Tính toán, thiết kế hệ thống sấy năng lượng mặt trời kết hợp bơm nhiệt

Việt Nam là nước có sản lượng sản phẩm trong lĩnh vực nông, lâm, ngư nghiệp lớn, tuy nhiên chủ yếu ở dạng thô chưa chế biến nên thời gian bảo quản thấp, ảnh hưởng đến chất lượng và giá trị của sản phẩm.

Hiện nay cũng có rất nhiều phương pháp để bảo quản và sấy là một trong số đó. Trong sấy cũng có nhiều phương pháp khác nhau tùy thuộc vào từng loại sản phẩm và chất lượng theo yêu cầu. Nhưng hiện nay vấn đề năng lượng và giá thành là phần rất qua trọng trong thời buổi hội nhập của Việt Nam trên trường quốc tế.

Nước ta cũng được biết đến là quốc gia dồi dào về nguồn năng lượng bức xạ mặt trời với số giờ nắng trung bình hằng năm là trên 3000 giờ. Từ xa xưa ông cha ta đã biết cách tận dụng nguồn năng lượng vô tận đó để sấy có sản phẩm nông nghiệp và thủy sản, tuy nhiên hiệu quả lại không cao do phụ thuộc vào thời tiết, không khống chế được nhiệt độ…. Do vậy chất lượng sản phẩm cũng giảm đi khá nhiều mà chi phí lao động tăng.

Sấy bằng bơm nhiệt là phương pháp khá phổ biến hiện nay vì chi phí thấp mà chất lượng sản phẩm thu được khá tốt.

Vì vậy, sự kết hợp của phương pháp sấy bằng năng lượng bức xạ mặt trời và bơm nhiệt có thể là giải pháp để giảm chi phí sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm và tận dụng được nguồn năng lượng sạch vô tận.

Đề tài “ tính toán thiết kế hệ thống sấy năng lượng mặt trời kết hợp bơm nhiệt” nhằm hiện thực hóa phương pháp trên!

NỘI DUNG:

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY NĂNG LƯỢNG MẶT

TRỜI, BƠM NHIỆT, CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ..................................... 2

1. Tổng quan về sấy ............................................................................................... 2

1.1. Quá trình sấy ................................................................................................... 2

1.1.1. Khái niệm .............................................................................................. 2

1.1.2. Mục đích ................................................................................................ 2

1.2. Đặc điểm quá trình sấy .................................................................................... 2

1.2.1. Giai đoạn làm nóng ............................................................................... 3

1.2.2. Giai đoạn sấy tốc độ không đổi ............................................................. 3

1.2.3. Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần .............................................................. 3

1.3. Khuếch tán nước trong nguyên liệu ................................................................ 4

1.3.1 Sự khuếch tán của nước trong nguyên liệu .............................................. 4

1.3.2. Khuếch tán ngoại ..................................................................................... 5

1.3.3. Khuếch tán nội......................................................................................... 6

1.3.4 Mối quan hệ giữa khuếch tán ngoại và khuếch tán nội. ........................... 6

1.4 Một số nhân tố ảnh hưởng tốc độ sấy.............................................................. 7

1.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí. ...................................................... 7

1.4.2 Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí. ....................................... 8

1.4.3 Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí. ..................................... 8

1.4.4 Kích thước của nguyên liệu: .................................................................... 9

1.5 Những biến đổi của nguyên liệu trong quá trình làm khô. ............................... 9

1.5.1 Những biến đổi cảm quan: ........................................................................ 9

1.5.2 Những biến đổi về hóa học: .................................................................... 10

2. Sấy năng lượng mặt trời ................................................................................... 11

2.1. Sơ lược về mặt trời ........................................................................................ 11

iii

2.2. Ứng dụng vào lĩnh vực sấy ........................................................................... 14

3. Sấy bằng bơm nhiệt .......................................................................................... 19

3.1. Sợ lược về hệ thống bơm nhiệt .................................................................... 19

3.2. Lịch sử hình thành và phát triển của bơm nhiệt .......................................... 20

3.3. Các công trình ứng dụng bơm nhiệt trong sấy ............................................ 21

3.3.1. Các tác giả trong nước ......................................................................... 21

3.3.2. Các tác giả nước ngoài ........................................................................ 22

4. Chọn phương án thiết kế .................................................................................. 26

4.1. Sấy bơm nhiệt ................................................................................................ 26

4.2. Sấy bức xạ mặt trời kết hợp đối lưu .............................................................. 28

4.3. Sấy năng lượng mặt trời kết hợp với tách ẩm từ dàn lạnh ............................ 29

4.4. Sấy năng lượng bức xạ mặt trời kết hợp bơm nhiệt ...................................... 31

CHƯƠNG II TÍNH THIẾT KẾ VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG

SẤY ...................................................................................................................... 33

1. Tính kích thước hệ thống sấy ........................................................................... 33

2. Tính toán nhiệt quá trình sấy ............................................................................ 34

2.1. Đồ thị sấy ..................................................................................................... 35

2.2. Xác định các điểm nút trên đồ thị I-d quá trình sấy .................................... 36

2.3. Tính thời gian sấy ........................................................................................ 37

2.4. Tính toán nhiệt quá trình ............................................................................. 38

2.4.1. Xác định lượng ẩm bốc hơi ................................................................. 38

2.4.2. Lượng không khí khô cần thiết để làm bay hơi 1 kg ẩm .................... 39

2.4.3. Lượng nhiệt thu được từ ngưng tụ 1kg ẩm ......................................... 39

2.4.4. Năng suất của quạt gió:( Vq) ............................................................... 39

2.4.5. Nhiệt lượng bức xạ mặt trời ................................................................ 40

2.4.6. Tổn thất nhiệt ...................................................................................... 41

2.4.7. Nhiệt lượng dàn nóng cung cấp cho quá trình sấy để làm bay hơi 1 kg

ẩm ............................................................................................................. 41

3. Tính và chọn các thiết bị cho bơm nhiệt .......................................................... 42

iv

3.1. Sơ đồ và chu trình của bơm nhiệt .................................................................. 42

3.2. Chọn môi chất lạnh ........................................................................................ 44

3.3. Tính chọn công suất máy nén lạnh cho bơm nhiệt ........................................ 44

3.4. Tính chọn dàn ngưng ..................................................................................... 47

3.5. Tính chọn dàn bay hơi ................................................................................... 54

3.6. Tính và điều chỉnh chiều dài ống mao .......................................................... 60

3.7. Chọn quạt cho hệ thống................................................................................ 61

3.8. Chọn đường ống dẫn môi chất ...................................................................... 62

CHƯƠNG 3 LẮP ĐẶT, CHẠY THỬ VÀ ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ KỸ

THUẬT ................................................................................................................ 64

1. Chuẩn bị vật tư, thiết bị và lắp đặt ................................................................... 64

1.1 Chuẩn bị vật tư, thiết bị ................................................................................. 64

1.2 Tiến hành lăp đặt ........................................................................................... 66

CHƯƠNG 4 TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA, VẬN HÀNH HỆ THỐNG SẤY ... 80

1. Mạch động lực ................................................................................................. 80

2. Hệ thống tự động hóa ....................................................................................... 80

3. Vận hành hệ thống ........................................................................................... 83

3.1. Sấy ở chế độ bức xạ mặt trời kết hợp bơm nhiệt ........................................... 83

3.2. Sấy bức xạ mặt trời kết hợp đối lưu .............................................................. 83

3.3. Sấy bức xạ mặt trời kết hợp làm lạnh tách ẩm .............................................. 84

3.4. Sấy bằng bơm nhiệt ....................................................................................... 84

CHƯƠNG 5 THỬ NGHIỆM MỘT SỐ SẢN PHẨM SẤY ................................ 85

1. Xây dựng đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy ..................................... 87

2. Chất lượng cảm quan ....................................................................................... 89

3. Tỉ lệ hút ẩm ...................................................................................................... 92

4. Mức tiêu hao năng lượng cho 1 kg sản phẩm sấy............................................ 92

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................ 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO .

LINK DOWNLOAD

Sấy bằng bơm nhiệt là phương pháp khá phổ biến hiện nay vì chi phí thấp mà chất lượng sản phẩm thu được khá tốt.

Đề tài “ tính toán thiết kế hệ thống sấy năng lượng mặt trời kết hợp bơm nhiệt” nhằm hiện thực hóa phương pháp trên!

NỘI DUNG: