Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI, SẤY VÀ CÔNG NGHỆ KHÍ HÓA SINH KHỐI
2.2. Các hệ thống sấy bằng năng lượng mặt trời
2.2.2. Thiết bị sấy năng lượng mặt trời đối lưu cưỡng bức
Nguyên lý hoạt động của thiết bị sấy năng lượng mặt trời đối lưu cưỡng bức là dùng quạt để tạo ra dòng khí chuyển động trong thiết bị. Quạt quay nhờ mô tơ điện, nguồn điện cung cấp cho quạt có thể lấy từ điện lưới, máy phát điện hoặc pin mặt trời. Trong thiết bị sấy năng lượng mặt trời đối lưu cưỡng bức, tốc độ dòng khí sấy không phụ thuộc vào điều kiện môi trường và có thể điều chỉnh được. Có thể tạo ra áp suất lớn để thổi qua lớp sản phẩm tương đối dày, điều này cho phép tăng công suất của thiết bị. Nhưng thiết bị này đòi hỏi năng lượng điện cung cấp cho quạt nên tăng chi phí cho quá trình sấy đồng thời tăng chi phí chế tạo. Sau đây 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 có cấu tạo giống như một "đường hầm" (hình 2.6), trên đó chia làm hai phần: phần thu nhiệt và phần sấy liền nhau nên không cần ống dẫn khí. Toàn bộ thiết bị được đặt trên các trụ đỡ bằng bê tông, gỗ, sắt hoặc bằng gạch xây cao 50 đến 60 cm để đảm bảo vệ sinh.
Khí thải Bức xạ mặt trời
Tấm kính
Không khí vào Cửa điều chỉnh Vật liệu sấy
GVHD: GS.TS. Lê Chí Hiệp HVTH : Đặng Văn Bên Hình 2.6. Thiết bị sấy năng lượng mặt trời đối lưu cưỡng bức kiểu tunnel [19]
Không khí được đốt nóng 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 nóng nhờ nhiệt năng từ dòng không khí nóng đồng thời nhờ năng lượng bức xạ mặt trời trực tiếp nên nhiệt độ sấy tương đối đồng đều. Tác nhân sấy chuyển động trên bề mặt vật liệu sấy nên sức cản nhỏ.
Hình 2.7. Thiết bị sấy năng lượng mặt trời đối lưu cưỡng bức kiểu buồng [19]
- Thiết bị sấy năng lượng mặt trời với bộ thu nhiệt gắn vào mái nhà:
Trong hệ thống thiết bị này, bộ thu nhiệt được tạo thành một thể thống nhất với mái của phòng sấy trong đó có kênh dẫn không khí, tùy theo điều kiện sấy có thể có một hay nhiều quạt dùng để hút không khí nóng hoặc không khí vào làm mát. (Hình 2.8).
GVHD: GS.TS. Lê Chí Hiệp HVTH : Đặng Văn Bên Hình 2.8. Hệ thống sấy năng lượng mặt trời với bộ thu nhiệt gắn vào mái nhà
Khi hệ thống hoạt động, quạt chạy để hút không khí nóng từ bộ thu nhiệt đẩy vào phòng sấy và thải ra ngoài. Khi không sấy, nhiệt độ tấm hấp thụ của bộ thu có thể vượt quá 1000C. Trong trường hợp đó quạt cũng phải được cho chạy để làm mát.
2.2.3. Loại ghép giữa năng lượng mặt trời và các nguồn năng lượng khác Việc thu nhận bức xạ mặt trời cung cấp cho quá trình sấy phụ thuộc vào giờ mặt trời và thời tiết môi trường. Để chủ động và tăng cường kiểm soát quá trình sấy người ta thiết kế ra thiết bị sấy ghép giữa 2 nguồn năng lượng, năng lượng mặt trời và các nguồn năng lượng khác như: điện, dầu, than, biomass...
Hình 2.9. Hệ thống sấy kết hợp giữa năng lượng mặt trời và hơi nước hoặc gỗ [19]
Đối với hệ thống sấy có năng suất lớn và để chủ động trong quá trình sấy thì việc kết hợp giữa năng lượng mặt trời và các nguồn năng lượng khác đem lại hiệu quả cao. Không khí sơ cấp được gia nhiệt sơ bộ bằng các collector mặt trời sau đó sẽ được hòa trộn với luồng khí thứ cấp để đạt được lưu lượng cần thiết. Sau đó, lưu lượng không khí này được quạt thổi hoặc hút qua thiết bị gia nhiệt để đạt được nhiệt độ sấy yêu cầu trước khi đưa vào buồng sấy. Vì thế hệ thống sấy loại này sẽ giảm sự phụ thuộc thời tiết môi trường bên ngoài, có thể chủ động kiểm soát quá trình sấy cao...
Bức xạ mặt trời Tấm hấp thụ
Không khí vào
Không khí ra Vậy liệu sấy
Ống dẫn khí Collector không khí
Cà phê
Lò đốt gỗ hoặc hơi nước