ĐỒ ÁN SẤY BƠM NHIỆT ( SẤY CÀ RỐT )

Đồ án tốt nghiệp

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

1

SVTH: Nguyễn Anh Tuấn



NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... ............................................................................................................... GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

2




Mục Lục Lời cảm ơn....................................................................................................................... 6 Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp .............................................................................................. 7 Lời mở đầu ...................................................................................................................... 9 Danh mục các hình ........................................................................................................ 11 Danh mục các bảng ....................................................................................................... 12 Chƣơng 1.TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẤY LẠNH .......................................... 13 1.1. Giới thiệu phƣơng pháp sấy lạnh ....................................................................... 13 1.1.1. Khái niệm về bơm nhiệt .............................................................................. 13 1.1.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của bơm nhiệt .................................... 13 1.1.1.2. Giới thiệu các phƣơng pháp sấy lạnh .................................................... 14 1.2. Sơ đồ nguyên lý, đặc điểm truyền nhiệt và truyền chất hệ thống sấy lạnh ........ 15 1.2.1. Nguyên lý làm việc của hệ thống sấy lạnh ................................................. 15 1.2.2. Đặc điểm quá trình truyền nhiệt, truyền chất.............................................. 16 1.3. Phân loại hệ thống sấy lạnh ................................................................................ 18 1.3.1. Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ nhỏ hơn 0oC ................................................. 18 1.3.2. Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ lớn hơn 0oC .................................................. 19 1.4. Các thiết bị trong hệ thống lạnh ......................................................................... 20 1.5. Một số kết quả nghiên cứu về sấy lạnh của các tác giả trong và ngoài nƣớc .... 22 1.5.1. Các tác giả trong nƣớc ................................................................................ 22 1.5.2. Các tác giả nƣớc ngoài ................................................................................ 24 1.6. So sánh phƣơng pháp sấy lạnh với phƣơng pháp sấy nóng ............................... 27 1.7. Đánh giá và kết luận ........................................................................................... 31 Chƣơng 2. VẬT LIỆU SẤY LẠNH – XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU SẤY LẠNH .............................................................................................. 33 2.1. Lựa chọn vật liệu sấy lạnh theo hƣớng nghiên cứu của đề tài ........................... 33 2.1.1. Sơ đồ công nghệ sấy rau quả ........................................................................ 34 2.1.2. Ảnh hƣởng của quá trình sấy đến chất lƣợng sản phẩm .............................. 35

GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

3




2.2. Các đặc tính hóa lý của một số rau quả giàu vitamin ứng dụng phƣơng pháp sấy lạnh ..................................................................................................................... 37 2.3. Lý thuyết sấy rau quả ......................................................................................... 39 2.4. Một số phƣơng pháp sấy rau quả ....................................................................... 42 2.5. Lựa chọn phƣơng pháp sấy lạnh theo hƣớng nghiên cứu của đề tài .................. 42 Chƣơng 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY SẤY LẠNH SỬ DỤNG BƠM NHIỆT .......................................................................................................... 44 3.1. Giới thiệu bài toán thiết kế và mô hình thiết kế ................................................. 44 3.2. Xây dựng quy trình công nghệ sấy Cà rốt ......................................................... 46 3.2.1. Giới thiệu vật liệu sấy .................................................................................. 46 3.2.1. Xây dựng quy trình công nghệ sấy Cà rốt .................................................... 47 3.3. Xác định các thông số đầu vào của vật liệu ....................................................... 48 3.4. Tính toán lý thuyết chế độ sấy hồi lƣu hoàn toàn .............................................. 48 3.4.1. Xác định các thông số điểm nút trên đồ thị sấy ........................................... 51 3.4.2. Tính toán tốc độ sấy và thời gian sấy ........................................................... 53 3.4.3. Tính toán nhiệt quá trình .............................................................................. 56 3.5. Tính toán lý thuyết chế độ sấy thải bỏ tác nhân ................................................. 58 3.5.1. Xác định các thông số điểm nút trên đồ thị sấy ........................................... 58 3.5.2. Tính toán nhiệt quá trình .............................................................................. 60 3.6. Xác định kích thƣớc buồng sấy .......................................................................... 62 3.7. Cân bằng nhiệt cho quá trình ............................................................................. 63 3.8. Tính toán quá trình sấy thực chế độ hồi lƣu hoàn toàn ...................................... 67 3.9. Tính toán quá trình sấy thực chế độ thải bỏ tác nhân ........................................ 70 3.10. Kết luận về chế độ sấy ..................................................................................... 72 3.11. Tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị phụ trợ ................................................. 73 3.11.1. Các thông số nhiệt của môi chất lạnh ......................................................... 73 3.11.2. Tính toán chu trình bơm nhiệt .................................................................... 74 3.11.3. Tính toán thiết kế các thiết bị trao đổi nhiệt ............................................... 77 3.11.3.1. Dàn ngƣng ........................................................................................ 77 GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

4




3.11.3.2. Dàn bay hơi ...................................................................................... 82 3.11.4. Tính chọn máy nén ..................................................................................... 87 3.11.5. Tính chọn đƣờng ống dẫn môi chất ............................................................ 91 3.11.5.1. Đƣờng ống đẩy ................................................................................. 91 3.11.5.2. Đƣờng ống hút .................................................................................. 91 3.11.6. Thiết bị hồi nhiệt ........................................................................................ 92 3.11.7. Tính toán trở lực và chọn quạt ................................................................... 97 Chƣơng 4. KHẢO NGHIỆM QUÁ TRÌNH SẤY THỰC TẾ TRÊN MÔ HÌNH MÁY SẤY LẠNH ...................................................................................................... 102 4.1. Mục đích........................................................................................................... 102 4.2. Phƣơng pháp và phƣơng tiện ........................................................................... 103 4.3. Thí nghiệm xác định các thông số quá trình .................................................... 103 4.3.1. Thí nghiệm xác định vận tốc tác nhân sấy ................................................. 104 4.3.2. Xác định ẩm độ - nhiệt độ trung bình (to, φo) của không khí ................... 106 4.3.3. Thí nghiệm xác định độ ẩm đầu và độ ẩm cuối của vật liệu sấy................ 106 4.3.4. Xác định R trung bình của vật liệu sấy và phƣơng pháp cắt lát vật lệu ..... 106 4.3.5. Thí nghiệm sấy ở chế độ hồi lƣu hoàn toàn và chế độ thải bỏ tác nhân .... 107 4.3.6. Các kết luận rút ra từ thực nghiệm ............................................................. 113 4.4. Ứng dụng phần mềm Labview vào nghiên cứu thực nghiệm .......................... 113 4.5. Các tính chất ảnh hƣởng đến quá trình sấy ...................................................... 117 Chƣơng 5. TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KINH TẾ ........................................................... 119 5.1. Chí phí nguyên liệu, nhiên liệu ....................................................................... 119 5.2. Chi phí lao động ............................................................................................... 119 5.3. Chi phí khấu hao .............................................................................................. 119 Chƣơng 6. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................... 121 6.1. Kết luận ............................................................................................................ 121 6.2. Đề nghị ............................................................................................................. 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................. 123


5




Lời cảm ơn Học tập là một quá trình lâu dài, mỗi giai đoạn đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành nhân cách, đạo đức của mỗi con người. Từ những ngày bước chân vào giảng đường đại học cho đến lúc hoàn thành luận văn này, em đã nhận được sự quan tâm chỉ dẫn và giúp đỡ tận tình của các thầy cô. Qua quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp em xin bày tỏ long biết ơn chân thành đến:  Ban giám hiệu trường Đại học Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh.  Tập thể giảng viên Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh trường Đại học Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh.  Quý thầy cô đã tận tình chỉ dạy chúng tôi trong thời gian học tập tại trường.  Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn Thầy trưởng Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Th.s Bùi Trung Thành đã trực tiếp theo dõi, tận tình hướng dẫn em trong thời gian thực hiện đề tài. Tuy nhiên, do hạn chế về thời gian thực hiện, đề tài không tránh khỏi những thiếu sót. Mong nhận được sự chỉ bảo của quý thầy cô và góp ý của các bạn. Tp Hồ Chí Minh, tháng 6, năm 2010 Sinh viên thực hiện đề tài

Nguyễn Anh Tuấn


6



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc Lập- Tự Do- Hạnh Phúc


NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên:

MSSV:

Ngành: Công Nghệ Nhiệt – Lạnh

Niên Khóa: 2006-2010

Tên đề tài: Nghiên cứu công nghệ sấy lạnh, tính toán, thiết kế, khảo nghiệm và xác định một số thông số ảnh hƣởng đến chất lƣợng sấy cho một số loại rau quả giàu vitamin trên mô hình máy sấy lạnh bằng bơm nhiệt của khoa CN Nhiệt Lạnh I/ Thông tin thực hiện đề tài: 13- Số liệu choo trƣớc: Mô hình sấy lạnh của khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh II/ Nội dung đề tài: 13- Tìm hiểu công nghệ sấy lạnh, phƣơng pháp sấy, các thiết bị trong hệ thống sấy lạnh. 2- Tìm hiểu kỹ thuật sấy lạnh trên một số thực phẩm và rau quả trong nƣớc và thế giới. 3- Trình bày các kết quả nghiên cứu về sấy lạnh trong nƣớc và thế giới từ trƣớc đến nay. 4- Lựa chọn vật liệu sấy lạnh, xây dựng quy trình công nghệ và xử lý vật liệu trƣớc sấy và sau sấy lạnh. 5- Lý thuyết về sấy rau quả và thực phẩm. 6- Tính toán thiết kế mô hình máy sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt. 6.1 Giải quyết bài toán sấy lạnh lý thuyết và sấy thực theo chế độ thải bỏ tác nhân. 6.2 Giải quyết bài toán sấy lạnh lý thuyết và sấy thực theo chế độ hồi lƣu hoàn toàn khí thải. 7- Tính toán thiết kế và lựa chọn các thiết bị phụ trợ cho hệ thống sấy. 8- Khảo nghiệm mô hình máy sấy lạnh xác định lại các thông số kỹ thuật của mô hình.


7




9- Bố trí thí nghiệm và thực hiện sấy thực nghiệm loại rau theo hƣớng nghiên cứu của đề tài 10- Xác định một số yếu tố chính ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm sấy lạnh ở hai chế độ sấy . 11- Kết luận rút ra từ thực nghiệm. 12- Hiệu quả kinh tế Xây dựng giá thành 1kg rau sấy 13- Các bản vẽ thiết kế III/ Ngày giao nhiệm vụ: 01/03/2010 IV/ Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 25/06/2010 TP Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2010 Giáo viên hƣớng dẫn

ThS. Bùi Trung Thành


8




Lời mở đầu Việt Nam là một nƣớc nhiệt đới có nhiều điều kiện để phát triển ngành trồng trọt và chế biến rau quả. Tuy nhiên, tỷ lệ tổn thất sau thu hoạch là rất lớn 25-30% [20]. Nguyên nhân chính là do công nghệ chế biến và bảo quản của chúng ta còn lạc hậu nên đã làm cho rau quả của Việt Nam có giá trị thấp trong thị trƣờng trong nƣớc cũng nhƣ xuất khẩu, điều này ảnh hƣởng trực tiếp đến đời sống của ngƣời nông dân, vì vậy việc nghiên cứu đƣa ra các quy trình công nghệ cũng nhƣ ứng dụng triển khai chuyển giao các kết quả nghiên cứu, các quy trình công nghệ bảo quản, chế biến rau quả, đóng vai trò hết sức quan trọng trong chiến lức phát triển ngành rau quả. Rau quả hiện nay chủ yếu đƣợc sử dụng ở dạng tƣơi, nhƣ đã biết rau quả là loại sản phẩm có tính thời vụ, thời gian thu hoạch ngắn, khả năng vận chuyển và bảo quản hạn chế, trong khi kỹ thuật bảo quản rau quả tƣơi vẫn chỉ dựa vào các kinh nghiện cổ truyền, mang tính thủ công chấp vá. Công nghệ sấy ứng dụng trong chế biến rau quả khô đƣợc tiến hành từ khá lâu nhƣng cho đến nay vẫn bộc lộ nhiều hạn chế về công nghệ chƣa khắc phục đƣợc chất lƣợng đầu ra của sản phẩm, chƣa đáp ứng đƣợc các yêu cầu về đặc tính hóa lý, mùi, màu, thành phần dinh dƣỡng nên khó đáp ứng cho nhu cầu tiêu thụ và xuất khẩu trong và ngoài nƣớc. Việc đầu tƣ nghiên cứu một quy trình công nghệ mới giải quyết những vấn đề này là thực sự cần thiết. Công nghệ sấy lạnh đƣợc xem là một công nghệ mới, ra đời từ yêu cầu cấp thiết đó. Ƣu điểm của công nghệ sấy lạnh là có thể xây dựng đƣợc từng quy trình công nghệ sấy hợp lý đối với từng loại rau, củ, quả. Sản phẩm sấy giữ đƣợc nguyên màu sắc, mùi vị, hạn chế tối đa thất thoát dinh dƣỡng (khoảng 5%) [20], đạt tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm của Việt Nam và các chỉ tiêu kỹ thuật, chất lƣợng sản phẩm tƣơng đƣơng một số nƣớc khác trên thế giới. Việc phát triển công nghệ sấy lạnh đã có nhiều thành tựu. Tuy nhiên, để có một quy trình công nghệ hoàn chỉnh, tối ƣu với các thông số phù hợp nhất đòi hỏi chúng ta phải tiến hành nghiên cứu sâu rộng hơn. Đƣợc sự phân công đề tài “Nghiên cứu công nghệ sấy lạnh, tính toán, thiết kế, khảo nghiệm máy sấy lạnh và xác định một số thông số ảnh hưởng đến chất lượng sấy cho một số loại rau quả giàu vitamin trên mô hình máy sấy GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

9




lạnh bơm nhiệt của khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh” thực hiện dựa trên cơ sở tìm hiểu những nguyên lý chung nhất của công nghệ sấy lạnh từ đó có thể xây dựng nên quy trình sấy đối với từng loại rau quả khác nhau. Để giải quyết những vấn đề đó, đề tài nghiên cứu những nội dung chính sau:  Tìm hiểu về công nghệ sấy lạnh, phƣơng pháp sấy và các thiết bị trong hệ thống sấy lạnh.  Tìm hiểu kỹ thuật sấy lạnh trên một số loại rau quả giàu vitamin, xây dựng quy trình sấy lạnh đối với một số loại rau quả này.  Tính toán thiết kế mô hình máy sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt ở chế độ sấy hồi lƣu hoàn toàn và chế độ thải bỏ tác nhân.  Tính toán thiết kế máy sấy lạnh và lựa chọn các thiết bị phụ trợ.  Thực nghiệm nghiên cứu trên mô hình thực tế. Với những đặc tính ƣu việt, công nghệ sấy lạnh hứa hẹn sẽ là một công nghệ tiên tiến, cho lĩnh vực sấy thực phẩm giàu vitamin, có thể áp dụng rộng rãi với quy mô lớn đáp ứng cả về vấn đề lợi ích kinh tế và bảo vệ môi trƣờng.


10




Danh sách các hình Hình 1-1. Sơ đồ nguyên lý bơm nhiêt .......................................................................... 11 Hình 1-2. Hai phương thức trao đổi nhiệt qua buồng sấy .......................................... 12 Hình 1-3. Sơ đồ quá trình sấy theo hai phương thức trao đổi nhiệt ........................... 13 Hình 1-4. Sơ đồ hệ thống lạnh..................................................................................... 14 Hình 1-5. Sơ đồ nguyên lý hệ thống bơm nhiệt kiểu môđun ....................................... 21 Hính 1-6. Sơ đồ công nghệ sấy rau quả ...................................................................... 32 Hình 3-1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống và đồ thị quá trình sấy ....................................... 43 Hình 3-2. Sơ đồ công nghệ sấy Cà rốt ........................................................................ 45 Hình 3-3. Sơ đồ nguyên lý bơm nhiệt sử dụng trong hệ thống sấy lạnh ..................... 47 Hình 3-4. Đồ thị I-d chế độ sấy hồi lưu hoàn toàn ..................................................... 48 Hình 3-5. Đồ thị I-d chế độ sấy thải bỏ tác nhân ........................................................ 56 Hình 3-6. Đồ thị I-d chế độ sấy thực hồi lưu hoàn toàn ............................................. 65 Hình 3-7. Đồ thị I-d chế độ sấy thực thải bỏ tác nhân ................................................ 68 Hình 3-8. Sơ đồ tính toán khí động trong hệ thống máy sấy ....................................... 96 Hình 3-9. Sơ đồ đặc tính kỹ thuật của quạt APCR0502AA10/10 ................................ 99 Hình 3-10. Sơ đồ cấu tạo APCR0502AA10/10 ............................................................ 99 Hình 4-1. Biểu đồ phân bố vận tốc tác nhân sấy qua các khay ................................ 102 Hình 4-2. Biểu đồ nhiệt độ, độ ẩm tại TP Hồ Chí Minh ngày 15/04/2010 ............... 103 Hình 4-3. Sơ đồ hệ thống máy sấy lạnh .................................................................... 105 Hình 4-4. Sơ đồ các thông số chế độ sấy hồi lưu hoàn toàn ..................................... 108 Hình 4-5. Sơ đồ các thông số chế độ sấy thải bỏ tác nhân ....................................... 110 Hình 4-6. Giao diện chương trình ứng dụng phần mềm Labview ............................ 114


11




Danh mục các bảng Bảng1-1 Đánh giá so sánh chất lượng sản phẩm sấy bằng bơm nhiệt sấy lạnh với phương pháp sấy nóng truyền thống và sấy hồng ngoại ............................... 28 Bảng 3-1 Thông số trạng thái các điểm nút ................................................................. 74 Bảng 3-2 Thông số tiêu chuẩn của các điểm nút .......Error! Bookmark not defined.88 Bảng 3-3. Tổn thất khí động qua buồng sấy ................................................................. 98 Bảng 4-1 Bảng kết quả khảo sát vận tốc tác nhân sấy ............................................... 102 Bảng 4-2 Bảng kết quả thực nghiệm xác định nhiệt độ và độ ẩm môi trường ........... 103 Bảng 4-3 Bảng kết quả xác định xác định độ ẩm đầu vào của vật liệu sấy................ 103 Bảng 4-4 Bảng kết quả bán kính R của vật liệu .......................................................... 104 Bảng 4-5 Bảng kết quả thí nghiệm chế độ sấy hồi lưu hoàn toàn .............................. 106 Bảng 4-6 Bảng kết quả thí nghiệm ở chế độ sấy thải bỏ tác nhân.............................. 108


12




CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẤY LẠNH 1.1. Giới thiệu phƣơng pháp sấy lạnh 1.1.1. Khái niệm về bơm nhiệt 1.1.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của bơm nhiệt Bơm nhiệt có quá trình phát triển lâu dài, bắt đầu từ khi Nicholas Carnot đề xuất những khái niệm đầu tiên. Một dòng nhiệt thông thƣờng di chuyển từ một vùng nóng đến một vùng lạnh, Carnot đƣa ra lập luận rằng một thiết bị có thể đƣợc sử dụng để đảo ngƣợc quá trình đó là bơm nhiệt. Đầu những năm 1850, Lord Kelvin đã phát triển các lý thuyết về bơm nhiệt bằng lập luận, các thiết bị làm lạnh có thể đƣợc sử dụng để gia nhiệt. Sản phẩm bơm nhiệt đầu tiên đƣợc bán vào năm 1952. Từ khi xảy ra cuộc khủng hoảng năng lƣợng vào đầu thập kỉ 70, bơm nhiệt lại bƣớc vào một bƣớc tiến nhảy vọt mới. Hàng loạt bơm nhiệt đủ mọi kích cỡ cho các ứng dụng khác nhau đƣợc nghiên cứu chế tạo, hoàn thiện và bán rộng rãi trên thị trƣờng. Ngày nay, bơm nhiệt đã trở nên rất quen thuộc trong các lĩnh vực điều hòa không khí, sấy, hút ẩm, đun nƣớc…

Hình 1-1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống bơm nhiệt GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

13



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 1.1.2. Giới thiệu các phƣơng pháp sấy lạnh

Trong phƣơng pháp sấy lạnh, ngƣời ta ra độ chênh phân áp suất hơi nƣớc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy bằng cách giảm phân áp suất trong tác nhân sấy nhờ giảm lƣợng chứa ẩm. Ở phƣơng pháp sấy lạnh, nhiệt độ bề mặt ngoài nhỏ hơn nhiệt độ bên trong vật, đồng thời do tiếp xúc với không khí có độ ẩm và phân áp suất hơi nƣớc nhỏ nên lớp bề mặt cũng có phân áp suất hơi nƣớc nhỏ hơn phía bên trong vật. Nói khác đi, ở đây gradient nhiệt độ và gradient áp suất có cùng dấu nên gradient nhiệt độ không kìm hãm quá trình dịch chuyển ẩm nhƣ khi sấy nóng mà ngƣợc lại, nó có tác dụng tăng cƣờng quá trình dịch chuyển ẩm trong long vật ra ngoài để bay hơi làm khô vật. Khi đó, ẩm trong vật liệu dịch chuyển ra bề mặt và từ bề mặt vào môi trƣờng có thể lớn hơn hay nhỏ hơn nhiệt độ môi trƣờng hoặc cũng có thể nhỏ hơn 0o. Quá trình truyền nhiệt thực hiện đƣợc thông qua sự thay đổi pha làm việc của môi chất lạnh. Môi chất lạnh trong giàn bay hơi hấp thụ nhiệt và bay hơi ở nhiệt độ thấp và áp suất thấp. Khi hơi môi chất lạnh ngƣng tụ ở nhiệt độ cao, áp suất cao tại dàn ngƣng tụ, nó thải nhiệt ở áp suất cao hơn. Khi sử dụng trong quá trình sấy, hệ thống sấy sử dụng bơm nhiệt làm lạnh không khí của quá trình đến điểm bão hòa, và sau đó ngƣng tụ nƣớc (khử ẩm), do đó làm tăng khả năng sấy của không khí. Trong quá trình này chỉ tuần hoàn mức nhiệt thấp (nhiệt hiện và nhiệt ẩn) từ không khí. Cấu trúc của dàn bay hơi và dàn ngƣng tụ đƣợc bố trí nhƣ hình vẽ (hình 1.2).

Hình 1-2. Hai phương thức trao đổi nhiệt thông qua buồng sấy. GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

14




Hình 1-3. Sơ đồ quá trình sấy theo hai phương thức trao đổi nhiệt Trong trƣờng hợp thứ nhất (hình 1-2.a), máy sấy lạnh hoạt động vừa nhƣ một máy khử ẩm vừa nhƣ một bộ gia nhiệt không khí. Trong cách bố trí thứ hai (hình 1-2.b), dàn bay hơi đƣợc xen vào dòng không khí ẩm trong khi không khí sạch lại đƣợc đƣa toàn bộ vào dàn ngƣng tụ. Việc sắp xếp theo kiểu này, nhiệt ẩn (cùng với một lƣợng lớn nhiệt hiện) đƣợc hồi lƣu bằng cách khử ẩm khí thải và truyền cho tác nhân sấy quá trình thông qua dàn ngƣng tụ. Mô hình này thích hợp khi không khí môi trƣờng khô (độ ẩm tƣơng đối thấp), nhƣng nó lại không kinh tế, bởi vì dòng khí thải tƣơng tự nhƣ không khí bên trong. Trong cả hai mô hình trên, khí thải từ buồng sấy có thể đƣợc hồi lƣu lại đi đến dàn bay hơi nghĩa là không khí có thể tuần hoàn toàn bộ hay từng phần. Ta có đồ thị quá trình sấy nhƣ hình 1-3 tƣơng ứng với hai trƣờng hợp bố trí trên hình 1-2. 1.2. Sơ đồ nguyên lý, đặc điểm truyền nhiệt và truyền chất của hệ thống sấy lạnh 1.2.1. Nguyên lý làm việc của hệ thống sấy lạnh Khác với phƣơng pháp sấy nóng, trong phƣơng pháp sấy lạnh, ngƣời ta tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nƣớc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy bằng cách giảm phân áp suất trong tác nhân sấy nhờ giảm lƣợng chứa ẩm. Ở phƣơng pháp sấy lạnh, nhiệt độ bề mặt ngoài của vật nhỏ hơn nhiệt độ bên trong vật, đồng thời do tiếp xúc với không khí có độ ẩm và phân áp suất hơi nƣớc nhỏ nên bề mặt cũng có phân áp suất hơi nƣớc nhỏ GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

15




hơn phía bên trong vật. Nói khác đi, ở đây gradient nhiệt độ và gradient áp suất có cùng dấu nên gradient nhiệt độ không kìm hãm quá trình dịch chuyển ẩm nhƣ khi sấy nóng mà ngƣợc lại, nó có tác dụng tăng cƣờng quá trình dịch chuyển ẩm trong lòng vật ra ngoài để bay hơi làm khô vật. Khi đó ẩm trong vật liệu dịch chuyển ra bề mặt và từ bề mặt vào môi trƣờng có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn nhiệt độ môi trƣờng hoặc cũng có thể nhỏ hơn 0oC.

Hình1-4. Sơ đổ hệ thống sấy lạnh 1.2.2. Đặc điểm quá trình truyền nhiệt và truyền chất Trong kỹ thuật sấy lạnh, thế sấy của không khí tăng nhờ quá trình tách ẩm ở dàn bốc hơi và quá trình gia nhiệt bằng chính dàn ngƣng tụ trong các máy lạnh. Yếu tố có tính quyết định ở đây là quá trình làm lạnh không khí trong dàn lạnh, từ đây sẽ nhận đƣợc không khí có nhiệt độ và độ chứa hơi (d) nhỏ đảm bảo cho quá trình truyền nhiệt, truyền chất giữa vật sấy và tác nhân sấy trong buồng sấy xẩy ra ở điều kiện gradient nhiệt độ và gradient áp suất cùng chiều, không có giai đoạn nào xẩy ra hiệu ứng Luikov A.V. cản trở quá trình sấy nhƣ trong phƣơng pháp sấy nóng. Vì vậy, ngoài việc tính toán, thiết kế hệ thống nói chung thì điều tối cần thiết là chế độ làm việc của dàn lạnh hay nói cách khác là khả năng tối ƣu nhất của dàn lạnh có tầm quan trọng đặc biệt. Trong kỹ thuật sấy lạnh, để tăng cƣờng tách ẩm cho hệ thống, không khí sấy trải qua giai đoạn tách ẩm ở dàn lạnh, vì thể ẩm trong không khí có thể tồn tại ở ba dạng hơi, GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

16




lỏng và rắn, với dung ẩm ở dạng hơi dh, dạng lỏng dl và dạng rắn dr, entanpi H của không khí ẩm: H= tb + (2500+1,93tb)dh + 4,18d1tb + (-335+2,1 tb)dr , kJ/kgkk

(1.1)

Trong quá trình khử ẩm ở dàn lạnh, chiều dài đƣờng đi của dòng không khí là yếu tố có tính quyết định, theo đó mà lƣu lƣợng thể tích không khí cũng nhƣ công suất nhiệt

d 2 m d  Ph / T   , kg / m3 K - trao đổi sẽ thay đổi, không khí đƣợc làm lạnh đến nhiệt dVdt Rdt độ điểm sƣơng ts. Trên một đơn vị dài quan hệ truyền nhiệt, truyền chất này có thể biểu diễn dƣới dạng: d 2Q  ' d 2 m  dV dT =-  c -r . , W/m . dτdx  dV.dt  dt dX

(1.2)

Trong đó * c’ - nhiệt dung riêng thể tích của không khí ẩm ở nhiệt độ khí quyển (c =1,23 kJ/m3K). * r - Nhiệt ngƣng tụ (r=2500 kJ/kg đối với hơi nƣớc ở 00C). *

d 2 m d  Ph /T  = , kg/m3K - là nƣớc ngƣng theo đƣờng   100% (ứng với 1m3 dVdt R.dt không khí ẩm khi nhiệt độ giảm đi 1K) và thay đổi nhanh qua nhiệt độ theo biểu thức:

d 2 m d(Ph /T) = , kg/m3K dVdt R.dt

(1.3)

Trong đó: -

Ph- áp suất hơi bão hòa của hơi nƣớc tƣơng ứng với nhiệt độ của không khí ẩm.

-

Hằng số R đối với hơi nƣớc trong không khí ẩm: R=8314/18=861,89 J/kgK

Mặt khác có thể tính nhiệt lƣợng do không khí truyền cho môi chất lạnh tƣơng ứng với mỗi đơn vị dài của thiết bị bay hơi bơm nhiệt:

d 2Q =k  T-T0  , W/m dτ.dx GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

(1.4) 17



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Với K1 là hệ số truyền nhiệt của thiết bị bay hơi [W/mK]. Từ các cơ sở trên ta có quan hệ:

X0 c' Ts -T0 =- ln X K' T1 -T0

(1.5) với K ' =

K.X [J/m3K] dV/dτ

Là thông số đặc trƣng cho công suất của thiết bị bốc hơi của bơm nhiệt (thƣờng khoảng 1kJ/m3K), X[m] là chiều sâu của thiết bị bốc hơi, X0 [m] là khoảng cách từ đầu thiết bị vào thiết bị bốc hơi đến điểm xuất hiện quá trình ngƣng đọng ẩm, Ts là nhiệt độ đọng sƣơng, các chỉ số 1 và 2 là kí hiệu đầu vào và ra của không khí qua thiết bị bốc hơi. 1.3. Phân loại hệ thống sấy lạnh 1.3.1. Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ nhỏ hơn 00C a. Hệ thống sấy thăng hoa Sấy thăng hoa là quá trình tách ẩm khỏi vật liệu sấy trực tiếp từ trạng thái rắn biến thành trạng thái hơi nhờ quá trình thăng hoa. Để tạo ra quá trình thăng hoa, vật liệu sấy đƣợc làm lạnh dƣới điểm ba thể, nghĩa là nhiệt độ của vật liệu t < 00C, áp suất tác nhân sấy bao quanh vật P< 620 Pa [19]. Từ đó, vật liệu sấy nhận đƣợc nhiệt lƣợng để ẩm từ trạng thái rắn thăng hoa thành thể khí vào môi trƣờng. Nhƣ vậy, trong các hệ thống sấy thăng hoa phải tạo đƣợc chân không trong vật liệu sấy và làm lạnh vật xuống dƣới 0oC.  Ƣu điểm: Phƣơng pháp gần nhƣ bảo toàn đƣợc chất lƣợng sinh, hóa học của sản phẩm (màu sắc, mùi vị, vitamin, hoạt tính,…)  Nhƣợc điểm: - Chi phí đầu tƣ cao, phải dùng đồng thời bơm chân không, máy lạnh (để kết đông sản phẩm và làm ngƣng kết hơi nƣớc) - Hệ thống cồng kềnh nên vận hành phức tạp, chi phí vận hành và bảo dƣỡng cao. Sấy thăng hoa thƣờng đƣợc ứng dụng để sấy sản phẩm quý, dễ biến chất do nhiệt nhƣ: máu, vắc xin, mít, nhãn, vv… b. Hệ thống sấy chân không Phƣơng pháp sấy chân không là phƣơng pháp tạo ra môi trƣờng gần nhƣ chân không trong buồng sấy, nghĩa là nhiệt độ vật liệu t < 0oC, áp suất tác nhân sấy bao quanh vật P


18




> 610 Pa. Khi nhận đƣợc nhiệt lƣợng, các phần tử nƣớc trong vật liệu sấy ở thể rắn sẽ chuyển sang thể lỏng, sau đó mới chuyển sang thể hơi và đi vào môi trƣờng.  Ƣu điểm: Phƣơng pháp này giữ đƣợc chất lƣợng sản phẩm, đảm bảo điều kiện vệ sinh.  Nhƣợc điểm: Hệ thống có chi phí đầu tƣ lớn, vận hành phức tạp. - Phƣơng pháp sấy chân không thƣờng chỉ sấy các loại vật liệu sấy là các sản phẩm quý, dễ biến chất. - Do tính phức tạp và không kinh tế nên các hệ thống sấy thăng hoa và hệ thống sấy chân không chỉ dùng để sấy những vật liệu quí hiếm, không chịu đƣợc nhiệt độ cao. Vì vậy, các hệ thống sấy này là những hệ thống sấy chuyên dùng, không phổ biến. 1.3.2. Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ lớn hơn 00C a) Phƣơng pháp sử dụng máy hút ấm chuyên dụng kết hợp với máy lạnh Phƣơng pháp này sử dụng máy hút ẩm kết hợp với máy lạnh, để tạo ra môi trƣờng sấy có nhiệt độ khá thấp, có thể bằng hoặc bé hơn nhiệt độ môi trƣờng từ 5 đến 150C.  Ƣu điểm - Năng suất hút ẩm của phƣơng pháp này khá lớn. - Khả năng giữ chất lƣợng, hàm lƣợng dinh dƣỡng sản phẩm cũng khá tốt (phụ thuộc vào nhiệt độ sấy).  Nhƣợc điểm - Chi phí đầu tƣ ban đầu khá lớn do phải sử dụng cả máy hút ẩm chuyên dụng và máy lạnh - Chất hút ẩm phải thay thế theo định kì - Vận hành khá phức tạp nên chi phí vận hành lớn - Điện năng tiêu tốn lớn do cần chạy máy lạnh và đốt nóng dây điện trở để hoàn nguyên chất hấp thụ. - Lắp đặt phức tạp, khó điều chỉnh các thông số để phù hợp với công nghệ - Trong môi trƣờng có bụi, cần dừng máy để vệ sinh chất hấp thụ, tuổi thọ thiết bị giảm. GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

19



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh b. Phƣơng pháp dùng bơm nhiệt nhiệt độ thấp

Trong phƣơng pháp này, ngƣời ta chỉ dùng một hệ thống bơm nhiệt để tạo ra môi trƣờng sấy. Nhiệt độ môi trƣờng sấy có thể điều chỉnh trong giới hạn khá rộng từ nhiệt độ xấp xỉ môi trƣờng đến nhiệt độ âm, tùy thuộc yêu cầu của vật liệu sấy. Khác với các thiết bị nhiệt lạnh khác, khi sử dụng bơm nhiệt để sấy khô và hút ẩm thì cả dàn nóng và dàn lạnh đều đƣợc sử dụng hữu ích nên năng suất tiêu thụ ở đây có thể đƣợc tận dụng đến mức cao nhất mà nhiệt độ không khí lại có thể chỉ cần duy trì ở mức nhiệt độ môi trƣờng hoặc thấp hơn.  Ƣu điểm: - Khả năng giữ màu sắc, mùi vị và vitamin đều tốt - Tiết kiệm năng lƣơng nhờ sử dụng cả năng lƣợng dàn nóng và dàn lạnh, hiệu quả sử dụng nhiệt cao - Bảo vệ môi trƣờng, vận hành an toàn. - Có khả năng điều chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy tùy thuộc vào yêu cầu và khả năng chịu nhiệt của từng loại sản phẩm nhờ thay đổi công suất nhiệt của dàn ngƣng trong - Công suất khá lớn - Chi phí đầu tƣ hệ thống thấp hơn so với các phƣơng pháp sấy lạnh khác - Vận hành đơn giản.  Nhƣợc điểm - Thời gian sấy thƣờng khá lâu do độ chênh phân áp suất hơi nƣớc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy không lớn. - Phải có giải pháp xả băng sau một thời gian làm việc. 1.4. Các thiết bị trong hệ thống sấy lạnh Bơm nhiệt là một thiết bị dùng để bơm một dòng nhiệt từ mức nhiệt độ thấp lên mức nhiệt độ cao hơn, phù hợp với nhu cầu cấp nhiệt. Máy lạnh cũng là một loại bơm nhiệt và có chung một nguyên lý hoạt động, các thiết bị của chúng về cơ bản là giống nhau. chỉ phân biệt máy lạnh với bơm nhiệt ở mục đích sử dụng. Máy lạnh gắn với việc sử


20




dụng nguồn lạnh ở thiết bị bay hơi còn bơm nhiệt gắn với việc sử dụng nguồn nhiệt ở thiết bị ngƣng tụ. Do sử dụng nguồn nhiệt nên bơm nhiệt hoạt động ở cấp nhiệt cao hơn. a) Môi chất và cặp môi chất: Môi chất và cặp môi chất của bơm nhiệt có yêu cầu nhƣ máy lạnh. Một vài yêu cầu đặc biệt hơn xuất phát từ nhiệt độ sôi và ngƣng tụ cao hơn, gần giống nhƣ chế độ nhiệt độ cao của điều hòa không khí, nghĩa là cho đến nay ngƣời ta vẫn sử dụng các loại môi chất nhƣ: R12, R22, R502 và MR cho máy tuabin. Gần đây ngƣời ta chú ý đến việc sử dụng các môi chất mới cho bơm nhiệt nhằm nâng cao nhiệt độ dàn ngƣng nhƣ: R22, R113, R114, R12B1, R142… b) Máy nén lạnh Cũng nhƣ máy nén lạnh, máy nén là bộ phận quan trọng nhất của bơm nhiệt. Tất cả các dạng máy nén của máy lạnh đều đƣợc ứng dụng trong bơm nhiệt. Đặc biệt quan trọng là máy nén piston trƣợt, máy nén trục vít và máy nén tuabin. Một máy nén bơm nhiệt cần phải chắc chắn, tuổi thọ cao, chạy êm và cần phải có hiệu suất cao trong điều kiện thiếu hoặc đủ tải. c) Các thiết bị trao đổi nhiệt Các thiết bị trao đổi nhiệt cơ bản trong bơm nhiệt là thiết bị bay hơi và thiết bị ngƣng tụ. Máy lạnh hấp thụ có thêm thiết bị sinh hơi và hấp thụ. Giống nhƣ máy lạnh, thiết bị ngƣng tụ và bay hơi của bơm nhiệt cũng bao gồm các dạng: ống chùm, ống lồng ngƣợc dòng, ống đứng và ống kiểu tấm. Các phƣơng pháp tính toán cũng giống nhƣ các chế độ điều hoà nhiệt độ. d) Thiết bị phụ của bơm nhiệt Tất cả các thiết bị phụ của bơm nhiệt giống nhƣ thiết bị phụ của máy lạnh. Xuất phát từ yêu cầu nhiệt độ cao hơn nên đòi hỏi về độ tin cậy, công nghệ gia công thiết bị cao hơn. Đây cũng là vấn đề đặt ra đối với dầu bôi trơn và đệm kín các loại trong hệ thống. Do bơm nhiệt phải hoạt động ở chế độ áp suất và nhiệt độ gần sát với giới hạn tối đa nên các thiết bị tự động rất cần thiết và phải hoạt động với độ tin cậy cao để phòng ngừa hƣ hỏng các thiết bị khi chế độ làm việc vƣợt quá giới hạn cho phép. Đối với van tiết lƣu, bơm nhiệt có chế độ làm việc khác máy lạnh nên cũng cần có van tiết lƣu phù hợp. GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

21



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh e) Thiết bị ngoại vi của bơm nhiệt

Thiết bị ngoại vi của bơm nhiệt là những thiết bị hỗ trợ cho bơm nhiệt phù hợp với từng phƣơng án sử dụng của nó. Thiết bị ngoại vi của bơm nhiệt gồm một số loại sau: 

Các phƣơng án động lực của máy nén nhƣ: động cơ điện, động cơ gas, động cơ diesel hoặc động cơ gió…vv



Các phƣơng án sử dụng nhiệt thu ở dàn ngƣng tụ. Nếu là sƣởi ấm thì có thể sử dụng dàn ngƣng trực tiếp hoặc gián tiếp qua một vòng tuần hoàn chất tải nhiệt, có thể sử dụng để sấy, nấu ăn, hút ẩm…Mỗi phƣơng án đòi hỏi những thiết bị hỗ trợ khác nhau.



Các phƣơng án cấp nhiệt cho dàn bay hơi. Trƣờng hợp sử dụng dàn lạnh đồng thời với nóng thì phía dàn bay hơi có thể là buồng lạnh hoặc chất tải lạnh. Ngoài ra cũng có thể sử dụng dàn bay hơi đặt ngoài không khí, dàn bay hơi sử dụng nƣớc giếng là môi trƣờng cấp nhiệt. Cũng có những phƣơng án nhƣ dàn bay hơi đặt ở dƣới nƣớc, đặt ở dƣới đất hoặc sử dụng năng lƣợng mặt trời.



Các thiết bị điều khiển, kiểm tra tự động sự hoạt động của bơm nhiệt và các thiết bị hỗ trợ. Đây là những thiết bị tự động điều khiển các thiết bị phụ trợ ngoài bơm nhiệt để phù hợp với hoạt động của bơm nhiệt…

1.5. Một số kết quả nghiên cứu về sấy lạnh của các tác giả trong và ngoài nƣớc Việc sử dụng bơm nhiệt trong công nghiệp cũng nhƣ dân dụng để sấy, sƣởi, hút ẩm, điều hòa không khí,… đã đƣợc nghiên cứu và ứng dụng rất nhiều trên thế giới. Sau đây là tổng quan một số công trình nghiên cứu: 1.5.1. Các tác giả trong nƣớc Tác giả Phạm Văn Tùy và các công sự đã tiến hành nghiên cứu và đã ứng dụng thành công hệ thống bơm nhiệt để sấy lạnh kẹo Jelly, kẹo Chew, Caramel, kẹo Cứng… tại công ty bánh kẹo Hải Hà [Tài liệu 19]. Năm 1997, 1998 các tác giả đã thiết kế lần lƣợt hai hệ thống lạnh theo nguyên lý bơm nhiệt nhiệt độ thấp kiểu môđun. Để sấy kẹo Jelly với năng suất 1100 kg/ngày và 1400 kg/ngày hiện nay vẫn còn đƣợc sử dụng cho phòng sấy lạnh số 2 và số 3 Nhà máy thực


22




phẩm Việt Trì- Công ty cổ phần bánh kẹo Hải Hà. Thông số nhiệt độ không khí buồng sấy 22-280C, độ ẩm 30-40%. Sơ đồ nguyên lý hệ thống nhƣ hình 1-5.

Hình 1-5. Sơ đồ nguyên lý hệ thống bơm nhiệt kiểu môđun Một hệ thống máy hút ẩm hỗ trợ cho dây chuyền sản xuất kẹo Caramem của Cộng Hòa Liên Bang Đức cải tạo từ máy điều hòa không khí cũ cho phân xƣởng kẹo caramem và hệ thống bơm nhiệt hút ẩm công suất lạnh 120.000 Btu/h sử dụng 4 máy lạnh Trane TTK 530 công suất mỗi máy là 30.000 Btu/h hiện nay đang sử dụng cho phòng bao gói kẹo cứng thuộc Xí nghiệp Công ty CP Bánh kẹo Hải Hà đã đƣợc lắp đặt từ năm 1999. Qua thực tế sử dụng, thấy rằng ngoài ƣu điểm rẻ tiền (giảm khoảng 50% vốn đầu tƣ) và tiết kiệm năng lƣợng (điện năng tiêu thụ giảm gần 50%) so với phƣơng án dùng máy hút ẩm, các hệ thống hút ẩm và sấy lạnh này hoạt động ổn định, liên tục và giảm chi phí bảo dƣỡng. Tuy nhiên, nó còn có nhƣợc điểm là cồng kềnh, sử dụng nhiều quạt và động cơ xen kẽ, trong hệ thống nhiều bụi bột nên phải bảo dƣỡng động cơ lại phải thực hiện trong không gian hẹp, khó thao tác. Để khắc phục những nhƣợc điểm trên năm 2005 nhóm tác giả đã thiết kế chế tạo máy sấy lạnh cho phòng sấy lạnh số 1 theo nguyên lý bơm nhiệt kiểu nguyên khối BKBSH18A. So với công nghệ dùng các bơm nhiệt kiểu mô đun thì BK-BSH18A có thiết bị xử lý không khí đƣợc chế tạo dạng tổ hợp gọn có thể đặt ngoài nhà, trong nhà hay GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

23




trong buồng sấy và tốc độ không khí có thể thay đổi để phù hợp với yêu cầu của vật liệu sấy khác nhau. Việc sử dụng bơm nhiệt nhiệt độ thấp để hút ẩm và sấy lạnh có nhiều ƣu điểm và rất có khả năng ứng dụng rộng rãi trong điều kiện khí hậu nóng ẩm phù hợp với thực tế tại Việt Nam, mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật đáng kể. Bơm nhiệt sấy lạnh đặc biệt phù hợp với những sản phẩm cần giữ trạng thái, màu, mùi, chất dinh dƣỡng và không cho phép sấy ở nhiệt độ cao, tốc độ gió lớn. Các hệ thống hút ẩm và đặc biệt là các hệ thống sấy lạnh có cấu trúc luôn thay đổi phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu sấy, cấu trúc của dàn lạnh sử dụng, … nên không có một cấu trúc chung cho tất cả các đối tƣợng sấy, tuy nhiên vẫn có chung nguyên tắc và phƣơng pháp tính toán thiết kế. Do đó, cần phải tiếp tục những nghiên cứu cơ bản, đầy đủ về các quá trình, các giới hạn kỹ thuật và các vấn đề tự động điều chỉnh không chế liên hoàn nhiệt độ và độ ẩm của tác nhân sấy cũng nhƣ của vật liệu sấy. 1.5.2. Các tác giả nƣớc ngoài  Macio N. Kohayakawa và các công sự [19] đã tiến hành nghiên cứu ảnh hƣởng của các yếu tố nhƣ: vận tốc gió Var, chiều dày của vật liệu L đến hệ số khuếch tán quá trình sấy Def trong hệ thống sấy xoài bằng bơm nhiệt. Môi chất lạnh sử dụng trong hệ thống là R22. Hệ thống sấy xoài sử dụng hai dàn ngƣng trong để gia nhiệt cho không khí. Nhiệt độ không khí trong quá trình thí nghiệm thay đổi từ 40oC đến 56oC. Vận tốc gió thay đổi từ 1,6 m/s đến 4,4 m/s, chiều dày vật liệu sấy thay đổi từ 5,8 mm đến 14,2 mm. Khối lƣợng vật liệu sấy ở mỗi mẻ là 300g, thời gian sấy là 8h/mẻ. Dựa vào các quan hệ lý thuyết tính toán hệ số khuếch tán, sử dụng phƣơng pháp quy hoạch trực giao và kết hợp với số liệu thực nghiệm, các tác giả đã xây dựng đƣợc phƣơng trình hồi qui xác định hệ số khuếch tán Def nhƣ sau: Def=4,2625 - 0,61922.Var + 0,380538.Var2 + 1,012517.L – 0,90343.Var.L

(1.6)

Phƣơng trình (1.6) cho thấy rằng ảnh hƣởng đồng thời của hai thông số cũng nhƣ mức độ ảnh hƣởng của chúng đến hệ số khuếch tán Def. Ở đây, ảnh hƣởng của tốc độ gió Var là lớn nhất, sau đó đến chiều dày của vật liệu sấy. Phƣơng trình (1.6) cũng cho biết ảnh hƣởng lẫn nhau giữa hai thông số thông qua mối liên hệ chéo nhau giữa chúng. GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

24




Tuy nhiên, phƣơng trình này không đề cập đến ảnh hƣởng của nhiệt độ, độ ẩm sấy mặc dù ảnh hƣởng của chúng là lớn đến hệ số khuếch tán. Điều này cũng đƣợc chính tác giả khẳng định trong nghiên cứu của mình. Do vậy, cần có những nghiên cứu đánh giá về ảnh hƣởng của các yếu tố này.  Phani K.Adapa, Greg J.Schoenau và Shahab Sokhansanj [19] đã tiến hành nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm quá trình sấy bằng bơm nhiệt đối với các vật liệu đặc biệt. Các tác giả đã tiến hành thiết lập các quan hệ tính toán lý thuyết quá trình sấy lớp mỏng. Các tác giả đã thiết lập phƣơng trình cân bằng năng lƣợng, cân bằng chất, truyền nhiệt và truyền ẩm giữa vật liệu và không khí cho một phân tố thể tích vật liệu sấy nhƣ sau:  Phương trình truyền ẩm M  k  M  M e  t

(1.7)

Trong đó: M - độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy tại thời điểm t Me - độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy, đƣợc xác định bằng thực nghiệm t - thời gian sấy, s k - hằng số sấy [1/s], đƣợc xác định nhƣ sau: k=0,2865.exp  0,179.Ta  (1.8) Giải phƣơng trình (1.7) ta xác định đƣợc độ ẩm của vật liệu khi sấy tại thời điểm t nhƣ sau:

M  M e   M 0  M e  .ekt0 .ekt

(1.9)

Với M0 : độ ẩm của vậ liệu sấy tại thời điểm t0 = 0  Phương trình cân bằng chất

G M W  p. x Ga y

(1.10)

Với: W - độ chứa hơi của không khí x - chiều dày của vật liệu sấy Gp - lƣu lƣợng vật liệu sấy chuyển động qua băng tải, kg/m.s Ga - lƣu lƣợng không khí chuyển động qua băng tải, kg/m2.s y - quãng đƣờng dịch chuyển của vật liệu sấy, m GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

25




Giải phƣơng trình (1.10), thu đƣợc công thức xác định sự thay đổi của độ chứa hơi W theo chiều dày vật liệu sấy (giả thiết tính chất của vật liệu sấy là đồng đều theo phƣơng dịch chuyển y):

W  W0 

GP M . .x Ga y

(1.11)

 Phương trình cân bằng năng lượng

 hcv  Ga .Gpw. W / x .Ta  Tg  Ta  x Ga .  C pa  C pw .W 

(1.12)

Trong đó: Ta - nhiệt độ của không khí sấy, 0C Tg - nhiệt độ của vật liệu sấy, 0C hcv - hệ số truyền nhiệt thể tích, kJ/m3.ph.K Cpa - nhiệt dung riêng của không khí khô, kJ/kgK Cpw - nhiệt dung riêng của hơi nƣớc, kJ/kgK Giải phƣơng trình (1.12), xác định đƣợc nhiệt độ không khí tại đầu ra:

Ta  Tg  a ( d / a ).x .Ta 0  Tg  Trong đó:

a  Ga . C pa  C pw.W   W    x 

d  hcv  Ga .C pw.

Ta0 - Nhiệt độ không khí tại vị trí ban đầu x0 = 0, 0C  Phương trình truyền nhiệt 

Tg   y   

 

 

 W hcv . Ta  Tg   Ga Lg  C pw  C pl .Tg .   x G p . C pg  M .C pl







     

(1.13)

Trong đó: Lg - nhiệt ẩn hóa hơi của nƣớc trong vật liệu sấy, kJ/kg Cpg- nhiệt dung riêng của vật liệu sấy, kJ/kgK GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

26



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Cpl- nhiệt dung riêng của nƣớc, kJ/kgK

Giải phƣơng trình (1.13) ta sẽ tìm đƣợc sự thay đổi nhiệt độ của vật liệu sấy:

Tg 

1  y  y0  / h    f  gTg 0 .e g





f 

(1.14)



Ở đây: f  hcv .Ta 0  Ga .Lg .

W W   ; g   hcv  C pw  C pl .Ga . x x  



h  Gp . C pg  M .C pl







1.6. So sánh phƣơng pháp sấy lạnh với phƣơng pháp sấy nóng Sấy là quá trình tách nƣớc và hơi nƣớc ra khỏi vật. Tuy nhiên, sấy là một quá trình công nghệ đòi hỏi sau khi sấy, vật liệu phải đảm bảo chất lƣợng cao, tiêu tốn năng lƣợng ít và chi phí vận hành thấp. Có hai phƣơng pháp sấy: a) Phƣơng pháp sấy nóng Trong phƣơng pháp sấy nóng, tác nhân sấy và vật liệu sấy đƣợc đốt nóng. Do tác nhân sấy đƣợc đốt nóng nên độ ẩm tƣơng đối φ giảm dẫn đến phân áp suất hơi nƣớc Pam trong tác nhân sấy giảm. Mặt khác do nhiệt độ của vật liệu sấy tăng lên nên mật độ hơi trong các mao quản tăng và phân áp suất hơi nƣớc trên bề mặt vật cũng tăng theo công thức: φ= Trong đó

pr  2 h  = exp   po  po  r 

(1.15)

Pr - áp suất trên bề mặt cột mao dẫn, N/m2 Po - áp suất trên bề mặt thoáng, N/m2 Δ - Sức căng bề mặt thoáng,N/m2 ρh - mật độ hơi trên cột dịch thể trong ống mao dẫn, kg/m3 ρ0 - mật độ dịch thể, kg/m3

Nhƣ vậy trong hệ thống sấy nóng có hai cách để tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nƣớc giữa vật liệu sấy và môi trƣờng:  Giảm phân áp suất của hơi nƣớc trong tác nhân sấy bằng cách đốt nóng. GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

27



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Tăng phân áp suất hơi nƣớc trong vật liệu sấy.

Tóm lại, nhờ đốt nóng cả tác nhân sấy và vật liệu sấy hoặc chỉ đốt nóng vật liệu sấy mà hiệu số giữa phân áp suất hơi nƣớc trên bề mặt vật Phb và phân áp suất hơi nƣớc trong tác nhân sấy Ph tăng lên dẫn đến quá trình dịch chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và đi vào môi trƣờng. Do đó, hệ thống sấy nóng thƣờng đƣợc phân loại theo phƣơng pháp cung cấp nhiệt:  Hệ thống sấy đối lƣu Vật liệu sấy nhận nhiệt bằng đối lƣu từ một dịch thể nóng mà thông thƣờng là không khí nóng hoặc khói lò. Hệ thống sấy đối lƣu gồm: hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm, hệ thống sấy khí động….  Hệ thống sấy tiếp xúc Vật liệu sấy nhận nhiệt từ một bề mặt nóng. Nhƣ vậy trong hệ thống sấy tiếp xúc, ngƣời ta tạo ra độ chênh lệch áp suất nhờ tăng phân áp suất hơi nƣớc trên bề mặt vật liệu sấy. Hệ thống sấy tiếp xúc gồm: hệ thống sấy lô, hệ thống sấy tang…  Hệ thống sấy bức xạ Vật liệu sấy nhận nhiệt từ một nguồn bức xạ để dẫn ẩm dịch chuyển từ lòng vật liệu sấy ra bề mặt và từ bề mặt vào môi trƣờng. Ở đây ngƣời ta tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nƣớc giữa vật liệu sấy và môi trƣờng bằng cách đốt nóng vật.  Hệ thống sấy dùng dòng điện cao tần hoặc dùng năng lƣợng điện từ trƣờng Khi vật liệu sấy đặt trong môi trƣờng điện từ thì trong vật xuất hiện các dòng điện và chính dòng điện này sẽ đốt nóng vật.  Ƣu điểm của phƣơng pháp sấy nóng - Thời gian sấy bằng các phƣơng pháp sấy nóng ngắn hơn so với phƣơng pháp sấy lạnh. - Năng suất cao và chi phí ban đầu thấp. - Nguồn năng lƣợng sử dụng cho phƣơng pháp sấy nóng có thể là khói thải, hơi nƣớc nóng, hay các nguồn nhiệt từ dầu mỏ, than đá, rác thải,...cho đến điện năng. - Thời gian làm việc của hệ thống cũng rất cao. GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

28



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Nhƣợc điểm -

Chỉ sấy đƣợc các vật sấy không cần có các yêu cầu đặc biệt về nhiệt độ.

-

Sản phẩm sấy thƣờng hay bị biến màu và chất lƣợng không cao.

b) Phƣơng pháp sấy lạnh Trong phƣơng pháp sấy lạnh, ngƣời ta tạo ra độ chênh áp suất hơi nƣớc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy bằng cách giảm phân áp suất hơi nƣớc trong tác nhân sấy Ph nhờ giảm độ chứa ẩm d. Mối quan hệ đó đƣợc thể hiện theo công thức: Ph = Trong đó

B.d 0,621  d

(1.16)

B - áp suất môi trƣờng (áp suất khí trời).

Khi đó, ẩm trong vật liệu dịch chuyển ra bề mặt và từ bề mặt vào môi trƣờng có thể trên dƣới nhiệt độ môi trƣờng (t > 0 oC) và cũng có thể nhỏ hơn 0 oC. c) So sánh phƣơng pháp sấy lạnh và phƣơng pháp sấy nóng Để tiến hành so sánh thực nghiệm phƣơng pháp sấy lạnh với phƣơng pháp sấy nóng, các loại rau củ thực phẩm và dƣợc liệu nhƣ cà rốt, củ cải, hành lá, dứa, mít, nhãn, măng cụt, hành tây, hỗn hợp dịch ép gừng và bột avicel,… đã đƣợc sấy thử nghiệm với khoảng thông số nhiệt độ sấy t = 250C đến 400C, tốc độ gió ω=2,2-4 m/s . Kết quả sản phẩm sau thí nghiệm có các đặc điểm về màu sắc, mùi vị, hàm lƣợng chất dinh dƣỡng và trạng thái vật sấy đƣợc bảo toàn hơn hẳn các công nghệ sấy nóng truyền thống, ngay cả khi so sánh với kỹ thuật sấy hiện đại bằng tia hồng ngoại. Điều đó chứng tỏ những đặc điểm ƣu việt của công nghệ sấy lạnh trong việc ứng dụng sấy những loại rau quả giàu vitamin, có giá trị dinh dƣỡng cao trong thực tế [19]. Dƣới đây là bảng so sánh các phƣơng pháp sấy khác nhau với phƣơng pháp sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt nhiệt độ của Viện Công Nghệ Thực Phẩm, sở Công Nghiệp Hà Nội dựa trên các tiêu chí về chất lƣợng sản phẩm, giá thành sản phẩm, thời gian sấy, chi phí đầu tƣ, chi phí vận hành và bảo vệ môi trƣờng, phạm vi ứng dụng, vv…


29




Bảng1-1 Đánh giá so sánh chất lượng sản phẩm sấy bằng bơm nhiệt sấy lạnh với phương pháp sấy nóng truyền thống và sấy hồng ngoại [Viện Công Nghệ Thực Phẩm, sở Công Nghiệp Hà Nội] Phƣơng Pháp sấy Thứ

Sấy nóng

tự

Sấy thăng hoa và chân không

Chỉ tiêu so sánh Chất lƣợng sản phẩm (màu

Kém hơn

sắc, mùi vị, vitamin)

rất nhiều

2

Giá thành sản phẩm

3

Thời gian sấy

4

Chi phí đầu tƣ ban đầu

5

Chi phí vận hành, bảo dƣỡng

1

Sấy lạnh sử dụng máy hút ẩm kết hợp máy lạnh

Tốt hơn

Bằng nhau

Thấp hơn

Đắt hơn nhiều

Đắt hơn

Ngắn hơn

Ngắn hơn

Thƣờng thấp hơn Thƣờng rẻ hơn

Lớn hơn hoặc bằng

Cao hơn nhiều

Cao hơn

Đắt hơn nhiều

Đắt hơn

Khó hơn

Khó hơn

Tốt hơn

Bằng nhau

Nhƣ nhau

Kém hơn

Hẹp hơn

Hẹp hơn

Khả năng điều chỉnh nhiệt 6

độ tác nhân sấy theo yêu cầu

Khó hơn

công nghệ

7

Vệ sinh an toàn thực phẩm

8

Bảo vệ môi trƣờng

9

Phạm vi ứng dụng


Thƣờng kém hơn Thƣờng kém hơn Rộng hơn

30



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 1.7. Đánh giá và kết luận

a) So với sấy lạnh sử dụng máy hút ẩm chuyên dụng kết hơp máy lạnh Sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt nhiệt độ thấp tỏ ra ƣu thế vƣợt trội về chi phí đầu tƣ ban đầu, giảm tiêu hao điện năng. Với điều kiện của Việt Nam thì nên dùng phƣơng pháp sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt nhiệt độ thấp. Trong thực tế, ở một số nhà máy nhập dây chuyền công nghệ sấy sử dụng máy hút ẩm chuyên dụng kết hợp với máy sấy không đạt hiệu quả và đã chuyển sang dùng bơm nhiệt nhiệt độ thấp. b) So với sấy thăng hoa và sấy chân không Chất lƣợng sản phẩm của hai phƣơng pháp này thƣờng tốt hơn sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt nhiệt độ thấp nhƣng các chỉ tiêu quan trong 2 và 5 lại kém hơn nên chỉ áp dụng hai phƣơng pháp này khi yêu cầu về chất lƣợng sản phẩm cao (chỉ tiêu 1, 7), còn lại nên sử dụng phƣơng pháp sấy lạnh bằng bơm nhiệt nhiệt độ thấp. c) So sánh với sấy nóng Nhìn chung, có một số vật liệu sấy lạnh không có hiệu quả nhƣ sấy gỗ, các loại hoa quả có vỏ dày thì buộc phải sử dụng sấy nóng. Đối với các vật liệu còn lại, nếu vật liệu sấy nhạy cảm với nhiệt, dễ mất màu, dễ mất mùi, chất dinh dƣỡng, giá thành sản phẩm đƣợc thị trƣờng chấp nhận và thời gian sấy không đòi hỏi phải nhanh thì nên sấy bằng phƣơng pháp sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt nhiệt độ thấp. Nhƣ vậy, phƣơng pháp sấy lạnh bằng bơm nhiệt nhiệt độ thấp tỏ ra có hiệu quả, nhất là đối với một số sản phẩm đặc thù (nhạy cảm với nhiệt độ) Do đó, tùy vào từng trƣờng hợp cụ thể, xem xét các chỉ tiêu trong bảng trên, chỉ tiêu nào là quan trọng thì quyết định phƣơng pháp sấy phù hợp. d) Kết luận Ƣu điểm của công nghệ sấy lạnh có thể xây dựng đƣợc từng quy trình công nghệ sấy hợp lý đối với từng loại rau, củ, quả. Sau khi sấy, nông sản, thực phẩm giữ đƣợc nguyên màu sắc, mùi vị, thành phần dinh dƣỡng thất thoát không đáng kể, đạt tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm của Việt Nam và các chỉ tiêu kỹ thuật, chất lƣợng sản phẩm tƣơng đƣơng một số nƣớc khác trên thế giới. Việt Nam là một nƣớc có khí hậu nóng ẩm, vì thế máy sấy lạnh là công nghệ đặc biệt phù hợp với các loại nông sản, thực GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

31




phẩm, đảm bảo đƣợc chất lƣợng cũng nhƣ hàm lƣợng dinh dƣỡng, màu sắc, mùi vị cho sản phẩm. Đối với các sản phẩm nhƣ củ cà rốt, thì là, hành hay các loại kẹo chocolate, kẹo Caramen, Jelly... Môi trƣờng chế biến những sản phẩm này yêu cầu về nhiệt độ không đƣợc quá cao và độ ẩm phải nhỏ hơn 45-50%. Tính mới của công nghệ này là quá trình sấy đƣợc thực hiện ở nhiệt độ thấp, tạo môi trƣờng nhiệt độ cùng chiều với môi trƣờng độ ẩm để tăng cƣờng độ sấy. Ngoài ra, công nghệ này có nhiều ƣu điểm kỹ thuật khác nhƣ: hút ẩm nhƣng không làm tăng nhiệt độ môi trƣờng nhƣ máy hút ẩm thông thƣờng, sấy khô đƣợc các sản phẩm không cho phép làm khô trong môi trƣờng nhiệt độ cao.


32




Chƣơng 2 VẬT LIỆU SẤY LẠNH – XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ XỬ LÝ VẬT LIỆU SẤY LẠNH 2.1. Vật liệu sấy lạnh và lựa chọn vật liệu sấy lạnh theo hƣớng nghiên cứu Tất cả các sản phẩm đều chịu biến đổi trong quá trình sấy và bảo quản sau đó. Yêu cầu đặt ra đối với quá trình sấy là bảo vệ tới mức tốt nhất chất lƣợng, hạn chế những hƣ hại trong quá trình sấy, bảo quản đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế một cách tối ƣu nhất. Xét về cơ bản những thay đổi trong quá trình sấy có thể chia ra:

 Những thay đổi lý học: sứt mẻ, gãy, vỡ,…  Những thay đổi hóa lý: trạng thái tính chất của những keo cao phân tử bị thay đổi.  Những thay đổi hóa sinh: do sự oxi hóa của chất béo, phản ứng sẫm màu phi enzim, phản ứng enzim,…  Những thay đổi do vi sinh vật Những thay đổi đó làm thay đổi cấu trúc màu sắc mùi vị, giá trị dinh dƣỡng và có ảnh hƣởng đến tính hồi nguyên của sản phẩm sau khi sấy. Các phƣơng pháp sấy khác nhau có những ƣu điểm và nhƣợc điểm trong quá trình sấy các sản phẩm rau quả. Trong đó, phƣơng pháp sấy nóng đáp ứng đƣợc các yêu cầu về năng suất, thời gian sấy nhƣng lại không đáp ứng tốt các đòi hỏi về chất lƣợng sản phẩm. Ngƣợc lại, đối với các sản phẩm sấy yêu cầu nhiệt độ thấp đòi hỏi phải có quy trình sấy phù hợp hơn. Công nghệ sấy lạnh là một công nghệ mới đƣợc dùng để giải quyết các vấn đề không thể giải quyết đối với công nghệ sấy nóng. Từ nghiên cứu thực nghiệm đã chứng minh những ƣu điểm vƣợt trội của công nghệ sấy lạnh trong quá trình xây dựng quy trình sấy đối với các loại rau củ quả có giá trị kinh tế.


33



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 2.1.1. Sơ đồ công nghệ sấy rau quả Rau quả (phải thích hợp cho quá trình sấy) Làm sạch (khô, ƣớt) Lựa chọn phân loại (theo kích thƣớc) Gọt sửa Cắt, thái (tùy theo yêu cầu) Chần, hấp (tùy theo yêu cầu) Xử lý hóa học (nếu cần)

Sấy Làm nguội

Chà

Chà ép

Sấy

Cô đặc Cô đặc

Làm nguội

Sấy Phân loại

Phân loại

Phân loại

Ép bánh

Nghiền nhỏ

Đóng gói

Đóng gói

Đóng gói

Sản phẩm dạng nguyên

Sản phẩm dạng bản mỏng

Sản phẩm dạng bột

Hình 2-1. Sơ đồ công nghệ sấy rau quả


34



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 2.1.2. Ảnh hƣởng của quá trình sấy đến chất lƣợng sản phẩm a) Ảnh hƣởng đến cấu trúc

Thay đổi về cấu trúc của các vật liệu là một trong những nguyên nhân quan trọng làm giảm chất lƣợng sản phẩm. Bản chất và mức độ của các biện pháp xử lí rau quả trƣớc khi sấy đều có ảnh hƣởng đến cấu trúc của các sản phẩm sau khi hồi nguyên. Nguyên nhân là do sự hồ hóa của tinh bột, sự kết tinh của xenluloza và sự hình thành các sức căng bên trong do khác biệt về độ ẩm ở các vị trí khác nhau. Kết quả la sự tạo thành các vết nứt gãy, các tế bào bị nén ép vặn vẹo vĩnh viễn, làm cho sản phẩm có bề ngoài bị co ngót, nhăn nheo. Trong quá trình làm ƣớt trở lại sản phẩm hút nƣớc chậm, không thể lấy lại hình dạng nhƣ ban đầu. Các sản phẩm khác nhau có sự dao động về mức độ co ngót và khả năng hấp thụ nƣớc trở lại. Sấy nhanh ở nhiệt độ cao làm cho cấu trúc bị thay đổi nhiều hơn so với sấy với tốc độ vừa phải ở nhiệt độ thấp. Trong quá trình sấy, các chất hòa tan di chuyển theo nƣớc từ bên trong ra bề mặt ngoài của sản phẩm. Quá trình bay hơi làm cô đặc các chất tan ở bề mặt, kết hợp với nhiệt độ không khí (đặc biệt khi sấy trái cây, cá, thịt,…) gây ra các phản ứng lý hóa phức tạp của các chất tan ở bề mặt ngoài nên lớp vỏ cứng không thấm đƣợc. Hiện tƣợng này gọi là hiện tƣợng cứng vỏ (case hardening), làm giảm tốc độ sấy và làm cho sản phẩm có bề mặt khô, nhƣng bên trong thì ẩm. Vì vậy cần kiểm soát nhiệt độ sấy để tránh chênh lệch ẩm quá cao giữa bên trong và bề mặt sản phẩm. Đối với kỹ thuật sấy lạnh hoàn toàn có thể giải quyết đƣợc vấn đề này. Hệ thống sấy lạnh có nhiệt độ tƣơng đối thấp cho nên quá trình khô của bề mặt vât liệu sẽ chậm hơn trong khi ẩm đƣợc lấy ra nhiều bằng sự chệnh lệch phân áp suất hơi ngoài bề mặt và bên trong vật liệu sấy. b) Ảnh hƣờng đến mùi vị Nhiệt độ làm thất thoát các thành phần dễ bay hơi ra khỏi sản phẩm vì vậy phần lớn các sản phẩm sấy bị giảm mùi vị. Mức độ thất thoát phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm của vật liệu sấy, áp suất hơi nƣớc và độ hòa tan của các chất bay hơi trong nƣớc. Nhƣng sản phẩm có giá trị kinh tế cao nhờ vào đặc tính mùi vị (nhƣ gia vị) cần đƣợc sấy ở nhiệt độ thấp. Một số sản phẩm có kết cấu xốp tạo điều kiện cho oxi không khí dễ dàng GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

35




tiếp xúc với sản phẩm, gây ra các phản ứng oxi hóa chất tan và chất béo trong quá trình bảo quản làm thay đổi mùi vị của sản phẩm. Tốc độ của quá trình gây hƣ hỏng phụ thuộc vào nhiệt độ bảo quản và hoạt độ của nƣớc. Phần lớn rau quả chỉ chứa một lƣợng nhỏ lipit. Tuy nhiên, sự oxi hóa các chất béo không no tạo ra các hydroperoxit tham gia vào các phản ứng polime hóa, phản ứng tách nƣớc hoặc oxi hóa để tạo thành aldehit, Kenton và các axit gây mùi ôi thui khó chịu. c) Ảnh hƣởng đến màu sắc Có nhiều nguyên nhân gây ra sự mất màu hay thay đổi màu trong sản phẩm sấy, nhƣ là:  Sự thay đổi các đặc trƣng bề mặt của sản phẩm gây ra sự thay đổi độ phản xạ ánh sáng và màu sắc.  Nhiệt và sự oxi hóa trong quá trình sấy gây ra những biến đổi hóa học đối với carotenoit và clorophyl, cũng nhƣ hoạt động của enzim polyphenoloxidaza gây nên sự sẩm màu trong quá trình bảo quản các sản phẩm rau quả. Có thể ngăn ngừa đƣợc những thay đổi này bằng các phƣơng pháp chần hấp hoặc xử lý trái cây bằng axit ascorbic hoặc SO2. d) Ảnh hƣởng đến giá trị dinh dƣỡng Các số liệu về sự thất thoát các chất dinh dƣỡng của các tác giả thƣờng không thống nhất, có thể do sự khác biệt đáng kể trong các quá trình chuẩn bị sấy, nhiệt độ và thời gian sấy, cũng nhƣ điều kiện bảo quản. Ở rau quả, thất thoát dinh dƣỡng trong quá trình chuẩn bị thƣờng vƣợt xa quá trình sấy. Ví dụ, thất thoát vitamin C trong quá trình chuẩn bị táo sấy (dạng khối) là 8% do quá trình cắt gọt, 62% do chần hấp, 10% do quá trình nghiền pu rê và 5% do quá trình sấy. Vitamin có độ hòa tan trong nƣớc khác nhau và khi quá trình sấy diễn ra, một vài loại (ví dụ: vitamin B2 riboflavin) đạt trạng thái bão hòa và kết tủa khỏi dung dịch, nhờ vậy chúng ít bị tổn thƣơng. Một số khác, ví dụ: axit ascorbic, hòa tan ngay cả khi độ ẩm của sản phẩm hạ xuống đến mức rất thấp, chúng phản ứng với các chất tan với tốc độ càng lúc càng cao hơn trong quá trình sấy. Vitamin C cũng rất nhạy cảm với nhiệt và oxy hóa. Vì thế để tránh những thất thoát lớn cần sấy trong thời gian ngắn, nhiệt độ thấp, bảo quản ở độ ẩm thấp và nồng độ khí oxi thấp. Thiamin (Vit B1) cũng nhạy cảm GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

36




với nhiệt, tuy nhiên các vitamin khác hòa tan trong nƣớc bền với nhiệt và oxy hóa hơn và tổn thất quá trình sấy hiếm khi vƣợt quá 5-10%, ngoại trừ thất thoát do quá trình chần hấp. Sự tổn thất các vitamin có thể hạn chế đáng kể hoặc ngăn ngừa hoàn toàn khi sử dụng các phƣơng pháp sấy nhanh và ôn hòa (nhƣ sấy phun), đặc biệt bằng phƣơng pháp sấy thăng hoa đối với các nguyên liệu nghiền nát, nguyên chất dạng cắt nhỏ. Các chất dinh dƣỡng nhƣ chất béo (ví dụ: các axit béo không thay thế đƣợc và các vitamin A, D, E, K) phần lớn chứa trong phần chất rắn của sản phẩm và chúng không bị cô đặc trong khi sấy. Tuy nhiên nƣớc là dung môi của các kim loại nặng, là những chất xúc tác của quá trình oxy hóa các chất dinh dƣỡng không no. Khi nƣớc bị mất, chất xúc tác trở nên hoạt động hơn và làm tăng tốc độ oxy hóa. Các vitamin tan trong chất béo bị biến đổi mất đi khi tiếp xúc với peroxit đƣợc sinh ra do sự oxy hóa chất béo. Để giảm thất thoát trong quá trình bảo quản ngƣời ta hạ thấp nồng độ oxy, nhiệt độ bảo quản và loại trừ ánh sang tiếp xúc với sản phẩm. e) Ảnh hƣởng đến sự hồi nguyên sản phẩm (rehydration) Sản phẩm sau khi sấy không thể trở lại tình trạng ban đầu khi làm ƣớt trở lại. Sau khi sấy, tế bào bị mất áp suất thẩm thấu, tính thẩm thấu của tế bào bị thay đổi, các chất tan di chuyển, polysacarit kết tinh và protein tế bào bị đông tụ, tất cả góp phần vào sự thay đổi cấu trúc, làm thất thoát các chất dễ bay hơi và đây đều là những quá trình không thuận nghịch. Nhiệt trong quá trình sấy làm giảm khả năng hydrat hóa tinh bột và tính đàn hồi của thành tế bào, làm biến tính protein, giảm khả năng giữ nƣớc của chúng. Tốc độ và mức độ thấm nƣớc trở lại có thể đƣợc dùng nhƣ chỉ số đánh giá chất lƣợng sản phẩm sấy. Những sản phẩm sấy trong những điều kiện tối ƣu, ít hƣ hại hơn sẽ thấm ƣớt trở lại nhanh hơn, hoàn toàn hơn. 2.2 Các đặc tính hóa lý cơ bản của một số vật liệu sấy giàu vitamin ứng dụng công nghệ sấy lạnh Bất kì một loại nông sản phẩm nào, trong thành phần của nó đều có chứa các nhóm hợp chất hữu cơ nhƣ protein, gluxit, lipid, vitamin, axit hữu cơ và các chất khoáng, các GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

37




sắc tố v.v… với tỷ lệ khác nhau. Do đó muốn bảo quản tốt từng loại sản phẩm cần nghiên cứu kỹ thành phần hóa học và những biến đổi của nó dƣới tác động của các nhân tố bên ngoài. Thông thƣờng trong thành phần của chúng có chứa những hợp chất sau: a) Nƣớc Tuyệt đại đa số nông sản phẩm đều có chứa một lƣợng nƣớc nhất định, nó thay đổi tùy theo hình thái giải phẩu và trạng thái keo ƣa nƣớc trong tế bào sản phẩm. Có những loại chứa nhiều nƣớc nhƣ rau quả tƣơi chứa 65-95% nƣớc, hạt lƣơng thực chứa tƣơng đối ít hơn từ 11-20%. Nhƣng nhìn chung trong tế bào các loại nông sản phẩm đều có chứa các dạng nƣớc sau đây: (theo phân loại của viện sĩ P.A Rebinde)  Nước liên kết hóa học Đƣợc đặc trƣng bằng quan hệ định lƣợng rất chính xác giữa sản phẩm và nƣớc. Đây là loại liên kết rất bền vững. Ví dụ: Na3CO3.3H2O. Nếu muốn tách lƣợng nƣớc này phải bằng cách đem nung lên hoặc bằng các tƣơng tác hóa học khác.  Nước liên kết hóa lý Kết hợp với vật liệu không theo một tỷ lệ nhất định. Nó bao gồm có nƣớc hấp thụ, nƣớc thẩm thấu, nƣớc cấu trúc. Muốn tách lƣợng nƣớc này ra cần tiêu hao một năng lƣợng để biến nó thành thể hơi. Dạng nƣớc này kém bền hơn.  Nước liên kết cơ học Loại này kết hợp với sản phẩm không theo một lƣợng nhất định, chính là lƣợng nƣớc tự do trong sản phẩm đây là dạng kém bền vững nhất. Nó đƣợc chuyển dịch trong sản phẩm ở dạng thể lỏng. Muốn tách ra phải bằng cách sấy khô ở nhiệt độ 105oC. Hàm lƣợng nƣớc trong sản phẩm cao hay thấp có ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng và khả năng bảo quản của chúng. Đối với những sản phẩm có hàm lƣợng nƣớc cao, việc bảo quản khó khăn hơn vì nƣớc chính là một môi trƣờng thuận lợi để vi sinh vật hoạt động, làm cho chất lƣợng sản phẩm bị giảm xuống b) Những hợp chất có Nitơ và sự biến đổi trong quá trình bảo quản Protein là hợp chất chứa Nitơ chủ yếu trong nông sản phẩm và nó là thành phần dinh dƣỡng chủ yếu của những sản phẩm có hạt. Nó có giá trị dinh dƣỡng cao. Các loại sản


38




phẩm khác nhau, hàm lƣợng protein chứa trong chúng khác nhau. Lúa chứa 7-10%, ngô 10-12%, cao lƣơng 10-13%, đậu Hà Lan 22-26%, đậu tƣơng 36-42%, càrốt 2% các loại quả chỉ dƣới 1% (Tất cả tính theo % trọng lƣợng chất khô). Trong thành phần protein có mặt đầy đủ các nhóm: albumin, prolamin, glutein, globulin. - Trong albumin có chứa các axít amin không thay thế - Prolamin cứ nhiều trong các cây hòa thảo, đặc biệt thành phần protein chứa trong hạt ngô thì nhóm này chủ yếu chiếm tới 50% đó là zein của ngô. - Globulin có chứa nhiều trong hạt có dầu, hạt cây họ đậu nhƣ đậu tƣơng, protein trong đậu tƣơng. Protein trong đậu tƣơng có đủ 8 axit amin không thay thế. - Glutelin cũng là protein đặc trƣng của hạt cây hòa thảo, đặc bệt ngƣời ta chú ý tới gluten của lúa mì. Ở rau quả hàm lƣợng protein rất ít, chỉ chiếm khoảng 1-2%, thƣờng chủ yếu ở các loại rau cao cấp nhƣ suplơ, càrốt, khoai tây… tuy vậy nó có giá trị dinh dƣỡng rất cao. Trong quá trình bảo quản, nói chung Nitơ tổng số hầu nhƣ không thay đổi hoặc thay đổi rất ít, nhƣng Nitơ protein hòa tan thay đổi khá nhiều, chúng phân giải thành các axit amin làm cho hàm lƣợng axit amin tăng lên. Do đó lƣợng Nitơ protein giảm xuống và Nitơ phiprotein trong quá trình này cũng tăng lên một cách rõ rệt. Trong những công trình nghiên cứu của Gasiorowski về hạt lúa mì bảo quản ở trạng thái tƣơi ẩm trong các kho kín hoàn toàn, ông đã phát hiện thấy sự tăng lên của hàm lƣợng Nitơ phiprotein sau 15 tuần lễ bảo quản. 2.3. Lý thuyết sấy rau quả 2.3.1. Quy trình xử lý trƣớc khi sấy Sấy rau quả thông thƣờng đƣợc thực hiện ở 3 dạng chủ yếu: dạng nguyên (hoặc miếng); dạng bản mỏng và dạng bột hoặc nhũ tƣơng. Tuỳ theo dạng sản phẩm, công nghệ sấy rau quả có sơ đồ chung nhƣ sau:  Rau quả tƣơi sau khi rửa sạch đƣợc loại bỏ phần không đủ tiêu chuẩn, đƣợc phân cỡ theo kích thƣớc, làm sạch, cắt miếng. Sau đó rau quả đƣợc chần (hấp), xử lý hoá chất. Tiếp theo, các hình thức sản phẩm khác nhau đƣợc chế biến theo các sơ đồ khác nhau. GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

39




 Trong khi chần (hấp), do tác dụng của nhiệt và ẩm nên tính chất hoá lý của nguyên liệu bị biến đổi có lợi cho sự thoát nƣớc khi sấy. Đồng thời vi sinh vật bị tiêu diệt và hệ thống enzim trong nguyên liệu bị mất hoạt tính, hạn chế tối đa khả năng biến màu trong khi sấy rau quả và rút ngắn thời gian sấy. Ngoài ra quá trình chần làm giảm độ hút ẩm của rau quả khô.  Trong công nghiệp sấy rau quả, để ngăn ngừa quá trình oxy hoá làm biến màu rau quả khi sấy, ngƣời ta sử dụng các chất chống oxy hoá nhƣ axit sunfurơ, axit ascobic, axit xitric và các muối natri của axit Sunfurơ (nhƣ sunfit, bisunfit, metabisunfit, ...) để xử lý hoá chất cho rau quả trƣớc khi sấy. 2.3.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy a) Nhiệt độ sấy Yếu tố ảnh hƣởng nhiều đến chất lƣợng sản phẩm rau quả khô là nhiệt độ sấy. Nếu nhiệt độ sản phẩm trong quá trình sấy cao hơn 60 oC thì prôtêin bị biến tính. Nếu loại rau quả ít thành phần protêin thì nhiệt độ đốt nóng sản phẩm có thể lên đến 80-90 oC. Nếu tiếp xúc nhiệt trong thời gian ngắn nhƣ sấy phun thì nhiệt độ sấy có thể lên đến 150 o

C. Đối với sản phẩm không chần nhƣ chuối, đu đủ thì có thể sấy nhiệt độ cao, giai đoạn

đầu 90-100oC, sau đó giảm dần xuống. Quá trình sấy còn phụ thuộc vào tốc độ tăng nhiệt của vật liệu sấy. Nếu tốc độ tăng nhiệt quá nhanh thì bề mặt mặt quả bị rắn lại và ngăn quá trình thoát ẩm. Ngƣợc lại, nếu tốc độ tăng chậm thì cƣờng độ thoát ẩm yếu. b) Độ ẩm không khí Muốn nâng cao khả năng hút ẩm của không khí thì phải giảm độ ẩm tƣơng đối của nó xuống. Có 2 cách làm giảm độ ẩm tƣơng đối của không khí [19] * Tăng nhiệt độ không khí bằng cách dùng calorife. * Giảm nhiệt độ không khí bằng cách dùng máy hút ẩm. Thông thƣờng khi vào lò sấy, không khí có độ ẩm 10 - 13%. Nếu độ ẩm của không khí quá thấp sẽ làm rau quả nứt hoặc tạo ra lớp vỏ khô trên bề mặt, làm ảnh hƣởng xấu đến quá trình thoát hơi ẩm tiếp theo. Nhƣng nếu độ ẩm quá cao sẽ làm tốc độ sấy giảm. Khi ra khỏi lò sấy, không khí mang theo hơi ẩm của rau quả tƣơi nên độ ẩm tăng lên GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

40




(thông thƣờng khoảng 40 - 60%). Nếu không khí đi ra có độ ẩm quá thấp thì sẽ tốn năng lƣợng; ngƣợc lại, nếu quá cao sẽ dễ bị đọng sƣơng, làm hƣ hỏng sản phẩm sấy. Ngƣời ta điều chỉnh độ ẩm của không khí ra bằng cách điều chỉnh tốc độ lƣu thông của nó và lƣợng rau quả tƣơi chứa trong lò sấy. c) Lƣu thông của không khí Trong quá trình sấy, không khí có thể lƣu thông tự nhiên hoặc cƣỡng bức. Trong các lò sấy, không khí lƣu thông tự nhiên với tốc độ nhỏ (nhỏ hơn 0,4m/s), do vậy thời gian sấy thƣờng kéo dài, làm chất lƣợng sản phẩm sấy không cao. Để khắc phục nhƣợc điểm này, ngƣời ta phải dùng quạt để thông gió cƣỡng bức với tốc độ trong khoảng 0,4 - 4,0 m/s trong các thiết bị sấy. Nếu tốc độ gió quá lớn (trên 4,0 m/s) sẽ gây tổn thất nhiệt lƣợng.[20] d) Độ dày của lớp sấy Độ dày của lớp rau quả sấy cũng ảnh hƣởng đến quá trình sấy. Lớp nguyên liệu càng mỏng thì quá trình sấy càng nhanh và đồng đều, nhƣng nếu quá mỏng sẽ làm giảm năng suất của lò sấy. Ngƣợc lại, nếu quá dày thì sẽ làm giảm sự lƣu thông của không khí, dẫn đến sản phẩm bị "đổ mồ hôi" do hơi ẩm đọng lại. Thông thƣờng nên xếp lớp hoa quả trên các khay sấy với khối lƣợng 5 – 8 kg/m2 là phù hợp.[20] 2.4. Một số phƣơng pháp sấy rau quả a) Phƣơng pháp sấy bằng không khí Công việc này đƣợc tiến hành bằng cách trải rau quả lên các loại bề mặt ở ngoài trời để nhận ánh sang mặt trời trực tiếp. Tuy nhiên, sản phẩm có chất lƣợng kém do đó khó kiểm soát đƣợc vấn đề vệ sinh, điều chỉnh độ ẩm, nhiệt độ và tốc độ sấy. Ngƣời ta chế tạo máy sấy dung năng lƣợng mặt trời nhằm khắc phục những nhƣợc điểm trên. Thiết bị này sử dụng một cơ cấu rất đơn giản có tác dụng tăng cƣờng nhiệt từ mặt trời và bảo vệ sản phẩm. Cần chú ý phân biệt giữa sấy trực tiếp và sấy gián tiếp bằng năng lƣợng mặt trời. Đối với sấy trực tiếp, sản phẩm đƣợc đặt dƣới ánh nắng mặt trời và kết quả là sẽ thay đổi về màu sắc, thành phầm vitamin. Đối với sấy gián tiếp, nguyên liệu này đƣợc bảo vệ khỏi ánh sáng trực tiếp từ mặt trời. Ở phƣơng pháp này, ngƣời ta sử dụng một phòng riêng để GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

41




thu nhận nhiệt lƣợng từ mặt trời và tại đó, không khí đƣợc cấp nhiệt rồi thổi qua phòng chứa sản phẩm. Máy sấy cơ học dùng nhiên liệu để đốt nóng không kí một cách trực tiếp, thực phẩm đƣợc sấy bằng khí đốt, hoặc một cách gián tiếp thực phẩm đƣợc sấy bằng không khí nóng do khí đốt. Hai hình thức này đều có khả năng kiểm soát tốt hơn so với sấy bằng mặt trời và có thể tiến hành cả ngày lẫn đêm, không phụ thuộc vào thời tiết. Tuy nhiên, chi phí đầu tƣ và vận hành cho thiết bị này khá cao. Đối với các sản phẩm đã đƣợc lựa chọn phân loại tốt từ nguyên liệu ban đầu, công đoạn rửa và xử lý cũng quan trọng nhƣ công đoạn sấy. b) Phƣơng pháp sấy lát Phƣơng pháp này tiến hành sấy một hoặc hỗn hợp nhiều loại rau quả (đã đƣợc xử lý bằng dioxyt sunfua nhằm hạn chế mất màu và vi sinh vật phát triển) ở dạng lát mỏng. Loại này thƣờng đƣợc dùng nhƣ thực phẩm ăn nhẹ, có thể tăng độ ngọt bằng cách bổ sung đƣờng vào nguyên liệu ban đầu hoặc thay đổi thành phần nhƣ thêm hạnh nhân, dừa nạo hay bột gia vị. c) Phƣơng pháp sấy bổ sung Ví dụ nhƣ chuối đã đƣợc sấy trƣớc đó nhằm loại bỏ lớp đƣờng dính tiếp tục đƣợc sấy bổ sung. Việc đóng gói và bảo quản sản phẩm sấy khô đòi hỏi nhiều yêu cầu. Sản phẩm sau khi sấy cần đƣợc bảo quản tránh ánh sáng mặt trời, độ ẩm và nhiệt độ nhằm ngăn ngừa sự giảm hƣơng vị và hƣ hỏng. Ngƣời ta thƣờng dùng dụng cụ chứa bằng gốm, thủy tinh, kim loại hay nhựa cho tới khi chúng đƣợc đóng hộp. Giải pháp rẻ nhất là sử dụng túi màng mỏng PE với điều kiện phải đƣợc ghép mệng bằng. Nơi bảo quản cần thoáng mát, tránh xa ánh sáng mặt trời, côn trùng và loài gặm nhấm. Đa số, sản phẩm sấy đều ổn định chất lƣợng trong nhiều tuần. 2.5. Lựa chọn phƣơng pháp sấy lạnh theo hƣớng nghiên cứu của đề tài Từ những đặc tính ƣu việt của công nghệ sấy lạnh ta nhân thấy rằng công nghệ này có nhiều ƣu điểm và hiệu quả kinh tế cao trong việc ứng dụng vào sấy các sản phẩm rau quả có giá trị kinh tế. Tuy nhiên, từ lý thuyết đến thực tiễn là một quá trình làm việc lâu dài đòi hỏi quá trình đầu tƣ nghiên cứu tỉ mỉ. Công nghệ sấy lạnh có thể giải quyết hạn GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

42




chế của công nghệ sấy nóng trong các quy trình sấy rau quả. Tuy nhiên, việc ứng dụng công nghệ sấy lạnh đối với các loại sản phẩm rau củ khác nhau cần phải nghiên cứu độc lập, từ đó xây dựng những quy trình công nghệ chuẩn cho các loại hoặc các dạng rau quả. Từ yêu cầu thực tế đó, cần thiết phải tính toán thiết kế một mô hình thực tế và kiểm tra thực nghiệm đối với các quy trình công nghệ. Nôi dung thực hiện ở Chƣơng III: “Tính toán thiết kế mô hình máy sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt” sẽ trình bày rõ nội dung này.


43




Chƣơng 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY SẤY LẠNH SỬ DỤNG BƠM NHIỆT

3.1. Giới thiệu về bài toán thiết kế và mô hình thiết kế Các loại rau quả rất nhạy cảm với nhiệt độ cao, đặc biệt là các loại vitamin và khoáng chất, ở nhiệt độ trên 600C các chất này bắt đầu phân hủy, dẫn đến làm giảm giá trị dinh dƣỡng cũng nhƣ giá thành của sản phẩm [20]. Đối với các phƣơng pháp sấy nóng, việc lấy ẩm từ vật liệu chỉ thực hiện đƣợc bằng việc đốt nóng vật liệu hoặc tác nhân sấy lên đến nhiệt độ cao, sẽ không đáp ứng đƣợc các yêu cầu về chất lƣợng. Để giải quyết vấn đề này, máy sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt ra đời, là phƣơng pháp sấy mà việc lấy ẩm từ vật liệu sấy đƣợc thực hiện bằng cách tạo ra sự chênh áp giữa tác nhân sấy và vật liệu sấy cho nên không đòi hỏi phải gia nhiệt tác nhân sấy lên nhiệt độ quá cao. Cũng cùng nguyên lý dịch chuyển ẩm từ bên trong nhân ra ngoài bề mặt vật liệu sấy nhƣng có thể dễ dàng nhân thấy rằng, đối với phƣơng pháp sấy nóng tác nhân sấy ở nhiệt độ cao sẽ làm khô bề mặt vật liệu nhanh hơn do đó sẽ cản trở quá trình dịch chuyển ẩm. Hơn nữa, các vật liệu sấy khác nhau có cấu trúc tế bào và thành phần hóa lý khác nhau, việc sử dụng phƣơng pháp sấy lạnh chúng ta có thể xây dựng quy trình công nghệ đối với các loại rau quả khác nhau. Bài toán thiết kế mô hình máy sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt sấy Cà rốt đƣợc thực hiện để xác định các thông số quá trình từ thực nghiệm.  Nguyên lý hoạt động của thiết bị Máy sấy lạnh hoạt động dựa trên nguyên lý của tủ sấy, nhƣng tác nhân sấy đƣợc xử lý tách ẩm trƣớc khi vào buồng sấy. Nguyên tắc tách ẩm tác nhân sấy bằng cách sử dụng dàn lạnh của máy lạnh để làm giảm nhiệt độ của tác nhân sấy dƣới nhiệt độ điểm sƣơng để hơi nƣớc trong không khí ẩm ngƣng tụ thành nƣớc và đƣợc lấy ra ngoài. Phần tác nhân sấy sau khi tách ẩm đƣợc gia nhiệt lại bởi dàn nóng của máy lạnh rôii tiếp tục đƣa vào buồng sấy thực hiện quá trình sấy.


44




Không khí ngoài trời ở trạng thái O (t0, φ0) đƣợc đƣa qua dàn lạnh. Khi máy hoạt động môi chất lạnh đƣợc máy nén nén lên dàn ngƣng tụ sau đó đi qua van tiết lƣu rồi về dàn lạnh trao đổi nhiệt với không khí ngoài trời đƣợc hút vào, quá trình làm lạnh làm cho không khí lạnh trở nên bão hòa nƣớc ngƣng tụ thoát ra ngoài, lúc này không khí ngoài trời có nhiệt độ là t2 trạng thái 2, sau đó tác nhân sấy tiếp tục đi qua dàn nóng, nâng nhiệt độ tác nhân lên đến nhiệt độ t3 trạng thái 3. Tác nhân sấy này sau đó đƣợc dẫn qua các khay vật liệu sấy để thực hiện quá trình sấy tách ẩm đẳng nhiệt. Quá trình sấy sau đó tiếp tục với lƣợng tác nhân hồi lƣu chứa ẩm vật liệu sấy.

Hình 3-1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống và đồ thị quá trình sấy GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

45



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 3.2. Xây dựng quy trình công nghệ sấy Cà rốt 3.2.1. Giới thiệu về vật liệu sấy Cà rốt - Daucus carota L., ssp sativus Hayek., thuộc họ Hoa tán - Apiaceae. * Mô tả Cà rốt là loại cây thảo sống 2 năm. Lá cắt thành bản hẹp. Hoa tập hợp thành tán kép; trong mỗi tán, hoa ở chính giữa thì không sinh sản và màu tía, còn các hoa sinh sản ở chung quanh thì màu trắng hay hồng. Hạt Cà rốt có vỏ gỗ và lớp lông cứng che phủ. * Bộ phận dùng Củ và quả - Radix et Fructus Carotae. * Nơi sống và thu hái

Cà rốt là một trong những loại rau trồng rộng rãi nhất và lâu đời nhất trên thế giới. Cà rốt cũng đƣợc trồng nhiều ở nƣớc ta. Hiện nay, các vùng rau của ta đang trồng phổ biến hai loại Cà rốt: một loại có củ màu đỏ tƣơi, một loại có củ màu đỏ ngả sang màu da cam. - Loại vỏ đỏ (Cà rốt đỏ) đƣợc nhập trồng từ lâu, nay nông dân ta tự giữ giống; loại cà rốt này có củ to nhỏ không đều, lõi to, nhiều xơ, hay phân nhánh, kém ngọt. - Loại vỏ màu đỏ ngả sang màu da cam là cà rốt nhập của Pháp (Cà rốt Tim tôm) sinh trƣởng nhanh hơn loài trên; tỷ lệ củ trên 80%, da nhẵn, lõi nhỏ, ít bị phân nhánh nhƣng củ hơi ngắn, mập hơn, ăn ngon, đƣợc thị trƣờng ƣa chuộng. * Thành phần hóa học Cà rốt là một trong những loại rau đƣợc đánh giá cao về giá trị dinh dƣỡng và chữa bệnh đối với con ngƣời. Cà rốt giàu lƣợng đƣờng và các loại vitamin cũng nhƣ năng lƣợng. Các dạng đƣờng tập trung ở lớp vỏ và thịt của củ; phần lõi rất ít. Vì vậy củ cà rốt có lớp vỏ dày, lõi nhỏ mới là củ tốt.


46




Trong 100g ăn đƣợc của Cà rốt, theo tỷ lệ % có: nƣớc 88,5; protid 1,5; glucid 8,8; cellulose 1,2; chất tro 0,8. Muối khoáng có trong Cà rốt nhƣ kalium, calcium, sắt, phosphor, đồng, bor, brom, mangan, magnesium, molipden... 3.2.2. Xây dựng quy trình công nghệ sấy Cà rốt * Cà rốt phải chọn màu đỏ, củ to và lõi nhỏ. * Sau khi rửa sạch chần trong nƣớc sôi ở nhiệt độ 87-880C trong thời gian 6-8 phút. * Rửa lại để loại bỏ vỏ và sunfit hóa bằng dung dịch SO2 có nồng độ 0,2-1%. * Cà rốt đƣợc sunfit hóa thái mỏng thành lát, trải đều trên khay sấy đảm bảo sao cho quá trình trao đổi nhiệt đối lƣu tối ƣu nhất. * Cà rốt là loại rau củ nhiều vitamin và chất dinh dƣỡng nên không thể tiến hành sấy ở nhiệt độ cao. Thông thƣờng khoảng nhiệt độ thích hợp để sấy Cà rốt ở trong khoảng 30 -700C [3]. Ta có sơ đồ công nghệ sấy cà rốt nhƣ sau: Cà rốt tƣơi đầu vào (độ ẩm 88,7%) Rửa sạch, cắt gọt Chần trong nƣớc sôi nhiệt độ (87-880C) trong thời gian 6-8 phút

Rửa lại trong dung dịch SO2 (0,2-1%) Loại bỏ vỏ Thái mỏng, xếp vào khay sấy Sấy (ở nhiệt độ 30-50oC) theo phƣơng pháp sấy lạnh

Đến độ ẩm yêu cầu (12-14%) Đóng gói bảo quản Hình 3-2. Sơ đồ công nghệ sấy Cà rốt GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

47



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 3.3. Xác định các thông số đầu vào của vật liệu a) Thành phần dinh dƣỡng của vật liệu sấy

Cà rốt sấy khô rất giàu vitamin: C, B1, B2, PP và đặc biệt là tiền vitamin A. Thành phần hóa học của Cà rốt sấy khô bao gồm: 13% nƣớc, 9,2% protit, 1,5% lipit, 48% đƣờng, 10,4% tinh bột, 9,6% xenluloza, 2% axit, 6,3 % tro. [20] b) Xác định kích thƣớc vật liệu Sử dụng thƣớc kẹp có độ chính xác là 0,05mm có thang đo từ 0,05100mm. Kích thƣớc ban đầu là kích thƣớc lớn nhất của các miếng Cà rốt thái tròn. Kích thƣớc ngang (đƣờng kính) đo gần giữa miếng Cà rốt. Tiến hành đo thí nghiệm 10 lần và thu đƣợc kết quả trung bình của miếng Cà rốt. c) Xác định ẩm độ của vật liệu sấy Ẩm độ là một thông số kỹ thuật quan trọng và làm cơ sở cho quá trình sấy. Căn cứ vào ẩm độ đầu và cuối mà chúng tôi có thể tính đƣợc thời gian sấy lý thuyết cũng nhƣ thời gian bảo quản. Ẩm độ đầu của Cà rốt đƣợc xác định bằng phƣơng pháp tủ sấy. d) Phƣơng pháp xác định màu, mùi Bằng cách đánh giá cảm quan của nhiều ngƣời về màu sắc của nguyên liệu đầu vào và sản phẩm. e) Lựa chọn chế độ sấy Đối với rau quả nói chung cũng nhƣ Cà rốt nói riêng nhiệt độ sấy yêu cầu không quá cao. Thông thƣờng đối với các loại rau quả nhiệt độ sấy không quá 600C, vì nếu cao hơn có thể làm tổn thƣơng các thành phần vitamin, chất dinh dƣỡng và màu sắc trong sản phẩm dẫn đến làm giảm giá thành sản phẩm. Ở đây ta tính toán theo hai chế độ sấy khác nhau, một là chế độ sấy hồi lƣu hoàn toàn tác nhân sấy và chế độ thải bỏ tác nhân sấy. 3.4 Tính toán sấy lạnh lý thuyết theo chế độ hồi lƣu hoàn toàn khí thải Mục đích tính toán nhiệt của quá trình là xác định tiêu hao không khí dùng cho quá trình sấy L, kg/h và tiêu hao nhiệt Q, kJ/h. Trên cơ sở tính toán nhiệt xác định các kích thƣớc cơ bản của thiết bị. Đồng thời qua việc thiết lập cân bằng nhiệt, cân bằng năng


48




lƣợng của hệ thống sẽ xác định đƣơc hiệu suất sử dụng nhiệt và hiệu suất sử dụng năng lƣợng của hệ thống cũng nhƣ tiêu hao nhiệt riêng của buồng sấy và hệ thống. Máy sấy lạnh dựa trên nguyên lý của tủ sấy, nhƣng tác nhân sấy đƣợc xử lý tách ẩm trƣớc khi đi vào buồng sấy. Nguyên tắc tách ẩm tác nhân sấy dùng dàn lạnh của máy lạnh để làm giảm nhiệt độ của tác nhân sấy dƣới nhiệt độ điểm sƣơng để bốc hơi nƣớc trong không khí ẩm ngƣng tụ thành nƣớc và lấy ra ngoài. Phần tác nhân sấy sau khi tách ẩm đƣợc gia nhiệt lại bởi dàn nóng của máy lạnh rồi tiếp tục đƣa vào buồng sấy thực hiện quá trình sấy. Cơ sở của phƣơng pháp này đƣợc thực hiện bằng cách giảm độ ẩm tƣơng đối trong không khí để tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa hơi nƣớc trong không khí và hơi nƣớc trong nông sản, thực phẩm. Bằng cách này độ ẩm sẽ tách ra khỏi nông sản, thực phẩm, và đi vào không khí. Khi làm lạnh không khí trong thiết bị trao đổi nhiệt xuống thấp hơn nhiệt độ đọng sƣơng, hơi bão hoà ẩm sẽ ngƣng tụ và tách ra khỏi không khí. Không khí sau đó đi qua dàn nóng sẽ sấy khô vật liệu.

Hình 3-3. Sơ đồ nguyên lý bơm nhiệt sử dụng trong hệ thống sấy lạnh GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

49




 Trường hợp tác nhân sấy hồi lưu hoàn toàn Kiểu sấy hồi lƣu hoàn toàn sử dụng Heat pump dryer, tác nhân sấy sau khí đi qua buồng sấy (trạng thái 3 đƣợc quạt hút trở về theo đƣờng ống hồi lƣu, sau đó qua dàn lạnh giảm nhiệt độ đến nhiệt độ t4 (trạng thái 4) và đến nhiệt độ t1 (trạng thái 1), tại đây lƣợng nƣớc ngƣng tụ sẽ đƣợc dẫn ra ngoài. Tác nhân sấy sau khi tách ẩm tiếp tục đi qua dàn nóng, nâng nhiệt độ lên t2 (trạng thái 2), rồi đi qua buồng sấy, thực hiện quá trình sấy. Quá trình sấy lý thuyết đƣợc trình bày trên giản đồ I-d nhƣ sau:

Hình 3-4. Đồ thị I-d chế độ sấy hồi lưu hoàn toàn  1-2: Quá trình gia nhiệt tác nhân sấy đến nhiệt độ sấy. Điểm (2) là trạng thái không khí nóng trƣớc khi vào buồng sấy.  2-3: Quá trình sấy đẳng nhiệt, tác nhân sấy có ẩm độ thấp đƣợc thổi qua vật liệu sấy sẽ nhận ẩm thoát ra từ vật liệu và mang ra khỏi buồng sấy.  3-4: Quá trình làm lạnh tác nhân sấy đến nhiệt độ đọng sƣơng. Điểm (3) là trạng thái không khí sau khi đi qua buồng sấy đƣợc hồi lƣu hoàn toàn, điểm (4) trạng thái không khí trong thiết bị bay hơi, lúc bắt đầu giảm ẩm.  4-1: Quá trình tách ẩm. Điểm (1) là trạng thái không khí cuối giai đoạn tách ẩm.


50




3.4.1 Xác định thông số của các điểm nút trên đồ thị quá trình sấy a) Điểm 0 (Môi trƣờng bên ngoài) * Nhiệt độ t0= 270C đƣợc chọn theo nhiệt độ trung bình của khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh. [Theo kết quả thực nghiệm chƣơng 4] * Độ ẩm tƣơng đối φ0 = 74% [Theo kết quả thực nghiệm chƣơng 4] * Phân áp suất hơi bão hòa của nƣớc

 4026, 42  4026, 42   Pb0 = exp 12  = exp 12  = 0,03548bar 235,5 + t 235,5 + 27   0   * Dung ẩm của không khí

d0 =0,621

φ0 .Pb0

Pa -φ0.Pb0

=0,621

0,74.0,03548 =0,0169 kg/kgkk 0,993-0,74.0,03548

(Lấy giá trị Pa = 0,993 bar) * Entanpy của không khí ẩm I0 = 1,0048.t0 + d0(2500 +1,842.t0) = 1,0048.27 + 0,0169(2500 + 1,842.27)= 70,22 kJ/kg.kk * Từ các thông số nhiệt độ và độ ẩm không khí ngoài trời, sử dụng đồ thị I-d ta xác định đƣợc ts =220 C (Từ điểm O (270C, 74%) dóng đƣờng d= const cắt đƣờng φ=100%, ta xác định đƣợc ts) b) Điểm 1 : Trạng thái không khí sau dàn lạnh * Nhiệt độ: t1 = 8 0C, theo [5] * Độ ẩm tƣơng đối vì tác nhân sấy đến dàn lạnh ngƣng tụ ẩm nên tác nhân sấy ở trạng thái bão hòa nên chọn  1 = 100%. * Phân áp suất bão hoà 

Pb1 =exp 12

 4026,42  4026,42   =exp 12 =0,01072 bar 235,5+t1  235,5+8  

* Dung ẩm của không khí d =0,621 1

 .P 1

b1

P - .P a

1

b1

=0,621

1.0,01072 =0,00678 kg/kgkk 0,993-1.0,01072


51



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh * Entanpi Thay các thông số của điểm 1 vào công thức ta có: I1 = 1,0048.t1 + d1(2500 +1,842.t1) = 1,0048.8 + 0,00678.(2500 + 1,842.8) = 25,1 kJ/kgkk

c) Điểm 2 : Tác nhân sấy đƣợc gia nhiệt (trạng thái không khí sau dàn nóng) * Nhiệt độ: t2 = 400C (Nhiệt độ cài đặt trong quá trình sấy) * Phân áp suất bão hoà  4026,42  4026,42    =exp 12P =exp 12=0,0731 bar b2  235,5+t  235,5+40   2 

* Dung ẩm Do quá trình 1-2 là quá trình gia nhiệt tác nhân sấy thông qua dàn nóng của bơm nhiệt nên : d1 = d2 = 0,00678 kg/kgkk * Entanpy : I2 = 1,0048.t2 + d2(2500 +1,842.t2) = 1,0048.40 + 0,00678.(2500 + 1,842.40) = 57,64 kJ/kgkk * Độ ẩm tƣơng đối

φ2 = =

Pa .d 2  0,621+d2 .Pb2 0,993.0,00678 = 0,147 = 14,7 %  0,621  0,00678  .0,0731

d) Điểm 3 Về mặt lý thuyết quá trình sấy trong phƣơng pháp sấy lạnh là quá trình đẳng nhiệt, t2=t3=400C. Với độ ẩm đầu ra của tác nhân sấy sau khi ra khỏi buồng sấy chọn φ=15 %. * Phân áp suất hơi bão hòa   

Pb3 =exp 12-

4026,42  4026,42   =0,0731 bar  =exp 12235,5+t 3  235,5+40  

* Dung ẩm: d3 =0,621

φ3 .P30 0,15.0,0731 =0,621 =0,011 kg/kgkk Pa -φ3 .Pb3 0,993-0,15.0,0731


52



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh * Entanpy I3 = 1,0048.t3 + d3(2500 +1,842.t3) = 1,0048.40 + 0,011.(2500 + 1,842.40) = 68,5 kJ/kgkk e) Điểm 4 * Độ ẩm: φ4= 100%. * Dung ẩm: d4 = d3 = 0,011 kg/kgkk * Phân áp suất bão hoà Pb4 =

Pa .d 4

 0,621+d 4  .φ4

=

0,993.0,011 = 0,0173 bar (0,621+0,011).1

* Nhiệt độ t4 =

4026,42 4026, 42 0 -235,5 =  235,5 = 15,3 C 12  ln 0,0173 12-lnPb4

* Entanpi I4 = 1,0048.t4 + d4(2500 +1,842.t4) = 1,004.15,3 + 0,011(2500 + 1,842.15,3) = 43,2 kJ/kgkk

3.4.2 Tính toán tốc độ sấy và thời gian sấy Theo yêu cầu của đề tài ta lựa chọn vật liệu sấy là Cà rốt, Các thông số vật lý của Càrốt.  Độ ẩm đầu vào ω1 = 88,7% [Xác định bằng thực nghiệm chƣơng 4]  Độ ẩm cuối ω2 = 12% - 14%. Ở đây ta chọn độ ẩm trung bình của sản phẩm ω2 = 13%. [Xác định bằng thực nghiệm chƣơng 4]  Khối lƣợng riêng ρ=1035kg/m3 [Phụ lục 6 /3/]  Tốc độ sấy đẳng tốc: Sử dụng dụng cụ đo tốc độ gió khi tiến hành thực nghiệm ta xác định đƣợc vận tốc tác nhân sấy trong buồng sấy v = 3,1 m/s. Vận tốc tác nhân sấy v =3,1m/s < 5 m/s. Theo tài liệu [1] ta có hệ số trao đổi nhiệt đối lƣu: α1 =6,15+4,17.v=6,15+4,17.3,1=19,1 W/m 2 K

 Mật độ dòng nhiệt [1]

J1b =α1 (t m -t b ) GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

53



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Với tm - nhiệt độ tác nhân sấy, tm = 400C

tb - nhiệt độ bề mặt vật liệu tb=tƣ = 280C [Xác định dựa vào đồ thị I-d] 2 J1b =19,1 40-28 =229,2 W/m2 hay 825120 kJ/m h



 Cƣờng độ bay hơi ẩm trên bề mặt vật liệu

J 2b =

J1b r

r - nhiệt ẩn hóa hơi (theo giá trị áp suất) với tb=280C. Ta có: P=0,04517 bar. Ta có: r=2429 (kj/kg)

J 2b =

J1b 825120 = =340g/m2h=0,34kg/m2h r 2429

 Tốc độ sấy đẳng tốc [1] U

100 J 2 b R 0

Với: ρo - khối lƣợng riêng của Cà rốt, ρo =ρn =1035 (kg/m3) [Phụ lục 6 /3/] R - phân nửa kích thƣớc vật liệu sấy Theo thực nghiệm khảo sát lấy R=1,6 mm U=

100J 2b 100.0,34 = =20,53 %/h Rρ0 1,6.10-3.1035

 Thời gian đốt nóng vật liệu [1]

τ0 =

F0 R

2

a

 F0 chuẩn số Fure . - Xác định chuẩn số Bio nhờ sự tƣơng quan giữa sự trao đổi nhiệt trên bề mặt và tính dẫn nhiệt của nó: Bi =

αq .R 3,92.1,6 = =11,4 λ 0,55

Với: R - bán kính vật liệu, m;

 - hệ số dẫn nhiệt của vật liệu, λ=0,55 W/mK; [Phụ lục 6 /3/]  q - hệ số trao đổi nhiệt đối lƣu;


54




 U .ρ  αq =3,6 k k0,4  2.R 

 2,8.1,128 =3,6 0,4  2.1,6

0,6

Theo tài liệu [3]

0,6

= 4,5 , W/m2 độ

Với: Uk - tốc độ dòng khí, m/s; ρk - khối lƣợng riêng không khí tại nhiệt độ sấy, kg/m3; R - bán kính vật liệu xác định từ thực nghiệm, mm; - Chuẩn số nhiệt độ  T xác định đại lƣợng đốt nóng vật liệu tại 1 điểm bất kì: T =

t k -θ1 37,5-28 = =0,9 t k -θo 37,5-27

Với: tk - nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy trong không gian sấy, tk = tm=37,50C;

 o - nhiệt độ vật liệu đƣa vào thiết bị sấy,  o = to;

 1 - nhiệt độ bề mặt bay hơi của vật liệu,  1= tƣ ; Tra theo đồ thị hình 5.11 [Tài liệu 3] ta tìm đƣợc hệ số F0  0, 6  a - hệ số dẫn nhiệt của vật liệu: a 

  Cv

Trong đó: λ= 0,55 (w/m2K), ρ = 1035 (kg/m3), Cv = 3,87 (kJ/kgK) [Phụ lục 6 /3/]

a

0,55 3,87.1035

 1,373.104   0 

0,6.(1,6.103 ) 2 1,373.104

 0,011 h

 Thời gian sấy đẳng tốc [1] Theo công thức thực nghiệm Egorov [1] 1/2

 100  ωcb =k1 +0,435.k 2 .ln    100-φ 

Với k1, k2 - hằng số thực nghiệm và đƣợc đoán định trong những khoảng ẩm độ cân bằng hạt ωcb và độ ẩm tƣơng đối không khí φ. Với độ ẩm không khí ω0= 74% nằm trong khoảng (10%< ω < 80%) ta có giá trị các hệ số k1=2,7 và k2=19,5. 1/2

 100  Ta có: ωcb =2,7+0,435.19,5.ln    100-74 

 ωcbk =

=8,4%

ωcbk 8,4 = .100=9,1% 100-ωcbk 100-8,4


55



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Vậy thời gian sấy đẳng tốc

ωdk - ωkx

τ1 =

U

* ωd độ ẩm ban đầu cuả vật liệu ωd = 88,7%  ωdk =

ωd 88,7 = .100=785% 100-ωd 100-88,7

* ωkx độ ẩm tới hạn của vật liệu ẩm

ω 1 785 ωkx = +ωcb = d +ωcb = +9,1=445,2% χ 1,8 1,8   1

785-445,2 =16,5 h 20,53

 Thời gian sấy giảm tốc [1] Với ωdk = 785 %

2,3 ωkx -ωcb ln χU ω2k -ωcb 1 1 τ2 = +ωcb  ωkx -ωcb = χ χ τ2 =

Trong đó: * χ=

1,8 1,8 = =0,0203% ωd 88,7

* ω2= 13 %  ω2k =

ω2 13 .100= .100=15% 100-ω2 100-13

1 1 2,3 2,3 χ 0,0203  τ2 = .ln = ln =11,7 h 0,0203.20,53 ω2k -ωcbk 0,0203.20,53 15-9,1  Tổng thời gian sấy:

Στ = τ0 + τ1 + τ2 = 0,011 + 16,5 +11,7 = 28,2 (h)


56



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 3.4.3 Tính toán nhiệt quá trình a) Xác định lượng ẩm bốc hơi

Lớp vật liệu sấy liệu đƣợc bố trí nằm trên các khay sấy bằng kim loại sao cho dòng tác nhân sấy có thể dễ dàng di qua bề mặt của vật liệu nhƣng đồng thời phải đảm bảo cho quá trình truyền nhiệt và truyền ẩm của tác nhân sấy diễn ra thuận lợi nhất. Qua thực tế khảo nghiệm khi tiến hành các thí nghiệm bố trí vật liệu trên khay sấy ta rút ra tỉ lệ tƣơng đƣơng của vật liệu sấy trên một m2 khay sấy là 4kg/m2. Đối với một mẻ sấy khi tiến hành thực nghiệm ta tiến hành với khối lƣợng vật liệu sấy G1 =14,5 kg. * Lƣợng ẩm bốc hơi trong một mẻ sấy W=G1

ω1-ω2 88,7-13 =14,5. =12,6 (kg/mẻ) 100-ω2 100-13

* Khối lƣợng sản phẩm sau khi sấy G2 = G1-W = 14,5–12,6 =1,9 (kg/mẻ) * Thời gian sấy τ = 28,2 (h) theo kết quả tính toán ở trên * Lƣợng ẩm bay hơi trong 1 giờ

Wh =

W 12,6 = =0,447 (kg/h) τ 28,2

b) Lượng không khí khô cần thiết để làm bay hơi 1 kg ẩm

l0 =

1 1 = =237 kgkk/kg a d3 -d 2 0,011-0,00678

* Lƣu lƣợng không khí khô tuần hoàn trong quá trình sấy Llt = W.l0 = 12,6.237 = 2986,2 kgkk/mẻ c) Nhiệt lượng dàn nóng cung cấp cho quá trình sấy để làm bay hơi 1 kg ẩm qlt =

I2 -I1 = 57,64-25,1 = 7711 kJ/kga d3 -d 2 0,011-0,00678

* Nhiệt lƣợng dàn nóng cung cấp để sấy 1 mẻ Qlt = W.qlt = 12,6.7711 = 97157 kJ * Năng lƣợng tiêu hao cho quá trình sấy Qk lt =

Qlt 97157 = = 0,96 kW τ 28,2.3600


57



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh * Lƣợng ẩm ngƣng tụ  dlt = d3 –d2 = 0,011 – 0,00678 = 0,00422 kga

d) Lượng nhiệt thu được từ ngưng tụ 1kg ẩm qll lt = l0.(I4 – I1) = 237.(43,2 – 25,1) = 4289,7 J/kga * Lƣợng nhiệt dàn lạnh thu đƣợc Qll lt = W.qll lt = 12,6.4289,7 = 54050 kJ * Công suất dàn lạnh của quá trình sấy Q0 lt =

Qlllt 532022, 24 = =0,53 kW τ 28,2.3600

3.5 Tính toán quá trình sấy lý thuyết thải bỏ tác nhân Với kiểu sấy không hồi lƣu, không khí môi trƣờng (trạng thái 0; (t0, φ0)) đƣợc quạt hút qua dàn lạnh giảm nhiệt độ đến nhiệt độ t1 (trạng thái 1), và t2; tại đây, lƣợng nƣớc ngƣng tụ sẽ đƣợc dẫn ra ngoài. Tác nhân sấy sau khi tách ẩm tiếp tục đi qua buồng sấy, thực hiện quá trình sấy và thoát ra ngoài (trạng thái 4). Quá trình sấy lý thuyết đƣợc trình bày trên giản đồ I-d nhƣ sau:

Hình 3-5. Đồ thị I-d chế độ sấy thải bỏ tác nhân  0-1 : Quá trình làm lạnh tác nhân sấy đến nhiệt độ đọng sƣơng. Điểm (0) là trạng thái không khí ở điều kiện môi trƣờng, điểm (1) là trạng thái không khí trong thiết GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

58




bị bay hơi, lúc bắt đầu giảm ẩm. Không khí ngoài môi trƣờng đƣợc hút vào dàn lạnh để khử ẩm.  1-2: Quá trình tách ẩm. Điểm (2) là trạng thái không khí cuối giai đoạn giảm ẩm trƣớc khi đi vào dàn nóng để gia nhiệt.  2- 3: Quá trình gia nhiệt tác nhân sấy đến nhiệt độ sấy. Điểm (3) là trạng thái không khí nóng trƣớc khi vào buồng sấy.  3-4: Quá trình sấy tác nhân sấy có độ ẩm thấp đƣợc thổi qua vật liệu sấy sẽ nhân ẩm thoát ra từ vật liệu và mang ra khỏi buồng sấy(quá trình sấy đẳng nhiệt). Điểm (4) là trạng thái không khí sau buồng sấy thải bỏ ra môi trƣờng. 3.5.1. Xác định các thông số điểm nút a) Điểm 0 (Trạng thái không khí môi trƣờng): tƣơng tự chế độ hồi lƣu hoàn toàn. b) Điểm 1: Trạng thái không khí trƣớc ở đầu dàn lạnh Ta có d1 = d0 =0,0169 kg/kgkk, φ1=100%. * Phân áp suất hơi bão hòa Pb1 =

Pa .d1 0,993.0,0169 = = 0,0263 bar  0,621+d1 .φ1 (0,621  0,0169).1

* Nhiệt độ t1 =

4026,42 4026,42 0 -235,5 = -235,5 = 22 C 12-ln0,0263 12-lnPb1

* Entanpi I1 = 1,0048.t1 + d1(2500 +1,842.t1) = 1,004.22 + 0,0169(2500 + 1,842.22) = 65 kJ/kgkk c) Điểm 2 : Trạng thái không khí sau dàn lạnh (sau khi khử ẩm) Ta có: φ2=100%, t2= 80C * Phân áp suất bão hoà 

Pb2 =exp 12

4026,42  4026,42    =exp 12 =0,01072 bar 235,5+t 2   235,5+8 

* Dung ẩm của không khí


59



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh d =0,621 2

φ .P 2

b2

P -φ .P a

2

 0,621

b2

1.0,01072  0,00678 kg/kgkk 0,993-1.0,01072

* Entanpi : Thay các thông số của điểm 2 vào công thức ta có I2 = 1,0048.t2 + d2(2500 +1,842.t) = 1,0048.8 + 0,00678.(2500 + 1,842.8) = 25,1 kJ/kgkk d) Điểm 3 : Tác nhân sấy đƣợc gia nhiệt (trạng thái không khí sau dàn nóng) * Nhiệt độ: t3 = 400C * Phân áp suất bão hoà   

Pb3 =exp 12-

4026,42  4026,42   =0,0731 bar  =exp 12235,5+t 3  235,5+40  

* Dung ẩm: Do quá trình 2-3 là quá trình gia nhiệt tác nhân sấy thông qua dàn nóng của bơm nhiệt nên : d2 = d3 = 0,00678 kg/kgkk * Entanpy I3 = 1,0048.t3 + d3(2500 +1,842.t3) = 1,0048.40 + 0,00678.(2500 + 1,842.40) = 57,64 kJ/kgkk * Độ ẩm tƣơng đối

φ3 =

Pa .d3  0,621+d3.Pb3

=

0,993.0,00678 = 0,147 = 14,7 %  0,621+0,00678 .0,0731

e) Điểm 4 : Trạng thái tác nhân sấy thải ra ngoài Về mặt lý thuyết quá trình sấy trong phƣơng pháp sấy lạnh là quá trình đẳng nhiệt, t3=t4=40oC. Độ ẩm của khí tác nhân sấy sau khi qua buồng sấy φ4=15% * Phân áp suất hơi bão hòa 

Pb4 =exp 12

4026,42  4026,42   =0,0731 bar  =exp 12235,5+t 4  235,5+40  

* Dung ẩm : d =0,621 2

φ .P

2 b2

P -φ .P a 2 b2

=0,621

0,15.0,0731 =0,011 kg/kgkk 0,993-0,15.0,0731

* Entanpy GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

60



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh I4 = 1,0048.t4 + d4(2500 +1,842.t4) = 1,0048.40 + 0,011.(2500 + 1,842.40) = 68,5 kJ/kgkk 3.5.3. Xác định nhiệt quá trình a) Lượng ẩm bốc hơi trên một mẻ sấy * Lƣợng ẩm bốc hơi trong một mẻ sấy W=G1

ω1-ω2 88,7-13 =14,5. =12,6 (kg/mẻ) 100-ω2 100-13

* Khối lƣợng sản phẩm sau khi sấy G2 = G1-W = 14,5–12,6 =1,9 (kg/mẻ) * Thời gian sấy τ = 28,2 (h) theo kết quả tính toán ở trên * Lƣợng ẩm bay hơi trong 1 giờ

Wh =

W 12,6 = =0,447 (kg/h) τ 28,2

b) Lượng không khí khô cần thiết để làm bay hơi 1 kg l0 =

1 1 = =237 kgkk/kg a d 4 -d3 0,011-0,00678

* Lƣu lƣợng không khí khô tuần hoàn trong quá trình sấy Llt = W.l0 = 12,6.237 = 2986,2 kgkk/mẻ c) Nhiệt lượng dàn nóng cung cấp cho quá trình sấy để làm bay hơi 1 kg ẩm qlt =

I3 -I2 = 57,64-25,1 = 7711 kJ/kga d 4 -d3 0,011-0,00678

* Nhiệt lƣợng dàn nóng cung cấp để sấy 1 mẻ Qlt = W.qlt = 12,6.7711 = 97157 kJ * Công suất dàn nóng quá trình sấy QK lt =

Qlt





97157  0,96 kW/h 28, 2.3600

* Lƣợng ẩm ngƣng tụ  dlt = d1 –d2 = 0,0169 – 0,00678 = 0,01012 kga


61



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh d) Lượng nhiệt thu được từ ngưng tụ 1kg ẩm qll lt = l0.(I1 – I2) = 237.(65 – 25,1) = 9456,3 J/kga * Lƣợng nhiệt dàn lạnh thu đƣợc: Qll lt = W.qll lt = 12,6.9456,3 = 119150 kJ * Công suất dàn lạnh quá trình sấy Q0 lt =

Qll lt 119150   1,17 kW/h  28, 2.3600

3.6. Xác định kích thƣớc buồng sấy Các kích thƣớc cơ bản gồm Chiều dài L, chiều rộng B, chiều cao H. Trong đó, chiều dài L xác định theo thời gian sấy và năng suất sấy. Đối với thiết bị sấy buồng chiều dài xác định theo yêu cầu duy trì chế độ sấy đồng đều. Chiều dài càng lớn, chế độ sấy càng kém đồng đều nhƣng càng tận dụng đƣợc nhiệt của môi chất. Vì vậy cần chọn hợp lý. * Năng suất buồng sấy:

G1 = 14,5 kg/mẻ

* Thể tích hữu dụng

Vh =

:

G1 , m3  m .KV

Trong đó: ρm - Khối lƣợng riêng của vật liệu sấy,  m = 1035 kg/m3 [Phụ lục 6 /3/] KV - Hệ số điền đầy. KV = (0,4  0,5) [3]. Ta chọn KV = 0,5 Thay vào ta tính đƣợc

Vh  * Thể tích toàn bộ buồng sấy:

14,5  0,028 m3 1035.0,5 V = Vh +  V, m3

Trong đó:  V - Thể tích của các khoảng trống của kênh gió và các không gian đặt quạt và các thiết bị sấy, m3. Theo kinh nghiệm ta chọn  V= (30  40%)V [3]. - Ta chọn  V = 0,3.V = 0,3.0,028 = 0,0084 m3 - Vậy thể tích buồng sấy là: V = 0,0364 m3 Với V đã tính toán đƣợc, ta chọn các kích thƣớc của buồng sấy: Dài  Rộng  Cao là: L  B  H = 0,75  0,75  0,7 (m3)


62



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 3.7. Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy

Q

Q bs

L, I 1, d 1

(G 2C n G vc. C vc .t +WC m ). m1 t m1

THIẾT BỊ SẤY

Q5

L, I3', d

3'

G2 .C m G cv. C vc .t m2 .t m2

Phƣơng trình cân bằng nhiệt cho thiết bị sấy: Q + Qbs + WCntm1 + G2Cmtm1 + LI1 + Gvc.Cvctm1 = G2Cmtm2 + Q5 + LI3 + Gvc.Cvc.tm2 Q + Qbs = L(I3 – I1) + G2Cm(tm2 – tm1) + Q5 – WCn.tm1 + Gvc.Cvc.(tm2 – tm1) Q + Qbs = Q2 + Qm + Q5 + Q1 + Qvc

(*)

Trong đó : * Q - Nhiệt lƣợng cung cấp để gia nhiệt tác nhân sấy * Qbs - Nhiệt lƣợng bổ sung. Do không dùng thiết bị gia nhiệt cho không khí sau dàn nóng nên Qbs = 0 * Q1 = - WCmtm1 - Nhiệt hữu ích do ẩm mang vào * G2Cm.(tm2 – tm1) = Qm - Nhiệt lƣợng tổn thất do vật liệu sấy mang ra * Q5 - Nhiệt tổn thất ra môi trƣờng theo kết cấu bao che * Gvc.Cvc.(tm2 – tm1) = Qvc - Nhiệt lƣợng tổn thất theo thiết bị vận chuyển * Q2 = L(I3 – I1) - Nhiệt tổn thất do tác nhân sấy Chia 2 vế (*) cho W và bỏ qua Qbs Q Q Q Q L  ( I 3'  I1 )  5  vc  vl  tCv w w w w w  q  l ( I 3'  I1 )  qvl  q5  qvc  tcv q

Ta có: q = q1 + q2 + qvc + q5 + qm GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

63



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Mà

q = l(I3’- I1) hay q = l(I3’ – I1) = l(I3’ – I1) + qv +q5 – Cntm1

Hay

q = l(I3’ – I1) = Cntm1 - ( qvc + q5 + qm)

Đặt Cntm1 - (qvc + q5 + qm) =  - Tổn thất nhiệt để làm bay hơi 1 kg ẩm. 

Suy ra l(I3’ – I1) =  hay I3’ = I2 + /l ∆ = nhiệt lƣợng bổ sung – nhiệt lƣợng tổn thất chung

a) Tính nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che ra môi trƣờng  Nhiệt độ bên ngoài buồng sấy:

tf2 = t0 = 27oC

 Nhiệt độ bên trong buồng sấy: tf1 = 40oC  Buồng sấy có tƣờng làm bằng thép có chiều dày   3 mm. Tra bảng phụ lục 2 [5], ta có hệ số dẫn nhiệt  = 46 W/mK  Nhiệt tổn thất ra môi trƣờng đƣợc tính theo công thức Q5 = K.F.t , (W) Trong đó * F - Diện tích xung quanh của buồng sấy, m2 . Buồng sấy là hình hộp có các thông số: L  B  H = 0,75  0,75  0,7 (m3). Ta tính tổng diện tích xung quanh của buồng sấy: F = 2(L.B + L.H + B.H) = 2(0,75.0,75 + 0,75.0,7 + 0,75.0,7) = 3,225 (m2) * t - Độ chênh nhiệt độ bên trong và bên ngoài buồng sấy , 0C t = tf1 - tf2 = 40 – 27 = 13oC * K - Hệ số truyền nhiệt , W/m2K;  1  1  K =      1   2 

1

1, 2 - hệ số toả nhiệt từ tác nhân sấy đến vách trong buồng sấy và hệ số toả nhiệt từ vách ngoài tới không khí bên ngoài , W/m2K. Để xác định 1, 2 ta dùng phƣơng pháp lặp  Giả thiết tw1 = 39,1oC (nhiệt độ vách trong của tƣờng ), phƣơng trình cân bằng nhiệt:

q = 1(tf1 -tw1) =

 (tw1-tw2) = 2(tw2 - tf2) 


64




 Với tốc độ tác nhân sấy trong buồng sấy ω= 3,1 m/s (tốc độ không khí ω < 5 m/s) nên ta có: Hệ số toả nhiệt 1 đƣợc xác định theo công thức kinh nghiệm [1]. 1 = 6,15 + 4,17.  = 6,15 + 4,17.3,1 = 19,1 W/m2K  Vậy mật độ dòng nhiệt truyền qua q = 1(tf1 - tw1) = 19,1 (40 – 39,1 ) = 17,19 (W/m2)  Nhiệt độ vách ngoài tƣờng đƣợc xác định theo công thức tw2 = tw1 - q.

0, 003  = 39,1 – 16,05. = 39,09 0C 46 

 Nhiệt độ định tính: t m =

t w2 +t 0 39,09+27 = = 33 C 2 2 O

Tra bảng thông số không khí với tm = 33 0C ta có các thông số sau:  = 2,697.10-2 W/m2K;  = 16,29.10-6 m2/s; Pr = 0,7 - Tiêu chuẩn Grashoft : Gr =

g.β.Δt.l3 γ2

Gr 

9,81.0,7.0,753 =4.107 -6 2 (16,29.10 ) .(273+0,9)

Ta có Gr.Pr = 0,7.4.107 = 2,8.107 thuộc khoảng (2.107 – 1.1013) => Ta có: C = 0,135, n = 0,33 - Công thức tính Nusselt: Nu = C  Gr.Pr n1 = 0,135.(2,8.107)0,33 = 38,72 - Hệ số toả nhiệt: α 2 = Suy ra

N u .λ 38,72.2,697.10-2 = =1,39 W/m 2 K l 0,75

q’ = 2(tw2 - tf2) = 1,39.(39,099 -27) = 16,81 W/m2

- So sánh q và q : q  ’

q  q' q



17,19  16,81 17,19

 0,022  2, 2%  5%

Sai số này rất nhỏ nên các kết quả tính trên có thể chấp nhận đƣợc


65



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh   1 K=   1   1     1 2

Vậy, hệ số truyền nhiệt:

Hay

K=

     

1  1, 28 W/m 2 K 0, 003 1   1  16, 05  46  1,39   

- Nhiệt tổn thất ra môi trƣờng trong 1giây là Q5 = 1,28.3,225.13 = 53,7 J/s - Nhiệt tổn thất ra môi trƣờng trong quá trình sấy: Q5 = 53,7.28,2.3600 =5451624 J =5451,624 kJ Vậy

q5 =

Q5 5451,624 = =432 kJ/kga W 12,6

b) Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi qm Qm = G2.Cm(θ2 – θ1), kJ Trong đó: Cm = 3,87 kJ/kgK - Nhiệt dung riêng của Cà rốt [Phụ luc 6 /3/] Nhiệt độ vật liệu sấy vào:

θ1 = t0 = 27oC

Nhiệt độ vật liệu sấy ra:

θ2 = tf1 =40oC

Vậy nhiệt tổn thất do vật liệu sấy mang đi: Qm= 1,9.3,87.(40– 27) = 95,6 kJ Suy ra:

qm =

Qm 95,6 = =7,6 kJ/kga W 12,6

c) Tổn thất nhiệt để làm nóng khay sấy qvc Khay sấy đƣợc làm bằng nhôm có bề dày   3,5 mm. Ta có thông số của nhôm là: CAl = 0,86 kJ/kg; ρAl= 2700 kg/m3 [Phụ lục 2 /5/]. Với diện tích đã tính toán, ta chọn khay sấy có F = L  B = 075  0,75 = 0,5625 m2. Số khay sấy là n = 5 khay. 

Vậy tổng diện tích khay sấy Fk = F.n = 0,5625.5 = 2,81 m2



Khối lƣợng nhôm để làm khay sấy GAl = V.ρAl = Fk.δ.ρAl = 2,81.0,0035.2700 = 26,6 kg



Nhiệt tổn thất


66



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Qvc = GAl.CAl(θ2 – θ1) = 26,6.0,86.(40–27) = 297,4 kJ Vậy q vc = 297,4 = 23,6 kJ/kga 12,6 d) Nhiệt hữu ích do ẩm mang vào q1 q1 = - Cn.tm1 Trong đó:

Cn - Nhiệt dung riêng của nƣớc, Cn = 4,18 kJ/kgaK

Vậy:

q1 = - 4,18.27 = -112,9 kJ/kga

Ta có:

Δ =112,9 – (432 + 7,6 + 23,6) = -350,3 kJ/kga ; ∆ < 0

3.8. Tính toán quá trình sấy thực chế độ hồi lƣu hoàn toàn a) Đồ thị sấy lạnh thực tế theo chế độ hồi lƣu hoàn toàn

Hình 3-6. Đồ thị I-d chế độ sấy thực hồi lưu hoàn toàn  Điểm 0 - Trạng thái không khí ngoài trời.  Điểm 1 - Trạng thái không khí sau dàn lạnh.  Điểm 2 - Trạng thái không khí sau dàn nóng.  Điểm 3’- Trạng thái không khí sau thiết bị sấy trong trƣờng hợp sấy thực tế.  Điểm 4’- Trạng thái không khí trong dàn lạnh trong trƣờng hợp sấy thực tế.  1-2: Quá trình gia nhiệt trong dàn nóng. GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

67




 2-3’: Quá trình sấy thực tế trong thiết bị sấy (quá trình sấy đẳng nhiệt)  3’-4’-1: Quá trình làm lạnh không khí và ngƣng tụ ẩm trong dàn lạnh trong trƣờng hợp sấy thực tế. b) Tính toán quá trình sấy thực tế Thông số tại các điểm nút của đồ thị  Điểm 0, 1, 2 Thông số tại các điểm 0, 1, 2 không thay đổi so với quá trình sấy lý thuyết.  Điểm 3’ * Nhiệt độ: t3’ = t3 = 400C. Độ chứa ẩm d3’ của quá trình sấy thực Dựa vào đổ thị quá trình sấy thực ta suy ra đƣợc I3’ – I2 =

 = (d3’ – d2) l

I2 = Ckt2 + (2500 + 1,842t2)d2 I3’ = Ckt3’ + (2500 + 1,842t3)d3’ I2 –I3’ = Ck (t2 – t3’) + (2500 + 1,842t2)d2 – (2500 + 1,842t3’)d3 Ta ñaët - A = Ck (t2 – t3’) + (2500 + 1,842t2)d2 - B = 2500 +1,842t3’  I2 – I3’ = A -Bd3’ = (d3’ – d2)  d3’ = d3’=

A+Δd 2 B-

Ck (40-40)+(2500+1,842.40).0,00678+0,00678.350,3 =0,00891 kg/kgkk (2500+1,842.40)-350,3

* Entanpi I3’ = 57,64 + 350,3.(0,00891-0,00678) = 58,4 kJ/kgkk * Độ ẩm: φ3' =

Pa .d3'

 0,621+d3' .P

b3'

=

0,993.0,00891 =0,192 = 19,2 %  0,621+0,00891.0,0731

 Điểm 4’ * Độ ẩm:

φ4 = 100%.

* Dung ẩm: d4’ = d3’ = 0,00891 kg/kgkk GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

68



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh * Phân áp suất bão hoà: Pb4’ =

=

* Nhiệt độ

 0,621+d4'  .φ4'

0,993.0,00891 =0,014 bar (0,621+0,00891).1

t4 = =

Pa .d 4'

4026,42 -235,5 12-lnPb4'

0 4026,42 -235,5=12 C 12-ln0,0082

* Entanpi: Thay các giá trị t4, d4 vào công thức ta có I4’ = 1,004.12 + 0,00891(2500 + 1,842.12) = 34,5 kJ/kgkk c) Tính toán nhiệt quá trình sấy thực tế * Lƣợng không khí khô cần thiết để làm bay hơi 1 kg ẩm ltt =

1 1 = = 496,5 kgkk/kga d3' -d 2 0,0891-0,00678

* Lƣu lƣợng không khí tuần hoàn trong quá trình sấy Ltt = W.ltt = 12,6.496,5 = 5915,5 kg/mẻ * Lƣu lựợng không khí tuần hoàn trong 1 giây Gkk =

L tt 5915,5 = 0,06 kg/s = τ 28,2.3600

* Nhiệt lƣợng dàn nóng cung cấp cho quá trình sấy để làm bay hơi 1 kg ẩm qtt =

I 2 -I1 57,64  25,1 = = 15277 kJ/kga d 3' -d 2 0,00891  0,00678

* Nhiệt lƣợng dàn nóng cung cấp để sấy 1 mẻ Qtt = W.qtt = 12,6.15277= 192490 kJ * Năng suất nhiệt dàn nóng cung cấp để sấy Qk tt =

Q tt 192490 = 1,9 kW = τ 28,2.3600

* Lƣợng ẩm ngƣng tụ

 dtt = d3’ –d2 = 0,00891 – 0,00678 = 0,00213 kga


69




* Lƣợng nhiệt thu đƣợc từ ngƣng tụ 1kg ẩm q0 tt = ltt.(I4’ – I1) = 496,5.(34,5 – 25,1) = 4667,1 kJ/kga * Lƣợng nhiệt dàn lạnh thu đƣợc Q0 tt = W.qll tt = 12,6.4667,1 = 58806 kJ * Năng suất lạnh dàn lạnh cung cấp để làm lạnh

Q0tt 

Q0tt





58806  0,58 kW 28, 2.3600

3.9. Tính toán quá trình sấy thực thải bỏ tác nhân a) Đồ thị sấy lạnh thực tế theo chế độ thải bỏ tác nhân

Hình 3-7. Đồ thị I-d chế độ sấy thực thải bỏ tác nhân  Điểm 0 - Trạng thái không khí ngoài trời.  Điểm 1 - Trạng thái không khí trƣớc dàn lạnh.  Điểm 2 - Trạng thái không khí sau lạnh.  Điểm 3 - Trạng thái không khí sau dàn nóng  Điểm 4’- Trạng thái không khí thải trong trƣờng hợp sấy thực tế.  2-3: Quá trình gia nhiệt trong dàn nóng.  3-4’: Quá trình sấy thực tế trong thiết bị sấy.


70



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh b) Tính toán quá trình sấy thực tế Thông số tại các điểm nút của đồ thị  Điểm 0, 1, 2,3

Thông số tại các điểm 0, 1, 2 không thay đổi so với quá trình sấy lý thuyết.  Điểm 4’ * Nhiệt độ: t4’ = t4 = 400C. Độ chứa ẩm d3’ của quá trình sấy thực Dựa vào đổ thị quá trình sấy thực ta suy ra đƣợc I4’ – I3 =

 = (d4’ – d3) l

I3 = Ckt3 + (2500 + 1,842t3)d3 I4’ = Ckt4’ + (2500 + 1,842t4’)d4’ I3 – I4’ = Ck (t3 – t4’) + ( 2500 + 1,842t3)d3 – (2500 + 1,842t4’)d4’ Ta ñaët - A = Ck ( t3 – t4’) +(2500 + 1,842t3)d3 - B = 2500 +1,842t3  I4’ – I3 = A + Bd3’ = ( d4’ – d3)  d4’ = d4’=

A+Δd 3 B-

Ck (40-40)-(2500+1,842.40).0,00678+0,00678.350,3 =0,00891 kg/kgkk (2500+1,842.40)-350,3

* Entanpi I4’ = 57,64 + 350,3.(0,00891 - 0,00678) = 58,4 kJ/kgkk * Độ ẩm:

φ 4' =

Pa .d 4' 0,993.0,00891 =  0,192 = 19,2 % 0,621  0,00891 .0,0731 0,621 +d .P    4'  b4'

c) Tính toán nhiệt quá trình sấy thực tế * Lƣợng không khí khô cần thiết để làm bay hơi 1 kg ẩm ltt =

1 1 = 469,5 kgkk/kga = d 4' -d 3 0,00891-0,00678

* Lƣu lƣợng không khí tuần hoàn trong quá trình sấy


71



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Ltt = W.ltt = 12,6.469,5 = 5915,7 kg/mẻ * Lƣu lựợng không khí tuần hoàn trong 1 giây Gkk =

L tt 5915, 7 = 0,06 kg/s = τ 28,2.3600

* Nhiệt lƣợng dàn nóng cung cấp cho quá trình sấy để làm bay hơi 1 kg ẩm qtt =

I3 -I 2 57,64  25,1 = = 15277 kJ/kga d 4' -d 3 0,00891  0,00678

* Nhiệt lƣợng dàn nóng cung cấp để sấy 1 mẻ Qtt = W.qtt = 12,6.15277= 192490 kJ * Năng suất nhiệt dàn nóng cung cấp để sấy Qk tt = Q tt = 192490 τ

28,2.3600

= 1,9 kW/h

* Lƣợng ẩm ngƣng tụ

 dtt = d1 –d2 = 0,0169 – 0,00678 = 0,01012 kga * Lƣợng nhiệt thu đƣợc từ ngƣng tụ 1kg ẩm q0 tt = ltt.(I1 – I2) = 469,5.(65 – 25,1) = 18733 kJ/kga * Lƣợng nhiệt dàn lạnh thu đƣợc Q0 tt = W.qll tt = 12,6.18733 = 236036 kJ * Năng suất lạnh dàn lạnh cung cấp để làm lạnh Q0tt =

Q0tt 236036 = =2,32 kW/h τ 28,2.3600

3.10. Kết luận về quá trình sấy lý thuyết ở hai chế độ sấy Dựa vào bài toán lý thuyết ở hai chế độ sấy ta thấy rằng : * Về vấn đề vệ sinh của sản phẩm, ta thấy rằng ở cả hai chế độ sấy đều đảm bảo vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm, nhƣng nếu sử dụng chế độ sấy thải bỏ tác nhân chúng ta phải trang bị thêm vào hệ thống sấy một bộ lọc để lọc không khí môi trƣờng trƣớc khi đi vào buồng sấy. Do đó, với hệ thống này không chỉ đòi hỏi thêm phần chi phí đầu tƣ mà còn đòi hỏi quá trình bảo trì thay thế thƣờng xuyên các thiết bị lọc. * Về mặt kinh tế qua kết quả tính toán ta thấy rằng trong hai chế độ sấy đều có chung năng suất giải nhiệt của dàn nóng (Qk= 1,9kW) nhƣng về năng suất dàn lạnh khử ẩm GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

72




tăng thế sấy cho tác nhân ở chế độ sấy hồi lƣu hoàn toàn tỏ ra hiệu quả hơn (Q01=0,53kW/h) so với (Q02=2,32kW/h). Nó làm giảm năng suất dàn lạnh do hồi lƣu hoàn toàn tác nhân sấy nên có thể hồi lƣu luôn nhiệt hiện của tác nhân sấy làm giảm năng suất lạnh yêu cầu để khử ẩm so với việc khử ẩm không khí ngoài môi trƣờng. Chế độ sấy hồi lƣu hoàn toàn có thể làm giảm chi phí năng lƣợng cho quá trình sấy. Do đó chế độ sấy hồi lƣu phù hợp với những nơi có nhiệt độ môi trƣờng và độ ẩm không khí tƣơng đối cao. 3.11. Tính toán thiết kế và lựa chọn các thiết bị phụ trợ 3.11.1. Các thông số nhiệt độ của mội chất lạnh a) Nhiệt độ ngƣng tụ Dàn ngƣng của bơm nhiệt có nhiệm vụ gia nhiệt cho không khí nên môi trƣờng làm mát dàn ngƣng chính là tác nhân sấy. Với: tw2 - là nhiệt độ không khí ra khỏi dàn ngƣng. Theo yêu cầu thì tw2 = 40 0C Δt k - là hiệu nhiệt độ ngƣng tụ yêu cầu

Đối với dàn ngƣng giải nhiệt bằng gió, Δt k = (10 – 15 0C). Ta chọn t k = 10 0C. Khi đó, nhiệt độ ngƣng tụ của môi chất là: tk = tw2 + Δt k = 40 + 10 = 500C b) Nhiệt độ bay hơi Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh có thể lấy nhƣ sau: t0 = tb - Δt 0 Với: tb - nhiệt độ không khí sau dàn bay hơi tb = 8 0C Δt 0 - Hiệu nhiệt độ ngƣng tụ yêu cầu. Hiệu nhiệt độ tối ƣu là Δt 0 = (8 – 13 0C).

Ta chọn Δt 0 =80C. Nhƣ vậy nhiệt độ sôi của môi chất lạnh là: t0 = 8–8 = 0 0C. c) Nhiệt độ hơi hút Để đảm bảo máy nén không hút phải lỏng ngƣời ta phải đảm bảo hơi hút vào máy nén nhất thiết phải là hơi quá nhiệt. th = t0 + Δt h Với môi chất R22, ta chọn Δt h = 25 0C. Vậy nhiệt độ hơi hút GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

73



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh th = 0 + 25 = 25 0C 3.11.2. Tính toán chu trình bơm nhiệt a) Chọn chu trình

Với nhiệt độ bay hơi t0 và nhiệt độ ngƣng tụ tk đã chọn, tra bảng tính chất nhiệt động của R22 ở trạng thái bão hòa ta có áp suất bay hơi và ngƣng tụ tƣơng ứng là: t0 = 0 0C

 p0 = 4,983 bar

tk = 500C

 pk = 19,395 bar

Nhƣ vậy, ta có tỉ số nén: π =

pk = 19,395 = 3,96 p0 4,893

Với   3,96  12 nên ta chọn máy nén 1 cấp.Mặt khác, môi chất lạnh sử dụng ở đây là R22 nên ta chọn sơ đồ máy nén lạnh 1 cấp dùng thiết bị hồi nhiệt. b) Sơ đồ, nguyên lý làm việc

MN: Máy nén TL: Tiết Lƣu BH: Bay hơi HN: Hồi nhiệt NT: Ngƣng tụ

Nguyên lý làm việc Hơi môi chất sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi đƣợc đƣa vào thiết bị hồi nhiệt, nhận nhiệt đẳng áp của lỏng cao áp trở thành hơi quá nhiệt 1’. Hơi quá nhiệt này đƣợc hút về máy nén và đƣợc nén đoạn nhiệt trong máy nén từ áp suất bay hơi p0 lên áp suất ngƣng tụ pk. Hơi cao áp 2 đi vào thiết bị ngƣng tụ, nhả nhiệt đẳng áp cho tác nhân sấy, ngƣng tụ thành lỏng sôi 3. Sau đó, lỏng cao áp 3 đi vào thiết bị hồi nhiệt, nhả nhiệt đẳng áp cho hơi hạ áp trở thành lỏng chƣa sôi 3’. Lỏng 3’ đi vào van tiết lƣu giảm áp suất xuống áp suất bay hơi p0 (điểm 4) rồi đi vào thiết bị bay hơi nhận nhiệt


74




của tác nhân sấy vừa ra khỏi buồng sấy, hóa hơi đẳng áp đẳng nhiệt thành hơi bão hòa ẩm và chu trình lại tiếp tục. c) Xây dựng đồ thị và lập bảng xác định các giá trị tại các điểm nút

 Đồ thị

Các quá trình: o 1-1’ - Quá nhiệt hơi môi chất trong thiết bị hồi nhiệt o 1’-2 - Nén đoạn nhiệt hơi môi chất từ p0 đến pk o 2-3 - Làm mát và ngƣng tụ đẳng áp đẳng nhiệt trong thiết bi ngƣng tụ o 3-3’ - Quá lạnh lỏng cao áp trong thiết bị hồi nhiệt o 3’-4 - Quá trình tiết lƣu đẳng Entanpi o 4-1 - Quá trình bay hơi đẳng áp đẳng nhiệt trong thiết bị bay hơi d) Bảng các thông số tại các điểm nút của đồ thị Tra bảng các tính chất nhiệt động của R22 ở trạng thái bão hòa và bảng các tính chất nhiệt động của hơi quá nhiệt R22 –Ta có bảng các thông số nhiệt động của môi chất trên đồ thị nhƣ sau:


75




Bảng 3-1 Thông số trạng thái các điểm nút Điểm

Trạng thái

T

v.103

i

S

0

C

m3/kg

kJ/kg

kJ/kgK

P bar

1

Hơi bão hòa khô x=1

4,893

0

46,98

405,27

1,751

1’

Hơi quá nhiệt

4,893

25

54,41

423,53

1,817

2

Hơi quá nhiệt

19,395

97,4

15,71

462,85

1,817

3

Lỏng sôi, x=0

19,395

50

0,8

263,3

1,208

3’

Lỏng chƣa sôi

19,395

36,5

-

245,0

1,152

4

Hơi bão hòa ẩm

4,893

0,5

14,1

245,0

1,165

Nhiệt độ điểm 3’ đƣợc xác định theo phƣơng trình cân bằng nhiệt trong thiết bị hồi nhiệt với giả thiết bỏ qua các tổn thất. Ta có: i3 – i3’ = i1’ – i1 Hay

i3’ = i3 + i1 – i1’ = 263,3 + 405,27 – 423,53 = 245 kJ/kg

Từ i3’ và p3’ ta có t3’ = 36,5 0C Nhƣ vậy độ quá lạnh Δt ql = 50 – 36,5 = 13,5 0C e) Tính toán chu trình

 Lƣu lƣợng môi chất tuần hoàn qua hệ thống Lƣu lƣợng môi chất tuần hoàn đƣợc xác định dựa vào năng suất lạnh của dàn bay hơi Q0 và công suất nhiệt Qk của dàn ngƣng tụ. Ở chƣơng 3 ta đã tính toán đƣợc (lựa chọn năng suất lạnh lớn nhất theo chế độ sấy thải bỏ tác nhân) ta có: Q0tt = 2,32 kW; Qktt = 1,9 kW. Xem hiệu suất của dàn nóng và dàn lạnh bằng nhau: η0 =ηk = 0,7  Vậy công suất dàn ngƣng của bơm nhiệt: Qk =

Q ktt 1,9 = = 2,7 kW ηk 0,7

 Công suất dàn bay hơi của bơm nhiệt:

Q0tt 2,32 = = 3,3 kW η0 0,7


76

Q0 =




Do môi chất tuần hoàn trong bơm nhiệt nên lƣu lƣợng môi chất qua dàn nóng và dàn lạnh bằng nhau. Ta có:  Lƣu lƣợng môi chất qua dàn lạnh: G0 =

Q0 3,3 = = 0,02 kg/s i1 -i 4 405,27-245

 Lƣu lƣợng môi chất qua dàn nóng: Gk =

Qk 2,7 = = 0,014 kg/s i 2 -i3 462,85-263,3

Ta thấy lƣu lƣợng môi chất qua dàn nóng và dàn lạnh theo tính toán không bằng nhau. Do đó để đảm bảo công suất của toàn hệ thống thì ta chọn lƣu lƣợng lớn nhất. Tức là: G = max(G0, Gk) = G0 = 0,02 kg/s. * Công suất nhiệt Qk’ = G(i2 – i3) = 0,02(462,85 – 263,3) = 4 kW * Công suất nhiệt sẽ thừa một lƣợng ΔQk = Qk’ – Qk = 4 – 2,7 = 1,3 kW * Phụ tải của thiết bị hồi nhiệt Qhn = G.(i1’ – i1) = 0,02.(423,53–405,27) = 0,37 kW * Công tiêu thụ của máy nén: L = G(i2 – i1’) = 0,02.(462,85 – 423,53) = 0,79 kW * Hệ số nhiệt của bơm nhiệt: Do sử dụng bơm nhiệt nóng lạnh nên hệ số nhiệt của bơm nhiệt đƣợc tính theo công thức: φ = q k +q 0 = 2,7+3,3 = 6,7 l

0,9

3.11.3. Tính toán các thiết bị trao đổi nhiệt 3.11.3.1. Dàn ngƣng a) Công dụng Thiết bị ngƣng tụ của bơm nhiệt có công dụng gia nhiệt cho không khí trƣớc khi vào buồng sấy từ trạng thái bão hòa sau dàn lạnh đến nhiệt độ và độ ẩm yêu cầu trong quá trình sấy. Việc sử dụng dàn ngƣng của bơm nhiệt để thay thế cho thiết bị gia nhiệt sẽ làm giảm chi phí điện năng của hệ thống, qua đó làm giảm chi phí lắp đặt và vận hành của hệ thống sấy dùng bơm nhiệt.


77



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh b) Phƣơng pháp thiết kế dàn ngƣng  Chọn loại dàn ngƣng

Ta chọn loại dàn ngƣng giải nhiệt bằng không khí đối lƣu cƣỡng bức. Cấu tạo gồm một dàn ống trao đổi nhiệt bằng thép hoặc ống đồng có cánh nhôm hoặc sắt bên ngoài, bƣớc cánh nằm trong khoảng 3 – 10 mm.  Chọn ống cho dàn ngƣng Do môi chất là Freon R22 nên ta chọn ống đồng cánh nhôm để làm ống dẫn môi chất trong dàn ngƣng. Các ống có cánh thƣờng có thông số:  Ống:

 Cánh tròn:

- Đƣờng kính trong

dtr = 15 mm

- Đƣờng kính ngoài

dng = 18 mm

- Bƣớc ống

s1 = s2 = s = 34 mm

- Chiều dài đoạn ống

l = 0,5 m

- Chiều dày

 c = 0,3 mm

- Bƣớc cánh

sc = 3,5 mm

- Đƣờng kính cánh

dc = 32 mm

 Các thông số cho trƣớc  Công suất của dàn ngƣng

Qk = 2,7 kW

 Nhiệt độ không khí vào dàn

tkk’ = t1 = 8 0C

 Nhiệt độ không khí ra khỏi dàn

tkk” = t2 = 40 0C

 Nhiệt độ ngƣng tụ của môi chất

tk = 50 0C

 Lƣu lƣợng môi chất qua dàn ngƣng

G = 0,02 kg/s

 Lƣu lƣợng không khí qua dàn

Gkk = 0,06 kg/s

 Tốc độ không khí đầu vào của dàn

 = 3,1 m/s

 Tính diện tích trao đổi nhiệt [5]:

F=

Qk Q = k , m2 k.Δt k q kf

Trong đó: Qk - Phụ tải nhiệt yêu cầu của thiết bị ngƣng tụ, W; k - Hệ số truyền nhiệt, W/m2K; t k - Độ chênh nhiệt độ lôgarit trung bình, 0K;


78



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh qkf – Mật độ dòng nhiệt, W/m2;  Tính độ chênh nhiệt độ trung bình

Khi tính toán có thể coi nhiệt độ trong thiết bị ngƣng tụ là không đổi và bằng tk. Độ chênh nhiệt độ trung bình đƣợc tính theo công thức [5]: Δt tb =

Δt max -Δt min 0 , C Δt max ln Δt min

Trong đó: 

tmax  t k -t kk' =50-8=42 0C



tmin  t k -t kk" =50-40=10 0C

Ta tính đƣợc t tb = 22,30C  Xác định hệ số truyền nhiệt k Do ống có chiều dày mỏng (d2/d1= 1,2 <1,4) nên quá trình truyền nhiệt trong vách trụ có thể coi là truyền nhiệt qua vách phẳng. Lúc đó hệ số truyền nhiệt k có thể tính theo công thức [5] :

k=

1 1 δ 1 + + α1 λ α2.εc

, W/mK

Trong đó:  1 ,  2 - Hệ số trao đổi nhiệt bên trong và ngoài ống trao đổi nhiệt, W/m2K

 - Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống, W/mK. Tra bảng phụ lục 2 [Tài liệu 5] thông số vật lý của một số chất rắn ta có: λcu = 389 W/mK. δ - Chiều dày vách. Ở đây chiều dày vách trụ đƣợc tính theo công thức:

δ=0,5(d2-d1) = 0,5(0,018-0,015) = 0,0015 m εc - Hệ số làm cánh. Hệ số làm cánh đƣợc tính theo công thức:

ε c =1+

n c  dc2 -d 22  2.d1.l

=1+

143  0,0322 -0,0182  2.0,015.0,5

nc - Số cánh trên 1 ống: nc =


= 7,67

l 0,5 = = 143 cánh sc 0,0035

79



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Tính hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài α2 [5]  Số cánh trên 1 ống: nc = 143 cánh  Chiều cao cánh:

h=

d c -d 2 32-18 = 7 mm = 2 2 F01.d 2 +Fc1.

 Đƣờng kính tƣơng đƣơng: dE = Trong đó:

F01 -

F01 +Fc1

Diện tích phần không cánh của ống. F01 =

Fc1

 .d2.nc.sc = 3,14.0,018.143.0,0035 = 0,0283 m2

- Diện tích phần có cánh. Fc1 = 2 

2 2 d c2 -d 22 .nc = 2.3,14.(0,032 -0,018 ).143 = 0,157 m2 4 4

0,0283.0,018+0,157.

Thay vào ta có:

Fc1 2.n c

dE =

0,0283+0,157

0,157 2.143 = 0,0226 m

 Tốc độ tại khe hẹp tính theo công thức

ωmax =



ω 3,1 = = 7,1 m/s 2 d 2.h.δc  1-  0,018 + 2.0,007.0,0003  1-  2 +   0,034 0,034.0,0035  s1.sc     s1

Nhiệt độ không khí trung bình ttb = 0,5(tkk’ + tkk”) = 0,5(8 +40) = 24 0C Thông số vật lý của không khí khô ở nhiệt độ 24 0C ta có:  k = 1,19 kg/m3;  = 15,436.10-6 m2/s;  k = 2,622.10-2 W/mK



Ta có thể tính hệ số Re theo công thức: Re =



ωmax .d E 7,1.0,0226 = = 10,4.103 -6 ν 15,436.10

Khi đó hệ số Nu đƣợc tính theo công thức với ống xếp song song Nu = 0,138.Re0,63 = 46,8

Nu.λk 46,8.2,622.10-2 =  Hệ số toả nhiệt của cánh: αc = = 54,3 W/m2K dE 0,0226 GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

80



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Hệ số toả nhiệt tƣơng đƣơng của phía ống có cánh: α2 =αc Trong đó:

- χ=

Fc1  η +χ  , W/m2K F21 c

F01 0,0283 = =0,18 Fc1 0,157

- F21 = Fc1 + F01 = 0,0283 + 0,157 =0,1853 m2 -  c = 0,95 : Hiệu suất cánh. α 2 =54,3

Vậy:

0,157 2 0,95+0,18 = 52 W/m K  0,1853

 Tính hệ số trao đổi nhiệt bên trong α1 Với hơi R22 ngƣng trong ống nằm ngang ta có thể dùng công thức [5]

λ3.ρ2.g.r 0,25 ) α1=1,2.αN=1,2.0,728 ( , W/m2K μ.Δt.d ng Trong đó: r = 154,03 kJ/kg - Nhiệt ẩn hóa hơi của môi chất; ρ=1085 kg/m3 - Khối lƣợng riêng của môi chất lỏng trong dàn ngƣng;

 = 714 W/mK - Hệ số dẫn nhiệt của môi chất lỏng trong dàn ngƣng; t = tk – tw - Độ chênh nhiệt độ ngƣng tụ và vách ống, 0K;

 = 2,1.104 Ns/m2 - Độ nhớt động lực học môi chất lỏng trong bình ngƣng; g – Gia tốc trọng trƣờng. g = 9,81 m/s2; Các thông số trên đƣợc lấy tại tk = 50 0C. Giả thiết tw = 48,3 0C, ta tính t w theo phƣơng pháp lặp. Thay các thông số vào công thức trên ta có:  λ3.ρ 2 .g.r  α1 =1,2α N =1,2.0,728.   μ.Δ t .d 

0,25

 9,81.10852.7143.154,03  = 1,2.0,728.   4 .1,7.0,018   2,1.10  

Thay vào : k =

0,25

= 4922 W/m2K

1 1 δ 1 + + α1 λ α 2 .ε c


81




1

k=

Khi đó:

1

0,0018 1 + + 4922 714 52.7,67

= 368,6 W/m2K

q = k. Δt tb = 368,6.22,3 =8220 W/m2 q’ =  1 (tk - tw) = 4922.1,7 = 8367,4 W/m2

So sánh q và q’ với sai số cho phép không quá 5% ta có:

ε=

q-q' 8220-8367,4 = = 0,0179 = 1,79% < 5% q 8220

Vậy k = 368,6 W/m2K; α1 = 4922 W/m2K và tw = 48,3 0C  Diện tích trao đổi nhiệt bên trong [5]

F1 =

Qk 2,7.103 = = 0,33 m2 k.Δt k 368,6.22,3

 Tính các thông số cụ thể của dàn ngƣng * Số ống trong dàn: n =

F1 0,33 = = 14. Ta chọn n=36 ống π.d1.l 3,14.0,015.0,5

Chọn số ống trên mỗi hàng là m = 9 ống ta sẽ có số hàng ống trong dàn ngƣng là: z = n/m = 4 * Kích thƣớc của dàn - Chiều rộng dàn: B = z.s2 = 4.0,034 = 0,136 m - Chiều cao dàn: H = m.s1 = 9.0,034 = 0,306 m - Chiều dài của dàn đã chọn L = 0,5 m 3.11.3.2. Dàn bay hơi a) Công dụng: Dàn bay hơi có tác dụng nhận nhiệt của không khí chuyển động bên ngoài dàn làm nhiệt độ không khí giảm xuống dƣới nhiệt độ đọng sƣơng để tách một phần ẩm của không khí trƣớc khi vào dàn bay hơi đồng thời hóa hơi môi chất chuyển động bên trong dàn lạnh từ trạng thái lỏng đến trạng thái hơi bão hòa. b) Thiết kế dàn bay hơi  Chọn loại dàn bay hơi: Dàn bay hơi ở đây có tác dụng làm lạnh không khí nên ta chọn loại dàn bay hơi làm lạnh không khí đối lƣu cƣỡng bức. Cấu tạo của dàn nhƣ GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

82




hình vẽ trên. Do làm lạnh không khí đến điểm sƣơng nên dàn bay hơi có máng hứng nƣớc ngƣng ở dƣới. Cấu tạo của dàn bay hơi nhƣ hình vẽ trên.  Chọn ống cho dàn bay hơi: Để phù hợp với môi chất R22, ta chọn ống đồng cánh nhôm hình vuông làm ống dẫn môi chất trong dàn. Thông số của ống chọn nhƣ sau:  Ống: - Đƣờng kính trong

dtr = 15 mm

- Đƣờng kính ngoài

dng = 18 mm

- Bƣớc ống

s1 = s2 = s = 36 mm

- Chiều dài đoạn ống

L = 0,5 m  c = 0,35 mm.

 Cánh: - Chiều dày - Bƣớc cánh

sc = 3,5 mm.

- Chiều dài cánh

lc = 34 mm

- Đƣờng kính tƣơng đƣơng của cánh

dc =

4.l c



= 43,31 mm

 Thông số cho trƣớc  Công suất dàn

Q0 = 3,3 kW

 Nhiệt độ không khí vào dàn bay hơi

tk0’ = 35 0C

 Nhiệt độ không khí ra khỏi dàn

tk0” = 8 0C

 Nhiệt độ bay hơi của môi chất trong dàn

t0 = 0 0C

 Lƣu lƣợng khối lƣợng môi chất trong dàn lạnh

G = 0,02 kg/s

 Lƣu lƣợng không khí qua dàn lạnh

Gk = 0,06 kg/s

 Tốc độ không khí đầu vào dàn lạnh

 0 = 3,1 m/s

 Tính diện tích trao đổi nhiệt [5] F=

Q0 Q = 0 , m2 k.Δt 0 q 0f

 Q0 - Phụ tải nhiệt yêu cầu của thiết bị bay hơi, W;  k - Hệ số truyền nhiệt, W/m2K;  t 0 - Độ chênh nhiệt độ lôgarit trung bình, K;  q0f - Mật độ dòng nhiệt, W/m2; GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

83



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Tính độ chênh nhiệt độ trung bình Độ chênh nhiệt độ trung bình đƣợc tính theo công thức Δt tb =

Δt max -Δt min 0 , C Δt ln max Δt min

Trong đó: 

Δt max =t k0' -t 0 =35-0=35 0C



Δt min =t k0" -t 0 =8-0=8 0C

Thay vào công thức ta có tính đƣợc Δt tb = 18,3 0C  Xác định hệ số truyền nhiệt k : Do ống có chiều dày mỏng (d2/d1= 1,2 <1,4) nên quá trình truyền nhiệt trong vách trụ có thể coi là truyền nhiệt qua vách phẳng. Lúc đó hệ số truyền nhiệt k có thể tính theo công thức: k=

1 , W/mK 1 δ 1 + + α1 λ α 2 .ε c

Trong đó:   1 ,  2 - Hệ số trao đổi nhiệt bên trong và ngoài ống trao đổi nhiệt, W/m2K;   - Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống, W/mK. Tra bảng phụ lục 2 [Tài liệu 5] thông số vật lý của một số chất rắn ta có: λ cu = 389 W/mK;   - Chiều dày vách. Ở đây chiều dày vách trụ đƣợc tính theo công thức

 = 0,5(d2 – d1) = 0,5(0,018 – 0,015) = 0,0015 m  Số cánh trên 1 ống: nc =

l 0,5 = = 125 cánh s c 0,004

 εc hệ số làm cánh. Hệ số làm cánh đƣợc tính theo công thức ε c =1+



n c d c2 -d 22 2.d1.l

 =1+ 125  0,04331 -0,018  2

2

2.0,015.0,5

= 13,9

 Tính hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài α2  Số cánh trên 1 ống:

nc = 125 cánh


84



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Chiều cao cánh:

h=

dc -d 2 43,31-18 = = 12,66 mm. 2 2 F01.d 2 +Fc1.

 Đƣờng kính tƣơng đƣơng: dE =

Fc1 2.n c

F01 +Fc1

Trong đó: * F01 - Diện tích phần không cánh của ống F01 =  .d2.nc.sc = 3,14.0,018.125.0,0035 = 0,0247 m2

* Fc1 - Diện tích phần có cánh Fc1 = 2 

d c2 -d 22 2.3,14.(0,043312 -0,0182 ).125 .nc = = 0,61 m2 4 4

Thay vào công thức trên ta có 0,0247.0,018+0,61.

dE =

0,0247+0,61

0,61 2.125 = 0,048 m

 Tốc độ tại khe hẹp tính theo công thức

ωmax =

ω

3,1 = 7,07 m/s2 d 2.h.δc  1-  0,018 + 2.0,01266.0,00035   0,036  1-  2 +  0,036.0,004 s    s .s 1 c   1

=

 Nhiệt độ không khí trung bình ttb = 0,5(tkk’ + tkk”) = 0,5(35 +8) = 21,5 0C Thông số vật lý của không khí khô ở nhiệt độ 21,5 0C ta có  k = 1,199 kg/m ;  = 15,201.10 m /s;  k = 2,602.10 W/mK 3

-6

2

-2

 Ta có thể tính hệ số Re theo công thức Re =

7,07.0,048 ωmax .d E = = 22,3.103 -6 ν 15,201.10

 Khi đó hệ số Nu đƣợc tính theo công thức với ống xếp song song Nu = 0,138.Re0,63 = 75,8 GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

85




Nu.λ k 75,8.2,602.10-2 =  Hệ số toả nhiệt của cánh: αc = = 41,1 W/m2K dE 0,048  Hệ số toả nhiệt tƣơng đƣơng của phía ống có cánh

Fc1 α2 =αc 1  ηc +χ  , W/m2K F2 F01 0,0247 Trong đó: - χ= 1 = =0,0405 Fc 0,61 - F21 = Fc1 + F01 = 0,0247 + 0,61 =0,6347 m2 - η c = 0,95 : Hiệu suất cánh. Vậy: α 2 =41,1.

0,61  0,95+0,0405 = 39,1 W/m2K 0,6347

 Tính hệ số trao đổi nhiệt bên trong α1 0,5

ω.ρl  2 α1 =A .θ   , W/m K  d tr  2,5

1,5 

Trong đó: ω - Tốc độ chuyển động của lỏng R22 trong hệ thống, m/s. Với R22: ω = 0,4 – 1 m/s. Ta chọn ω = 0,5 m/s. [6]; ρ l - Khối lƣợng riêng cuả R22 lỏng tại 0 C:  l = 1,284.10 kg/m ; 0

3

3

A - Tại 00C, ta chọn A = 1,32 ;

 = tw – t0; dtr - Đƣờng kính trong của ống, m; Do tw chƣa biết nên ta tìm  1 phƣơng pháp lặp: Giả sử tw = 3,50C, ta tính đƣợc:  0,5.1,284.103   1 = 1,32 .[3,5 -0] .   -3  15.10  2,5

Thay vào

k=

k= Khi đó:

1,5

0,5

= 2712 W/m2K

1 1 δ 1 + + α1 λ α2.εc 1 = 452 W/m2K 0,0015 1 + + 2712 389 39,1.13,9 1

q = k. t tb = 452.18,3 = 8271,6 W/m2


86



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh q’ =  1 (tw – t0) = 2260.3,5 = 7910 W/m2 So sánh q và q’ với sai số cho phép không quá 5% ta có: ε=

q-q' q

=

8271,6-7910 8271, 6

= 0,0437 = 4,37% < 5%

Vậy k = 452 W/m2K; α1 = 2712 W/m2K và tw = 3,5 0C  Diện tích trao đổi nhiệt bên trong

F1 =

Q0 3,3.103 = = 0,4 m2 k.Δt 0 452.18,3

 Tính các thông số cụ thể của dàn bay hơi F1 0,4 =  Số ống trong dàn: n = = 17 Ta chọn số ống n=36 ống π.d1.l 3,14.0,015.0,5  Chọn số ống trên mổi hàng là m = 9 ống ta sẽ có số hàng ống trong dàn bay hơi là: z = n/m =4.  Kích thƣớc của dàn - Chiều rộng dàn B = z.s2 = 4.0,036 = 0,144 m - Chiều cao dàn

H = m.s1 = 9.0,036 = 0,324 m

- Chiều dài của dàn đã chọn L = 0,5 m 3.11.4. Tính chọn máy nén

 Nhiệm vụ của máy nén lạnh: Máy nén lạnh là bộ phận quan trọng nhất của các hệ thống lạnh nén hơi. Máy nén có nhiệm vụ: * Liên tục hút hơi sinh ra ở thiết bị bay hơi. * Duy trì áp suất P0 và nhiệt độ t0 cần thiết. * Nén hơi lên áp suất cao tƣơng ứng với môi trƣờng làm mát, nƣớc hoặc không khí, đẩy vào thiết bị ngƣng tụ. * Đƣa lỏng qua van tiết lƣu trở về thiết bị bay hơi, thực hiện quá trình tuần hoàn kín của môi chất lạnh trong hệ thống gắn liền với việc thu hồi nhiệt ở môi trƣờng lạnh và thải nhiệt ở môi trƣờng nóng.

 Chọn loại máy nén: Với môi chất R22 ta chọn loại máy nén pittông nửa kín a) Tính toán chu trình ở chế độ yêu cầu GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

87



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Năng suất khối lƣợng thực tế: G = 0,02 kg/s

 Năng suất thể tích thực tế. Tra bảng các tính chất nhiệt động của R22 ở trạng thái bão hoà với nhiệt độ hơi hút là 00C ta có v = v0” = 46,98.10-3 m3/kg. Vtt = G.v = 0,02.46,98.10-3 = 0,94.10-3 m3/s - Tỷ số nén:

π=

pk 19,395 = = 3,89 4,983 p0

- Hệ số cấp của máy nén:

λ=

Vtt Vlt

Hệ số cấp của máy nén là tỉ số giữa thể tích thực tế Vtt và thể tích lý thuyết Vlt của máy nén. Hệ số cấp và hiệu suất chỉ thị phụ thuộc vào tỷ số nén, với môi chất R22,  = 0,77. -

Thể tích hút lý thuyết Vlt = Vtt/  = 0,94.10-3/0,77 = 1,22.10-3 m3/s

-

Năng suất lạnh riêng khối lƣợng q0 = i1 – i4 = 405,27 – 245 = 160,27 kJ/kg

 Năng suất lạnh riêng thể tích q 160,27 3 qv = 0 = -3 = 3411,5 kJ/m v1 46,98.10  Thể tích hơi thực tế hút vào xylanh V= G.v1’ =0,02.54,41.10-3 = 1,09.10-3 m3/s  Hệ số chỉ thị thể tích

λi =

P0 -ΔP  PK +ΔPd P0 -ΔPh   -C   P0 P0 P  

0



Chọn : * C = 0,05 * ΔPh = ΔPd =0,1 bar  19,395+0,1 4,983-0,1  4,983-0,1 -0,05  =0,85 4,983 4,983   4,983  Hệ số tổn thất không thấy đƣợc

λi =


88



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh λ w' =

T0 273+0 = =0,845 Tk 273+50

 Hệ số lƣu lƣợng của máy nén λ=λiλw’= 0,85.0,845=0,72  Thể tích chuyển dời của pittong

V 1,09.10-3 Vh = = =1,51.10-3 m3/s 0,72 λ  Công suất đoạn nhiệt Na = G( i2 – i1’) = 0,02.(462,53 - 423,53) = 0,78 kW  Hiệu suất chỉ thị: ηi =λ w' +b.t 0 =0,845+0,0025.0=0,845 (Với R22 chọn b= 0,0025)  Công suất chỉ thị Ni =

N a 0,78 = = 0,923 kW ηi 0,845

 Công suất ma sát Nm =Vh .Pm .102 = 1,51.10-3 .0,5.102=0,00755 kW (Chọn Pm =0,5 bar)  Công suất hiệu dụng Ne =Ni +Nm =0,923 + 0,00755 = 0,99 kW  Công suất trên trục máy nén truyền động trực tiếp N = Ne = 0,99 kW b) Tính toán năng suất lạnh tiêu chuẩn Do công suất lạnh của máy nén phụ thuộc rất lớn vào chế độ vận hành nên chế độ vận hành khác so với trong catalogue. Để chọn máy nén phù hợp ta tiến hành quy đổi năng suất lạnh từ chế độ vận hành sang chế độ quy chuẩn: Với R22, chế độ tiêu chuẩn là: t0 = 150C; tqn = 15 0C; tk = 30 0C; tql = 25 0C. Ta lập bảng thông số trạng thái của các điểm nút trên đồ thị:


89




Bảng 3-2 Thông số tiêu chuẩn của các điểm nút Điểm

P

Trạng thái

0

bar

t

v.103

i

S

C

m3/kg

kJ/kg

kJ/kgK

1

Hơi bão hòa khô x=1

2,966

-15

77,29

698,38

1,7710

1’

Hơi quá nhiệt

2,966

15

106,15

719,7

1,8448

2

Hơi quá nhiệt

11,908

85

25,183

759,315

1,8448

3

Lỏng sôi, x=0

11,908

30

0,8515

536,51

1,1248

3’

Lỏng chƣa sôi

11,908

25

-

515,19

-

4

Hơi bão hòa ẩm

2,966

-15

-

515,19

-

Tính toán chế độ tiêu chuẩn: π tc =

 Tỷ số nén:

pk 11,908 = = 4,015 p0 2,966

 Hệ số cấp: Hệ số cấp và hiệu suất chỉ thị phụ thuộc vào tỷ số nén với môi chất R22 ta có tc = 0,76  Năng suất lạnh riêng khối lƣợng tiêu chuẩn q0tc = i1 – i4 = 183,19 kJ/kg  Năng suất lạnh riêng thể tích tiêu chuẩn

q = vtc

q

0tc

v

183,19

=

1

77,29.10

-3

=2370 kJ/m3

 Năng suất lạnh tiêu chuẩn Q0tc = Q0

q vtc .λ tc 2370.0,76 =3,3. =2,27 kW q v .λ 3400.0,77

c) Tổn thất năng lƣợng và công suất động cơ  Công nén đoạn nhiệt Ns = G(i2 – i1) = 0,02(759,315 – 698,38) = 1,21 kW  Hiệu suất chỉ thị. Dựa vào tỷ số nén  ta có  i = 0,86  Công nén chỉ thị GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

90



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Ni =

Ns 1,21 = =1,4 kW ηi 0,86

 Công suất hữu ích: Ne = Ni + Nms * Công tiêu tốn để thắng lực ma sát: Nms = pms.Vtt Với máy nén R22 ngƣợc dòng: pms = 19 – 34 kPa. Ta chọn pms = 25 kPa. Nms = 0,47.10-3.25 = 0,01125 kW Ne = 1,4 + 0,01125 = 1,41 kW

Ne ηtd ηel  ηtd- Hiệu suất truyền động. Với máy nén nửa kín: ηtd= 1

 Công suất điện tiêu thụ: Nel =

 ηel - Hiệu suất động cơ điện ηel= (0,8 – 0,95). Chọn ηel = 0,9 Nel =

N e 1,41 = = 1,56 kW ηtd ηel 0,9

 Công suất động cơ điện lắp đặt: Ndc = (1,1 – 2,1).Nel Chọn: Ndc = 1,1.Nel = 1,1.1,56 = 1,71 kW Máy nén pittong của hãng COPELAND CR-KQ-PFZ Series - Mỹ ta chọn máy nén có thông số sau: -Ký hiệu:

CR18KQ-PFZ-280BM

-Q0tc:

2,5 HP

-Số xi lanh:

1

-Điện nguồn:

220V/1Ph/50Hz

-Đƣờng kính pittông: 42 mm -Số vòng quay:

48 vg/s

3.11.5. Chọn đƣờng ống dẫn môi chất 3.11.5.1. Đƣờng ống đẩy * Lƣu lƣợng thể tích môi chất qua ống đẩy Vd = G.v2 = 0,02.15,71.10-3 = 0,314.10-3 m3/s * Tốc độ môi chất trong ống đẩy. Tốc độ dòng chảy thích hợp với môi chất R22, ωh=(8–15) m/s. Ta chọn ωh= 11 m/s * Đƣờng kính trong của ống GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

91



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh dtd =

4.Vd 4.0,314.10-3 = = 0,006 m π.ωd 3,14.11

Đƣờng ống cho máy lạnh Freôn ta chọn loại ống có thông số: - Đƣờng kính trong: dtd = 6 mm - Đƣờng kính ngoài: dnd = 8 mm 3.11.5.2. Đƣờng ống hút * Lƣu lƣợng thể tích môi chất qua ống hút Vd = G.v1’ = 0,02.54,18.10-3 = 1,08.10-3 m3/s * Tốc độ môi chất trong ống hút Tốc độ dòng chảy thích hợp với môi chất R22, ωh=(7–12) m/s. Ta chọn ωh= 8 m/s * Đƣờng kính trong của ống dtd =

4.Vd π.ωd

=

4.1,08.10-3 = 0,0131 m 3,14.8

Đƣờng ống cho máy lạnh Freôn ta chọn loại ống có thông số: - Đƣờng kính trong: dtd = 15 mm - Đƣờng kính ngoài: dnd = 18 mm 3.11.6. Thiết bị hồi nhiệt a) Công dụng Thiết bị hồi nhiệt có tác dụng quá nhiệt hơi hút về máy nén để tránh lọt lỏng vào máy nén gây ra hiện tƣợng va đập thủy lực làm hƣ hỏng thiết bị và quá lạnh lỏng cao áp để giảm tổn thất lạnh do van tiết lƣu. b) Cấu tạo

1- Đƣờng vào hơi hơi hạ áp 2- Đƣờng ra lỏng cao áp 3- Đƣờng vào lỏng cao áp 4- Đƣờng ra hơi hạ áp 5- Ống xoắn 6- Ống trụ kín


92



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh c) Nguyên lý

Lỏng cao áp chảy bên trong ống xoắn trao đổi nhiệt với hơi hạ áp chảy bên ngoài ống làm cho hơi hạ áp từ hơi bão hoà trở thành hơi quá nhiệt. Lỏng cao áp nhả nhiệt cho hơi hạ áp và đƣợc quá lạnh một phần. Ống trụ kín 2 đầu có nhiệm vụ hƣớng cho dòng hơi đi qua ống xoắn và làm tăng tốc độ dòng hơi để tăng cƣờng hiệu quả trao đổi nhiệt. Bình hồi nhiệt đƣợc bọc cách nhiệt. * Thông số thiết kế - Công suất thiết bị hồi nhiệt

Qhn = 0,37 kW

- Nhiệt độ lỏng môi chất vào

tl’ = t3 = 50 0C

- Nhiệt độ lỏng môi chất ra

tl” = t3’ = 36,5 0C

- Nhiệt độ hơi môi chất vào

th’ = t1 = 0 0C

- Nhiệt độ hơi môi chất ra :

th” = t1’ = 25 0C

d) Tính chọn đƣờng kính ống Với lỏng R22 chảy trong ống, tốc độ môi chất nằm trong khoảng (0,4 – 1) m/s. Ta chọn

 = 0,8 m/s.  Lƣu lƣợng thể tích của lỏng chảy trong ống V = G.v3 = 0,02.0,0008. = 1.60-5 m3/s  Đƣờng kính trong của ống: d1 = 2.

V 1,6.10-5 =2. = 0,005 m π.ω 3,14.0,8

Theo kích thƣớc tiêu chuẩn của đƣờng ống trong bảng các loại ống đồng cho máy lạnh Freon ta chọn d1 = 6 mm. Khi đó, đƣờng kính ngoài là: d2 = 8 mm.  Đƣờng kính của vòng xoắn: Chọn Dx = 30 mm Chọn khe hở giữa ống xoắn với vỏ thiết bị là δ=10mm . Khi đó, đƣờng kính trong của vỏ là:

Dv = Dx + d2 +2.  = 30 + 8 + 2.10 = 58 mm

 Đƣờng kính của phần lỏi quấn ống (để dễ lắp đặt ta lấy khoảng hở giữa ống xoắn và lỏi quấn là  l = 5mm). Dl = Dx -  l - d2 = 30 – 2.5 – 8 = 12 mm  Tiết diện tự do của hơi trong thiết bị hồi nhiệt


93



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 2 D2v -Dl2  Dv -2δ  -(Dv -2δ-2.d 2 ) F= π -π 4 4 2

2 2 2 2 = 3,14 0,058 -0,012 -(0,058-2.0,01) +(0,058-2.0,01-2.0,008) 4

= 0,00177 m2  Lƣu lƣợng thể tích của môi chất V = G.v1 = 0,02.46,98.10-3 = 9,4.10-4 m3/s  Tốc độ hơi môi chất trong thiết bị hồi nhiệt ω=

V 9,4.10-4 = = 0,53 m/s F 0,00177

e) Tính toán diện tích trao đổi nhiệt * Diện tích trao đổi nhiệt đƣợc tính từ phƣơng trình truyền nhiệt F=

Q hn , m2 k.Δt tb

Với: Qhn - Phụ tải của thiết bị hồi nhiệt. Qhn = 0,37 kW; k - Hệ số truyền nhiệt, W/m2K; t tb - Độ chênh nhiệt độ lôgarit trung bình, K;

Trong thực tế, nhiệt độ trong thiết bị ngƣng tụ giảm từ t2 xuống tk, giữ nguyên tk trong quá trình ngƣng tụ nhƣng lại giảm khi qúa lạnh. Nhƣng khi tính toán có thể coi nhiệt độ trong thiết bị ngƣng tụ là không đổi và bằng tk. Độ chênh nhiệt độ trung bình đƣợc tính theo công thức: Δt tb =

Δt max -Δt min 0 , C Δt max ln Δt min

Trong đó: Δt max - Hiệu nhiệt độ lớn nhất: Δt max =t1' -t1 =25-0=25 0C 0

Δt min - Hiệu nhiệt độ bé nhất: Δt min =t 3 -t 3' =50-36,5=13,5 C

Thay vào công thức ta có tính đƣợc Δt tb =18,7 0C * Xác định hệ số truyền nhiệt k


94




Do ống có chiều dày mỏng (d2/d1= 1,2 <1,4) nên quá trình truyền nhiệt trong vách trụ có thể coi là truyền nhiệt qua vách phẳng. Hệ số truyền nhiệt k tính theo công thức: k=

Với

1 , W/mK 1 δ 1 + + α1 λ α 2 . 2

 1 ,  2 - Hệ số trao đổi nhiệt bên trong và ngoài ống trao đổi nhiệt, W/m K;

 - Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống, W/mK; cu = 389 W/mK [5];  - Chiều dày vách. Ở đây chiều dày vách trụ đƣợc tính theo công thức

 = 0,5(d2 – d1) = 0,5(0,008 – 0,006) = 0,001 m * Xác định hệ số toả nhiệt α1  Nhiệt độ trung bình của môi chất lỏng: ttb = 0,5(t3 + t3’) = 0,5(50 +36,5) = 43,250C. Tra bảng phụ lục 8 [5] tính chất vật lý trên đƣờng bão hoà của R22 với nhiệt độ 43,25 0

C ta có:  k = 1117,4 kg/m3;  = 2,16.10-4 Ns/m2;  k =7,53.10-2 W/mK; Pr = 3,857.

 Ta có thể tính hệ số Re theo công thức sau: ν= Re =

μ ρ

ω .d1 ω.d1.ρ 0,53.0,006.1117,4 = = = 1,64.104 ν μ 2,16.10-4

Nhƣ vậy dòng chảy trong ống là chảy tầng (Re>1.104). Khi đó hệ số Nu đƣợc tính theo công thức: [5] Nu = 0,021.Re0,8.Pr0,43.A. 1. R  Pr  Trong đó: A - Hệ số kể đến ảnh hƣởng của chiều dòng nhiệt: A =  f   Prw 

0,25

Coi tf = tw nên A = 1

 1 - Hệ số kể đến chiều dài ống  1 = 1;  R - Hệ số kể đến ảnh hƣởng khi uốn cong;  R = 1 + 1,77

d1 0,006 = 3,65 =1+1,77 R 0,5.0,008

Thay vào ta có: Nu = 0,021.(1,64.104)0,8.3,8570,43.1.1.3,65 = 322,5


95



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Vậy:

α1 =

Nu.λk 322,5.7,53.10-2 = = 4101 W/m2K d1 0,006

* Hệ số toả nhiệt α2 0,33 .A.ε s Nuf = 0,26.Re0,65 f .Prf

 Pr f Với: A - Hệ số kể đến ảnh hƣởng chiều dòng nhiệt: A =   Prw

  

0 , 25

.Coi tf = tw→ A = 1

 s - Hệ số kể đến ảnh hƣởng của bƣớc ống. Coi chùm ống có 2 dãy ống song song và bƣớc ống s = R = 35 mm.  s  εs =    d2 

0,15

 0,035  =   0,008 

0,15

= 1,25

- Nhiệt độ trung bình của hơi môi chất trong thiết bị ttb = 0,5(t1 + t1’) = 0,5(0 +25) = 12,5 0C Tra bảng phụ lục 8 [5] tính chất vật lý trên đƣờng bão hoà của R22 ở nhiệt độ 12,5 0C:

 k = 1240 kg/m3;  = 2,5.10-4 Ns/m2;  k = 0,0913.10-3 W/mK; Pr = 3,3 - Ta có thể tính hệ số Re theo công thức sau và để ý    : 

Re =

ω .d 2 ω.d 2 .ρ 0,53.0,008.1240 = = = 2,1.104 -4 ν μ 2,5.10

Thay vào ta có: Nu = 0,26.(2,1.104)0,65.3,30,33.1.1,25 = 339 Vậy: α 2 =

Nu.λ k 339.0,0913 = = 3869 W/m2K d2 0,008

Thay vào công thức trên ta có hệ số truyền nhiệt

k=

1 1 = = 1981 W/mK 1 δ 1 1 0,001 1 + + + + α1 λ α 2 4101 389 3869

- Diện tích trao đổi nhiệt F=

Q hn 370 = = 0,01 m2 k.Δt tb 1981.18,7


96



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh * Chiều dài l của ống xoắn: l =

F ,m π.d tb

Trong đó: dtb = 0,5(d1+d2) = 0,5(6 + 8) = 7 mm Thay vào ta có: l =

F 0,01 = 0,455 m = π.d tb 3,14.0,007

* Chiều dài l1 của 1 vòng xoắn: l1 =  .Dx= 3,14.0,03 = 0,0942 m * Số vòng xoắn: n =

l 0,455 = 4,8; Chọn n = 6 vòng = l1 0,0942

3.11.7. Tính toán trở lực và chọn quạt a) Tính toán đường ống dẫn tác nhân sấy Theo sơ đồ bố trí của hệ thống, ta cần phải chế tạo hệ thống dẫn không khí từ quạt vào buồng sấy. Diện tích mặt cắt đƣợc xác định theo công thức [3]: F=

Trong đó :

V , m2 ω

- F : Diện tích tiết diện đƣờng ống dẫn, m2 - V : Lƣu lƣợng không khí trong đoạn ống, m3/s -  : Tốc độ không khí trong ống, m/s

 Chọn  Để lựa chọn tốc độ gió thích hợp là một bài toán kinh tế kỹ thuật phức tạp. - Khi chọn tốc độ lớn thì đƣờng kính ống nhỏ, chi phí cho đầu tƣ thấp, tuy nhiên trở lực của hệ thống lớn và độ ồn do khí động của dòng không khí cao. - Khi chọn tốc độ thấp thì đƣờng kính ống lớn, chi phí cho đầu tƣ lớn, khó khăn cho lắp đặt nhƣng độ ồn giảm. Để phù hợp với hệ thống ta chọn tốc độ gió trong kênh dẫn gió là 4 m/s.

 Tính lưu lượng không khí: Trong chƣơng 3 ta đã tính toán đƣợc lƣu lƣợng không khí tuần hoàn trong 1 giây là Gkk = 0,06 kg/s. Với nhiệt độ trung bình trong buồng sấy là 37,5 0C, tra bảng phụ lục 3 [1] – Thông số vật lý của không khí khô ta có  = 1,137 kg/m3. Khi đó ta có: GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

97



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh V= Vậy:

G kk 0,06 = 0,053 m3/s = ρ 1,137

F=

V





0, 053 =0,1325 m2 4

- Đường kính ống dẫn không khí d=

4F 4.0,1325 = 0,41 m = π 3,14

Ta chọn đƣờng kính ống dẫn là d = 410 mm

 Xác định chiều dài đường ống Chiều dài toàn bộ đƣờng ống l, m đƣợc xác định dựa vào sơ đồ bố trí hệ thống. Theo tính toán sơ bộ thì chiều dài tổng cộng đƣờng ống gió của hệ thống từ bộ xử lý không khí đến miệng thổi vào buồng sấy khoảng l = 3,5 m. * Tính toán trở lực của hệ thống

Hình 3-8. Sơ đồ tính toán khí động trong hệ thống máy sấy

 Tổn thất áp suất trên đường ống gió - Tổn thất ma sát: Tổn thất ma sát đƣợc tính theo công thức: l ω2 .ρ , mmH2O ΔPms =λ . d 2


98



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trong đó:

- Hệ số tổn thất ma sát; l - Chiều dài ống. l = 3,5m; d – Đƣờng kính trong tƣơng đƣơng của ống, d = 0,41m;  - Tốc độ không khí trong ống.  = 4 m/s;  - Khối lƣợng riêng của không khí tại nhiệt độ 37,50C;  =1,137 kg/m3; ν=16,72.10-6 m2/s.[phụ lục 3/1/]

Khi đó: Re =

.d = 4.0,41 -6 =0,98.105  16,72.10

Với ống tôn mỏng bề mặt trong láng, tiết diện tròn và Re>105 thì: λ = 0,0032 + 0,221.Re-0,237= 0,0032 + 0,221.[0,98.105]-0,237= 0,018  Vậy: ΔPms =λ

l.ρ ω2 3,5.1,137.42 . =0,018. = 1,4 mmH2O d 2 0,41.2

 Tổn thất cục bộ Pcb - Hệ thống đƣờng ống gió gồm có: * 1 van điều chỉnh gió tiết diện hình chữ nhật. D/D0 = 0,9 và góc nghiêng  = 00 ta đƣợc  = 0,19. * 4 cút tiết diện hình chữ nhật theo khung của buồng sấy ta có ξ = 1,37. * Trở lực khi đi qua các khay sấy xếp song song ta có ξ = 0,5. - Tổn thất cục bộ đƣợc tính theo công thức

ΔPcb =ξ.

ρ.ω2 1,137.42 = 74,3 mmH O =(0,19+4.1.37+5.0,5) 2 2 2

Vậy tổng tổn thất trên đƣờng ống gió: P1 = Pms + Pcb = 1,4 + 74,3 = 75,7 mmH2O c) Tổn thất qua các thiết bị của hệ thống - Trở lực của thiết bị lọc bụi, buồng xử lý không khí, buồng sấy. Trong hệ thống này do mật độ bụi không nhiều nên ta chọn thiết bị lọc bụi đơn giản là bộ lọc bụi kiểu lƣới. Thiết bị lọc bụi kiểu lƣới thì trở lực của lƣới lọc nằm trong khoảng 30  40 Pa. Ta chọn trở lực của lƣới sử dụng trong hệ thống sấy này bằng 35 Pa = 3,57 mmH2O GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

99



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh - Trở lực qua buồng xử lý không khí đƣợc tính theo công thức: ΔP'=(30÷70)

ρ.ω2 , mmH2O 2

Với  = 2,4 m/s ta có đƣợc trở lực qua buồng xử lý không khí là 164 mmH2O Vậy

P2 = 167,6 mmH2O

Nhƣ vậy tổng tổn thất trở lực của hệ thống là: ΔP=ΔP1 +ΔP2 = 243,3 mmH2O Bảng 3-3. Tổn thất khí động bên trong hệ thống sấy Vị trí

Dạng tổn thất

Tổn thất (mmH2O)

Trở lực cục bộ trên các co 900

49,9

2

Trở lực cục bộ khi đi qua các khay sấy

22,7

5

Trở lực cục bộ khi đi qua buồng xử lý không khí

164

7

Trở lực cục bộ khi đi qua van điều chỉnh gió

1,73

8

Tổn thất ma sát khi đi qua buồng sấy

1,40

9

Trở lực cục bộ khi đi qua lƣới lọc

3,57

1,3,4,6

Tổng tổn thất trở lực của hệ thống

243,3

d) Chọn quạt. Ta có công suất của quạt N=

9,81.Vtb .P ; kW 1000.

Trong đó: V tb- lƣu lƣợng ở nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy, m3/h P - tổng cột áp quạt phải thực hiện, mmH2O

 q - hiệu suất của quạt,  q  (0,4  0,6) Theo [1]. Chọn q =0,4

  1,137 kg / m3 - khối lƣợng riêng của không khí ở nhiệt độ trung bình TNS. Thay số ta có: N= 9,81.0,06.3600.1,137.243,3 = 0,4 kW/h 1000.0, 4.3600 Công suất động cơ: Ndc= k.N= 1,1.0,4=0,44 kW (k=1,1 theo [1]) Chọn loại quạt hƣớng trục FANTECH có mã số APCR0502AA10/10 có thông số sau: * Đƣờng kích cánh 500 mm GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

* Tốc độ 48 vòng/s 100



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh * Số cánh 10

* Áp suất 2383 Pa

* Lƣu lƣợng 0,07 m3/s

* Công suất 0,22 kW

Hình 3-9. Sơ đồ đặc tính kỹ thuật của quạt APCR0502AA10/10

Hình 3-10. Sơ đồ cấu tạo quạt APCR0502AA10/10 GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

101




Chƣơng 4 KHẢO NGHIỆM QUÁ TRÌNH SẤY THỰC TẾ TRÊN MÔ HÌNH MÁY SẤY LẠNH

4.1. Mục đích Các kết quả tính toán về mặt lý thuyết ở hai chế độ hồi lƣu hoàn toàn và chế độ thải bỏ tác nhân về cơ bản phù hợp với nguyên lý của phƣơng pháp sấy lạnh. Tuy nhiên, cần thiết phải kiểm nghiệm tính chính xác của phƣơng pháp tính đã lựa chọn. Từ việc xây dựng mô hình trên lý thuyết đến thực tế đòi hỏi phải tiến hành thực nghiệm nghiên cứu tỉ mỉ mô hình đã xây dựng để xác định các chế độ sấy tối ƣu nhất. Việc khảo nghiệm thực tế mô hình máy sấy xây dựng từ tính toán thiết kế là việc kiểm tra các thông số ảnh hƣởng đến chế độ sấy từ đó tìm ra chế độ sấy tối ƣu đối với các vật liệu khác nhau. 4.2. Phƣơng pháp và phƣơng tiện a) Phƣơng pháp - Dựa vào các kiến thức căn bản về kĩ thuật sấy của các tác giả - chuyên gia đầu ngành cùng với những tài liệu mới chuyên về sấy lạnh do giáo viên hƣớng dẫn hƣớng dẫn cung cấp. - Phƣơng pháp giải tích: Sử dụng các cách tính toán giải tích đã đƣợc học và bổ sung những công thức từ nguồn tài liệu đọc thêm. - Phƣơng pháp thực nghiệm: Từ thực nghiệm tìm ra các thông số bổ sung cho quá trình tính toán cũng nhƣ kiểm định lại công thức lí thuyết. b) Phƣơng tiện Sấy Cà rốt bằng phƣơng pháp sấy lạnh là một kĩ thuật còn mới nên quy trình công nghệ chuẩn chƣa đƣợc xây dựng một cách đầy đủ. Cần phải tiến hành các thí nghiệm để xác định các thông số cần thiết cho quá trình tính toán lý thuyết, cũng nhƣ từ những thí nghiệm thực tế kiểm tra, xây dựng lại lý thuyết. * Các thông số cần xác định bằng thí nghiệm - Xác định ẩm độ - nhiệt độ trung bình (to, φo) không khí tại khu vực lắp máy sấy. GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

102



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh - Xác định nhiệt độ, độ ẩm đầu vào và đầu ra của sản phẩm. - Xác định vận tốc tác nhân trong các chế độ sấy.

- Xác định R trung bình của vật liệu sấy và phƣơng pháp cắt lát vật lệu. - Xác định lƣợng ẩm ngƣng tụ ở hai chế độ sấy hồi lƣu hoàn toàn và thải bỏ tác nhân. Do hạn chế về thời gian nên một số thông số khác của quá trình sấy đƣợc xác định bằng các giá trị nghên cứu của các tác giả đầu ngành trong và ngoài nƣớc. * Để tiến hành các thí nghiệm trên ta cần các phƣơng tiện thiết bị - Mô hình máy sấy lạnh - Máy đo độ ẩm của Cà rốt, mã hiệu thiết bị: Sartorius - Ma45 - Thiết bị đo vận tốc dòng khí, mã hiệu thiết bị: Mannix inc - #DAF80PW. - Thƣớc kẹp có độ chính xác là 0,05mm có thang đo từ 0,05100mm. - Thiết bị điện tử chuyên dùng để khảo sát môi trƣờng có chức năng đo cả ẩm độ nhiệt độ, thông số đo đƣợc thể hiện trên màn hình của thiết bị, mã hiệu thiết bị: Extch Easy ViewTM 20 - Hygro - Thermometer 4.3. Thí nghiệm xác định các thông số quá trình sấy 4.3.1. Thí nghiệm xác định vận tốc tác nhân sấy Vận tốc tác nhân sấy là thông số có ý nghĩa hết sức quan trọng trong quá trình sấy. Thông số này ảnh hƣởng đến tốc độ truyền nhiệt và truyền chất của quá trình do phƣơng pháp sấy lạnh sử dụng không khí đối lƣu trong buồng sấy. Nhƣ vậy, dựa vào thông số này chúng ta có thể xác định đƣợc hệ số tỏa nhiệt đối lƣu của quá trình sấy. * Dụng cụ thí nghiệm - Mô hình máy sấy lạnh - Thiết bị đo vận tốc khí Sartorius - Ma45 * Tiến hành thí nghiệm - Khởi động máy tiến hành thí nghiệm ở hai chế độ sấy hồi lƣu hoàn toàn và thải bỏ tác nhân. - Đƣa thiết bị vào bên trong buồng sấy, đặt thiết bị ở vị trí quan sát thuận lợi tại các kênh gió vào buồng sấy từ khay đầu tiên đến khay số 5, ghi lại giá trị tại mỗi vị trí. GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

103




Bảng 4-1. Bảng kết quả khảo sát vận tốc tác nhân sấy Số thứ tự

Vị trí đặt thiết bị

Vận tốc tác nhân, m/s

1

Khay 1

2,93

2

Khay 2

3,30

3

Khay 3

3,35

4

Khay 4

3,05

5

Khay 5

3,01

Vận tốc trung bình tác nhân, m/s

3,12

Từ kết quả thí nghiệm ta xác định đƣợc vận tốc trung bình của tác nhân sấy trong buồng sấy v=3,1 m/s.

Hình 4-1. Biểu đồ phân bố vận tốc tác nhân sấy qua các khay 4.3.2. Thí nghiệm số xác định ẩm độ - nhiệt độ trung bình (to, φo) của không khí tại nơi lắp máy sấy Trong chế độ sấy hồi lƣu việc xác định các thông số đầu vào nhiệt độ không khí và độ ẩm không khí là rất quan trọng, ảnh hƣởng lớn đến chi phí năng lƣợng cũng nhƣ tính kinh tế của máy sấy bởi nó ảnh hƣởng đến năng suất dàn lạnh trong hệ thống sấy sử dụng bơm nhiệt.


104




* Dụng cụ thí nghiệm: Thiết bị điện tử chuyên dùng để khảo sát môi trƣờng có chức năng đo cả ẩm độ - nhiệt độ, thông số đo đƣợc thể hiện trên màn hình của thiết bị, mã hiệu thiết bị: Extch Easy ViewTM 20 - Hygro - Thermometer * Bố trí thí nghiệm Dùng thiết bị đo ẩm độ - nhiệt độ đo và lƣu lại thông số tại phong thí nghiêm sấy, mỗi ngảy đo hai lần, sau đó lấy trung bình giá trị đo đƣợc qua các lần đo. Bảng 4-2. Bảng kết quả thực nghiệm xác định nhiệt độ và độ ẩm môi trường Số thứ tự

Thời gian tiến hành đo

Nhiệt độ, 0C

Độ ẩm, %

1

6h (15/4/2010)

24

77

2

9h (15/4/2010)

27

73

3

12h (15/4/2010)

32

70

4

15h (15/4/2010)

33

69

5

18h (15/4/2010)

25

75

6

21h (15/4/2010)

23

74

27,3

73,6

Giá trị trung bình

Hình 4-2. Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm trong ngày tại TP Hồ Chí Minh ngày 15/04/2010


105




Các thông số nhiệt độ- ẩm độ trung bình của môi trƣờng phòng thí nghiệm kĩ thuật sấy – khoa Nhiệt lạnh – trƣờng ĐH CN TPHCM trong thời gian tiến hành đề tài là to = 270C, φo = 74%. 4.3.3. Thí nghiệm xác định độ ẩm đầu và độ ẩm cuối của vật liệu sấy Độ ẩm đầu và độ ẩm cuối của vật liệu sấy đóng vai trò quan trọng trong việc xác định chế độ sấy thích hợp với các vật liệu khác nhau. Tiến hành thí nghiệm trên 5 mẫu vật liệu sấy sau khi đã xử lý và cắt lát trƣớc khi bỏ vào buồng sấy. Sử dụng máy đo độ ẩm Cà rốt, mã hiệu thiết bị: Sartorius - Ma45. Ta có bảng kết quả thực nghiệm nhƣ sau: Bảng 4-3. Bảng kết quả xác định xác định độ ẩm đầu vào của vật liệu sấy Số thứ tự

Độ ẩm vật liệu đầu vào, %

Độ ẩm đầu ra của sản phẩm, %

1

88,56

14,56

2

87,93

11,70

3

87,93

12,60

4

89,76

15,64

5

88,84

11,56

Kết quả trung bình

88,65

13,21

Từ bảng kết quả thực nghiệm ta lựa chọn thông số đầu vào ω1=88,7%; ω2=13% 4.3.4. Xác định R trung bình của vật liệu sấy và phƣơng pháp cắt lát vật lệu Thông số bán kính R của vật liệu sấy đƣợc xác định bằng phƣơng đo sử dụng thƣớc kẹp với độ chính xác là 0,05mm có thang đo từ 0,05100mm. Cà rốt sau khi đƣợc rửa sạch đƣợc cắt thành những miếng bằng dao, tiến hành đo thí nghiệm 5 lần và thu đƣợc kết quả trung bình của Cà rốt. Bảng 4-4. Bảng kết quả bán kính R của vật liệu Số thứ tự

Kết quả đo, mm

1

3,1

2

3,3

3

3,3

4

3,2


106



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 5

3,0

(2R), mm

3,2

Dựa vào bảng kết quả trên ta xác định giá trị trung bình của R vật liệu, R=1,6 mm 4.3.5. Thí nghiệm sấy ở chế độ hồi lƣu hoàn toàn và chế độ thải bỏ tác nhân a) Mục đích thí nghiệm Nhằm xác định lƣợng ẩm ngựng tụ ở chế độ sấy thải bỏ tác nhân với nhiệt độ tác nhân sấy cài đặt 400C để xác định năng suất của dàn lạnh cần thiết, đồng thời xác định quá trình giảm ẩm của vật liệu trong suốt quá trình sấy. b) Bố trí thí nghiệm -Khối lƣợng đầu vào G1=5 kg -Nhiệt độ tác nhân sấy cài đặt t3= 400C -Sử dụng cân Nhơn Hòa 2 kg để cân lƣợng ẩm ngƣng tụ trong quá trình sấy.

1: Máy nén

5: Dàn lạnh

2: Dàn nóng

6: Quạt

3: Khay để liệu

7: Tấm chắn

4: Bảng điều khiển

8: Khay đựng nƣớc ngƣng

Hình 4-3. Sơ đồ hệ thống máy sấy lạnh


107



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh * Bảng kết quả thí nghiệm chế độ sấy hồi lưu hoàn toàn

Bảng 4-5. Bảng kết quả thí nghiệm chế độ sấy hồi lưu hoàn toàn T ngoai troi

T khi say

T buong lanh

T xa

Lƣợng ẩm ngƣng tụ, (kg)

18,4

32.2

39.3

39.8

39.3

0.00

74.5

18,4

32.2

41.9

34.8

40.9

0.00

3

74.4

18.4

32.2

38.2

27.6

34.2

0.09

4/16/2010 11:40

4

74.4

18.6

32.2

38.7

27

36.7

0.10

4/16/2010 11:55

5

74.5

18.4

32.2

38.2

27

34.2

0.17

4/16/2010 12:10

6

72.8

18.6

32.2

38.7

27.2

36.7

0.22

4/16/2010 12:25

7

72.8

18.4

32.2

39.2

26.5

34.2

0.36

4/16/2010 12:40

8

72.0

18.6

32.2

39.7

27.5

36.7

0.50

4/16/2010 12:55

9

72.2

18.6

32.2

39.7

26.9

36.7

0.58

4/16/2010 13:10

10

70.3

18.6

32.2

38.7

27.2

36.7

0.62

4/16/2010 13:25

11

70.3

18.4

32.2

38.2

27.4

34.2

0.80

4/16/2010

12

70.0

18.4

32.2

38.2

26.9

34.2

0.98

Rh ngoai Rh khi troi say

Time

Number

4/16/2010 10:55

1

74.5

4/16/2010 11:10

2

4/16/2010 11:25


108



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 13:40 4/16/2010 13:55

13

70.5

18.4

33.2

39.2

26.7

34.2

1.02

4/16/2010 14:10

14

70.5

18.4

33.2

39.2

27

34.2

1.10

4/16/2010 14:25

15

69.3

18.4

33.2

38.2

27

34.2

1.17

4/16/2010 14:40

16

69.3

18.4

33.2

39.2

27.1

34.2

1.23

4/16/2010 14:55

17

69.3

18.6

33.2

39.7

27

36.7

1.36

4/16/2010 15:10

18

69.4

18.6

33.7

39.7

27.5

36.7

1.45

4/16/2010 15:25

19

69.3

18.6

33.7

39.7

27.9

36.7

1.50

4/16/2010 15:40

20

69.3

18.6

33.7

39.7

27.7

36.7

1.57

4/16/2010 15:55

21

69.3

18.6

33.2

39.7

27.5

36.7

1.63

4/16/2010 16:10

22

70.8

18.6

33.2

39.7

27.3

36.7

1.74

4/16/2010 16:25

23

70.8

18.4

33.2

39.2

27.6

34.2

1.84


109



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 80 70 60

Rh ngoai troi

50

Rh khi say T ngoai troi

40

T khi say

30

T buong lanh T xa

20

Lượng ẩm ngưng tụ, (kg)

10 0

Hình 4-4. Sơ đồ các thông số chế độ sấy hồi lưu hoàn toàn * Bảng kết quả thí nghiệm ở chế độ sấy thải bỏ tác nhân Bảng 4-6. Bảng kết quả thí nghiệm ở chế độ sấy thải bỏ tác nhân T ngoai troi

T khi say

T buong lanh

T xa

Lƣợng ẩm ngƣng tụ, (kg)

21,4

32.2

39.3

35.8

39.3

0.0

75.5

21,4

32.2

41.9

33.8

41.9

0.2

3

74.4

21.4

32.2

34.2

27.6

34.2

0.4

4

74.4

21.6

32.2

36.7

27

36.7

0.7

Rh ngoai Rh khi troi say

Time

Number

4/17/2010 9:00

1

75.5

4/17/2010 9:15

2

4/17/2010 9:30 4/17/2010 9:45


110



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 4/17/2010 10:00

5

74.5

21.4

32.2

34.2

27

34.2

1,0

4/17/2010 10:15

6

74.8

21.6

32.2

36.7

27.2

36.7

1,2

4/17/2010 10:30

7

74.5

21.4

32.2

34.2

26.5

34.2

1,5

4/17/2010 10:45

8

73.0

21.6

32.2

36.7

27.5

36.7

1,7

4/17/2010 11:00

9

72.2

21.6

32.2

36.7

26.9

36.7

1,8

4/17/2010 11:15

10

70.3

21.6

32.2

36.7

27.2

36.7

2,1

4/17/2010 11:30

11

70.3

21.4

32.2

34.2

27.4

34.2

2,3

4/17/2010 11:45

12

71.0

21.4

32.2

34.2

26.9

34.2

2,4

4/17/2010 12:00

13

70.5

21.4

33.2

34.2

26.7

34.2

2,6

4/17/2010 12:15

14

70.5

21.4

33.2

34.2

27

34.2

2,8

4/17/2010 12:30

15

69.3

21.4

33.2

34.2

27

34.2

2,9

4/17/2010 12:45

16

69.3

21.4

33.2

34.2

27.1

34.2

2,0

4/17/2010 13:00

17

69.3

21.6

33.2

36.7

27

36.7

3,1

4/17/2010 13:15

18

69.4

21.6

33.7

36.7

27.5

36.7

3,4


111



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 4/17/2010 13:30

19

69.3

21.6

33.7

36.7

27.9

36.7

3,6

4/17/2010 13:45

20

69.3

21.6

33.7

36.7

27.7

36.7

3,8

4/17/2010 14:00

21

69.3

21.6

33.2

36.7

27.5

36.7

3,9

4/17/2010 14:15

22

70.8

21.6

33.2

36.7

27.3

36.7

4,2

4/17/2010 14:30

23

70.8

21.4

33.2

34.2

27.6

34.2

4,5

4/17/2010 14:45

24

70.8

21.4

33.2

34.2

27.6

34.2

4,8

4/17/2010 15:00

25

70.8

21.4

33.2

34.2

27.6

34.2

5,1

80 70 60 Rh ngoai troi

50

Rh khi say T ngoai troi

40

T khi say

30

T buong lanh T xa

20

Lượng ẩm ngưng tụ, (kg)

10 0

Hình 4-5. Sơ đồ các thông số chế độ sấy thải bỏ tác nhân GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

112



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 4.3.6. Kết luận rút ra từ thực nghiệm

Từ mô hình hệ thống sấy lạnh ta tiến hành thí nghiệm sấy Cà rốt ở hai chế độ sấy hồi lƣu hoàn toàn và chế độ sấy thải bỏ tác nhân. Dựa vào sản phẩm thu đƣợc từ quá trình sấy và các số liệu thu đƣợc từ hai chế độ bằng việc ứng dụng phầm mềm Labview ta đƣa ra các kết luận sau: * Thực nghiệm quá trình sấy trên mô hình ta nhân thấy rằng chế độ sấy thực nghiệm đảm bảo độ chính xác so với các kết quả tính toán lý thuyết ở trên. * Sản phẩm ở hai chế độ sấy đều đạt yêu cầu về màu sắc, mùi vị. * Lƣợng ẩm ngƣng tụ ở chế độ sấy hồi lƣu ít hơn so với lƣợng ẩm ngƣng tụ từ chế độ sấy thải bỏ tác nhân. Do phải ngƣng tụ ẩm từ môi trƣờng nên năng suất của dàn lạnh ở chế độ sấy không hồi lƣu lớn hơn chế độ sấy hồi lƣu hoàn toàn. Do đó, chí phí năng lƣợng cho mỗi kg thành phẩm chế độ sấy không hồi lƣu cao hơn. * Có nhiều yếu tố tác động đến quá trình sấy nhƣ nhiệt độ, vận tốc tác nhân sấy; năng suất khử ẩm của dàn lạnh cũng cần phải tính đến để tăng thế sấy vv… 4.4. Ứng dụng phần mềm Labview vào nghiên cứu thực nghiệm 4.4.1.Khái niệm về phần mềm đồ họa LabView LabView (Laboratory Virtual Istrument Engineerring Worbench) là một chƣơng trình ứng dụng phát triển, dựa trên cơ sở ngôn ngữ lập trình đồ họa G, thƣờng đƣợc sử dụng cho mục đích đo lƣờng, xử lý, điều khiển tham số và mô phỏng thiết bị. Là một ngôn ngữ lập trình đa năng, giống nhƣ C hoặc Visual Basic, LabView có các thƣ viện hàm cho các nhiệm vụ khác nhau. Với mục đích xây dựng một ngôn ngữ chuyên dụng cho các bài toán khoa học kỹ thuật, các thƣ viện hàm đƣợc cung cấp bởi LabView rất mạnh, phong phú và luôn đƣợc phát triển để tƣơng thích với sự phát triển của phần cứng và các yêu cầu thực tiễn. Khác với ngôn ngữ lập trình thông thƣờng (ngôn ngữ dòng lệnh) LabView sử dụng ngôn ngữ lập trình G – ngôn ngữ lập trình đồ hình – để tạo các chƣơng trình ở dạng sơ đồ khối. Do đó ngƣời lập trình có thể tạo thiết kế một giao diện mô phỏng theo panel của các thiết bị vật lý thực. Nó còn tạo ra một cái nhìn trƣc quan trong việc xây dựng mã nguồn giúp ngƣời lập trình trong thiết kế hệ thống, gỡ rối và kiểm tra chƣơng trình. GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

113



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 4.4.2. Kỹ thuất lập trình cơ bản trên LabView a) Cấu trúc chƣơng trình

Các chƣơng trình xây dựng trên LabView (Vis) tƣơng tự nhƣ các function của một ngôn ngữ lập trình dòng lệnh. Một số Vis gồm ba phần: Giao diện với ngƣời sử dụng – front panel, lƣu đồ cung cấp mã nguồn – Block Diagram, và biểu tƣợng kết nối – Icon/Conector. - Front Panel: Là nơi giao tiếp giữa ngƣời dùng và chƣơng trình. Nó tƣơng tự nhƣ một panel của các thiết bị vật lý, bao gồm các nút bật, công tắc chuyển mạch, bộ hiển thị,… - Block Diagram: VI nhận lệnh từ block diagram. Đây là một phƣơng thức đƣợc sử dụng trong G – ngôn ngữ đồ hình. Block Diagram thƣờng có các đối tƣợng, các hàm và SubVI, đƣợc kết nối với nhau theo một quy tắc nhất định để cung cấp mã nguồn đồ hình cho VI thực hiện. Block Diagram gồm có các terminal, node và wire. Terminal là cổng truyền dữ liệu giữa block diagram với front panel hoặc giữa các node trong cùng một block diagram. Để hiển thị các terminal của hàm hoặc VI, kích chuột phải vào icon chúng rồi chọn menu: Show>>Terminal. Note là các phần tử thực hiện chƣơng trình. Chúng tƣơng tự nhƣ các mệnh đề, toán tử, hàm hoặc chƣơng trình con ở trong các ngôn ngữ lập trình dòng lệnh. - Icon và Connector: VI có thể thực hiện một cách độc lập hoặc đƣợc một VI khác gọi tới nhƣ một chƣơng trình (SubVI). Để làm điều này LabView đƣa ra khái niệm Icon và Connector. Icon là biểu tƣợng của một VI, đƣợc dùng khi sử dụng VI này nhƣ một SubVI trong một VI khác. Một VI gọi tới một VI khác bằng cách đƣa icon của nó vào block diagram. Connector là một phần tử của terminal dùng để kết nối các đầu vào hoặc các đầu ra của một SubVI với các node khác trong block diagram của VI gọi nó. Mỗi VI có một icon mặc định hiển thị trong bảng Icon ở góc trên bên phải của của sổ Front Panel hoặc Block Diagram. Để hiển thị connector của một VI trên front panel, kích chuột phải vào icon và chọn menu: Show>>Connector.


114



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh b) Công cụ hỗ trợ lập trình

- Tools palette: bao gồm các chế độ làm việc của chuột. Các công cụ có trong tools palette đƣợc sử dụng để soạn thảo hoặc chạy chƣơng trình. Để truy cập vào tools palette chọn menu: Window>>Show Tools palette. - Controls palette: Là bảng chứa các bộ điều khiển và chỉ thị đƣợc sử dụng trên front panel của các VI. Controls là các terminal đầu vào, dùng để cung cấp dữ liệu cho VI còn Indicators là các terminal đầu ra dùng để hiển thị dữ liệu cho VI tạo đƣợc. Để truy cập vào control panel ta chọn menu: Window>>Show Controls palette. - Functions palette: Functions là các node cơ bản trong ngôn ngữ lập trình G, nó tƣơng tự các toán tử hoặc các hàm trong ngôn ngữ thông thƣờng. Functions có biểu tƣợng màu vàng, không có front panel và block diagram (do chúng không phải là các VIs). Có thể truy nhập các functions từ Window>> Functions palette. Functions đƣợc sử dụng để xây dựng block diagram. LabView có thƣ viện hàm rất mạnh và phong phú để xử lí kết quả cũng nhƣ điều khiển và mô phỏng thiết bị nhƣ: các hàm xử lí toán học – Numeric Functions, các hàm biến đổi logic – Boolean Functions, các hàm xử lý mảng và ma trận – Array Functions. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật mà các thƣ viện hàm trên LabView luôn luôn đƣợc phát triển và chuyên dụng hóa để ngƣời dùng có thể cập nhật và sử dụng hiệu quả cho mục đích của mình. c) Ứng dụng phần mềm Labview vào nghiên cứu thực nghiệm Mô hình labview sử dụng trong việc cài đặt và ghi nhận kết quả của thí nghiệm trên máy sấy lạnh. Giao diện của chƣơng trình gồm các đồ thị ghi nhận các giá trị nhiệt độ và độ ẩm của môi trƣờng, nhiệt độ và độ ẩm tác nhân sấy, nhiệt độ buồng lạnh và nhiệt độ khí xả. Dựa vào chƣơng trình đã lập trình ta có thể ghi nhận các kết quả từ đó tìm ra chế độ sấy tối ƣu đối với từng loại vật liệu tiến hành thực nghiệm.


115




Hình 4-6. Giao diện chương trình ứng dụng phần mềm Labview GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

116



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 4.5 Một số yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm sấy a) Nhiệt độ sấy

Yếu tố ảnh hƣởng nhiều đến chất lƣợng sản phẩm rau quả khô là nhiệt độ sấy. Nếu nhiệt độ sản phẩm trong quá trình sấy cao hơn 60 oC thì prôtêin bị biến tính. Nếu trên 90 o

C thì fruetoza bắt đầu bị caramen hoá, các phản ứng tạo ra mebanoizin, polime hoá hợp

chất cao phân tử ... xảy ra mạnh và ở nhiệt độ cao hơn nữa rau quả có thể bị cháy. Rau quả đòi hỏi có chế độ sấy ôn hoà (nhiệt độ thấp). Nếu loại rau quả ít thành phần protêin thì nhiệt độ đốt nóng sản phẩm có thể lên đến 80-90 oC. Đối với sản phẩm không chần nhƣ chuối, đu đủ thì có thể sấy nhiệt độ cao, sau đó giảm dần xuống. Quá trình sấy còn phụ thuộc vào tốc độ tăng nhiệt của vật liệu sấy. Nếu tốc độ tăng nhiệt quá nhanh thì bề mặt mặt quả bị rắn lại và ngăn quá trình thoát ẩm. Ngƣợc lại, nếu tốc độ tăng chậm thì cƣờng độ thoát ẩm yếu. b) Độ ẩm không khí Muốn nâng cao khả năng hút ẩm của không khí thì phải giảm độ ẩm tƣơng đối của nó xuống. Có 2 cách làm giảm độ ẩm tƣơng đối của không khí: -

Tăng nhiệt độ không khí bằng cách dùng calorife.

-

Giảm nhiệt độ không khí bằng cách dùng máy hút ẩm.

Thông thƣờng khi vào lò sấy, không khí có độ ẩm 10-13%. Nếu độ ẩm của không khí quá thấp sẽ làm rau quả nứt hoặc tạo ra lớp vỏ khô trên bề mặt, làm ảnh hƣởng xấu đến quá trình thoát hơi ẩm tiếp theo. Nhƣng nếu độ ẩm quá cao sẽ làm tốc độ sấy giảm. Khi ra khỏi lò sấy, không khí mang theo hơi ẩm của rau quả tƣơi nên độ ẩm tăng lên (thông thƣờng khoảng 40 - 60%). Nếu không khí đi ra có độ ẩm quá thấp thì sẽ tốn năng lƣợng; ngƣợc lại, nếu quá cao sẽ dễ bị đọng sƣơng, làm hƣ hỏng sản phẩm sấy. Ngƣời ta điều chỉnh độ ẩm của không khí ra bằng cách điều chỉnh tốc độ lƣu thông của nó và lƣợng rau quả tƣơi chứa trong lò sấy. c) Lƣu thông của không khí. Trong quá trình sấy, không khí có thể lƣu thông tự nhiên hoặc cƣỡng bức. Trong các lò sấy, không khí lƣu thông tự nhiên với tốc độ nhỏ (nhỏ hơn 0,4m/s), do vậy thời gian sấy thƣờng kéo dài, làm chất lƣợng sản phẩm sấy không cao. Để khắc phục nhƣợc điểm GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

117




này, ngƣời ta phải dùng quạt để thông gió cƣỡng bức với tốc độ trong khoảng 0,4 - 4,0 m/s trong các thiết bị sấy. Nếu tốc độ gió quá lớn (trên 4,0 m/s) sẽ gây tổn thất nhiệt lƣợng. d) Độ của lớp sấy Độ dày của lớp rau quả sấy cũng ảnh hƣởng đến quá trình sấy. Lớp nguyên liệu càng mỏng thì quá trình sấy càng nhanh và đồng đều, nhƣng nếu quá mỏng sẽ làm giảm năng suất của lò sấy. Ngƣợc lại, nếu quá dày thì sẽ làm giảm sự lƣu thông của không khí, dẫn đến sản phẩm bị "đổ mồ hôi" do hơi ẩm đọng lại. Thông thƣờng nên xếp lớp hoa quả trên các khay sấy với khối lƣợng 5 – 8 kg/m2 là phù hợp.


118




Chƣơng 5 HIỆU QUẢ KINH TẾ 5.1. Chi phí nguyên liệu, nhiên liệu Các thông số đã có: * Tỉ lệ tƣơi/khô = 7,7 * Năng suất sấy : 1,9 kg/mẻ * Công suất tổng: 2,55 kW(Máy nén 1,71 kW và quạt 0,44kW, chiếu sáng 0,4kW). * Giá thành điện : 1000đ/hWh * Giá thành một kg nguyên liệu đầu vào 6000 đ/kg Ta tính đƣợc: - Năng suất sấy (kg/h) = Năng suất sấy /thời gian sấy mỗi mẻ = 1,9/28,2 = 0,0673 kg/h - Chi phí nhiên liệu để sấy 1kg cà rốt khô. Chi năng lƣợng (đ/kg) = Năng lƣợng động cơ (kWh)*giá năng lƣợng(đ/kWh)/năng suất sấy (kg/h) = 2,55*1000/0,0673 = 37890 đ/kg 5.2. Chi phí lao động * Tiền nhân công 1 ngƣời là: 40000 VNđ/1ngƣời * Số công nhân phục vụ: 2 ngƣời chia làm 2 ca trên một mẻ sấy * Vậy chi phí cho nhân công là: 40000 x 2 =80000 VNđ/1mẻ * Chi phí lao động cho một kg thành phẩm là: 80000/1,9= 42105 đ/kg 5.3. Chi khấu hao Giả sử ta có thể sấy 24 giờ mỗi ngày. Năng suất sấy mỗi ngày (kg) = Năng suất sấy (kg/h)*24(h/ngày) = 0,0673.24 = 1,62 kg/ngày → Năng suất sấy mỗi năm (kg) = số ngày sấy mỗi năm* Năng suất sấy mỗi ngày (kg/ngày) = 365.1,62 = 591,3 kg/năm


119




 Để đơn giản cho việc tính toán kinh tế, ta thay thế bơm nhiệt bằng một máy điều hòa có công suất lạnh tƣơng tự nhƣ bơm nhiệt đã tính toán. Với công suất lạnh của dàn lạnh là 2,32 kW tƣơng đƣơng với công suất lạnh là 8400 Btu/h. Ta chọn máy điều hòa của hãng Daikin có model là FXAQ25MAVE với các thông số: + Năng suất dàn lạnh 9900 Btu/h; + Công suất điện 815 W; + Dòng điện 3,94 A; + Môi chất sử dụng R22; + Gía tiền 12000000 đ;  Tính thêm khoản đầu tƣ ban đầu để xây dựng hầm sấy và mua quạt, Vậy tổng vốn đầu tƣ cho toàn bộ buồng sấy ƣớc tính đạt là, tổng đầu tƣ = 15000000 đ Tuổi thọ của hệ thống có thể 10 năm. Do diện tích đặt máy sấy không nhiều nên bỏ qua khấu hao nhà xƣởng.  Khầu hao phần sấy và động cơ mỗi năm là: Khấu hao = tổng đầu tƣ / tuổi thọ =15000000/10 = 1500000 đ => Chi khấu hao = khấu hao mỗi năm/ Lƣợng sấy mỗi năm = 1500000/591,2= 2540 đ/kg Bảng 5-1. Tổng hợp các thành phần chi phí Các loại chi phí Chi phí cố định

Thành phần chi phí sấy

Chi phí (đ)

Chi phí khấu hao và sữa chữa

2540

Chi phí nguyên liệu tƣơi

45790

Chi phí năng lƣợng động cơ

37890

Không tính đến chi phí vận hành

42105

Chi phí vận hành Tổng cộng chi phí để có 1kg Cà rốt sấy khô (đ/kg)

128235

Chƣơng 6 GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

120




KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 6.1. Kết luận Dựa trên các kết quả tính toán và thực nghiệm nghiên cứu quá trình sấy lạnh rau quả ở hai chế độ sấy khác nhau trên mô hình máy sấy lạnh tại Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Trƣờng Đại học Công nghiệp Tp Hồ Chí Minh ta rút ra kết luận: - Bƣớc đầu xây dựng đƣợc quy trình công nghệ sấy Cà rốt trên mô hình máy sấy lạnh của Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh, Đại học Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh, thông qua hai chế độ sấy tiến hành thực nghiệm. - Xác định đƣợc các thông số quá trình của hai chế độ sấy qua đó xác định đƣợc ƣu nhƣợc điểm của mỗi chế độ, từ đó xây dựng đƣợc những quy trình sấy rau quả riêng biệt. - Việc sử dụng máy sấy lạnh bơm nhiệt để sấy các loại vật liệu đòi hỏi nhiệt độ thấp, với các yêu cầu khắt khe về chất lƣợng nhƣ màu sắc, mùi vị là rất khả thi. Việc xây dựng một mô hình hoàn chỉnh có thể ứng dụng vào quá trình sản xuất thực tế. -

Đối với máy sấy lạnh việc xác định năng suất lạnh của dàn lạnh đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc xác định chế độ sấy tối ƣu của thiết bị, chi phí đầu tƣ, chi phí vận hành thiết bị.

-

Hiệu suất tách ẩm tối ƣu và áp suất bay hơi tối ƣu là cơ sở cho việc thiết kế một hệ thống điều khiển thích hơp ứng dụng phần mềm Labview, qua đó chúng ta có thể dễ dàng điều khiển quá trình sấy ở nhiều chế độ khác nhau một cách dễ dàng.

6.2. Đề nghị -

Vì thời gian thực hiện đề tài hạn chế nên việc tiến hành thực nghiệm mô hình với các chế độ khác nhau về thông số vận tốc tác nhân sấy, cũng nhƣ chƣa tìm đƣợc dải nhiệt độ sấy tối ƣu đối với các vật liệu, đòi hỏi phải nghiên cứu sâu hơn để xây dựng nên mô hình chuẩn đối với nhiều vật liệu sấy khác nhau.

-

Việc kết hợp quá trình sấy lạnh với việc thu hồi tinh dầu của vật liệu sấy bay hơi ngƣng tụ ở dàn lạnh đối với một số vật liệu có nhiều tinh dầu cũng cần đƣợc nghiên cứ phát triển.


121



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh -

Cần phải cải tiến máy sấy bơm nhiệt có khả năng sấy phù hợp với các loại VLS khác nhau để tăng khả năng làm việc của máy.

-

Cần lắp thêm mạch điều khiển và mạch bảo vệ để làm tăng tính tự động hóa của thiết bị.

-

Lắp đặt thêm bộ biến tần điều khiển vận tốc của quạt, qua đó có thể điều khiển chế độ sấy ở những vận tốc khác nhau để tìm ra chế độ sấy tối ƣu.

TÀI LIỆU THAM KHẢO


122




1. Bùi Trung Thành (2009) - Lý Thuyết & Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Sấy Trƣờng ĐH Công Nghiệp TP HCM. 2. Trần Văn Phú (2004) – Tính toán và thiết kế hệ thống sấy – NXB Khoa Học và Kỹ Thuật. 3. Hoàng Văn Chƣớc (2006)–Thiết kế hệ thống thiết bị sấy- Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật. 4. Nguyễn Văn Lụa (2006) - Kỹ Thuật Sấy Vật Liệu - – NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh. 5. Hoàng Đình Tín – Truyền Nhiệt & Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt - NXB Khoa Học và Kỹ Thuật. 6. Phạm Lê Dần, PGS.TS Bùi Hải (2004) - Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật – Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật. 7. Nguyễn Đức Lợi (2006) - Hƣớng dẫn thiết kế hệ thống lạnh- Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật. 8. Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy (1994) – Kỹ thuật lạnh cơ sở - Nhà xuất bản Giáo Dục. 9. PGS.TS Võ Chí Chính (2000) – Giáo trình Điều Hoà Không Khí – NXB Khoa Học và Kỹ Thuật. 10. Nguyễn Văn May (2005) - Bơm Quạt Máy Nén – NXB Khoa Học và Kỹ Thuật. 11. Trần Thanh Kỳ (2006) - Máy Lạnh - NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh. 12. Quy trình công nghệ sản xuất các sản phẩm rau quả lạnh đông và rau quả sấy khô - (Từ Internet) 13. Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy (1994) - Kỹ thuật lạnh cơ sở – Nhà xuất bản Giáo Dục. 14. Phạm Văn Tùy (2005) - Phƣơng Pháp Tính Toán Và Phân Tích Hiệu Quả Các Hệ Thống Lạnh - NXB Khoa học và Kỹ Thuật, Hà Nội. 15. Phạm Văn Tùy, Đỗ Thái Sơn, Vũ Khuy Huê, Nguyễn Thanh Liêm, Dƣơng Văn Vƣờng, Nguyễn Đắc Tuyên - Nghiên Cứu Công Nghệ Hút Ẩm Và Sấy GVHD: ThS. Bùi Trung Thành

123




Lạnh Nông Sản Thực Phẩm – Báo cáo tổng kết đề tài NCKH cấp Bộ B2001-2830, Hà Nội 7/2003. 16. Phạm Văn Tùy - Đặc điểm tính toán, thiết kế hút ẩm và sấy lạnh bằng bơm nhiệt máy nén – Tạp Chí KH&CN Nhiệt No54 (11/2003). 17. Phạm Văn Tùy, Nguyễn Thanh Liêm, Dƣơng Văn Vƣờng - Bơm nhiệt không khí/không khí với công nghệ hút ẩm và sấy khô –; Tạp Chí KH&CN Nhiệt No5 (2001). 18. Phạm Văn Tùy, Đỗ Thái Sơn, Nguyễn Luận - Hiệu quả sử dụng bơm nhiệt sấy lạnh ở công ty Bánh kẹo Hải Hà – Tạp Chí KH&CN Nhiệt No2 (1999). 19. Nguyễn Phong Nhã - Nghiên cứu thực nghiệm đặc tính động học quá trình bám tuyết trên bề mặt dàn bay hơi- tách ẩm máy sấy lạnh-, Hà Nội, 2007. 20. Giáo án kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm- Nguyễn Văn Lụa, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2003.


124


ĐỒ ÁN SẤY BƠM NHIỆT ( SẤY CÀ RỐT )

Recommend Documents