Đồ án Nghiên cứu quy trình công nghệ sấy ớt tính toán, thiết kế máy sấy bơm nhiệt năng suất 200 kg/mẻ

ại trung tâm NL & MNN của trường Đại Học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh với ẩm độ của TNS thấp, quạt không có dụng cụ làm thay đổi lưu lượng, hơn nữa khi sấy rau quả nếu nhiệt độ sấy lớn hơn 600C sẽ làm Protein bị biến tính nên chúng tôi chỉ chọn một thông số là nhiệt độ với ba mức 450C, 500C, 550C để sấy thí nghiệm. 4.1.6. Kết quả khảo nghiệm. Thí nghiệm sấy ở nhiệt độ 450C Thí nghiệm được thực hiện ngày 14 và 21/05/2009 với các số liệu ban đầu của các ngày như sau:  Ngày 14/05/2009: Khối lượng ớt trên các khay: Khay 4 = 760g, khay 5 = 710g. Ẩm độ ban đầu 86,7%, sấy xuống ẩm độ 8%. Số liệu thu được trong quá trình sấy ở phụ lục 3.  Ngày 21/05/2009: Khối lượng ớt trên các khay: Khay 4 = 660g, khay 5 = 660g Ẩm độ ban đầu 86,7%, sấy xuống ẩm độ 8%. Số liệu thu được trong quá trình sấy ở phụ lục 6. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 29 - Đồ thị giảm ẩm của quá trình sấy ớt ở 450C Hình 4.4: Quá trình giảm ẩm của ớt theo thời gian ở 45oC Nhận xét: - Thời gian sấy ở nhiệt độ 45oC dao động trong khoảng 3236 (giờ) - Trong khoảng 24(giờ) đầu của ngày 21/05, tốc độ thoát ẩm của hai khay gần như nhau, do chúng tôi chuyển đổi vị trí các khay sau mỗi lần cân. Trong khoảng từ 24-36(giờ) khay 4 đặt trên nên tốc độ thoát ẩm chậm, khay 5 đặt dưới khô trước. Ngày 14/05 trong khoảng 28(giờ) đầu thì tốc độ giảm ẩm của khay 4 nhanh hơn khay 5, về sau đổi vị trí khay 4 lên trên nên thời gian sấy như nhau. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 30 - Thí nghiệm sấy ở nhiệt độ 500C. - Thí nghiệm được thực hiện ngày 07 và 18/05/2009 với các số liệu ban đầu của các ngày như sau:  Ngày 07/05/2009: Khối lượng ớt trên các khay: Khay 4 = 870g, khay 5 = 970g. Ẩm độ ban đầu 86,7%, sấy xuống ẩm độ 8%. Số liệu thu được trong quá trình sấy ở phụ lục 1.  Ngày 18/05/2009: Khối lượng ớt trên các khay: Khay 4 = 730g, khay 5 = 710g Ẩm độ ban đầu 86,7%, sấy xuống ẩm độ 8%. Số liệu thu được trong quá trình sấy ở phụ lục 4. Đồ thị giảm ẩm quá trình sấy ớt ở 500C Hình 4.5. Quá trình giảm ẩm của ớt theo thời gian ở 50oC Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 31 -  Nhận xét: - Thời gian sấy ở 50oC giao động từ 24  28 (giờ) - Trong khoảng 8(giờ) đầu, tốc độ thoát ẩm của hai khay gần như nhau. Sau 8h tiếp theo tốc độ thoát ẩm của khay 4 nhanh hơn khay 5, trong 4(giờ) cuối cùng, đổi khay 4 lên trên, khay 5 xuống dưới thì thời gian sấy hai khay đều nhau. Thí nghiệm sấy ở nhiệt độ 55oC - Thí nghiệm được thực hiện ngày 12 và 19/05/2009 với các số liệu ban đầu của các ngày như sau:  Ngày 12/05/2009: Khối lượng ớt trên các khay: Khay 4 = 810g, khay 5 = 810g. Ẩm độ ban đầu 86,7%, sấy xuống ẩm độ 8%. Số liệu thu được trong quá trình sấy ở phụ lục 2.  Ngày 19/05/2009: Khối lượng ớt trên các khay: Khay 4 = 660g, khay 5 = 660g Ẩm độ ban đầu 86,7%, sấy xuống ẩm độ 8%. Số liệu thu được trong quá trình sấy ở phụ lục 5. Đồ thị giảm ẩm quá trình sấy ớt ở 550C Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 32 - Hình 4.6. Quá trình giảm ẩm của ớt theo thời gian ở 55oC Nhận xét: - Thời gian sấy ở 550C giao động từ 22 24(giờ). - Tốc độ thoát ẩm của khay 4 nhanh hơn, 4(giờ) cuối cùng đổi vị trí khay 4 lên trên nên thời gian sấy như nhau. 4.1.7. Nhận xét kết quả khảo nghiệm. 1. Màu sắc: ANOVA Table Analysis of Variance ----------------------------------------------------------------------------- Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value ----------------------------------------------------------------------------- Between groups 62,0093 2 31,0046 79,91 0,0000 Within groups 82,6389 213 0,387976 ----------------------------------------------------------------------------- Total (Corr.) 144,648 215 Summary Statistics Count Average Variance Min Max Sum ------------------------------------------------------------------------------------------------------- Mau 1 72 3,16667 0,309859 2,0 4,0 228,0 Mau 2 72 3,40278 0,441119 2,0 5,0 245,0 Mau 3 72 4,40278 0,41295 3,0 5,0 317,0 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- Total 216 3,65741 0,672782 2,0 5,0 790,0 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 33 - Multiple Range Tests -------------------------------------------------------------------------------- Method: 95,0 percent LSD Count Mean Homogeneous Groups -------------------------------------------------------------------------------- Mau 1 72 3,16667 X Mau 2 72 3,40278 X Mau 3 72 4,40278 X -------------------------------------------------------------------------------- Contrast Difference +/- Limits -------------------------------------------------------------------------------- Mau 1 - Mau 2 *-0,236111 0,204633 Mau 1 - Mau 3 *-1,23611 0,204633 Mau 2 - Mau 3 *-1,0 0,204633 -------------------------------------------------------------------------------- * denotes a statistically significant difference.  Bảng điểm trung bình đánh giá.  Nhận xét: Dựa vào bảng phân tích bảng ANOVA và bảng Summary Statistics, cụ thể hơn trong bảng Multiple Range Tets cho ta biết: ở mức độ tin cậy 95%, các mẫu trên khác biệt có ý nghĩa. Đồng thời điểm trung bình của mẫu 3 là cao nhất có nghĩa là mẫu 3 được đánh giá có màu sắc đẹp nhất. Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Box-and-Whisker Plot 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Điểm Đánh Gía Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 34 - 2. Mùi: ANOVA Table Analysis of Variance ----------------------------------------------------------------------------- Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value ----------------------------------------------------------------------------- Between groups 29,7778 2 14,8889 36,22 0,0000 Within groups 87,5556 213 0,411059 ----------------------------------------------------------------------------- Total (Corr.) 117,333 215 Summary Statistics Count Average Variance Minimum Maximum Sum --------------------------------------------------------------------------------------- Mau 1 72 2,88889 0,381847 2,0 4,0 208,0 Mau 2 72 3,16667 0,422535 2,0 4,0 228,0 Mau 3 72 3,77778 0,428795 2,0 5,0 272,0 --------------------------------------------------------------------------------------- Total 216 3,27778 0,545736 2,0 5,0 708, Multiple Range Tests ------------------ -------------------------------------------------------------- Method: 95,0 percent LSD Count Mean Homogeneous Groups -------------------------------------------------------------------------------- Mau 1 72 2,88889 X Mau 2 72 3,16667 X Mau 3 72 3,77778 X -------------------------------------------------------------------------------- Contrast Difference +/- Limits -------------------------------------------------------------------------------- Mau 1 - Mau 2 *-0,277778 0,210632 Mau 1 - Mau 3 *-0,888889 0,210632 Mau 2 - Mau 3 *-0,611111 0,210632 -------------------------------------------------------------------------------- *denotes a statistically significant difference. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 35 -  Bảng điểm trung bình đánh giá.  Nhận xét: Dựa vào bảng phân tích ANOVA và bảng Summary Statistics, cụ thể hơn trong bảng Multiple Range Tets cho ta biết: ở mức độ tin cậy 95%, các mẫu trên khác biệt có ý nghĩa. Đồng thời điểm trung bình của mẫu 3 là cao nhất có nghĩa là mẫu 3 được đánh giá có mùi đặc trưng nhất. 3. Trạng thái. ANOVA Table Analysis of Variance ----------------------------------------------------------------------------- Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value ----------------------------------------------------------------------------- Between groups 86,5833 2 43,2917 206,06 0,0000 Within groups 44,75 213 0,210094 ----------------------------------------------------------------------------- Total (Corr.) 131,333 215 Summary Statistics Count Average Variance Minimum Maximum Sum ---------------------------------------------------------------------------------------- Mau 1 72 2,38889 0,241002 2,0 3,0 172,0 Mau 2 72 3,01389 0,323748 2,0 4,0 217,0 Mau 3 72 3,93056 0,0655321 3,0 4,0 283,0 ---------------------------------------------------------------------------------------- Total 216 3,11111 0,610853 2,0 4,0 672,0 Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Box-and-Whisker Plot 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Điểm Đánh Giá Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 36 - Multiple Range Tests -------------------------------------------------------------------------------- Method: 95,0 percent LSD Count Mean Homogeneous Groups -------------------------------------------------------------------------------- Mau 1 72 2,38889 X Mau 2 72 3,01389 X Mau 3 72 3,93056 X -------------------------------------------------------------------------------- Contrast Difference +/- Limits -------------------------------------------------------------------------------- Mau 1 - Mau 2 *-0,625 0,150584 Mau 1 - Mau 3 *-1,54167 0,150584 Mau 2 - Mau 3 *-0,916667 0,150584 -------------------------------------------------------------------------------- * denotes a statistically significant difference.  Bảng điểm trung bình đánh giá.  Nhận xét: Dựa vào bảng phân tích ANOVA và bảng Summary Statistics, cụ thể hơn trong bảng Multiple Range Tets cho ta biết: ở mức độ tin cậy 95%, các mẫu trên khác biệt có ý nghĩa. Đồng thời điểm trung bình của mẫu 3 là cao nhất có nghĩa là mẫu 3 được đánh giá có trạng thái đạt nhất. Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Box-and-Whisker Plot 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Điểm Đánh Gía Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 37 -  Kết Luận: Sau quá trình phân tích thực nghiệm và xử lý số liệu, chúng tôi thấy ở chế độ sấy 55oC là hợp lý nhất về các mặt như: chất lượng sản phẩm, thời gian sấy và ớt giữ được trạng thái ban đầu của ớt ...vv. Như vậy chúng tôi chọn mức nhiệt độ sấy 55oC để làm phương án tính toán và thiết kế. 4.2. Tính toán thiết kế máy sấy bơm nhiệt: 4.2.1. Các thông số tính toán.  Vật liệu sấy. + Vật liệu sấy : Ớt sừng trâu. + Độ ẩm ban đầu : 1 = 86,7%. + Độ ẩm cuối: 2 = 8 %. + Khối lượng riêng của ớt:  ớt = 365,28 kg/m3  Tác nhân sấy. - Ta chọn tác nhân sấy là không khí với các thông số sau:  Thông số ngoài trời: theo tài liệu /3/, thông số trung bình trong năm của không khí tại Thành Phố Hồ Chí Minh : - Nhiệt độ trung bình: t0 = 25 0C. - Độ ẩm trung bình : 0 = 85 %.  Thông số không khí trước khi vào thiết bị buồng sấy. - Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị sấy: t2 = 55 0C. - Tốc độ gió là 3,5  4 m/s. Ta chọn  = 3,5 m/s.  Thông số không khí sau khi ra khỏi thiết bi buồng sấy. - Thông số không khí sau khi ra khỏi thiết bị buồng sấy phải cao hơn nhiệt độ đọng sương của không khí để tránh hiện tượng đọng sương trong buồng sấy. Từ điểm O(250C;85%) trên đồ thị I-d ta dóng theo đường d = const ta có ts = 230C. - Nhiệt độ tác nhân sấy sau thiết bị sấy được chọn sao cho nó phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương. Ta chọn t3 = 35 0C.  Thông số không khí sau dàn lạnh - Nhiệt độ: chon t1 = 8 0C. - Độ ẩm tương đối: quá trình làm lạnh trong dàn lạnh thường đạt đến trạng thái bão hòa nên nhiệt độ không khí sau dàn lạnh có thể lấy 1 = 100%. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 38 -  Thời gian sấy: chọn T = 20 h.  Năng suất máy sấy: 200kg/mẻ. 4.2.2. Lựa chọn mô hình thiết kế.  Lý do chọn mô hình: Do chúng tôi đã được khảo nghiệm sấy ớt trên máy sấy bơm nhiệt tại Trung Tâm NL & MNN của Trường Đại Học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh nên chúng tôi chọn máy sấy bơm nhiệt để làm cơ sở tính toán và thiết kế.  Mẫu máy thiết kế: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị sấy bơm nhiệt như hình vẽ. Hình 4.7. Sơ đồ nguyên lý của TBS bơm nhiệt.  Nguyên lý: - Ban đầu, không khí ngoài trời có trạng thái O(t0, 0 ) được đưa qua dàn lạnh. Tại đây, môi chất lạnh được đưa từ dàn nóng qua van tiết lưu vào dàn lạnh rồi trao đổi nhiệt với không khí. Bản thân môi chất hoá hơi rồi được hút về máy nén. Không khí trong buồng lạnh nhả nhiệt cho dàn lạnh làm cho nhiệt độ của nó giảm từ t0 xuống t4 và tiếp tục giảm xuống t1. Quá trình làm lạnh không khí làm cho không khí ẩm trở nên quá bảo hoà, nước ngưng tụ sẽ được thoát ra ngoài. Máy nén tiêu thụ năng lượng đưa môi chất lạnh đến dàn nóng. Không khí có nhiệt độ t1 được đưa qua dàn nóng. Ở đây, môi chất toả nhiệt ra không khí làm cho nhiệt độ của không khí tăng lên từ t1 đến t2. Sau đó, không khí đi qua buồng sấy, trao đổi nhiệt ẩm với VLS và thực hiện quá trình Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 39 - sấy làm bay hơi ẩm từ vật liệu. Không khí ra khỏi buồng sấy có thông số (t3, 3 ) được quạt thổi vào buồng lạnh và tiếp tục thực hiện quá trình sấy kín. Do đó trong quá trình sấy lý thuyết không chịu sự ảnh hưởng cuả nhiệt độ môi trường. Sơ đồ nguyên lý này được thể hiện rõ hơn trên hình vẽ bên.(hình 4.7) 4.2.2. Tính toán kích thước buồng sấy. - Năng suất buồng sấy: Gb = G1 = 200 kg/mẻ. - Thể tích buồng sấy: - Thể tích hữu dụng Vh = Vm b K G . , m 3. Trong đó: + ớt: Khối lượng riêng của vật liệu sấy, ớt =365,28 kg/m3. + KV: Hệ số điền đầy. KV = (0,40,5). Ta chọn KV = 0,4 Thay vào công thức ở trên, ta tính được Vh = 1,37 m3. - Thể tích toàn bộ buồng sấy: V = Vh + V, m3. Trong đó: V : Thể tích của các khảng 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. Ta chọn V = 0,4.Vh = 0,4.1,37 = 0,55 m3. -Vậy thể tích buồng sấy là: V = 1,92 m3. Với V đã tính toán được, ta chọn các kích thước của buồng sấy:  Vậy : DàixRộngxCao là: LBH = 1,6x1,2x1,0, m3. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 40 - 4.2.3. Xây dựng quá trình sấy lý thuyết trên đồ thị I-d. 1. Đồ thị I-d. Hình 4.8. Đồ thị I –d cho quá trình sáy lý thuyết. Trong đó: 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. Điểm 4: Trạng thái không khí trong dàn lạnh. 1-2: Quá trình gia nhiệt đẳng dung ẩm trong dàn nóng. 2-3: Quá trình sấy đẳng Entanpi trong thiết bị sấy. 3-4-1: Quá trình làm lạnh không khí và ngưng tụ ẩm trong dàn lạnh. 2. Tính toán quá trình sấy. a) Các thông số tại các điểm nút. Điểm 0 1 2 3 4 Nhiệt độ (oC) 25 8 55 35 20 Đô ẩm (%) 85 100 7 41 100 Áp suất hơi bão hòa (bar) 0,032 0,011 0,156 0,056 0,024 Dung ẩm của không khí (kg/kgkk) 0,017 0,007 0,007 0,015 0,015 Entanpi của không khí (kJ/kg) 68,50 25,00 73,00 73,00 58,00 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 41 - b) Tính toán nhiệt.  Lượng ẩm bay hơi trong quá trình sấy: W = G1 1 2 2 86,7 8 200. 100 100 8        = 171,087 kg/mẻ.  Lượng ẩm bốc hơi trong 1 giờ: Wh = 20 087,171W  = 8,55 kg/h  Lượng không khí khô cần thiết để làm bay hơi 1 kg ẩm: llt =  23 1 dd 125 kgkkk/kga  Lưu lượng không khí khô tuần hoàn trong quá trình sấy Llt = W.llt = 171,087.125 = 21386 kgkkk/mẻ  Nhiệt lượng dàn nóng cung cấp cho quá trình sấy để làm bay hơi 1 kg ẩm: qlt = 23 12 dd II   = 6000 kJ/kga.  Nhiệt lượng dàn nóng cung cấp để sấy 1 mẻ: Qlt = W.qlt = 171,09.6000= 1026522 kJ  Năng lượng tiêu hao cho quá trình sấy trong 1giây: Q0 lt = lt Q  = 14,26 kW  Lượng ẩm ngưng tụ: dlt = d3 –d2 = 0,015 – 0,007= 0,008 kga.  Lượng nhiệt thu được từ ngưng tụ 1kg ẩm: qll lt = llt.(I3 – I1) = 21386.(73,00 – 25,00) = 6000 J/kga.  Lượng nhiệt dàn lạnh thu được: Qll lt = W.qll lt = 171,09.6000 = 1026522 kJ Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 42 - 4.2.4. Xây dựng quá trình sấy thực tế trên đồ thị I-d. 1. Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy thực tế. - Phương trình cân bằng nhiệt cho TBS, theo CT (4.19) /5/. 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 lượng cung cấp để gia nhiệt tác nhân sấy. + Qbs - Nhiệt lượng 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 lượng tổn thất do vật liệu sấy mang ra. + Q5 - Nhiệt tổn thất ra môi trường theo kết cấu bao che. + Gvc.Cvc.(tm2 – tm1) = Qvc - Nhiệt lượng 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 ta có: q = q1 + q2 + qvc + q5 + qm Mà q = l(I2 - I1) hay q = l(I2 – I1) = l(I3’ – I1) + qv +q5 – Cntm1 Hay q = l(I3’ – I2) = Cntm1 - ( qvc + q5 + qm) Đặt Cntm1 - (qv + q5 + qm) =  - Tổn thất nhiệt để làm bay hơi 1 kg ẩm.  Suy ra l(I3’ – I2) =  hay I3’ = I2 + /l L, I1, d1 Gcv.Cvc.t m2 Q5 G2.Cm .tm2 (G2Cn +WC m). tm1 THIẾT BỊ SẤY Q Qbs L, I3', d3' Gvc.Cvc.t m1 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 43 - Tính :  Tổn thất nhiệt ra môi trường q5. + Nhiệt độ bên ngoài buồng sấy: tf1 = t0 = 25 0C + Nhiệt độ bên trong buồng sấy: tf2 = 2 3555 2 32  tt = 45 0C - Buồng sấy có tường làm bằng thép có chiều dày  = 3mm.Tra bảng phụ lục V/trang (271)/2/, ta có hệ số dẫn nhiệt  = 46 W/mK - Nhiệt tổn thất ra môi trường được 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: LxBxH = 1,6*1,2*1,0 m3. Ta tính tổng diện tích xung quanh của buồng sấy: F = 2(L.B + L.H + B.H)= 2.(1,6.1,2 + 1,6.1,0 + 1,2.1,0) = 9,43 m2 + t - Độ chênh nhiệt độ bên trong và bên ngoài buồng sấy , 0C t = tf2 - tf1 = 45 – 25 = 20 0C + K - Hệ số truyền nhiệt , W/m2K K = 1 21 11          - Với: 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 phương pháp lặp. + Giả thiết tw1 = 23,5 0C ( nhiệt độ vách trong của tường ), ta có phương trình cân bằng nhiệt : q = 1(tf1 -tw1) =   (tw1-tw2) = 2(tw2 - tf2) - Với tốc độ tác nhân sấy trong buồng sấy đã chọn  = 3,5 m/s. Theo công thức (7.46) /4/ (tốc độ không khí  < 5 m/s) ta có: + Hệ số toả nhiệt 1 được xác định theo công thức kinh nghiệm sau: 1 = 6,15 + 4,17.= 6,15 + 4,17.3,5 = 20,75 W/m2K tw2 tf2 tw1 tf1 1 2 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 44 - + Vậy mật độ dòng nhiệt truyền qua. q = 1(tf1 -tw1) = 20,745.(45 – 23,5 ) = 31,12 W/m2 + Nhiệt độ vách ngoài tường được xác định theo công thức: tw2 = tw1- q.   = 23,5 – 31,12. 46 003,0 = 23,498 0C + Nhiệt độ trung bình: ttb = 2 02 ttw  = 24,250C -Tra bảng thông số không khí với ttb = 24,250C tại bảng PV-4/ trang 305 /5/, ta có các thông số sau:  = 2,62.10-2 W/m2K;  = 15,46.10-6 m2/s; Pr = 0,702. +Tiêu chuẩn Grashoft: Gr = 2 3...   ltg  Gr.Pr = 26 33 )10.46,15( 0,1).20.(10.3.81,9   = 1,928.109 Ta có Gr.Pr = 1,928.109 thuộc khoảng (2.107 – 1.1013) Theo bảng 7.2 trang143/4/ ta có C = 0,135, n = 0,333 +Công thức tính Nusselt: Nu = C   1Pr. nGr = 0,135.( 1,928.109)0,333 = 167 +Hệ số toả nhiệt: 2 = l Nu . = 4,39 W/m2K  Suy ra q’ = 2.(tw2 - tf2) = 4,39.(23,498- 45) = 94,31 W/m2 + So sánh q và q’ q = q qq ' = 18,31 31,9418,31  = 2,03% < 5%  Sai số này rất nhỏ nên các kết quả tính trên được chấp nhận . Vậy, hệ số truyền nhiệt: K = 1 21 11          Hay K = 1 39,4 1 46 003,0 745,20 1        = 0,276 W/m2K Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 45 - +Nhiệt tổn thất ra môi trường trong 1giây là Q5 =K.F.t = 0,276.9,43.20 = 52,1 J/s. +Nhiệt tổn thất ra môi trường trong quá trình sấy: Q5 = 52,1.20.3600 = 3751175,2 J = 3751,18 kJ  Vậy q5 = W 5Q = 087,171 18,3751 = 21,93 kJ/kga  Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi qm. Qm = G2.Cm(tm2 – tm1), kJ Trong đó: Cớt = 3,76 kJ/kgK – Nhiệt dung riêng của ớt. + Nhiệt độ vật liệu sấy vào: tm1 = t0 = 25 0C + Nhiệt độ vật liệu sấy ra: tm2 = tf2 = 45 0C. Vậy nhiệt tổn thất do vật liệu sấy mang đi: Qm= 28,91.3,76.(45 - 25) = 2174,3 kJ  Suy ra: qm = W mQ = 087,171 3,2174 = 12,71 kJ/kga  Tổn thất nhiệt để làm nóng khay sấy qvc -Khay sấy được làm bằng nhôm có bề dày  = 3 mm. Theo phụ lục V/271 /2/ ta có thông số của nhôm là: CAl = 0,86 kJ/kg; Al = 2700 kg/m3. Với diện tích đã tính toán, ta chọn khay sấy có F = LxB= 1,4x 1,2 =1,68 m2. Số khay sấy là n = 5 khay. Vậy tổng diện tích khay sấy là: Fk = F.n = 1,68.5 = 2,5 m 2. -Khối lượng nhôm để làm khay sấy: GAl = V.Al = Fk. . Al = 2,5.0,003.2700 = 20,41 kg -Nhiệt tổn thất: Qvc = GAl.CAl(tm2 – tm1) = 20,41.0,86.(45 – 25) = 351,09 kJ Vậy qvc = W vcQ = 351,09 171,087 = 2,05 kJ/kga  Nhiệt hữu ích do ẩm mang vào q1 q1 = - Cn.tm1 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 46 - Trong đó: Cn - Nhiệt dung riêng của nước, Cn = 4,18 kJ/kgaK.  Vậy: q1 = - 4,18.25 = -104,5 kJ/kga  Ta có:  = 104,5 – (2,05+ 21,93+ 12,71) = 67,81 kJ/kga 2. Đồ thị I-d. -Do  = 67,81> 0 nên điểm 3’ trong quá trình sấy thực tế sẽ nằm bên trên điểm 3. Đồ thị I-d trong trường hợp sấy thực tế được biểu thị như sau: Hình 4.9. Đồ thị I- d cho quá trình sấy thực. Trong đó: 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 trường hợp sấy thực tế. Điểm 4’: Trạng thái không khí trong dàn lạnh trong trường hợp sấy thực tế. 1-2: Quá trình gia nhiệt trong dàn nóng. 2-3’: Quá trình sấy thực tế trong thiết bị sấy. 3’- 4’- 1: Quá trình làm lạnh không khí và ngưng tụ ẩm trong dàn lạnh trong trường hợp sấy thực tế. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 47 - 3. Tính toán quá trình sấy thực tế. a) Thông số tại các điểm nút của đồ thị. Tra theo đồ thị không khí ẩm. Điểm 0 1 2 3` 4` Nhiệt độ (oC) 25 8 55 35 23 Đô ẩm (%) 85 100 7 50 100 Áp suất hơi bão hòa (bar) 0,032 0,011 0,156 0,056 0,029 Dung ẩm của không khí (kg/kgkk) 0,017 0,007 0,007 0,018 0,018 Entanpi của không khí (kJ/kg) 68,50 25,00 73,00 81,50 70,00 b) Tính toán nhiệt quá trình sấy thực tế.  Lượng không khí khô cần thiết để làm bay hơi 1 kg ẩm: ltt = 2`3 1 dd  = 91 kgkkk/kga  Lưu lượng không khí tuần hoàn trong quá trình sấy Ltt = W.ltt = 171,09.91= 15553 kg/mẻ  Lưu lựợng không khí tuần hoàn trong 1 giây: Gkk =  ttL = 0,216 kg/s  Nhiệt lượng dàn nóng cung cấp cho quá trình sấy để làm bay hơi 1 kg ẩm: qtt = 2'3 12 dd II   = 4364 kJ/kga.  Nhiệt lượng dàn nóng cung cấp để sấy 1 mẻ: Qtt = W.qtt = 171,09.4364 = 746561 kJ  Năng suất nhiệt dàn nóng cung cấp để sấy trong 1 giây: Q0 tt = tt Q  = 10 kW.  Lượng ẩm ngưng tụ: dtt = d3` –d2 = 0,011 kga.  Lượng nhiệt thu được từ ngưng tụ 1kg ẩm: qll tt = ltt.(I3’ – I1) = 5136 kJ/kga.  Lượng nhiệt dàn lạnh thu được: Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 48 - Qll tt = W.qll tt = 171,09. 5136= 878765 kJ  Năng suất lạnh dàn lạnh cung cấp để làm lạnh trong 1 giây: lltt ktt Q Q  = 12,21 kW 4.2.5. Tính toán thiết kế máy sấy bơm nhiệt. 1. Chọn môi chất nạp và các thông số của môi chất. a. Chọn môi chất nạp. Môi chất của bơm nhiệt cũng có yêu cầu như đối với máy lạnh. Ngày nay, người ta vẫn dùng loại môi chất như: R12, R22, R502, R21, R113, R114… Do hệ thống bơm nhiệt làm việc ở nhiệt độ cao nên ta cần chọn môi chất nhiệt có nhiệt độ sôi cao. So sánh khả năng ứng dụng rộng rãi và ưu điểm nổi bật của các môi chất nhiệt ta chọn R22 làm môi chất lạnh cho bơm nhiệt. b. Nhiệt độ ngưng tụ. Dàn ngưng của bơm nhiệt có nhiệm vụ gia nhiệt cho không khí nên môi trường làm mát dàn ngưng chính là tác nhân sấy. Gọi tw2 là nhiệt độ không khí ra khỏi dàn ngưng. Theo yêu cầu thì tw2 = 55 0C. kt là hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu. Theo (8), đối với dàn ngưng giải nhiệt bằng gió, kt = (8 – 10 0C). Ta chọn kt = 10 0C. Khi đó, nhiệt độ ngưng tụ của môi chất là: tk = tw2 + kt = 55 + 10 = 65 0C. c. Nhiệt độ bay hơi. Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh có thể lấy như sau: t0 = tb - 0t tb - nhiệt độ không khí sau dàn bay hơi. Theo yêu cầu của hệ thống sấy tb = 8 0C. 0t : Hiệu nhiệt độ yêu cầu. Theo (14) thì hiệu nhiệt độ tối ưu là 0t = (8 – 13 0C). Ta chọn 0t = 8 0C. Như vậy nhiệt độ sôi của môi chất lạnh là: t0 = 8 – 8 = 0 0C Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 49 - NT BH MN HN T k q0 1 4 3' 1' 23 HN: Thiết Bị Hồi Nhiệt MN: Máy Nén NT: Thiết Bi Ngưng Tụ BH: Thiết Bị Bay Hơi TL: Van Tiết Lưu d. Nhiệt độ hơi hút. Để đảm bảo máy nén không hút phải lỏng người