượng nhiệt thu hồi dàn bay 53 55 3.14 Đồ thị lgp-h chu trình 56 3.15 Đồ thị lgp-h chu trình C, D 56 3.16 Đồ thị lgp-h chu trình E, F, G 57 3.17 Sơ đồ mơ hình hệ thống sấy bơm nhiệt hai nhiệt độ sơi 58 3.18 Sơ đồ mơ hình đơn giản hệ thống sấy bơm nhiệt hai nhiệt độ sôi 58 3.19 Sơ đồ điểm đo 59 4.1 Thí bị thí nghiệm sấy hồi khơ 68 4.2 4.3 Đồ thị tương quan nhiệt độ chưng cất với hàm lượng tinh dầu Đồ thị tương quan nhiệt độ chưng cất với thời gian sấy 71 72 64 hiệu 4.2.5 Phương pháp xác định đại lượng nghiên cứu - Xác định thời gian sấy: thời gian sấy định từ lúc thiết bị sấy hoạt động hồi khô đạt độ ẩm 13%, thời gian tính phút - Xác định hàm lượng tinh dầu hồi khô sau sấy: Là số lượng tinh dầu thu đợn vị trọng lượng khơ (100g) tính % - Độ ẩm hồi khô xác định máy đo độ ẩn chuyên dùng - Hàm lượng tinh dầu có hồi khơ xác định theo phương pháp trích ly với dung mơi atanol thiết bị shoclet chuyên dùng 4.2.5 Thiết bị thí nghiệm Q trình thí nghiệm tiến hành phịng thí nghiệm mơn q trình thiết bị cơng nghệ hóa học- thực phẩm viện hóa học thuộc Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Thiết bị thí nghiệm hệ thống sấy hồi khô thiết bị bơm nhiệt chuyên dùng phục vụ đề tài cấp nhà nước: " Nghiên cứu công nghệ thiết kế chế tạo sản phẩm hồi đạt tiêu chuẩn xuất khẩu" mã số: ĐTĐL.CN-31/18 4.2.6 Phương pháp xử lý kết thí nghiệm a) Xác định số lần thí nghiệm Để kết thí nghiệm xác chúng tơi tiến hành thí nghiệm theo lơ, lơ có ba thí nghiệm Theo định luật số lớn phân bố xác suất trung bình mẫu tiệm cận chuẩn [8], [12], [14] Công thức ước lượng mẫu tổng thể là: S S   P X  u 12  m  X  u 12     n n  Trong đó: X - trị số trung bình mẫu tổng thể; S - tiêu chuẩn mẫu;  - mức ý nghĩa  = 0,05 ; -  = 0,95 tra bảng uα12 = 1,96 Nếu gọi  sai số tuyệt đối ước lượng, ta có: 65   u12  S n    P  X    m  X      Dung lượng mẫu cần thiết là: nct  u 12  S 104 X    % (4.1) c Trong c% sai số tương đối ước lượng, lấy c% = 5% b) Xác định mơ hình tốn học Hàm mục tiêu biểu thị mơ hình tốn học phương trình hồi quy bậc dạng tổng quát sau [8], 12; [14] k 1 k k k y = b0 +  b i X i    b ij X i X j   b ii X i i 1 i 1 ji 1 N i 1 ( 4.2) k Các hệ số: b0  a  Y  P  u N  X iu Yu i 1 u 1 u 1 N bi = e  u 1 N bii = c  u 1 N bij =g  X iu X ju Y u X iu Yu ; u 1 K N N Xiu Yu  d. X 2ju Yu  p. Yu i 1 u 1 u 1 Trong đó: K - số yếu tố ảnh hưởng; b0, bi, bij, bii - hệ số hồi quy; j = i + 1; N - số thí nghiệm; i - số yếu tố c) Kiểm tra tính đồng phương sai Kiểm tra tính đồng phương sai theo tiêu chuẩn Kohren Gtt =S m / N  S2 u (4.3) u 1 Trong đó: S2m - phương sai lớn tổng số thí nghiệm; S2u - phương sai thực nghiệm thứ n với số lần lặp lại mu 66 S 2u = mu  Yui  Yu  m u  n 1 (4.4) Trong đó: mu - số lần lặp lại điểm thí nghiệm; Yui - giá trị thơng số điểm u; Yu - giá trị trung bình thơng số điểm u Yu  mu  Yiu mu i 1 (4.5) Thay công thức (4.5); (4.4) vào (4.3), xác định giá trị Kohren theo tính tốn Gtt, so sánh với giá trị Kohren tra bảng Gb Nếu Gtt < Gb giả thiết H0 khơng mâu thuẫn với số liệu thí nghiệm, phương sai thí nghiệm coi đồng cường độ nhiễu ổn định thay đổi thông số thí nghiệm d) Kiểm tra giá trị có nghĩa hệ số hồi quy Các hệ số hồi quy b0; bi; bij; bii phương trình (4.2) kiểm tra mức ý nghĩa theo tiêu chuẩn Student: Ti = bi / Sbi Trong đó: Sbi - phương sai hệ số hồi qui, hệ số có nghĩa Ti > Tb, Tb giá trị tra bảng theo tiêu chuẩn Student e) Kiểm tra tính tương thích phương trình hồi quy Sau kiểm tra giá trị có ý nghĩa hệ số hồi quy ta phương trình hồi quy thực nghiệm chúng cần phải kiểm tra theo tiêu chuẩn Fisher: S2 Ft t  Se (4.6) Trong đó: S2 - phương sai tuyển chọn tính theo cơng thức sau: 67  N ˆ u  Yu S =  Y N  k u 1 2  S 2e - phương sai nhiễu tạo nên xác định theo công thức: S2e = N Su N u 1 Sau xác định tiêu chuẩn Fisher theo công thức (4.6) so sánh giá trị tra bảng Fb, Ftt < Fb, mơ hình tương thích ngược lại mơ hình khơng tương thích f) Kiểm tra khả làm việc mơ hình hồi quy Mơ hình hồi quy xây dựng nhằm mục đích dự báo giá trị hàm Y toạ độ quan sát, phép kiểm tra để khẳng định mơ hình có thực phản ánh ảnh hưởng yếu tố đến hàm mục tiêu hay khơng Mơ hình có khả làm việc giá trị dự báo Y toạ độ xác có sai số nhỏ hai lần so với việc gán cho toạ độ có giá trị trung bình Y tính theo tồn thí nghiệm Y N m N Y    ui N  Yu Nm u 1 u 1 u 1 Để đánh giá khả làm việc mơ hình dùng hệ số đơn định (R2) tính theo cơng thức: R 1 m( N  k )S  N (m  1)S 2e N m ( Yu  Y )  N (m  1)S 2e u 1 Mơ hình có khả làm việc R2  0,75 (4.7) 68 g) Chuyển phương trình hồi quy dạng thực Để mơ tả ảnh hưởng tham số đầu vào đến tiêu nghiên cứu cần đưa phương trình hồi qui dạng thực với biến thông số tự nhiên có thứ nguyên n n n i 1 i 1 ji Y = a0 +  a i X i    a ij X i X j Các hệ số hồi qui a0; ai; aji xác định theo hệ số hồi qui dạng mã b i X io n n b ij X 0i X j   a = b 0-  ; 1 i  j i 1 i 1 ji n b1 n b ij b ii   X 0i aj = 1 j1  i  j i ij; a ij  a ii  b ij  i  j b ii i (i  j ) Xi - giá trị thực tham số đầu vào 4.3 Tổ chức tiến hành thí nghiệm Sau cơng tác chuẩn bị hồn tất, chúng tơi tiến hành thí nghiệm theo kế hạch định, q trình thiết bị thí nghiệm thể hình 4.1 - Quy trình: Quả hồi sau ủ 2,3 ngày ta cho vào khay sấy sau cho vào buồng sấy thiết bị sấy, điều chỉnh chế độ sấy để làm thí nghiệm - Thiết bị sấy Hình 4.1 Thíết bị thí nghiệm sấy hồi khơ 69 4.4 Kết thí nghiệm 4.4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ tác nhân sấy đến thời gian hàm lượng tinh dầu có hồi sấy khơ a) Kết thí nghiệm: Đề tài tiến hành thí ngiệm chưng cất tinh dầu với nguyên liệu hồi tươi thu hái, thiết bị thí nghiệm hệ thống thiết bị sấy bơm nhiệt Các thang nhiệt độ tác nhân sấy chọn là: 350C, 400C, 450C, 500C, 550C Thời gian sấy tình kể từ đưa sản phẩm vào buồng sấy độ ẩm đạt yêu cầu 13% Kết thí nghiệm ghi phụ lục sau xử lý kết ghi bảng 4.1 Bảng 4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến hàm lượng tinh dầu thời gian sấy TT Nhiệt độ tác nhân Hàm lượng tinh dầu (%) Thời gian sấy (phút) Lần Lần Lần Lần Lần Lần sấy C 35 12,61 12,69 12,71 831 827 835 40 12,12 12,23 12,18 719 734 729 45 11,82 11,51 11,47 621 627 642 50 11,23 11,17 11,29 615 636 606 55 10,31 630 638 629 10,11 10,21 70 b) Thiết lập phương trình tương quan Từ kết thí nghiệm bảng 4.1, sử dụng phần mềm tốn học, chúng tơi thiết lập phương trình tương quan hàm mục tiêu tham số ảnh hưởng sau: 1.Ảnh hưởng nhiệt độ tác nhân sấy đến hàm lượng tinh dầu ký hiệu Q - Mơ hình hồi quy: Q = 16,08 +0,1t - 0,002t2 (4.8) Giá trị tính tốn tiêu chuẩn Kohren Gtt = 0,52, giá trị tính tốn tiêu chuẩn Fisher Ftt = 2,55 - Kiểm tra tính đồng phương sai: giá trị Kohren tra bảng với α=0,05: Gb = 0,788, so sánh với giá trị Kohren tính tốn ta có: Gtt = 0,52 < Gb =0,788 Phương sai thí nghiệm coi đồng - Kiểm tra tính tương thích phương trình hồi quy: giá trị Fisher tra bảng VII [12] với mức độ xác nghiên cứu 0,05 có Fb = 3,25, so sánh với giá trị Fisher tính tốn ta có: Ftt = 2,55 < Fb = 3,79 Nên mơ hình hồi quy có tương thích Từ kết thí nghiệm bảng 4.1 ta xây dựng đồ thị tương quan nhiệt độ tác nhân sấy với hàm lượng tinh dầu hình (4.2) Hàm lượng tinh dầu (%) 71 15 14 13 12 11 10 35 40 45 50 55 Nhiệt độ tác nhân sấy (độ C) Hình 4.2 Đồ thị tương quan nhiệt độ chưng cất với hàm lượng tinh dầu 2)Ảnh hưởng nhiệt độ tác nhân sấy đến thời gian chưng cất ký hiệu T - Mơ hình hồi quy: T = 2950 -92,485t+0,915t2 (4.9) Giá trị tính tốn tiêu chuẩn Kohren Gtt = 0,411, giá trị tính tốn tiêu chuẩn Fisher Ftt = 2,12 - Kiểm tra tính đồng phương sai: giá trị Kohren tra bảng với α = 0,05: Gb = 0,788, so sánh với giá trị Kohren tính tốn ta có: Gtt = 0,411 < Gb = 0,788 Phương sai thí nghiệm coi đồng - Kiểm tra tính tương thích phương trình hồi quy: giá trị Fisher tra bảng VII [12] với mức độ xác nghiên cứu 0,05 có Fb = 3,25, so sánh với giá trị Fisher tính tốn ta có: Ftt = 2,12 < Fb = 4,79 Nên mơ hình hồi quy có tương thích Từ kết thí nghiệm bảng 4.1 ta xây dựng đồ thị tương quan nhiệt độ tác nhân sấy với thời gian sấy hình (4.3) Thời gian sấy (Phút) 72 900 850 800 750 700 650 600 550 500 35 40 45 50 55 Nhiệt độ tác nhân sấy (độ C) Hình 4.3 Đồ thị tương quan nhiệt độ chưng cất với thời gian sấy 4.4.2 Xác định chế độ sấy hồi hợp lý Mục đích tốn tìm giá trị nhiệt độ tác nhân sấy để hàm lượng tinh dầu lớn thời gian sấy nhỏ nhất, toán đa mục tiêu, để giải toán cần phải lựa chọn xây dựng phương pháp giải Phương pháp giải tốn tối ưu trình bày tài liệu [14], sau ứng dụng vào trường hợp tốn a) Phương pháp tìm giá trị tối ưu thông số đầu vào Sau xác định hai hàm mục tiêu Q T theo công thức (4.8 (4.9), hai hàm mục tiêu có thứ nguyên khác nhau, có cực trị khác chúng tơi sử dụng phương pháp tìm lời giải tối ưu tổng quát có mặt nhiều hàm mục tiêu [14], nội dung phương pháp tóm tắt sau: Từ kết phân tích ta có mơ hình tốn học tốn tuyển chọn nêu là: Q = f1(,t) max (4.10) T = f2(,t) (4.11) tmin  t tmax (4.12) 73 Với: t - nhiệt độ chưng cất, tham số cần tìm tối ưu Q, T - Hàm lượng tinh dầu thời gian chưng cất tính theo (4.8) (4.9) Ta có toán tối ưu với mục tiêu: Phương pháp giải toán tối ưu đa mục tiêu tổng kết tài liệu thông tin khoa học kỹ thuật Lâm nghiệp số năm 1997 Ta cần phân tích nội dung cách giải theo phương pháp nêu để chọn phương pháp thích hợp cho tốn Bài tốn tối ưu đa mục tiêu chuyển toán mục tiêu qua phiếm hàm mục tiêu F(xi) max đó, với ràng buộc điều kiện biên (4.8 (4.9) Để giải toán đa mục tiêu sử dụng phương pháp hàm tổng quát Sau xác định hàm mục tiêu, hàm mục tiêu có thứ ngun khác nhau, tính chất cực trị khác Chúng sử dụng phương pháp tìm lời giải tối ưu tổng qt có mặt nhiều hàm mục tiêu, nội dung phương pháp tóm tắt sau: - Biển đổi hàm hàm lượng tinh dầu thông qua phiến hàm F - Xác định giá trị cực đại hàm mục tiêu: Qmax; Tmax - Lập hàm tỷ lệ tối ưu: 1  T F , 2  ; (4.13) Tmax Q max - Lập hàm tỷ lệ tối ưu tổng quát:  = 1 1 + 22 (4.14) đó: 1 + 2= ( lấy 1 = 2 coi trọng số hai hàm nhau) - Khảo sát hàm tỷ lệ tối ưu tổng quát ( 4.14) - Biện luận để tìm giá trị tối ưu hàm mục tiêu b) Kết giải toán tối ưu theo phương pháp lập hàn tổng quát - Biểu diễn hàm Q F=  - Q Max thông qua phiếm hàm F(t) Min sau: Min  giá trị hàm lượng tinh dầu lớn lấy theo giá trị thực tế  =17% 74 Ta có phiếm hàm F(t) = 17- Q= 17- 16,08 +0,1t - 0,002t2 = 0,92- 0,1t - 0,002t2 Lập hàm tỷ lệ tối ưu 1: 1 = 0,39+ 0,0096t - 0,00015 t2 (4.15) Lập hàm tỷ lệ tối ưu 2: 2 = 4,804-0,1406t +0,00149 t2 (4.16) Lập hàm tỷ lệ tối ưu tổng quát  = 5,195- 0,131t +0,00134 t2 (4.17) Khảo sát hàm tổng quát cách lấy đạo hàm ta tìm giá trị t=48,8 thay giá trị t= 48,8 vào hàm tổng quát  ta thấy hàm tổng quát đạt cực tiểu min = 8,38 Như với nhiệt độ tác nhân sấy t= 48,8 độ C cho thời gian sấy ngắn hàm lượng tinh dầu đạt yêu cầu Q= 11,31% Kết luận giá trị tối ưu nhiệt độ tác nhân sấy hệ thống sấy bơm nhiệt sấy hồi khô là; t= 48,80C, với thông số hàm lượng tinh dầu cao Q= 11,31%, thời gian chưng cất ngắn T=615 phút 4.4.3 Thực nghiệm sấy theo nhiệt độ tác nhân sấy tối ưu Sau xác định chế độ sấy tối ưu tác nhân sấy, chúng tơi tiến hành thí nghiệm để khiểm nghiệm lại tính tốn phần trên, kết thí nghiệm sau xử lý ghi bảng 4.2 Bảng 4.2 Kết thí nghiệm sấy theo nhiệt độ tác nhân sấy tối ưu Số TT Hàm mục tiêu Giá trị tối ưu tính theo theo lý thuyết Giá trị tối ưu theo thực nghiệm Sai số 11,31 11,27 0,003% 615 621 0,009% Hàm lượng tinh dầu cịn lại hồi sấy khơ (%) Thời gian sấy (phút) Nhận xét: Từ kết thu bảng 4.2, chúng tơi có nhận xét sau: 75 - Sai số giá trị thực nghiệm hàm lương tinh dầu sản phẩm sau sấy chế độ tối ưu với giá trị tính tốn theo lý thuyết 0,003%, từ giá trị tối ưu tìm hồn tồn tin cậy - Sai số giá trị thực nghiệm thời gian sấy với giá trị tính theo lý thuyết 0,009%, giá trị tối ưu tính tốn phần hồn tồn tin cậy 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau nghiên cứu xong đề tài rút số kết luận sau Đề tài xây dựng mơ hình thiết bị sấy hồi khô phương pháp sấy bơm nhiệt hai nhiệt độ sơi, phân tích, tính tốn thơng số hệ thống sấy bơm nhiệt Đề tài phân tích sơ khoa học q trình sấy, phân tích yếu tố ảnh hưởng đến thời gian, hàm lượng tinh dầu trình sấy hồi khơ, từ lựa chọn yếu tố ảnh hưởng đến q trình sấy là: nhiệt độ tác nhân sấy Đề tài tiến hành nghiên cứu thực nghiệm phịng thí nghiệm chuyên dùng, xác định hàm lượng tinh dầu thời gian sấy loại tươi, từ thiết lập phương trình tương quan ảnh hưởng tham số đầu vào với hàm mục tiêu theo phương trình (4.8), (4.9) Đề tài lựa chọn phương pháp giải toán tối ưu đa mục tiêu nông lâm nghiệp, tiến hành giải toán tối ưu hàm mục tiêu (4.8), (4.9), xác định thông số tối ưu nhiệt độ tác nhân sấy t= 48,80C với thơng số tối ưu hàm lượng tinh dầu lớn Qmax=11,31% thời gian sấy ngắn Tmin = 615 phút Kiến nghị Do thời gian nghiên cứu có hạn, hạn chế thiết bị phân tích, để đề tài hoàn thiện cần tiếp tục nghiên cứu nội dung sau: Nghiên cứu tiếp số thông số công nghệ thiết bị vận tốc sấy, cơng suất máy nén, diện tích dàn lạnh Cần nghiên cứu thêm hàm tiêu chất lượng hồi khơ, để từ đánh giá tồn diện q trình sấy hồi khơ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Trần Văn Phú: Kỹ thuật sấy, NXB Giáo dục, 2008 Trần Văn Phú: Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, NXB Khoa học kỹ thuật, 2002 Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy: Kỹ thuật lạnh sở, NXB Giáo dục, 2009 Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, Đinh Văn Thuận: Kỹ thuật lạnh ứng dụng, NXB Giáo dục, 2003 Nguyễn Đức Lợi: Tự động hóa hệ thống lạnh, NXB Giáo dục, 2010 Hồng Văn Chước: Giáo trình Kỹ thuật sấy, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2004 Phạm Văn Tùy: Phương pháp tính tốn phân tích hiệu hệ thống lạnh, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2005 Lê công Huỳnh (1995), Phương pháp nghiên cứu khoa học phần nghiên cứu thực nghiệm, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội Đặng Quốc Phú, Trần Thế Sơn, Trần Văn Phú: Truyền nhiệt, NXB Giáo dục, 2006 10 Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ: Hệ thống sấy lạnh bơm nhiệt Haihaco, Tạp chí KHCN Nhiệt, số 2/ 1998 11 Phạm Văn Tùy nhóm tác giả: “Nghiên cứu công nghệ hút ẩm sấy lạnh nông sản thực phẩm bơm nhiệt máy nén”, Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu cấp Bộ, ĐHBK Hà Nội, 2003 12 Phạm Văn Lang, Bạch Quốc Khang (1998), Cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm ứng dụng kỹ thuật nông nghiệp, NXB Nông nghiệp Hà Nội 13 Phan Thị Hồng Thanh: Nghiên cứu hợp lý hóa chế độ sấy lạnh hành tây bơm nhiệt máy nén, Luận văn thạc sĩ, ĐHBK Hà Nội, 2009 14 Đào Quang Triệu (1991), Phương pháp giải toán tối ưu tổng quát nghiên cứu trình phức tạp với ứng dụng quy hoạch thực nghiệm vi tính Tuyển tập Cơng trình nghiên cứu khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp, Trường đại học Nông nghiệp I, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 15 Nguyễn Phong Nhã: Nghiên cứu thực nghiệm đặc tính động học q trình bám tuyết bề mặt dàn bay – tách ẩm máy sấy lạnh, Luận văn thạc sĩ, ĐHBK Hà Nội, 2007 Tiếng Anh 16 K.J Chua, S.K Chou: A modular approach to study the performance of a twostage heat pump system for drying, Applied Thermal Engineering 25, p1363–1379, 2005 17 Tadeusz Kudra, A.S Mujumdar: Advanced drying Technology, Marcel Dekker Inc, 2002 18 S.K Chou and K.J Chua: Heat Pump Drying Systems, Chapter 47 Handbook of Industrial drying, © 2006 by Taylor & Francis Group, LLC 19 K.J.Chua, A.S Mujumdar, S.K Chou: Intermittent drying of bioproducts–an overview, Bioresource Technology 90, p285–295, Elsevier, 2003 20 A.S Mujumdar and C.L Law: Drying Technology: Trends and Applications in Postharvest Processing, © Springer Science + Business Media, LLC 2010 21 S.J Kowalski, A Pawłowski: Energy consumption and quality aspect by intermittent drying, Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, Elsevier Publisher, 2011 22 P.K Adapta, G.J Schoenau and S Shokhansanj: Performance study of a heat pump dryer system for specialty crops, International journal research, Part 1,2, 2006 ... chon thực đề tài: "Nghiên cứu sấy hồi khô hệ thống sấy bơm nhiệt" Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu đề tài xây dựng hồn thiện mơ hình hệ thống sấy bơm nhiệt, từ xác định chế độ sấy hồi khô đạt yêu cầu... dung nghiên cứu 3.1 Nội dung nghiên cứu lý thuyết - Xây dựng mơ hình hệ thống sấy bơm nhiệt hai nhiệt độ sơi - Tính tốn thơng số hệ thống sấy bơm nhiệt - Hồn thiện mơ hình thí nghiệm hệ thống sấy. .. HÌNH HỆ THỐNG SẤY BƠM NHIỆT HAI NHIỆT ĐỘ BAY HƠI Hệ thống sấy bơm nhiệt hai nhiệt độ sôi nghiên cứu, tính tốn thiết kế tài liệu [12] Việc xây dựng mơ hình thiết bị thực tế chưa hoàn thành chọn thiết