tắc sấy đối lưu. Về nguyờn lý chỳng giống như những thiết bị sấy đối lưu thụng thường, điểm khỏc biệt ở đõy là tỏc nhõn sấy được đốt núng bằng năng lượng mặt trời tại collector..
Tuỳ theo phương thức chuyển động của dũng khớ sấy trong thiết bị mà cú thể chia thiết bị sấy năng lượng mặt trời thành 2 loại: thiết bị sấy năng lượng mặt trời đối lưu tự nhiờn và thiết bị sấy năng lượng mặt trời đối lưu cưỡng bức.
2.1.2.1. Thiết bị sấy năng lượng mặt trời đối lưu tự nhiờn:
Trong thiết bị sấy năng lượng mặt trời đối lưu tự nhiờn, dũng khớ chuyển động nhờ sự chờnh lệch về khối lượng riờng giữa khụng khớ núng và khụng khớ lạnh. Khụng khớ khi bị đốt núng cú khối lượng riờng giảm đi nờn cú xu hướng bay lờn trờn tạo thành dũng khớ lưu động tự nhiờn.
Thiết bị kiểu này cú cấu tạo đơn giản do khụng cần quạt giú, chi phớ chế tạo thấp nhưng tốc độ dũng khớ nhỏ, phụ thuộc vào điều kiện mụi trường và khụng điều chỉnh được.
Theo cấu tạo cú thể phõn thiết bị sấy năng lượng mặt trời đối lưu tự nhiờn thành cỏc nhúm sau:
- Sõn phơi cú mỏi che trong suốt:
Đõy là phương phỏp phơi nắng tự nhiờn cải tiến. Sản phẩm được trải trờn nền cứng và bờn trờn che kớn bằng vật liệu trong suốt (kớnh, nhựa hoặc nilon trong) (hỡnh 2.2). Chớnh tấm che này tạo ra hiệu ứng lồng kớnh làm tăng nhiệt độ của khụng khớ bờn trong đồng thời vật liệu sấy hấp thụ năng lượng bức xạ mặt trời và núng lờn. Dũng khụng khớ chuyển động trờn bề mặt sản phẩm sẽ vận chuyển hơi ẩm bay ra từ vật liệu sấy. Tốc độ chuyển động của dũng khớ phụ thuộc vào tốc độ giú và độ chờnh lệch nhiệt độ giữa khụng khớ bờn trong và bờn ngoài tấm che.
Hỡnh 2.2. Sõn phơi cú mỏi che trong suốt.
Phương phỏp này cú tốc độ sấy nhanh hơn so với phơi nắng tự nhiờn do nhiệt độ khớ sấy cao hơn. Mỏi che cú tỏc dụng tạo ra hiệu ứng nhà kớnh đồng thời bảo vệ sản phẩm trỏnh mưa đột ngột, trỏnh nhiễm bẩn do bụi và cụn trựng phỏ hoại do đú hạn chế thất thoỏt sản phẩm. Tuy nhiờn, ở sõn phơi cú mỏi che thỡ tốc độ sấy chậm, thời gian sấy khụng giảm nhiều so với phơi nắng tự nhiờn.
- Thiết bị sấy dạng hộp và dạng lều:
Thiết bị loại này cú hỡnh dạng trụng giống như một chiếc hộp hoặc chiếc lều trong đú sản phẩm sấy được trải trờn một tấm sàn cú lỗ thoỏng (lưới kim loại, phờn tre nứa,...) và đặt cỏch mặt đất một khoảng nhất định. (Hỡnh 2.3).
Tấm che
Vật liệu sấy
Nền cứng (sõn)
trực tiếp đốt núng sản phẩm. Khụng khớ chuyển động xuyờn qua lớp sản phẩm từ dưới đỏy lờn phớa trờn nhờ đối lưu tự nhiờn.
So với sõn phơi cải tiến thỡ thiết bị này cú thể bảo vệ sản phẩm trỏnh mưa và cụn trựng tốt hơn nhờ tấm sàn nằm cao hơn mặt đất song đũi hỏi chi phớ đầu tư cao hơn đồng thời cho năng suất thấp.
Hỡnh 2.3. Thiết bị sấy năng lượng mặt trời dạng lều (a) và dạng hộp (b).
- Thiết bị sấy NLMT đối lưu tự nhiờn kiểu tunnel:
Thiết bị này cú cấu tạo như một chiếc giàn trờn đú chia làm 3 phần với 2 bộ thu nhiệt (collector) kiểu tấm phẳng đặt 2 đầu và phần sấy nằm giữa (hỡnh 2.4).
Collector
Phần sấy
Hỡnh 2.4. Thiết bị sấy năng lượng MT đối lưu tự nhiờn kiểu tunnel.
Khụng khớ được đốt núng tại collector thứ nhất sẽ chuyển động dọc theo giàn sấy, khi qua phần sấy khụng khớ núng truyền nhiệt cho vật liệu nờn nhiệt độ giảm đi, khi đú bộ thu nhiệt thứ hai sẽ bổ xung năng lượng làm cho nhiệt độ dũng khớ tăng lờn tăng cường khả năng lưu động. Hơn nữa ống khúi đặt ở cuối đường ra cũng cú tỏc dụng làm tăng tốc độ dũng khớ. Nhiệt độ sấy cực đại chịu ảnh hưởng bởi tỷ lệ giữa diện tớch của phần thu nhiệt và phần sấy.
- Thiết bị sấy năng lượng mặt trời đối lưu tự nhiờn kiểu buồng :
Trong thiết bị này sản phẩm được trải trờn cỏc khay đặt trong buồng sấy nằm riờng rẽ so với bộ phận thu nhiệt (hỡnh 2.5). Khụng khớ được đốt núng tại bộ thu nhiệt sẽ chuyển động lờn trờn qua cỏc khay chứa vật liệu sấy nhờ đối lưu tự nhiờn. Bộ thu nhiệt kiểu tấm phẳng được đặt nghiờng để tạo thuận lợi cho dũng khớ chuyển động lờn phớa trờn. Ống khúi cựng với quạt thụng giú ở trờn buồng sấy cú tỏc dụng tăng cường tốc độ dũng khớ.
Sản phẩm Quạt thụng giú
Bức xạ mặt trời Tấm che trong suốt Tấm hấp thụ
Khụng khớ ra
Hỡnh 2.5. Thiết bị sấy năng lượng mặt trời đối lưu tự nhiờn kiểu buồng.
Thiết bị này thớch hợp với một số sản phẩm cần phải trỏnh tiếp xỳc trực tiếp với ỏnh nắng mặt trời để giữ màu sắc hoặc hương vị, song đũi hỏi chi phớ đầu tư cao do cấu tạo phức tạp và năng suất thấp do số lượng khay chứa vật liệu bị hạn chế bởi sức cản dũng khớ.
- Thiết bị sấy năng lượng mặt trời kiểu nhà kớnh:
Thiết bị được kết cấu giống như một căn nhà với mỏi và tường làm bằng kớnh hoặc nhựa trong suốt.
Sản phẩm sấy được trải trực tiếp trờn nền hoặc đặt trờn cỏc khay và trực tiếp hấp thụ năng lượng bức xạ mặt trời. Khụng khớ bờn trong nhà kớnh được đốt núng nhờ năng lượng mặt trời sẽ chuyển động lờn phớa trờn nhờ đối lưu tự nhiờn. Dũng khụng khớ chuyển động dọc theo bề mặt sản phẩm sẽ hỳt hơi ẩm từ vật sấy và thải ra ngoài.
Hỡnh 2.6. Thiết bị sấy năng lượng mặt trời kiểu nhà kớnh.
Kớch thước thiết bị phải đủ lớn để cú thể đi lại bờn trong khi chất tải và dỡ tải. Kết cấu của thiết bị phải thuận tiện cho việc lắp rỏp và thỏo rời để bảo quản thiết bị khi thời tiết khụng thuận lợi.
Thiết bị này cú thể bảo vệ sản phẩm trỏnh mưa và sỳc vật phỏ hoại, nõng cao chất lượng sản phẩm do khụng bị nhiễm bụi bẩn và cú thể giữ màu sản phẩm. Tuy nhiờn giỏ thành đầu tư lớn và tốc độ vận chuyển ẩm phụ thuộc vào điều kiện mụi trường. Khi độ ẩm tương đối của khụng khớ ngoài mụi trường cao, tốc độ hỳt ẩm giảm, thời gian sấy kộo dài sẽ dễ gõy thối hỏng sản phẩm.
2.1.2.2. Thiết bị sấy năng lượng mặt trời đối lưu cưỡng bức
Nguyờn lý hoạt động của thiết bị sấy năng lượng mặt trời đối lưu cưỡng bức là dựng quạt để tạo ra dũng khớ chuyển động trong thiết bị. Quạt quay nhờ mụtơ điện, nguồn điện cung cấp cho quạt cú thể lấy từ điện lưới, mỏy phỏt
Hơi ẩm
bức, tốc độ dũng khớ sấy khụng phụ thuộc vào điều kiện mụi trường và cú thể điều chỉnh được. Cú thể tạo ra ỏp suất lớn để thổi qua lớp sản phẩm tương đối dày, điều này cho phộp tăng cụng suất của thiết bị. Nhưng thiết bị này đũi hỏi năng lượng điện cung cấp cho quạt nờn tăng chi phớ cho quỏ trỡnh sấy đồng thời tăng chi phớ chế tạo. Sau đõy là một số loại thiết bị sấy năng lượng mặt trời đối lưu cưỡng bức:
- Thiết bị sấy năng lượng mặt trời đối lưu cưỡng bức kiểu tunnel:
Thiết bị sấy năng lượng mặt trời đối lưu cưỡng bức kiểu tunnel cú cấu tạo giống như một "đường hầm" (hỡnh 2.7), trờn đú chia làm hai phần: phần thu nhiệt và phần sấy liền nhau nờn khụng cần ống dẫn khớ. Toàn bộ thiết bị được đặt trờn cỏc trụ đỡ bằng bờ tụng hoặc bằng gạch xõy cao 50 – 60 cm để đảm bảo vệ sinh.
Kh
Hỡnh 2.7. Thiết bị sấy năng lượng mặt trời đối lưu cưỡng bức kiểu tunnel.
Khụng khớ được đốt núng nhờ năng lượng bức xạ mặt trời tại phần thu nhiệt sẽ được quạt đẩy chuyển động dọc theo giàn sấy. Sản phẩm sấy được đốt núng nhờ nhiệt năng từ dũng khụng khớ núng đồng thời nhờ năng lượng
Ống khớ ra
Phần sấy
Tay quay
Phần thu nhiệt
Trụ đỡ
Khung kim loại Quạt giú
Pin mặt trời Khụng khớ vào
bức xạ mặt trời trực tiếp nờn nhiệt độ sấy tương đối đồng đều. Tỏc nhõn sấy chuyển động trờn bề mặt vật liệu sấy nờn sức cản nhỏ. Thiết bị này rất thớch hợp để sấy cỏc loại rau quả.
- Thiết bị sấy năng lượng mặt trời đối lưu cưỡng bức kiểu silo:
Cấu tạo chớnh của thiết bị gồm một silo để chứa vật liệu sấy, một bộ gúp nhiệt kiểu panen như trờn hỡnh 2.8. Bộ gúp nhiệt được chế tạo từ cỏc tấm plastic và gỗ. Panen hấp thụ là tấm plastic màu đen, phủ một lỏ trong suốt. Một quạt hỳt khụng khớ núng từ bộ gúp nhiệt vào silo. Thiết bị này thường dựng để sấy cỏc sản phẩm dạng hạt như thúc, ngụ, đỗ, cà phờ, …
T Thựng làm Bộ gúp nhiệt ghộp vào tường
khụ hạt Quạt Ống dẫn khụng khớ núng
Hỡnh 2.8. Thiết bị sấy năng lượng mặt trời đối lưu cưỡng bức kiểu silo.
Một kiểu khỏc của thiết bị sấy kiểu silo là dựng cỏc bộ gúp nhiệt lắp rỏp vào tường bờn của silo. Bộ gúp nhiệt làm bằng tấm kim loại mỏng cú mỳi, tấm kim loại này được phủ bằng tấm nhựa PVC ( hỡnh 2.9 ).
Ống dẫn khụng khớ
Thựng làm khụ Đầu vào của
khụng khớ lạnh
Bộ gúp nhiệt
Quạt
Việc làm khụ hạt trong điều kiện thời tiết thuận lợi cú thể được thực hiện chỉ bằng năng lượng mặt trời thuần tuý qua cỏc bộ gúp nhiệt hoặc kết hợp với nguồn năng lượng khỏc qua cỏc bộ làm núng khụng khớ thụng thường. Khi làm khụ hạt trong cỏc silo cú dựng bộ gúp nhiệt và cỏc bộ làm núng khụng khớ thụng thường, mức độ tiết kiệm nhiờn liệu húa thạch là khoảng 20-30%.
Cỏc thiết bị trờn chủ yếu dựng làm khụ một khối lượng hạt tương đối lớn trong cỏc cơ sở sản xuất, cỏc nhà mỏy và trang trại.
- Thiết bị sấy năng lượng mặt trời với bộ thu nhiệt gắn vào mỏi nhà: Trong hệ thống thiết bị này, bộ thu nhiệt được tạo thành một thể thống nhất với mỏi của phũng sấy trong đú cú kờnh dẫn khụng khớ, hai quạt F1 và F2 dựng để hỳt khụng khớ núng và khụng khớ vào làm mỏt. (Hỡnh 2.10)
Thiết bị hấp thụ
F2 Khụng khớ lạnh vào Khụng khớ
Khụng khớ núng Khớ thải
F1
Hỡnh 2.10. Hệ thống sấy năng lượng MT với bộ thu nhiệt gắn vào mỏi nhà.
Khi hệ thống hoạt động, quạt F1 chạy để hỳt khụng khớ núng từ bộ thu nhiệt đẩy vào phũng sấy và thải ra ngoài. Khi khụng sấy, nhiệt độ tấm hấp thụ
của bộ thu cú thể vượt quỏ 1000C. Trong trường hợp đú quạt F2 phải được
cho chạy để làm mỏt.
Năng lượng mặt trời được sử dụng rộng rói trong lĩnh vực nụng lõm nghiệp để sấy cỏc sản phẩm như ngũ cốc, thực phẩm,…nhằm giảm tỷ lệ hao hụt và tăng chất lượng sản phẩm. Ngoài sấy cỏc loại nụng sản, năng lượng mặt trời cũn được dựng để sấy cỏc loại vật liệu như gỗ. Đối với gỗ thường phải sấy trong thời gian dài cú thể đến 20 ngày và nhiệt độ sấy khụng cao, do vậy sử dụng năng lượng mặt trời để sấy gỗ rất thớch hợp và chỳng ta cú thể tiết kiệm được một phần năng lượng.
Hỡnh 2.11. Sơ đồ hệ thống sấy gỗ kiểu hầm.
1. Thiết bị trao đổi nhiệt 2. Gỗ đó xếp lờn xe 3. Cửa cấp khụng khớ 4. Cửa vào sữa chữa mụ tơ quạt 5. Quạt giú hai chiều 6. Xe gũng 7. Lớp cỏch nhiệt 8. Cửa thoỏt ẩm 9. Đà gỗ