Phương pháp sấy đối lưu kết hợp với bơm nhiệt cĩ thể dùng phương pháp sấy kín hoặc sấy hở.
1.2.3.5.1. Phương pháp sấy kín bằng bơm nhiệt
Nguyên lý làm việc của phương pháp sấy kín bằng bơm nhiệt được thể hiện trên hình 1.8 như sau:
Khơng khí đi qua giá đỡ nguyên liệu sấy (8) làm cho lượng ẩm chứa trong khơng khí ẩm tăng lên do ẩm từ nguyên liệu sấy bay hơi vào, sau đĩ đi qua dàn lạnh (2) và khơng khí ẩm được làm lạnh đến nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương làm cho ẩm chứa trong khơng khí ẩm ngưng tụ trên bề mặt dàn lạnh và chảy vào máng hứng (10), lượng nước ngưng tụ trên chính là lượng ẩm thốt ra từ nguyên liệu sấy.
Khơng khí sau khi qua dàn lạnh được tách ẩm và nhiệt độ hạ xuống rồi đi vào dàn nĩng nhiệt độ được tăng lên nhưng hàm ẩm vẫn khơng đổi, sau đĩ được đi vào giá đỡ nguyên liệu và quá trình được lặp lại như trên. Khi nhiệt độ trong phịng
sấy lớn, rờ le nhiệt độ sẽ tác động tới van điện từ (6) mở ra để thải bớt nhiệt qua dàn ngưng phụ (7), để điều chỉnh nhiệt độ trong buồng sấy được ổn định.
Phương pháp sấy kín như trên sản phẩm sau khi sấy khơng bị lây nhiễm vi sinh vật từ bên ngồi vào.
Hình 1.8. Sơ đồ nguyên lý làm việc của phương pháp sấy kín bằng bơm nhiệt (sấy lạnh)
Chú thích
1. Máy nén lạnh; 2. Dàn lạnh khơng khí ẩm. 3. Dàn nĩng; 4. Quạt giĩ.
5. Van tiết lưu.
6. Van điện từ; 7. Dàn ngưng phụ 8. Giá đỡ nguyên liệu sấy.
9. Phịng sấy; 10. Ẩm ngưng tụ Perera và Rahman [36] đã so sánh một số thơng số của phương pháp sấy lạnh (bơm nhiệt) so với các phương pháp sấy khác theo bảng 1.1 cho thấy:
2 8 3 4 5 sv 6 10 9 1 7
Bảng 1.1. So sánh sấy lạnh với các hệ thống sấy khác
Các thơng số Sấy bằng khơng
khí nĩng Sấy chân khơng
Sấy lạnh (bằng bơm nhiệt)
SMER (kgnước/kwh) 0,12 - 1,28 0,72 - 1,20 1,0 – 4,0
Hiệu suất sấy(%) 35- 40 < hoặc = 70 95
Khoảng nhiệt độ làm
việc(0C) 40- 90 30- 60 10- 60
Khoảng độ ẩm làm việc (%) Biến thiên Thấp 10- 65
Chi phí đầu tư Thấp Cao Trung bình
Chi phí vận hành Cao Rất cao Thấp
Hiệu quả năng lượng của sấy (SMER), được phản ảnh bằng giá trị (kgnước/kwh) của phương pháp sấy lạnh bằng bơm nhiệt cĩ giá trị lớn nhất trong các phương pháp sấy là 1,0 đến 4.0, cũng như hiệu suất sấy cao và chi phí cho hoạt động thấp đồng thời khoảng làm việc của độ ẩm và nhiệt độ lớn.
Nhưng SMER (kgnước/kwh) của phương pháp sấy bằng khơng khí nĩng chỉ đạt 0,12 đến 1,28 và phương pháp sấy chân khơng chỉ đạt 0,72 đến 1,20.
1.2.3.5.2. Phương pháp sấy hở bằng bơm nhiệt
Phương pháp sấy hở bằng bơm nhiệt cĩ thể sấy lạnh hoặc sấy nĩng,cĩ thể từng hệ thống riêng,cũng cĩ thể kết hợp cả 2 phương pháp trên một hệ thống. Dưới đây là một số phương pháp :
1. Phương pháp sấy nĩng bằng bơm nhiệt
Hình 1.9. Sơ đồ nguyên lý làm việc của phương pháp sấy nĩng bằng bơm nhiệt
Chú thích
1. Máy nén lạnh; 2. Dàn lạnh 3. Dàn nĩng; 4. Quạt dàn ngưng
5. Quạt dàn lạnh; 6. Khơng khí vào dàn nĩng
7. Van nạp gase; 8. Van chặn gase; 9. Ống mao; 10. Phin lọc ẩm; 11. Buồng sấy
Trong thực tế một số trường hợp cần nhiệt độ sấy cao nên thiết bị sấy lắp thêm thiết bị gia nhiệt cĩ thể dùng điện trở, sơ đồ làm việc và quá trình biến đổi trạng thái của khơng khí ẩm trên đồ thị I- d được thể hiện trên hình 1.10.
Hình 1.10. Sơ đồ nguyên lý làm việc sấy nĩng bằng bơm nhiệt kết hợp với điện trở
5
Chú thích
I: quạt giĩ; II: dàn nĩng trong hệ thống bơm nhiệt; III: dàn điện trở; IV: buồng sấy.
Nguyên lý làm việc như sau:
Khơng khí ngồi trời đi qua phin lọc được hút vào quạt giĩ ở trạng thái A xác sau khi khơng khí được quạt I đưa vào dàn nĩng II được gia nhiệt đốt nĩng
đẳng ẩm (d1=d0=const) theo quá trình AB đến trạng thái B nhiệt độ vào khoảng 40
đến 450C rồi đưa vào buồng sấy.
Nếu cần sấy ở nhiệt độ cao hơn cao hơn thì sau khi qua dàn nĩng ở trạng thái B sẽ qua dàn điện trở IV và được gia nhiệt cho đến nhiệt độ phù hợp đến trạng thái
C thường vào khoảng 50 đến 600C rồi đưa vào buồng sấy.
Về thiết bị sấy trên nguyên lý giống như phương pháp sấy đối lưu bằng khơng khí nĩng. Nhưng cĩ ưu điểm là tiết kiệm được năng lượng. Sản phẩm sấy thường hay bị biến màu và chất lượng khơng cao.
2. Phương pháp sấy lạnh bằng bơm nhiệt
Sơ đồ của phương pháp sấy lạnh được thể hiện trên hình 1.11.
Chú thích
1. Máy nén lạnh; 2. Van nạp ga 3. Dàn nĩng; 4. Dàn lạnh
5. Giá đỡ nguyên liệu sấy; 6. Lưới lọc
7. Van chặn; 8. Buồng sấy. 9. Ống mao; 10. Phin lọc ẩm; 11. Giá đỡ thiết bị sấy
3. Phương pháp sấy kết hợp bằng bơm nhiệt
Để cĩ thể sấy lạnh hay sấy nĩng và so sánh chất lượng sản phẩm, chi phí năng lượng…theo các phương pháp sấy đối lưu bằng bơm nhiệt tơi thiết kế và chế tạo thiết bị sấy đối lưu bằng bơm nhiệt kết hợp cả hai phương pháp trên và sơ đồ nguyên lý làm việc được thể hiện trên hình 1.12 như sau:
Hình 1.12. Sơ đồ nguyên lý làm việc thiết bị sấy tổng hợp bằng bơm nhiệt
Chú thích
1. Máy nén lạnh; 2. Lưới lọc 3. Dàn lạnh trong; 4. Dàn nĩng 5. Dàn điện trở
6. Giá đỡ nguyên liệu sấy
7; 8; 12; 13. Van chặn
9. Ống mao; 10. Phin lọc ẩm; 11. Dàn lạnh ngồi.
14. Khung thiết bị sấy 15. Van nạp ga.
- Nếu thiết bị chỉ dùng để sấy lạnh thì đĩng van chặn ga số 8; 12 và mở van số 7; 13 đồng thời khơng cho quạt, dàn lạnh ngồi (11) hoạt động. Lúc đĩ khơng khí sẽ qua dàn lạnh trong (3) được làm lạnh và khử ẩm theo quá trình 11’ được thể hiện ở đồ thị I- d trên hình 1.13 làm cho nhiệt độ và độ chứa ẩm của khơng khí giảm xuống. Sau đĩ khơng khí qua dàn ngưng tụ (4) gia nhiệt theo quá trình 1’2 sẽ làm cho nhiệt độ khơng khí tăng lên rồi đưa vào buồng sấy và sự biến đổi khơng khí ẩm qua buồng sấy theo quá trình 23, khơng khí khi ra nhiệt độ hạ xuống và độ chứa ẩm
tăng lên. Nếu cần nhiệt độ sấy cao hơn 400C thì cho dàn điện trở (5) hoạt động và
khơng khí sẽ được gia nhiệt đến trạng thái 2’ cĩ nhiệt độ t2’> t2.
Hình 1.13. Đồ thị I- d về biến đổi trạng thái khơng khí ẩm trong quá trình sấy lạnh
- Khi cần sấy nĩng (sấy đối lưu kết hợp với bơm nhiệt) mở van số 8; 12 đồng thời đĩng van số 7; 13 lại, cho quạt giĩ, dàn lạnh ngồi (11) hoạt động. Lúc
này máy nén sẽ thu nhiệt từ dàn lạnh ngồi (11) là Q0 để đưa vào thiết bị ngưng tụ
(dàn nĩng 4), khơng khí ẩm biến đổi theo quá trình làm lạnh và khử ẩm 12’. Khơng khí ngồi trời sau khi qua phin lọc (2) được qua dàn nĩng (4) gia nhiệt theo quá
trình 12 làm cho nhiệt độ tăng lên rồi đưa vào buồng sấy để làm nĩng và sấy khơ nguyên liệu.
Quá trình sấy trên giống như sấy đối lưu bằng khơng khí nĩng. Nhưng cĩ một ưu điểm lớn là tiết kiệm được nhiều về năng lượng vì chỉ tốn điện năng tiêu hao cho máy nén và quạt giĩ là chủ yếu nên chi phí giá thành được giảm xuống.
Nếu cần sấy ở nhiệt độ cao hơn thì cho dàn điện trở (5) hoạt động và khơng khí ẩm được biến đổi theo quá trình 22’ như trên đồ thị I- d hình 1.14.
CHƯƠNG II: CHỌN CÁC THƠNG SỐ BAN ĐẦU, PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ TÍNH KÍCH THƯỚC PHỊNG SẤY