Thiết kế hệ thống thiết bị sấy bơm nhiệt kết hợp vi sóng sấy bò khô

Đồ án tốt nghiệp_Thiết kế hệ thống sấy bơm nhiệt kết hợp vi sóng_ Đồ án quá trình thiết bị trong công nghệ thực phẩm_Đô án tốt nghiệp thực phẩm_Sấy bơm nhiệt kết hợp vi sóng_Bơm nhiệt kết hợp vi sóng_ Đồ án sấy _ Đồ án tốt nghiệp

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên: Lê Hải Đăng Lớp: QTTB 01 Bộ môn: Viện: Trường: Đại học Bách khoa Hà Nội MSSV: 20140415 Khóa: K59 Nội dung đề tài Chương 1: Tổng quan khơ cá bị Chương 2: Tổng quan kĩ thuật sấy Chương 3: Quy trình cơng nghệ thiết bị sấy Chương 4: Tính toán, thiết kế thiết bị sấy bơm nhiệt Chương 5: Tính tốn, thiết kế thiết bị sấy vi sóng Chương 6: Thiết kế hệ thống điều khiển tự cho thiết bị sấy bơm nhiệt sấy vi sóng Các số liệu ban đầu Năng suất: 480 kg nguyên liệu/mẻ - Độ ẩm vật liệu sấy ban đầu: ω1 = 80% Độ ẩm vật liệu sau sấy: ω = 10% Các vẽ Bản vẽ A0 - Bản vẽ lắp thiết bị sấy bơm nhiệt - Sơ đồ điều khiển chức thiết bị sấy bơm nhiệt - Sơ đồ mạch điện thiết bị sấy bơm nhiệt - Bản vẽ lắp thiết bị sấy vi sóng - Sơ đồ mạch điện thiết bị sấy vi sóng - Bản vẽ chi tiết (8 vẽ) Cán hướng dẫn Họ tên: Bộ môn: Viện: Ngày giao nhiệm vụ thiết kế ……………………………………………………… ……………………………………………………… Ngày hoàn thành nhiệm vụ ……………………………………………………… ……………………………………………………… Chủ nhiệm môn (ký, ghi rõ họ, tên) Hà Nội, ngày … tháng … năm 2020 Cán hướng dẫn (ký, ghi rõ họ, tên) Sinh viên hoàn thành nộp đồ án tốt nghiệp ngày … tháng … năm 2020 Người duyệt Sinh viên thực (ký, ghi rõ họ, tên) (ký, ghi rõ họ, tên) LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế dây chuyền sấy phức hợp hai giai đoạn: bơm nhiệt – vi sóng sản phẩm cá bị khơ suất 480 kg nguyên liệu/mẻ - giờ” em tự thực hướng dẫn thầy giáo Để hoàn thành đồ án này, em tham khảo tài liệu danh mục tài liệu tham khảo khơng chép tài liệu khác Nếu có phát chép em xin chịu hoàn toàn trách nghiệm LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học, em may mắn theo học người thầy người đáng kính Đại Học Bách khoa Hà Nội cho chúng em vốn kiến thức cơng nghệ, q trình thiết bị, khí, tự động hóa lĩnh vực thực phẩm khả tư hệ thống để thích nghi với cơng việc cách dễ dàng Năm năm có lẽ nhỏ bé so với đời, năm năm gắn trọn xuân với Bách khoa Hà Nội điều em không quên Từ ngày đầu nhập học, em nhắc nhở thân học Bách khoa khó vất vả Nhưng khó khăn, vất vả làm nên tinh thần “Bách khoa”, chất “Bách khoa” người đã, cống hiến cho đất nước Em xin gửi lời trân trọng cảm ơn tri ân tới thầy cô Bộ môn Quá trình thiết bị CNSH & CNTP thầy cô Viện CNSH & CNTP hướng dẫn, bảo tận tình để em hồn thành đồ án tốt nghiệp Cảm ơn người bạn Bách khoa chí hướng ln sát cánh, sẻ chia kỉ niệm vui buồn giảng đường Sau gặp lại gia đình Ln tự hào sinh viên Bách Khoa Hà Nội, sinh viên Máy thực phẩm dù có bước đường Đại học Bách khoa Hà Nội – MTP K59 – Mãi tình yêu!! Hà Nội, ngày … tháng … năm 2020 Sinh viên thực mục lục Danh mục hình vẽ .8 Danh mục bảng biểu Chương Tổng quan khô cá bò 11 1.1 Giới thiệu sản phẩm cá khô 11 1.1.1 Nguồn lợi thủy hải sản Việt Nam 11 1.1.2 Một số sản phẩm cá khô .12 1.1.3 Ý nghĩa phương pháp chế biến .13 1.1.4 Nguyên liệu cho trình chế biến 14 1.1.5 Chỉ tiêu đánh giá sản phẩm cá khô .15 1.2 Giới thiệu khơ cá bị .16 1.2.1 Cá bò 16 1.2.2 Sản phẩm khơ cá bị .17 Chương Tổng quan kỹ thuật sấy 17 2.1 Khái niệm trình sấy 17 2.2 Phân loại phương pháp sấy 17 2.2.1 Phương pháp sấy nóng 18 2.2.2 Phương pháp sấy lạnh 18 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sấy 20 2.3.1 Vật liệu sấy 20 2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sấy .20 Chương Quy trình cơng nghệ thiết bị sấy 23 3.1 Quy trình cơng nghệ 23 3.1.1 Sơ chế - lóc phi lê 24 3.1.2 Rửa phi lê .24 3.1.3 Cắt miếng .24 3.1.4 Khử 24 3.1.5 Tẩm gia vị 25 3.1.6 Sấy .26 3.1.7 Cán .26 3.1.8 Cân – phân loại – đóng gói 26 3.1.9 Sản phẩm 26 3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình sấy cá bị khơ .27 3.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ không khí 27 3.2.2 Ảnh hưởng độ ẩm tương đối khơng khí 27 3.2.3 Ảnh hưởng tốc độ chuyển động khơng khí 27 3.2.4 Ảnh hưởng kích thước vật liệu 27 3.2.5 Ảnh hưởng thân nguyên liệu 28 3.3 Các biến đổi trình sấy 28 3.3.1 Biến đổi vật lý 28 3.3.2 Sự biến đổi tổ chức nguyên liệu 28 3.3.3 Sự biến đổi hóa học 29 3.4 Lựa chọn phương pháp thiết bị sấy 29 3.4.1 Đặc điểm phương pháp sấy khô 30 3.4.2 Lựa chọn phương pháp sấy 31 Chương Tính tốn, thiết kế thiết bị sấy bơm nhiệt 34 4.1 Tổng quan thiết bị sấy bơm nhiệt 34 4.2 Chọn chế độ sấy bơm nhiệt 35 4.3 Cân vật chất thiết bị sấy .35 4.3.1 Các thông số ban đầu 35 4.3.2 Cân vật chất thiết bị sấy 36 4.4 Tính tốn q trình sấy lí thuyết 36 4.4.1 Trạng thái khơng khí ngồi trời 37 4.4.2 Trạng thái khơng khí sau dàn bay (dàn lạnh) 37 4.4.3 Trạng thái khơng khí sau dàn ngưng tụ (dàn nóng) 37 4.4.4 Trạng thái khơng khí sau qua buồng sấy 38 4.4.5 Trạng thái khơng khí dàn bay (dàn lạnh) 38 4.4.6 Cân lượng trình sấy lí thuyết .39 4.5 Tính tốn, lựa chọn kích thước buồng sấy 39 4.5.1 Kích thước phận vận chuyển .39 4.5.2 Tính kích thước buồng sấy 40 4.6 Tính tốn q trình sấy thực 40 4.6.1 Tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang 42 4.6.2 Tốn thất nhiệt thiết bị vận chuyển 42 4.6.3 Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che .43 4.6.4 Tổng tổn thất nhiệt trình sấy 45 4.6.5 Trạng thái khơng khí sau qua thiết bị sấy .46 4.6.6 Trạng thái khơng khí dàn bay .46 4.6.7 Cân lượng trình sấy thực .46 4.7 Tính tốn, thiết kế hệ thống bơm nhiệt 47 4.7.1 Lựa chọn môi chất lạnh 47 4.7.2 Các thông số môi chất 48 4.7.3 Chọn tính tốn chu trình bơm nhiệt máy lạnh 49 4.7.4 Tính tốn, thiết kế dàn bay hệ thống bơm nhiệt .52 4.7.5 Tính tốn, thiết kế dàn ngưng tụ hệ thống bơm nhiệt .57 4.7.6 Lựa chọn máy nén hệ thống bơm nhiệt 62 4.7.7 Tính tốn, thiết kế thiết bị ngưng tụ ngồi 64 4.7.8 Tính trở lực chọn quạt .68 Chương Tính tốn, thiết kế thiết bị sấy vi sóng 71 5.1 Tổng quan thiết bị sấy vi sóng 72 5.1.1 Khái niệm vi sóng 72 5.1.2 Phương thức lan truyền vi sóng khơng gian 72 5.2 Cân vật chất, cân lượng .73 5.3 Thiết kế thiết bị sấy vi sóng 73 5.3.1 Thiết kế buồng sấy .74 5.3.2 Thiết kế hệ thống phát vi sóng .75 5.3.3 Thiết kế hệ truyền động 76 5.3.4 Tính trở lực chọn quạt .83 Chương Thiết kế hệ điều khiển cho thiết bị sấy bơm nhiệt sấy vi sóng.86 6.1 Phương án điều khiển cho thiết bị sấy bơm nhiệt 86 6.1.1 Chiến lược điều khiển 86 6.1.2 Phương pháp điều khiển .88 6.2 Phương án điều khiển cho thiết bị sấy vi sóng 92 6.2.1 Chiến lược điều khiển 92 6.2.2 Pương pháp điều khiển 93 6.3 Lựa chọn khí cụ điện cho thiết bị sấy bơm nhiệt – vi sóng 95 Kết luận 101 Tài liệu tham khảo 103 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Khơ cá vàng – khơ cá bị .13 Hình 1.2 Cá bị gai lưng .16 Hình 1.3 Sản phẩm khơ cá bị bao gói 17 Hình 3.1 Lưới plastic chịu nhiệt 25 Hình 3.2 Thùng ướp plastic .25 Hình 3.3 Cá bị khơ sau nướng 27 Hình 3.4 Phương án bố trí sấy bơm nhiệt với sấy vi sóng 33 Hình 3.5 Phương án bố trí sấy bơm nhiệt với sấy vi sóng 33 Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống sấy bơm nhiệt .34 Hình 4.2 Đồ thị I – d trình sấy lý thuyết .36 Hình 4.3 Cân lượng cho trình sấy thực 41 Hình 4.4 Đồ thị I – d trình sấy thực 45 Hình 4.5 Sơ đồ làm việc máy nén cấp 50 Hình 4.6 Đồ thị làm việc máy nén cấp 51 Hình 4.7 Đồ thị logP – h hệ thống bơm nhiệt theo CoolPack 52 Hình 4.8 Đồ thị logP – h hệ thống bơm nhiệt 52 Hình 4.9 Dàn bay hơi/ngưng tụ hệ thống bơm nhiệt 53 Hình 4.10 Thiết bị ngưng tụ 64 Hình 4.11 Quạt hướng trục HTF – 070 cho hệ thống sấy bơm nhiệt 71 Hình 5.1 Dải tần số vi sóng ứng dụng sóng điện từ 72 Hình 5.3 Đầu phát vi sóng 75 Hình 5.4 Hệ truyền động cho thiết bị sấy vi sóng 76 Hình 5.5 Động điện pha GL80M2 – vỏ nhơm 78 Hình 5.6 Hộp giảm tốc WPO 79 Hình 5.7 Gối đỡ mã UCF208 83 Hình 5.8 Quạt ly tâm BL245 – 565 85 Hình 6.1 Sơ đồ chức thiết bị sấy bơm nhiệt 86 Hình 6.2 Sơ đồ nguyên lý điều khiển On/Off công tắc áp suất thấp 88 Hình 6.3 Cấu tạo cơng tắc áp suất kép 89 Hình 6.4 Sơ đồ nguyên lý điều khiển Bypass 90 Hình 6.5 Biến tần IG5A hãng LS 90 Hình 6.6 Chế độ phát vi sóng 100% - 70% - 60% - 40% - 30% công suất 94 Hình 6.8 Điều chỉnh cơng suất qua số lượng đầu phát thời gian .95 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Mặt hàng thủy sản xuất Việt Nam năm 2019 11 Bảng 1.2 Nhiệt độ hỗn hợp muối đá 15 Bảng 1.3 Chỉ tiêu cảm quan 15 Bảng 1.4 Chỉ tiêu hóa học 15 Bảng 1.5 Chỉ tiêu vi sinh 16 Bảng 1.6 Thành phần hóa học cá bị 16 Bảng 4.1 Thông số trạng thái không khí q trình sấy lí thuyết .39 Bảng 4.2 Thơng số trạng thái khơng khí q trình sấy thực .46 Bảng 4.3 Thông số môi chất lạnh hệ thống bơm nhiệt 52 Bảng 5.1 Bước xích pc theo cơng suất cho phép [P] 80 Bảng 5.2 Giá trị giới hạn bước xích pc theo số vòng quay n1 80 Bảng 5.3 Áp suất cho phép lề xích 81 Bảng 5.4 Thơng số kích thước xích KANA 50 81 Bảng 6.1 Bảng tính tốn lựa chọn khí cụ điện thiết bị sấy bơm nhiệt 96 Bảng 6.2 Bảng tính tốn lựa chọn khí cụ điện thiết bị vi sóng 98 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KHƠ CÁ BỊ 1.1 Giới thiệu sản phẩm cá khô 1.1.1 Nguồn lợi thủy hải sản Việt Nam sBiển Việt Nam nằm vùng có nhiều chỗ gặp hải lưu, có khí hậu nhiệt đới, có khoảng 40000 eo vịnh, đầm phá, bãi triều có khả ni trồng hải sản Do điều kiện địa lý thuận lợi, điều kiện thủy văn thích hợp cho sinh trưởng sinh sản bốn mùa tơm cá, nên nước ta có nguồn lợi thủy sản đa dạng phong phú Riêng cá có khoảng 2000 lồi xác định tên 800 lồi, với 40 lồi có giá trị kinh tế cao Về nuôi trồng thủy sản, Việt Nam lên cường quốc xuất thủy sản Kim ngạch xuất thủy sản đứng hàng thứ sau: dầu khí dệt may Mặt hàng xuất chủ yếu: tôm đông lạnh, cá ngừ đại dương, cá tra, cá basa,… Trong tương lai, Việt Nam đa dạng hóa mặt hàng xuất khẩu, đa phương hóa ngoại giao nhắm đến thị trường tiềm năng: Châu Âu, Nhật, Trung Đông, Trung Quốc,… để không bị lệ thuốc nhiều vào thị trường Hoa Kỳ Do tiềm phát triển ngành thủy sản Việt Nam lớn Ước tính xuất thủy sản Việt Nam tháng 7/2019 đạt 170 nghìn với trị giá đạt 740 triệu USD, giảm 1% lượng giảm 3,5% giá trị so với kì năm 2018 Nhóm hàng xuất chủ lực cá tra, mực, bạch tuộc, nghêu, ghẹ giảm mạnh so với kì năm 2018 Trong xuất nhóm hàng tơm, cá ngừ, cá khơ cá hộp tăng mạnh, trước xuất mặt hàng hàng tháng liên tục đạt kết tốt Bảng 1.1 Mặt hàng thủy sản xuất Việt Nam năm 2019 Mặt hàng Tôm loại Cá đông lạnh Cá khô Suri mi Tỷ trọng năm 2019 (%) Tháng 6 tháng Năm 2019 Tháng Trị giá Lượng (nghìn (tấn) USD) tháng Trị giá Lượng (nghìn (tấn) USD) Lượng Trị giá Lượng Trị giá 19,99 40,3 17,28 36,4 33.678 290.17 157.87 1.422.53 9,91 10,0 11,15 11,0 16.686 72.432 101.92 429.079 1,89 2,21 2,89 2,40 3.188 15.938 26.406 93.571 7,49 3,48 8,42 4,03 12.624 25.019 76.945 157.350 10 thấp, tiếp điểm rơ-le áp suất thấp bị tác động ngắt nguồn vào cuộn dây khởi động từ tắt máy nén b) Điều khiển On/Off công tắc áp suất kép Công tắc áp suất kép gồm công tắc áp suất cao công tắc áp suất thấp tổ hợp chung lại vỏ thực chức hai công tắc áp suất, ngắt điện cho máy nén lạnh áp suất cao vượt mức cho phép áp suất thấp hạ xuống mức cho phép Việc đóng điện lại cho máy nén áp suất cao giảm xuống áp suất thấp tăng lên phạm vi an toàn thực tư động, tay với nút nhấn reset tay với tay địn reset phía vỏ mô tả Công tắc áp suất kép sản xuất cho môi chất freon amoniac Sơ đồ nguyên lý cấu tạo làm việc chúng giống Kết cấu công tắc áp suất amoniac đảm bảo độ bền vững chống ăn mịn làm việc an tồn phịng dễ gây nổ Hình 6.28 Cấu tạo cơng tắc áp suất kép Vít đặt áp suất thấp (LP) Ví t đặt vi sai Δp (LP) tay địn Vít đặt áp suất cao (HP) Lị xo Lị xo vi sai nhanh Hộp xếp dãn nở 10 Đầu nối áp suất thấp reset 11 Đầu nối áp suất cao; 12 Tiếp điểm 13 Vít đấu dây điện 14 Vít nối đất 15 Lối luồn dây điện 16 Cơ cấu lật để đóng mở tiếp điểm 18 Tấm khóa 19 Tay địn 30 Nút 88 6.1.2.1 Điều khiển Bypass Hình 6.29 Sơ đồ nguyên lý điều khiển Bypass Bypass đường ống thông đầu đẩy đầu hút máy nén,trên có bố trí van ổn áp trì áp suất bay theo yêu cầu.Khi suất lạnh theo yêu cầu giảm,áp suất bay giảm,van ổn áp mở tương ứng xả phần nóng từ đường đẩy quay trở lại đường hút.Như lượng môi chất thực vào dàn bay ngưng tụ giảm,năng suất lạnh giảm Khi van ổn áp đóng hoàn toàn lúc máy lạnh đạt suất cao nhất,van ổn áp mở lớn suất lạnh nhỏ 6.1.2.2 Điều khiển biến tần Biến tần thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều tần số thành dòng điện xoay chiều tần số khác điều chỉnh Hình 6.30 Biến tần IG5A hãng LS 89 Nói cách khác biến tần thiết bị làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên động thơng qua điều khiển tốc độ động cách vô cấp, không cần dùng đến hộp số khí Biến tần sử dụng linh kiện bán dẫn để đóng ngắt dịng điện đặt vào cuộn dây động để làm sinh từ trường xoay làm quay động Có nhiều loại biến tần như: Biến tần AC, biến tần DC; biến tần pha 220V, biến tần pha 220V, biến tần pha 380V Bên cạnh dòng biến tần đa năng, hãng sản xuất dòng biến tần chuyên dụng: biến tần chuyên dùng cho bơm, quạt; biến tần chuyên dùng cho nâng hạ, cẩu trục; biến tần chuyên dùng cho thang máy; biến tần chuyên dùng cho hệ thống điều hòa Lợi ích việc sử dụng biến tần: - Dễ ràng thay đổi tốc độ động cơ, đảo chiều quay động - Giảm dòng khởi động so với phương pháp khởi động trực tiếp, khởi động sao-tam giác nên không gây sụt áp khó khởi động - Quá trình khởi động thơng qua biến tần từ tốc độ thấp giúp cho động mang tải lớn khởi động đột ngột, tránh hư hỏng phần khí, ổ trục, tăng tuổi thọ động - Tiết kiệm lượng đáng kể so với phương pháp chạy động trực tiếp - Biến tần thường có hệ thống điện tử bảo vệ dòng, bảo vệ áp thấp áp, tạo hệ thống an toàn vận hành - Nhờ nguyên lý làm việc chuyển đổi nghịch lưu qua diode tụ điện nên công suất phản kháng từ động thấp, giảm dịng đáng kể q trình hoạt động, giảm chi phí lắp đặt tụ bù, giảm thiểu hao hụt điện đường dây - Biến tần tích hợp module truyền thơng giúp cho việc điều khiển giám sát từ trung tâm dễ dàng 6.1.2.3 Lựa chọn phương án điều khiển cho máy nén Với máy khơng có biến tần: động máy nén chạy với công suất không đổi mạch đạt đến áp suất yêu cầu (áp suất đặt), sau rơ-le ngắt để máy nén nghỉ ngơi Cho tới áp suất nằm giá trị đặt máy nén hoạt động trở lại Như vậy: - Máy nén hoạt động chế độ ON OFF (đóng ngắt) - Khi hoạt động ln chạy cơng suất tối đa - Điện tiêu thụ cho lần máy khởi động lại từ đầu lớn Với máy có biến tần: Khi thiết lập nhiệt độ cần đạt TNS trước vào buồng sấy, máy tăng dần công suất hoạt động đạt nhiệt độ Khi đạt tới nhiệt độ biến tần tự động giảm tần số cấp vào máy nén, có nghĩa làm giảm tốc độ máy nén Do hoạt động tần số thấp nên khả trì nhiệt độ tốt mà ngắt hẳn động cho nghỉ hoàn toàn Như vậy, ưu điểm máy nén có biến tần là: 90 - Máy chạy đặn mức công suất thấp, hạn chế điện dư thừa so với máy không inverter phải chạy mức tối đa - Loại bỏ hao phí điện giai đoạn khởi động máy bỏ chu trình tắt mở máy liên tục - Tăng tuổi thọ máy nén, tắt bật nhiều lần - Hoạt động êm dịu máy nén khơng có biến tần (máy nén đóng/ngắt rơ-le áp suất) Từ phân tích trên, ta nên lựa chọn biến tần để điều khiển máy nén có cơng suất lớn, tăng giảm tốc độ gia nhiệt cho TNS vào thiết bị sấy 6.2 Phương án điều khiển cho thiết bị sấy vi sóng 6.2.1 Chiến lược điều khiển Thông số công nghệ quan trọng hệ thống sấy vi sóng cơng suất phát từ nguồn phát Giá trị thông số công nghệ thường biểu diễn hệ số công suất riêng phần theo lượng ẩm có vật liệu phương pháp sấy vi sóng tính theo W/g Hiệu q trình sấy đánh giá thơng qua hiệu sấy thể thông số lượng tách ẩm riêng (SMER: Specific Moisture Extraction Rate) Đơn vị chuẩn thông dụng thông số KWh/Kg Thông số lớn hiệu trình sấy thấp ngược lại Trị số SMER thường lớn Đối với việc phát cơng suất vi sóng, cần phải ý giai đoạn cuối lượng ẩm vật liệu giảm xuống thấp, công suất phát vi sóng dư lớn tạo tượng cháy vật liệu Biểu rõ giá trị nhiệt độ tác nhân sấy thoát khỏi buồng sấy cao giá trị hoạt động thơng thường Q trình sấy vi sóng thường trì thơng số cơng nghệ là: cường độ công suất riêng (tỷ lệ công suất nguồn phát với lượng ẩm lại vật liệu) thơng số cơng nghệ P(W) %P ln có xu hướng điều chỉnh giảm vào cuối mẻ sấy nhằm bảo đảm tính tương thích với lượng ẩm cịn lại vật liệu ln có xu hướng giảm Tác nhân sấy vào khơng khí tươi ngồi trời, tác nhân sấy có lượng chứa ẩm cao hấp thụ thêm phần ẩm bay lên từ vật liệu Việc ước lượng hàm ẩm thực thơng qua tính tốn gián tiếp Xuất phát từ nhiệt độ độ ẩm tương đối đo lường, hàm ẩm tác nhân sấy đầu buồng sấy Đo nhiệt độ độ ẩm tác nhân sấy trước sau qua buồng sấy từ xác định chênh lệch hàm ẩm Xác định tốc độ q trình sấy từ đưa tác động điều chiều lưu lượng gió, bật tắt đầu phát vi sóng để điều chỉnh cơng suất phát phù hợp với giai đoạn trình sấy, vừa đảm bảo chế độ sấy, vật liệu không bị cháy, mà lại tiết kiệm chi phí lượng, tăng tuổi thọ cho thiết bị 91 6.2.2 Pương pháp điều khiển 6.2.2.1 Điều chỉnh công suất sở điều chế độ rộng xung (PWM: Pulse Width Modulation) thông qua việc bật/tắt nguồn cấp tới đầu phát sóng với chu kỳ lớn Thiết bị điều chỉnh công suất trường hợp cơng – tắc – tơ hệ thống công suất lớn, rơ – le điện từ hệ thống công suất nhỏ Trong chu kỳ phát vi sóng T, ta bật đầu phát vi sóng khoảng thời gian t tắt khoảng thời gian cịn lại chu kỳ Cơng suất phát vi sóng là: P t PT t  t0 Trong đó: PT - tổng cơng suất vi sóng chu kì Ưu điểm: - Tạo xung cơng suất gián đoạn có chu kì lớn (thời gian phát thời gian nghỉ lớn) - Có thể điều chỉnh công suất tăng giảm đến giá trị Nhược điểm: - Tần số đóng cắt rơ-le cơ-điện thấp dẫn đến chất lượng điều chỉnh không cao - Tuổi thọ thiết bị không lớn hoạt động chế độ ngắn hạn lặp lại mơi trường nhiều khói bụi 92 Hình 6.31 Chế độ phát vi sóng 100% - 70% - 60% - 40% - 30% công suất 93 6.2.2.2 Điều chỉnh tỉ lệ cơng suất vi sóng thơng qua việc điều chế số lượng đầu phát thời điểm Hình 6.32 Điều chỉnh cơng suất qua số lượng đầu phát thời gian Hệ thống sấy sử dụng 10 đầu phát vi sóng phân bố chia pha 4A – 3B – 3C Từ ta điều chỉnh cơng suất phát vi sóng giai đoạn q trình sấy chế độ 100%, 70%, 60%, 40%, 30% Các đầu phát vi sóng pha bố trí xếp dọc theo chiều cao khung sấy cho tiếp xúc vật liệu với trường điện từ không gian sấy đồng Sự xếp đảm bảo cho việc hệ thống có cố (trường hợp lỗi nhiệt xảy pha, chí hai pha) xạ vi sóng tiếp xúc với vật liệu - Ưu điểm: Đảm bảo suốt trình sấy đầu phát pha bật với số lần - Nhược điểm: Các chế độ phát công suất cố định, điều chỉnh khoảng sâu vào cuối trình sấy 6.2.2.3 Lựa chọn phương án điều chỉnh công suất Đối với hệ thống sấy có cơng suất lớn lớn, tính đồng u cầu cơng suất cao, việc sử dụng nhiều đầu phát vi sóng hướng ưu tiên Sử dụng nhiều đầu phát sóng cịn dễ dàng việc điều chỉnh cơng suất (dùng hệ thống điều khiển PWM có chu kỳ lớn)  Giải pháp điều khiển công suất vi sóng hệ thống sấy vi sóng khung quay nhiều đầu phát điều chế độ rộng xung PWM thơng qua việc bật/tắt nguồn cấp tới đầu phát sóng với chu kỳ lớn, giải pháp tỏ nhiều ưu điểm đảm bảo khoảng điều chỉnh rộng độ sâu điều chỉnh cao 6.3 Lựa chọn khí cụ điện cho thiết bị sấy bơm nhiệt – vi sóng 94 Ta cần ý bảo vệ cho khí cụ điện thiết bị sấy bơm nhiệt – vi sóng - Bảo vệ chống pha, ngược pha - Bảo vệ dòng cuộn dây bên động máy nén - Bảo vệ áp (chống áp suất thấp đầu hút, áp suất cao đầu tải) - Bảo vệ nhiệt cho đầu phát vi sóng Điện áp hoạt động định mức: pha, 380VAC, 50 Hz Dòng điện hoạt động định mức tính theo cơng thức sau: Pdm I dm  3U c os. Trong đó: Pm – cơng suất danh định ghi nhãn động U – điện áp danh định ghi nhãn động (380VAC) Cosϕ – hệ số công suất danh định ghi nhãn động cơ, thường có giá trị khoảng từ 0,7 đến 0,85 ϑ – hiệu suất danh định ghi nhãn động cơ, thường có giá trị khoảng từ 0,8 đến 0,9 Thiết bị đóng cắt thành phần tồn hệ thống điện – điều khiển cho hệ thống sấy bơm nhiệt Các thiết bị bao gồm Aptomat khởi động từ Aptomat sử dụng với nhiệm vụ cắt điện toàn cụm mạch động lực phục vụ việc sửa chữa bảo vệ thiết bị Khởi động từ dùng với nhiệm vụ đóng cắt theo thao tác ấn nút khởi động nút dừng phía bên ngồi tủ điện Khởi động từ kết hợp với nút ấn tạo thành hệ thống chống tự đóng điện trở lại điện có cố Việc tự đóng điện trở lại nguy hiểm cho thiết bị gây an tồn lao động cho người q trình vận hành hệ thống Dựa vào giá trị dòng điện, việc chọn thiết bị phù hợp với thông số thiết bị nhà sản xuất Từ phụ lục thiết bị hãng LS cung cấp loại Aptomat, Contactor Thermal Overload Relay với dải giá trị dòng điện từ 6A đến 100A, ta có bảng lựa chọn thiết bị: Bảng 6.14 Bảng tính tốn lựa chọn khí cụ điện thiết bị sấy bơm nhiệt S T Tên thiết bị Công suất Điện áp Chọn Aptomat Mã In Icu Chọn Contact Chọn Rơ le nhiệt 95 T Động quạt HTS Động MN Động MN Động Bơm Quạt làm mát (kW) (V) 6,5 380 (A) ABS33c 10 (KA) 14 or MC-9a MT-12 (1-1,6A) + Thermistor MT-32 11 380 ABN53c 30 18 MC-22b (18-25A) + Thermistor 15 380 ABN53c 30 18 1,5 380 ABN53c 15 18 Thermistor MC-9a 96 Bảng 6.15 Bảng tính tốn lựa chọn khí cụ điện thiết bị vi sóng S T T Tên thiết bị Công suất (kW) Điện áp (V) Động truyền động 0,25 380 ABS53c 15 14 MC - 6a Động quạt HTS 380 ABS53c 15 14 MC - 6a 1,5 220 đầu phát vi sóng Cụm vi sóng 10 đầu phát vi sóng Quạt làm mát VS + BA 0,15x2 + 0,03x2 220 Chọn Aptomat In Icu Mã (A) (KA) Chọn Chọn Rơ le Contactor nhiệt MT-12 (0,1-18A) MT-12 (0,1-18A) Thermistor ABN53c 15 14 ABN103c 75 18 ABN52c 15 30 MC – 18a - Chọn PLC: Xu hệ thống điều khiển giảm thiểu chi phí phần cứng, tăng cường áp dụng thuật toán, cấu trúc điều khiển đại, tiến tiến điều khiển mờ, điều khiển nơron, điều khiển theo mô hình dự báo vào cơng nghiệp nhằm giảm chi phí sản xuất, tăng chất lượng tiết kiệm lượng Để đưa giải pháp công nghệ phù hợp, việc tìm hiểu sơ lược trình phát triển công nghệ điều khiển tự động cần thiết PLC viết tắt tiếng Anh: Programmable Logic Controller điều khiển logic lập trình PLC dùng để thay mạch relay (rơ le) thực tế PLC (Programmable Logic Controller hay Programmable Controller) thực chất máy tính điện tử sử dụng trình tự động hóa cơng nghiệp Thiết bị điều khiển "lập trình mềm", làm việc theo chương trình lưu nhớ (như máy tính điều khiển chuyên dụng) Phần mềm lập trình cho PLC hãng sản xuất PLC cung cấp Tùy theo phiên PLC kích cỡ PLC mà phần mềm cấp nhà sản xuất PLC khác Ở đây, chọn PLC Siemens cung cấp Siemens Automation nhà cung cấp tiếng khắp giới Đức thiết bị tự động hóa, điều khiển lập trình PLC, hình điều khiển, biến tần 97 (inverter), nút nhấn, relay, timer, điều khiển nhiệt độ, nguồn, motor, động servo, software, giải pháp điều khiển giám sát cho nghành cơng nghiệp Dịng PLC S7-1200 đời năm 2009, thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, tập lệnh mạnh giúp giải pháp hoàn hảo cho ứng dụng sử dụng với S71200 Các thành phần PLC S7-1200 bao gồm: + điều khiển nhỏ gọn với phân loại phiên khác giống điều khiển AC, RELAY DC phạm vi rộng + 13 module tín hiệu số tương tự khác bao gồm (module SM SB) + module giao tiếp RS232/ RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP + Bổ sung cổng Ethernet + Module nguồn ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC điện áp 24VDC Tổng quan PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC: + Điện áp đầu vào: 24 VDC + Điện áp ngõ ra: 24 VDC + Số lượng I/O: 14 Digital Input, 10 Digital Output, Analog Input + Kích thước(WxHxD): PLC: 110x100x75 (mm) Module mở rộng: 45x100x75(mm) - Chọn nguồn 24 VDC + Model: S-120-24A + Input: 110-220VAC + Output: Dòng điện 5A Điện áp: 24V Cơng suất 120W + Kích thước: 19,8x9,8x4 (cm) - Chọn biến tần: Với công suất máy nén lớn 15kW, chọn biến tần có cơng suất 18kW trở lên Chọn biến tần IG5A - (3 pha, điện áp 380V, công suất từ 0,4 đến 22kW) cho máy nén 98 99 KẾT LUẬN Trên sở phân tích, so sánh tính tốn thiết kế trên, ta rút kết luận sau: - Việc sử dụng sấy bơm nhiệt kết hợp sấy vi sóng cơng nghệ sấy mang lại hiệu cao mặt kinh tế chất lượng sản phẩm - Quá trình sấy không bị ảnh hưởng điều kiện môi trường nên áp dụng cho điều kiện thời tiết khắc nhiệt Do dây chuyền sấy phức hợp hai giai đoạn bơm nhiệt – vi sóng phù hợp với điều kiện Việt Nam - Dây chuyền sấy phức hợp phù hợp để sấy loại vật liệu khác có yêu cầu nhiệt độ sấy thấp, vật liệu cần có yêu cầu khắt khe mặt cảm quan màu sắc, mùi vị chất lượng sản phẩm sau sấy Từ kết ta thấy dây chuyền sấy phức hợp bơm nhiệt – vi sóng có nhiều ưu điểm có tính khả thi cao Trong thực tế có số đơn vị triển khai thiết bị tương tự mang lại hiệu cao Cá bị khơ thực phẩm nhạy cảm với nhiệt độ Việc sử dụng phương pháp sấy phức hợp giúp trình sấy thuận lợi, đảm bảo đặc tính chất lượng cảm quan cá bị khơ Đối với hệ thống sấy cá bị khơ cơng nghệ sấy phức hợp hai giai đoạn bơm nhiệt – vi sóng này, việc tính tốn, thiết kế dựa nhiều cơng thức thực nghiệm, cho nhiều tài liệu khác nên q trình tính tốn việc sử dụng công thức, số liệu không tránh khỏi sai số q trình thiết kế Để thiết kế xác, ta cần thiết lập hệ thống hoạt động thử để kiểm tra chọn chế độ làm việc tối ưu 100 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO GS TSKH Nguyễn Bin, (2004), Các trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Trịnh Chất, (2001), Cơ sở thiết kế máy & chi tiết máy, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hoàng Văn Chước, (2004), Kỹ thuật sấy, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Nguyễn Văn May, (2007), Bơm quạt máy nén, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Văn May, (2007), Giáo trình kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Đức Lợi, (2008), Kỹ thuật lạnh, Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, (2006), Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, Nhà xuất Giáo dục PGS-TSKH Trần Văn Phú, (2002), Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, Nhà xuất Giáo dục PGS.TS Đinh Văn Thuận, (2005), Hệ thống Máy Thiết bị lạnh, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 10 Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1,2 (2006), Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 11 Phần mềm Coolpack 1.50 - http://www.en.ipu.dk/Indhold/refrigeration-andenergy-technology/coolpack.aspx 12 Phần mềm BITZER 6.9 - https://bitzer-software.informer.com/6.9/ 102 ... chạy thiết bị sấy bơm nhiệt, thiết bị sấy vi sóng chạy liên tục Hình 3.6 Phương án bố trí sấy bơm nhiệt với sấy vi sóng - Phương án 2: sau ta chạy thiết bị sấy bơm nhiệt, thiết bị sấy vi sóng. .. 1, ta sấy bơm nhiệt giờ, giai đoạn 2, ta sấy vi sóng Như vậy, ta bố trí – thiết bị sấy bơm nhiệt với thiết 30 bị sấy vi sóng để tránh thiết bị sấy vi sóng khơng chạy thời gian sấy bơm nhiệt, ... bơm nhiệt qua thiết bị sấy vi sóng CHƯƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY BƠM NHIỆT 4.1 Tổng quan thiết bị sấy bơm nhiệt Hình 4.8 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống sấy bơm nhiệt Nguyên lý hoạt