Chế tạo bộ phân phối TNS

4.4 .Chọn ghi phân phối tác nhân vào lớp liệu trong buồng sấy

5.1.2. Chế tạo bộ phân phối TNS

Hình 5.8 Bộ phân phối TNSc) Chế tạo thân bộ phân phối TNS c) Chế tạo thân bộ phân phối TNS

Bộ phân phối tác nhân sấy gồm 4 chi tiết. Chi tiết 1: Thân vịng của bộ phân phối TNS.

Hình 5.9 Chi tiết gia cơng bộ phân phối 1 Chi tiết 2: ống nối dẫn TNS. 1 Chi tiết 2: ống nối dẫn TNS.

Hình 5.10 Chi tiết gia cơng ống nối dẫn TNS109 109

Chi tiết 3: Đáy của bộ phân phối TNS.

Đáy phân phối TNS được gia cơng bằng inox với kích thước như hình vẽ, ở tâm đáy được lắp một trục trụ rỗng.

Hình 5.11 Chi tiết gia cơng đáy bộ phân phốiChi tiết 4: Cánh phân phối TNS Chi tiết 4: Cánh phân phối TNS

Hình 5.12 Cánh phân phối TNS

Bộ phân phối tác nhân sấy là bộ phận điều chỉnh và phân chia dịng TNS đi vào buồng sấy, giúp cho quá trình sơi bên trong buồng sấy được tốt nhất.

Bộ phân phối TNS được chế tạo bằng inox 304 dày 1,2 mm. Bên trong được lắp cánh để cấp TNS như hình 5.12.

Chi tiết 5.

Hình 5.13 Chi tiết 5 gia cơng bộ phân phối 5.1.3. Chế tạo bộ gia nhiệt phối 5.1.3. Chế tạo bộ gia nhiệt

Hình 5.14 Bộ gia nhiệt

Bộ gia nhiệt là thiết bị gia nhiệt cho dịng khí tươi trước khi đi qua bộ phân phối tác nhân sấy để đi vào buồng sấy.

Bộ gia nhiệt được chế tạo bằng hợp kim kẽm, với kích thước như trên. Bên trong bộ gia nhiệt được lắp 6 cây điện trở chữ U mỗi cây cĩ cơng suất 2 kW được lắp so le với nhau, chia làm hai nhĩm gồm nhĩm R1-R2-R3 và nhĩm R4-R5-R6. Các điện trở được lắp trên một tấm cách điện, sau khi lắp các điện trở xong tiến hành lắp thêm một tấm cách nhiệt nữa để che ở phía sau để đảm bảo an tồn cách điện.

Chế tạo vỏ của bộ gia nhiệt: bộ qia nhiệt được cấu tạo từ 6 chi tiết nhỏ. Chi tiết 1: ống dẫn đầu vuơng trịn với 100.

Hình 5.15 ống nối dẫn đầu vuơng trịnChi tiết 2: tấm cách nhiệt gắn điện trở. Chi tiết 2: tấm cách nhiệt gắn điện trở.

Hình 5.16 Tấm gắn điện trở

Chi tiết 3: tấm cách nhiệt che các thanh điện trở.

Hình 5.17 Tấm che cách điệnChi tiết 4: hai đầu vuơng trịn. Chi tiết 4: hai đầu vuơng trịn.

Hình 5.18 Khai triển đầu vuơng trịn Chi tiết 5: thân bộ gia nhiệt. trịn Chi tiết 5: thân bộ gia nhiệt.

Hình 5.19 Chi tiết gia cơng thân bộ gia nhiệt

Thân bộ gia nhiệt được gia cơng từ nguyên tấm kẽm được cắt theo kích thước trên, và tiến hành gị tạo hình theo kích thước.

Chi tiết 6: các ti gia cố cho bộ gia nhiệt.

Sau khi chế tạo xong các chi tiết ta tiến hành hàn các chi tiết theo thơng số bản vẽ, gia cố bằng các thanh ti nhắm đảm bảo độ an tồn khi vận hành.

Lắp điện trở cho bộ gia nhiệt cần chú ý khoảng cách các thanh điện trở, tránh để các thanh điện trở chạm vào nhau, phân phối các thanh điện trở để đạt tối ưu về trao đổi nhiệt khi vận hành.

Hình 5.20 Điện trở sau khi lắp vào tấm

5.2. Lắp đặt5.2.1. Lắp tủ điện 5.2.1. Lắp tủ điện

Tủ điện chính là bộ phận điều khiển sự hoạt động của hệ thống, là nơi để người vận hành tiến hành khởi động cũng như điều khiển thơng số hoạt động của hệ thống.

Bên trong tủ điện được lắp đạt các thiết bị điện cần thiết, các thiết bị an tồn, mạch điều khiển của hệ thống, các cơng tắc điều khiển, đèn báo…

Hình 5.21 Các thiết bị điện

Hình 5.22 Tủ điện

5.2.2. Mạch động lực

Hình 5.23 Mạch động lực114 114

5.2.3 Mạch điều khiển

Hình 5.24 Mạch điều khiển

5.2.4. Lắp các bộ phận của hệ thống

Sau khi chuẩn bị đầy đủ các bộ phận cần thiết của hệ thống gồm Quạt, bộ gia nhiệt, buồng sấy, bộ phân phối TNS, ống mềm, tủ điện, chân đế…Ta tiến hành lắp đặt các bộ phận lại với nhau.

Khi lắp đặt cần chú ý kích thước trong bản vẽ kỹ thuật, chú ý sử dụng các thiết bị, dụng cụ lắp đặt.

Hình 5.25 Máy sấy tầng sơi khi lắp đặt

5.3. Quy trình vận hành

Hệ thống máy sấy tầng sơi gồm nhiều bộ phận, vận hành cũng phải theo quy trình để tránh các trường hợp hư hỏng, nguy hiểm cho người điều khiển.

Quy trình vận hành:

- Cấp nguồn cho hệ thống.

- Bật CB 3 pha, CB 1 pha.

- Bật SW1 khởi động quạt, điều chỉnh tốc độ quay của quạt bằng biến tần. Sau khi quạt được điều chỉnh xong tiến hành bước tiếp theo.

- Bật SW2 khởi động động cơ quay của bộ phân phối TNS, điều chỉnh tốc độ quay của động cơ bằng Dme2.

- Điều chỉnh nhiệt độ hoạt động của hệ thống bằng thermotat 1.

- Bật SW3 khởi động cụm điện trở R1R2R3. Đối với sấy các loại vật liệu với nhiệt độ sấy thấp thì chỉ cần cho hoạt động cụm điện trở R1R2R3.

- Bật SW4 khởi động cụm điện trở R4R5R6.

- Kiểm tra đèn tín hiệu đèn báo, đồng hồ đo nhiệt của hệ thống thường xuyên.

- Hồn thành quá trình sấy, tắt hệ thống thì cần làm theo thứ tự: tắt SW4, tắt SW3. Duy trì hoạt động của quạt đến khi nhiệt độ t1 hạ xuống gần hoặc bằng với nhiệt độ mơi trường mới tiến hành tắt SW2 và SW1. Tắt CB 1 pha, tắt CB 3 pha.

5.4 Quy trình cấp, tháo liệu

- Quy trình cấp liệu: vật liệu sấy với độ ẩm ban đầu được cấp vào buồng sấy từ phễu cấp liệu, vật liệu phủ lên ghi một lớp phẳng.

- Quy trình tháo liệu: sau khi hồn thành chế độ sấy ta tiến hành tháo vật liệu sấy ra khỏi buồng sấy, mở của thốt vật liệu cho vật liệu chảy ra khỏi buồng sấy, cĩ thể bật quạt cho vật liệu chảy ra dễ hơn.

Chương 6

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

6.1. Tổng quát các nội dung thực hiện đề tài nghiên cứu

Đề tài được thực hiện theo trình tự như sau:

Khảo sát các đối tượng nghiên cứu

Khảo sát các máy sấy và lựa chọn máy sấy dạng tầng sơi xung khí Tính tốn thiết kế mơ hình thí nghiệm chung

Tính tốn thiết kế bộ phân phối khí kiểu xung Xác định các thơng số cơng nghệ của quá trình sấy

Thực nghiệm sấy trên mơ hình vật lý để xác định ảnh hưởng các thơng

số cơng nghệ đến chất lượng và chi phí sấy

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐƯỢC CƠNG BỐ

Kết luận và kiến nghị

Hình 6.1 Tĩm tắt quy trình thực hiện đề tài

6.2. Phương pháp nghiên cứu

6.2.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyếta. Phương pháp kế thừa a. Phương pháp kế thừa

Kế thừa cĩ chọn lọc với kết quả nghiên cứu của các tác giả đã nghiên cứu về lĩnh vực sấy tầng sơi đặc biệt là trong sấy đường RS thơng qua các cơng trình khoa học đã được cơng bố.

Tìm hiểu một số thiết bị sấy tầng sơi cĩ sẵn ở các cơ sở trong nước. 117

Tiếp cận và tiếp thu các ý kiến của các chuyên gia, các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực sấy nĩi chung và sấy tầng sơi nĩi riêng.

Tiến hành khảo sát cơng nghệ và thiết bị, tìm hiểu phân tích thiết bị để nắm bắt được các thơng số cơ bản và cơng nghệ, yêu cầu kỹ thuật của thiết bị làm cơ sở so sánh, đánh giá thiết bị khi nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm.

Tìm hiểu các ưu điểm và nhược điểm của các máy sấy tầng sơi hiện cĩ để nghiên cứu, ứng dụng, xác định ra một hệ thống sấy phù hợp, hiệu quả và tiết kiệm chi phí chế tạo, chi phí vận hành.

Trên cơ sở tiếp cận, tìm hiểu về cơng nghệ, thiết bị và những kinh nghiệm chuyên mơn, tiếp thu cĩ chọn lọc những ưu khuyết điểm làm cơ sở vững chắc cho quá trình nghiên cứu giúp tiết kiệm thời gian, cơng sức, chi phí nghiên cứu và đem lại hiệu quả tốt cho đề tài. b. Phương pháp giải tích tốn học

Áp dụng các cơng thức tốn học về lĩnh vực sấy nĩi chung và lĩnh vực sấy tầng sơi nĩi riêng để giải quyết các bài tốn thiết kế theo hướng tạo ra mơ hình vật lý cũng như giải các bài tốn về quy hoạch thực nghiệm.

6.2.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệma. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm a. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm

Quy hoạch thực nghiệm là phương pháp tổ chức các thí nghiệm sao cho chỉ mất một số ít thí nghiệm nhất nhưng cĩ thể thu nhận được lượng thơng tin nhiều nhất. Đây là phương pháp cho phép nghiên cứu ảnh hưởng của đồng thời của nhiều yếu tố cơng nghệ đến một chỉ tiêu nào đĩ của quá trình mà khơng cần phải cố định và thay đổi lần lượt từng biến số. Kết quả cuối cùng của quy hoạch thực nghiệm là xây dựng nên một mơ hình tốn học ở dạng phương trình hồi quy biểu thị mối quan hệ giữa các thơng số đầu ra với các thơng số đầu vào.

Phương pháp mơ tả thống kê quan niệm hệ là một hộp đen, trong đĩ cấu trúc và tính chất bên trong là khơng biết rõ. Nĩi cách khác, mơ hình thống kê khơng cho biết bản chất bảo tồn và bản chất động học của hệ mà chỉ mơ tả mối quan hệ giữa các thơng số đầu vào và đầu ra của hệ trên cơ sở các phương pháp của tốn học thống kê.

X1 X2 X3 HỆ THỐNG Y1 Y2 Y3

Hình 6.2 Minh họa mơ hình hộp đen

Như vậy, mối quan hệ đầu vào – đầu ra ở đây thuần túy là quan sát thực nghiệm chứ khơng được dựa trên một cơ sở lý thuyết nào. Trong trường hợp cấu trúc hộp đen, các hàm mơ tả là các hàm nhiều biến Y = (X1, X2,..., Xk) được phân tích thành dãy Taylor tức là hàm hồi quy lý thuyết:

k

Y0j X j

j 1

Với nhiễu tuân theo luật phân phối chuẩn (0, 2).

Để xác định được các hệ số hồi quy lý thuyết 0, j, ij, jj,... cần cĩ vơ hạn số thực nghiệm mà trong thực tế số thực nghiệm chỉ cĩ thể là hữu hạn, nên chỉ xuất hiện các hệ số hồi quy thực nghiệm (cịn gọi là các thơng số của mơ hình thống kê) b0, bj, bij, bjj,... và vì vậy hàm tốn mơ tả hệ là hàm hồi quy thực nghiệm.

118

Số hệ số trong đa thức bậc hai: (6.2) Với k = 3 thì m = 10. Xét yếu tố thực nghiệm Zj, ta cĩ: Trong đĩ: Z min là mức thấp (mức dưới) j

Khoảng biến thiên của yếu tố Zj tính từ tâm phương án:

Z

(6.3)

(6.4)

(6.5)

Các phần tử của ma trận tính tốn của biến X nằm trong khoảng [-1,1] thì ma trận tính tốn khi xây dựng mới cĩ tính trực giao, nhưng khoảng giá trị của các biến mà ta nghiên cứu khơng nằm trong khoảng này nên ta cần chuyển biến từ hệ trục tự nhiên Zj sang hệ trục khơng thứ nguyên (hệ mã hĩa) Xj: Z j X j Z j

Trong hệ trục khơng thứ nguyên, mức trên là 1, mức dưới là -1. Tọa độ của tâm phương án bằng 0 trùng với gốc hệ trục tọa độ.

Số thí nghiệm cần tiến hành:

N = nk + n* + n0 = 2k + 2k + n0 (6.7)

Giá trị của điểm sao:

(6.8) Do các phương án cấu trúc cĩ tâm khơng trực giao vì X0 luơn luơn bằng 1 và X2ji > 0 nên phải

thay biến X2j bằng X’j được tính theo cơng thức:

Các hệ số hồi quy được xác định theo cơng thức:

b

j

(6.9)

(6.10)

Phương sai của các hệ số được tính như sau: 119

s 2

b

j

Phương trình nhận được sau khi thay các biến mới:

(6.11)

b

(6.12)

Để chuyển phương trình (6.12) về dạng phương trình (6.2) thì

b

Và phương sai:

s

b0 được tính theo cơng thức:

(6.13)

(6.14)

Kiểm định tính ý nghĩa của các hệ số: Dùng phương sai tái hiện

Để tính phương sai tái hiện, n0 thí nghiệm ở tâm được tiến hành. Khi đĩ, phương sai tái hiện được tính theo cơng thức sau:

s2

th

(6.15)

Tính ý nghĩa của các hệ số trong phương trình hồi quy được kiểm định theo tiêu chuẩn Student:

Kiểm tra tính tương thích của phương trình hồi quy:

(6.16)

Sự tương thích của phương trình hồi quy với thực nghiệm được kiểm định theo tiêu chuẩn Fisher: s2 F1 p ( f1 , f2 ) du sth2 Với: p: mức ý nghĩa f1: bậc tự do thứ nhất, f1 = N – L f2: bậc tự do thứ 2, f2 = n0 – 1

L: số hệ số cĩ nghĩa trong phương trình hồi quy

Phương sai dư:

s2

du

(6.17)

(6.18)

Nếu F < F1-p(f1, f2) thì phương trình hồi quy tương thích với thực nghiệm.

Đối với phương pháp quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố đề tài sử dụng chương trình Statgraphics Version 15.0.2 để lập ma trận thí nghiệm. Việc xác định các hệ số hồi quy, phân tích phương sai mơ hình, kiểm nghiệm các hệ số cĩ nghĩa được thực hiện bằng các tính tốn theo mơ hình trực giao cấp hai. Nội dung bài tốn quy hoạch thực nghiệm thực hiện theo các bước:

- Lập ma trận thí nghiệm cĩ tiến hành ngẫu nhiên hĩa thí nghiệm. 120

- Tiến hành phân tích phương sai để loại bỏ các hệ số hồi quy khơng đảm bảo độ tin cậy với mức ý nghĩa = 0,05 [5].

- Thực hiện phân tích phương sai trên hàm tốn mới.

- Xác định giá trị các hệ số hồi quy theo hàm tốn mới sau khi đã loại các hệ số hồi quy khơng đủ độ tin cậy.

- Kiểm tra sự phù hợp của mơ hình theo tiêu chuẩn Fisher

b. Xác định các thơng số nghiên cứu đầu vào

Nội dung này trình bày xác định các yếu tố đầu vào (các biến đầu vào) ảnh hưởng đến các hàm mục tiêu đầu ra bao gồm: Nhiệt độ sấy (được mã hĩa X1), vận tốc tác nhân sấy (được mã hĩa X2) và tốc độ xung khí (được mã hĩa X3).

Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ sấy (X1) trong hoạt động sấy tầng sơi xung khí đáp ứng theo năng suất sấy đã định sẵn được thiết kế lý thuyết trước đĩ cũng như khoảng biến thiên của nĩ cho phép để sản phẩm sấy đạt yêu cầu về độ ẩm, tiêu hao điện năng và nhiệt năng riêng thấp nhất.

Xác định ảnh hưởng của vận tốc tác nhân sấy (X2) đến các hàm mục tiêu về độ ẩm sản phẩm sấy nằm trong phạm vi cho phép, tiêu hao điện năng và nhiệt năng riêng thấp. Xác định ảnh hưởng của tốc độ xung khí (X3) đến các hàm mục tiêu độ ẩm sản phẩm sấy trong phạm vi cho phép, tiêu hao điện năng và nhiệt năng riêng giới hạn.

Tối ưu hĩa các biến đầu vào (X1, X2, X3) để đạt được giá trị các hàm mục tiêu là thấp nhất.

c. Xác định các hàm mục tiêu (thơng số đầu ra)

Y1 - Độ ẩm sản phẩm sấy

Độ ẩm sản phẩm là một trong những thơng số phản ánh chất lượng của sản phẩm sấy và là thơng số phản ánh hiệu quả của một hệ thống sấy. Độ ẩm là thơng số được yêu cầu nghiêm ngặt trong quá trình sấy và bảo quản vật liệu.

Độ ẩm sản phẩm trong máy sấy tầng sơi chịu ảnh hưởng lớn bởi các thơng số cơng nghệ (nhiệt độ, vận tốc giĩ bề mặt, chiều cao lớp đệm, đường kính hạt,…) và chế độ sơi. Các thơng số cơng nghệ này đã được nghiên cứu và tối ưu hĩa trong các đề tài trước đây được trình bày trong các nguồn tài liệu [2-6, 20-30], do vậy nếu ta thay đổi cách phân phối khí sẽ làm thay đổi chế độ sơi nên gây ảnh hưởng trực tiếp đến độ ẩm sản phẩm sấy.

Khi chế độ sơi thay đổi, hệ số truyền nhiệt, truyền ẩm giữa hạt với tác nhân và giữa hạt với hạt thay đổi, thời gian lưu của vật liệu trong buồng sấy cũng khác nhau nên độ ẩm của vật liệu khi ra khỏi máy sấy cũng thay đổi theo.

Chất lượng sấy được đánh giá qua nhiều chỉ tiêu khác nhau, trong phạm vi đề tài chỉ tiêu về độ ẩm của đường RS sấy ra khỏi máy sấy được lưu ý đặc biệt, kế đến là cĩ thêm chỉ tiêu về tiêu hao điện năng riêng.

Chỉ tiêu độ ẩm M2 (%) được mã hố là (Y1). Độ ẩm của đường RS được đo bằng máy cân – sấy kết hợp Axis AGS50. Trình tự xác định độ ẩm của đường RS theo cơ sở ướt như sau: