L ỜI CAM ĐOAN
3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾT ẠO
3.3.1. Các bước xây dựng mô hình hệ thống sấy đối lưu
Dựa trên các công trình nghiên cứu đi trước và bản vẽ của nhóm chúng tôi thiết kế. Chúng tôi tiến hành chế tạo bằng các máy gia công cơ khí. Việc chế tạo, lắp đặt thiết bị sấy đối lưu theo quy trình sau [7]:
-Bước 1: Tìm hiểu nghiên cứu và lựa chọn về yêu cầu công nghệ và các thông số đầu vào.
-Bước 2: Xác định các thông số kỹ thuật cần thiết cho thiết bị sấy đối lưu để tiến hành thiết kế.
-Bước 3: Xây dựng bản vẽ kỹ thuật hệ thống máy sấy đối lưu bằng các phần mềm máy tính hỗ trợ.
-Bước 4: Lựa chọn các thiết bị phù hợp cho hệ thống sấy đối lưu. -Bước 5: Tiến hành chế tạo và lắp ráp hệ thống sấy đối lưu
-ước 6: Lắp đặt các hệ thống tựđộng điều khiển và lặp trình chương trình trên máy tính.
-Bước 7: Vận hạnh máy, thử nghiệm và hiệu chỉnh thiết bị để xây dựng chếđộ sấy phù hợp cho nguyên liệu sấy.
-Bước 8: Tiến hành sấy đối lưu thu sản phẩm và đánh giả hiểu quả của thiết bị. Các bước cụ thể sẽđược trình bày dưới đây:
Bước 1: Tìm hiểu nghiên cứu và lựa chọn về yêu cầu công nghệ và các thông sốđầu vào.
Đây là bước đầu tiên chúng ta bắt buộc phải thực hiện, bởi vì nó quan trọng trong quy trình chế tạo và hiệu chỉnh thiết bị.
Dựa vào các yêu cầu công nghệ đã đặt ra, chúng ta lựa chọn các thông số thích hợp để phụ vụ thuận tiện cho việc tính toán, xác định các thông số kỹ thuật của thiết bị [7].
GVHD: PGS. Nguyễn Tấn Dũng 90
Bước 2: Xác định các thông số kỹ thuật cần thiết cho thiết bị sấy đối lưu để
tiến hành thiết kế.
Khi chúng ta đã có đầy đủ các dữ kiện đầu vào, sau đó chúng ta cần tiến hành [7]: -Tính toán cân bằng vật chất;
-Tính toán cân bằng năng lượng;
-Xác định kích thước thiết bị cần chế tạo và các thông số kỹ thuật của từng thiết bị nhỏ trong hệ thống thấy đối lưu;
-Tính toán độ bền và tính toán cân bằng lực cho thiết bị sấy đối lưu; -Lựa chọn các vật liệu chế tạo phù hợp.
Bước 3: Xây dựng bản vẽ kỹ thuật hệ thống máy sấy đối lưu bằng các phần mềm máy tính hỗ trợ.
-Từ các số liệu đã được tính toán bước 2, chúng ta tiến hành xây dựng bản vẽ kỹ thuật bằng một số công cụ trên máy tính;
-Xây dựng bản vẽ kỹ thuật cho từng thiết bị trong hệ thống sấy; -Xây dựng bản vẽ lắp đặt;
Bước 4: Lựa chọn các thiết bị phù hợp cho hệ thống sấy đối lưu.
Sau khi đã có tất cả các bản vẽ chi tiết về thiết bị hệ thống sấy đối lưu, sau đó chúng ta tiến hành [7]:
-Tìm hiều về thiết bị và mua các thiết bị cần thiết cho hệ thống sấy
-Kiểm tra thiết bị sau khi mua và trước khi lắp đặt vào hệ thống sấy đối lưu.
Bước 5: Tiến hành chế tạo và lắp ráp hệ thống sấy đối lưu
Sau khi đã chuẩn bị các thiết bị đầy đủ và mọi thứđều hoạt động tốt, chúng ta tiến hành các bước sau [7]:
-Lắp ráp các thiết bị theo thiết kế;
-Gia công các thiết bị phụ trợ theo như đã tính toán và thiết kế;
GVHD: PGS. Nguyễn Tấn Dũng 91 Hình 3.1. Quá trình chế tạo và lắp ráp hệ thống sấy đối lưu
Bước 6: Lắp đặt các hệ thống tựđộng điều khiển và lặp trình chương trình
trên máy tính.
Sau khi lắp ráp hệ thống hoàn chỉnh, tiếp theo đó chúng ta lắp đặt hệ thống tự động điều khiển [7]:
-Dựa trên yêu cầu công nghệ và quy trình làm việc của hệ thống sấy đối lưu, chúng ta tiến hành tính toán và lựa chọn thiết bị điều khiển;
-Thiết kế mạch điều khiển theo yêu cầu công nghệ đặt ra;
-Lập trình chương trình hệ thống tự động điều khiển trên máy tính;
GVHD: PGS. Nguyễn Tấn Dũng 92
Bước 7: Vận hạnh máy, thử nghiệm và hiệu chỉnh thiết bị để xây dựng chế độ sấy phù hợp cho nguyên liệu sấy.
Vận hành thiết bị, thử nghiệm và hiệu chỉnh với hai chế độ [7]:
-Vận hành, thử nghiệm và hiệu chỉnh ở chếđộchưa có vận liệu: Cài đặt các thông số công nghệ ảnh hưởng đến quá trình sấy như nhiệt độ, vận tốc sấy, thời gian sấy, …. Nhiệm vụ ở chế độ này là kiểm tra các thiết bị đo lường các thông số công nghệ và kiểm tra hệ thống tựđộng điều khiển của hệ thống sấy đối lưu. Hiệu chỉnh sai số của thiết bị đó lường trong hệ thống tự động điều khiển so với các thiết bị chuẩn. Trong các trường hợp khác, nếu hệ thống tự động điều khiển có sai sót hoặc chưa đúng với yêu cầu công nghệ thì cẩn phải chỉnh sửa khắc phục ngay và tiếp tục vận hành thử và hiệu chỉnh trở lại nữa.
-Sau đó, chúng ta vận hành, thử nghiệm ở chếđộ có vật liệu sấy: đưa vật liệu sấy vào, cài đặt các thống số công nghệ như nhiệt độ, vận tốc sấy, thời gian sấy, chu kỳ cực tím sau đó tiến hành sấy thử nghiệm. Xem xét và hiệu chỉnh sai cố của thiết bị. Nếu sai số so với thiết bị chuẩn thì cần phải hiệu chỉnh lại, tiếp tục thử nghiệm lại. Bên cạnh đó, chúng ta cần phải kiểm tra năng suất thiết bị, công suất tiêu thụ năng lượng của hệ thống thiết bị có đáp ứng nhu cầu hay không. Trong trường hợp không đạt thì phải hiệu chỉnh lại năng suất thiết bị, chúng ta không thể hiệu chỉnh lại kích thước thiết bị.
Bước 8: Tiến hành sấy đối lưu thu sản phẩm và đánh giả hiểu quả của thiết bị sấy.
-Sau khi chúng ta đã hoàn tất bước 7, chúng ta tiến hành đưa sản phẩm vào sấy với các thông số công nghệ như trong điều kiện đã chọn lựa [7].
-Đánh giá các thông số kỹ thuật của sản phẩm như: Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy của vật liệu và chi phí năng lượng;
-Đánh giá độ ẩm cuối cùng của sản phẩm; -Đánh giá chất lượng sản phẩm;
GVHD: PGS. Nguyễn Tấn Dũng 93 -Ngược lại, nếu sản phẩm không đạt yêu cầu cần phải xem xét lại tất cả các công đoạn, hiệu chỉnh lại thiết bị cho phù hợp với yêu cầu công nghệ.
3.3.2. Kết quả chế tạo lắp đặt hệ thống sấy đối lưu
Sau khi tiến hành thực hiện theo quy trình chế tạo và lắp đặt theo thiết kế của hệ thống sấy đối lưu, kết quả nhận được một hệ thống sấy đối lưu đáp ứng tất cả các thống số kỹ thuật đặt ra và an toàn tuyệt đối cho người vận hành thiết bị.
Hình 3.2. Thiết bị hệ thống sấy đối lưu tiệt trùng bằng tia cực tím
3.4. Gia công hệ thống tự độngđiều khiển
Từ yêu cầu công nghệ được đặt ra, chúng tôi tiến hành mua thiết bị và lắp đặt hệ thống tựđộng điều khiển hình 3.3.
GVHD: PGS. Nguyễn Tấn Dũng 94 Hình 3.3. Sơ đồ nguyên lý lắp đặt hệ thống điện cho thiết bị sấy đối lưu
Từ các yêu cầu đặt ra thì mạch động lực của hệ thống sấy đối lưu DSDL – 04 được thiết kếđể vận hành các thiết bị như quạt ly tâm, điện trởđốt nóng (Calorife), đèn cực tím như hình 3.2.
GVHD: PGS. Nguyễn Tấn Dũng 95
3.5. Tính toán chi phí sản xuất.
Bảng 3.9. Thống kê chi phí gia công cơ khí Stt Vật tư Đặc tính
kỹ thuật Đơn vị lượSốn g
Đơn giá Thành tiền Ghi chú 1 Quạt ly tâm gián tiếp 1 HP, 220V, 50Hz Cái 1 5,600,000 5,600,000 2 Vỏ máy Inox 304 Gói 1 4,000,000 4,000,000 3 Điện trở sấy 700W/cây , 220V Cây 4 300,000 1,200,000 4 Đèn cực tím sát khuẩn Cây 2 400,000 800,000 5 Buồng sấy H660xW8 50xD900, Inox 304 Gói 1 11,000,000 11,000,000 6 Bảo ôn, Rockwoo, áo 80kg/m3 Gói 1 2,000,000 2,000,000 7 Calorifer Cái 1 1,200,000 1,200,000 8 Đường ống dẫn gió đi, về, gió tươi Ống STK, Vuông 100x100 Gói 1 1,000,000 1,000,000 9 Damper Ống STK, Vuông 100x100 Cái 3 300,000 900,000 10 Khay lưới dựng nguyên liệu 400x650x 30 INox304 Cái 8 320,000 2,560,000 có 4 lớp khay 11 Bản lề, roăng cửa, chốt cửa … Bộ 1 1,400,000 1,400,000
GVHD: PGS. Nguyễn Tấn Dũng 96 12 Bánh xe Bộ 1 480,000 480,000 13 Khung đế máy Bộ 1 1,000,000 1,000,000 14 Vách che Bộ 1 1,200,000 1,200,000 15 Vận chuyển
máy, vật tư Gói 1 3,000,000 3,000,000 16 Vật tư phụ Gói 1 1,000,000 1,000,000 17 Chi phí điện Gói 1 15,200,000 15,200,000 18 Tủđiện Cái 1 1,600,000 1,600,000
19 Lao động Người 7 3,000,000 21,000,000
20 Chi phí
phát sinh Gói 1 14,255,000 14,255,000
Tổng chi phí 90,395,000
Bảng 3.10. Chi phí điện và điều khiển tự động hóa
Stt Vật tư Đặc tính kỹ thuật
Đơn
vị lượSống Đơn giá Thành tiền 1 Máy cắt hạ áp CB tép 2P – 20A Cái 1 130 000 130 000 2 Nguồn xung Bộ nguồn 220VAC 24VDC - 5A Cái 1 300 000 300 000
3 Rơ-le Relay 8 chân
24VAC MY2N Cái 6 30 000 180 000 4 Công tắc từ Mitsubishi SN10 Cái 1 460 000 460 000
GVHD: PGS. Nguyễn Tấn Dũng 97 5 Biến tần Toshiba VF-S11 Cái 1 1 200 000 1 200 000
6 Chấn lưu Balast điện tử Rạng đông 20W/40W Cái 1 50 000 50 000 7 Đèn UV Cái 2 200 000 400 000 8 Màn hình HMI MT4532TE Kinco Cái 1 4 500 000 4 500 000
9 Vi xử lí Indruino, 8out Bộđiều khiển relay Bộ 1 2 500 000 2 500 000 10 Điều khiển biến tần Module DAC 0-10V Cái 1 800 000 800 000 11 Module giao tiếp HMI Cái 1 900 000 900 000 12 Cảm biến Cảm biến nhiệt độ tín hiệu số Cái 2 500 000 1 000 000 13 Dây điện Dây 4x2.5, dây neon… Gói 1 1 000 000 1 000 000
14 Linh tinh
Đầu code, nhãn,
domino… Gói 1 500 000 500 000
GVHD: PGS. Nguyễn Tấn Dũng 98
4. CHƯƠNG 4: KHẢO NGHIỆM THỰC TẾ, HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG VÀ THẢO LUẬN
4.1. Mục đích.
Theo dõi quá trính tách ẩm của vật liệu sấy trong quá trình sấy đối lưu.
Theo dõi sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian sấy và chất lượng sản phẩm sấy.
Đánh giá hiệu quả sấy bằng máy sấy đối lưu.
Tính toán chi phí năng lượng cho 1 kg sản phẩm sấy.
4.2. Bố trí thí nghiệm.
Chúng tôi tiến hành sấy vật liệu liên tục cho đến khi sản phẩm đạt được độ ẩm theo yêu cầu.
Dựa vào các tài liệu tham khảo, nhiệt độ sấy thích hợp cho các loại hoa quả được tìm thấy nhỏ hơn 70 oC.
Vì những lí do khách quan, nên trong bài báo cáo này chúng tôi chỉ khảo sát sấy ở khoảng nhiệt độ 60 - 68 oC, thực hiện chế độ sấy trong 6 - 10 giờ.
4.3. Kết quả và bàn luận
Miền khảo sát của x1 = [60,68]; x2 = [5,9]
Bước 1: Giữ mức thời gian sấy x2 = 6 giờkhông đổi, cho x1 thay đổi như trong bảng 4.1 và tiến hành thực nghiệm xác định y1 (kWh/kg), y2 (%), kết quả nhận được được trình bày ở bảng 4.1 Bảng 4.1.Thí nghiệm với x2 = 6 giờ x1 60 62 64 66 68 y1 5,83 6,12 6,34 6,89 7,15 y2 13,52 11,32 9,07 7,34 6,21
GVHD: PGS. Nguyễn Tấn Dũng 99 Bước 2: Giữ nhiệt độ môi trường sấy x1 = x11opt = 64oC không đổi và cho x2 thay đổi như trong bảng 4.2 rồi tiến hành thực nghiệm xác định y1 (kWh/kg), y2 (%), kết quả nhận được được trình bày ở bảng 4.2.
Bảng 4.2. Thí nghiệm với x1 = 64oC x2 4 5 6 7 8 y1 4,38 5,61 6,79 7,97 9,26 y2 11,43 9,45 8,56 7,45 6.32 5.83 6.12 6.34 6.89 7.15 13.52 11.32 9.07 7.34 6.21 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 1 2 3 4 5 6 7 8 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69
Chi phí năng lượng(Kj/Kg) Độ ẩm(%)
Hình 4.1 Quan hệ giữa y1 = f (x1) và y2 = f(x1) khi x2 = 6 giờ ` 11.43 9.45 7.45 6.32 4.38 5.61 6.79 7.97 9.26 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 3 5 7 9 11 13 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Độ ẩm(%) chi phí năng lượng(Kj/Kg)
GVHD: PGS. Nguyễn Tấn Dũng 100 Vậy khi:
x2 = 6 giờ tại
x11opt = 64oC thì 8% < (y21opt = 9,07%) < 10% và y11opt = 6,34kWh/kg x1 = 64oC tại
x22opt = 5 giờ thì 8% < (y22opt = 9,45%) < 10% và y12opt = 5,61 kWh/kg Nhận xét: Do y11opt y12opt và y21opt y22opt nên x11opt và x22optchưa phải là nghiệm tối ưu. Vì vậy, cần phải thực hiện lại bước 1 với miền khảo sát hẹp hơn nữa.
Bước 1: giữ mức thời gian sấy x22opt = 5giờ không đổi, cho x1 thay đổi như trong bảng 4.3 rồi tiến hành thực nghiệm xác định y1 (kWh/kg), y2 (%), kết quả nhận được, được trình bày ở bảng 4.3 Bảng 4.3. Thí nghiệm với x2 = 5 giờ x1 62 63 64 65 66 y1 5,42 5,49 5,63 5,69 5,75 y2 11,8 10,25 8,86 8,21 7,25
Bước 2: giữ nhiệt độ môi trường sấy x1 = x11opt = 49oC không đổi, cho x2 thay đổi như trong bảng 4.4 rồi tiến hành thực nghiệm xác định y1 (kWh/kg), y2 (%), kết quả nhận được, được trình bày ở bảng 4.4
Bảng 4.4. Thí nghiệm với x2 = 6 giờ
x2 4 4.5 5 5.5 6
y1 4,38 4,97 5,63 6,21 6,65
y2 11,21 9,87 8,86 8,05 7,88
Vậy khi:
x2 = 5 giờ tại x11opt = 64oC
GVHD: PGS. Nguyễn Tấn Dũng 101 x1 = 64oC tại x22opt = 5 giờ
Thì 8% < (y22opt = 8,78%) < 10% và y12opt = 5,61 kWh/kg
Hình 4.4. Quan hệ giữa y1 = f(x2) và y2 = f(x2) khi x1 = 64oC 11.21 9.87 8.86 8.05 7.88 4.38 4.97 5.63 6.21 6.65 0 1 2 3 4 5 6 7 8 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4 4.5 5 5.5 6 6.5
Độ ẩm-chi phí năng lượng
GVHD: PGS. Nguyễn Tấn Dũng 102 Nhận xét:
Do y11opt y12opt và y21opt y22opt
x11opt = 64oC và x22opt = 5 giờ là nghiệm tối ưu.
4.4. Hiệu chỉnh thiết bị.
Thông qua quá trình nghiên cứu và xác định chếđộ sấy chúng tôi đưa ra các thông số vận hành máy như sau:
Bảng 4.5Thông số hoạt động của thiết bị sấy đối lưu
Tên thông số Giới hạn trên Giới hạn dưới Lựa chọn
Nhiệt độ sấy 100 0C 30 0C 64 0C
Vận tốc sấy 10 m/s 0 m/s 5 m/s
Khối lượng vật sấy 15 kg 1 kg 12 kg
Chu kỳ cực tím Tùy chỉnh Tùy chỉnh Tùy chỉnh
GVHD: PGS. Nguyễn Tấn Dũng 103 Hướng dẩn sử dụng máy sấy đối lưu khử trùng bằng tia cực tím.
Bước 1: Bật CB nguồn.
Bước 2: Đăng nhập vào màn hình thiết bị,
Bước 3: Nhập nguyên liệu sấy vào khay nguyên liệu và đóng kín cửa buồng sấy. Bước 4: Cài đặt chếđộ sấy trên màn hình cảm ứng của thiết bị sấy.
o Nhập nhiệt độ sấy cần sấy. o Nhập vận tốc cần sấy. o Nhập thời gian sấy.
o Nhập chu kỳ đèn cực tím để tiệt trùng.
Bước 5: Nhấn vào nút “RUN” để máy bắt đầu hoạt động.
Bước 6: Sau khi quá trình sấy kết thúc, mở cửa buồng sấy và lấy sản phẩm sấy. Sau đó tắt CB nguồn và cho máy ngừng hoạt động khoảng 4 5 giờ mới được hoạt động lại.
GVHD: PGS. Nguyễn Tấn Dũng 104
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN
Sau quá trình hình thành ý tưởng, tính toán, thiết kế, chế tạo nhóm đã chế tạo