Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - i - NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY ỚT TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY SẤY BƠM NHIỆT NĂNG SUẤT 200 KG/MẺ Sinh Viên Thực Hiện Vũ Minh Tâm Nguyễn Đình Kiên Khóa luận được đệ trình để đắp ướng cắp băng kỹ sư ngành Công Nghệ Nhiệt Lạnh Giáo viên hướng dẫn : ThS. Nguyễn Văn Xuân KS. Trần Thị Thanh Thủy Tháng 06 năm 2009 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - ii - RESEARCH PROCESS TECHNOLOGY DRIED PEPPERS CALCULATION, DESIGN HEAT PUMP DRYER MODEL WITH CAPACITY 200 KG/BATCH. Student: Vu Minh Tam Nguyen Dinh Kien GRADUATE COMPOSITION Speciality: Heat and Refrigeration Engineering Supervisor: Master: Nguyen Van Xuan Engineer: Tran Thi Thanh Thuy Ho Chi Minh, city June, 2009 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - iii - LỜI CẢM TẠ - Từ những ngày đầu bước chân vào giảng đường đại học cho đến lúc hoàn thành luận văn này, chúng tôi luôn nhận được sự quan tâm chỉ dạy và sự giúp đỡ tận tình của các thầy các cô. Qua luận văn này, chúng tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến:  Ban giám hiệu Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh.  Ban chủ nhiệm Khoa Cơ Khí - Công Nghệ.  Ban Trung Tâm NL & MNN Trường Đại Học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh.  Quý thầy cô đã tận tình chỉ dạy chúng tôi trong thời gian học tập tại trường.  Thầy ThS. Nguyễn Văn Xuân và cô KS. Trần Thị Thanh Thủy - người trực tiếp theo dõi, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ chúng tôi thực hiện đề tài này. - Cũng xin được cám ơn quý thầy, quý cô, các anh, các bạn ở Trung Tâm NL & MNN đã giúp đỡ chúng tôi trong thời gian thực hiện đề tài tại trung tâm. - Cuối cùng, chúng tôi muốn nói lời cám ơn đến ba mẹ cùng mọi người trong gia đình đã quan tâm, lo lắng, động viên chúng tôi trong những ngày học tập xa nhà. - Chúng tôi xin được gửi đến quý thầy cô, ba mẹ cùng tất cả mọi người lời chúc sức khoẻ và lời cám ơn chân thành nhất !!! Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2009. Sinh Viên Thực Hiện Vũ Minh Tâm Nguyễn Đình Kiên Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - iv - TÓM TẮT 1.Tên đề tài: “NGHIÊN CỨA QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY ỚT, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY SẤY BƠM NHIỆT VỚI NĂNG SUẤT 200KG/MẺ” 2. Thời gian và địa điểm thực hiện: - Thời gian: từ tháng 06/04 đến tháng 30/06 năm 2009. - Địa điểm: tại Trung Tâm Năng Lượng & MNN, trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh. 3. Mục đích: - Khảo nghiệm mô hình đã có sẵn với các chế độ sấy nhiệt độ khác nhau. - Tính toán, thiết kế máy sấy bơm nhiệt với năng suất 200 kg/mẻ dùng để sấy ớt. 4. Nội dung: Đề tài thực hiện với những nội dung sau: + Khảo nghiệm sấy ớt trên máy sấy bơm nhiệt đã có sẵn tại trung tâm NL & MNN. + Thiết kế mô hình máy sấy bơm nhiệt với năng suất 200kg/mẻ 5. Kết quả: - Đã khảo nghiệm máy sấy bơm nhiệt tại trung tâm NL & MNN của trường ĐHNL Tp,Hồ Chí Minh - Đã tìm ra quy trình công nghệ sấy ớt trên máy sấy bơm nhiệt. - Tính toán, thiết kế máy sấy bơm nhiệt với năng suất 200kg/mẻ dùng để sấy ớt. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - v - SUMMARY 1. Thesis title: “ RESEARCH PROCESS TECHNOLOGY DRIED PEPPERS CALCULATION, DESIGN HEAT PUMP DRYER MODEL WITH CAPACITY OF 200 KG/BATCH” 2. Duration and place: - Duration: from April 6 st to June 30 th , 2009 - Place: At Center for Agricultural Energy and Machinery, Nong Lam University. 3. Objectives: - Experiment of models available with The different dryings. - Calculation and design a heat pump dryers for drying chilli With capacity 200kg/ batch. 4. Main content: Project is implemented with main content follows. + Experiment of dried chilli on the heat pump dryers available in center for Agricultural Energy and Machinery, Nong Lam University. + Design model chilli dryer with heat pump capacity 200kg/ batch. 5. Results: - Have experience in dried chilli on the heat pump dryers in center for Agricultural Energy and Machinery, Nong Lam University. - Have found the process technology chilli drying on the heat pump dryers. - Calculation and design a heat pump dryers for drying peppers with capacity 200kg/ batch. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - vi - MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ iii TÓM TẮT iv SUMMARY v MỤC LỤC vi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT. ix DANH SÁCH CÁC HÌNH x DANH SÁCH CÁC BẢNG xi Chương 1 MỞ ĐẦU 1 Chương 2 TỔNG QUAN 3 2.1. Tổng quan về ớt cay. 3 2.1.1. Đặc điểm, nguồn gốc và phân loại ớt cay. 3 2.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ 4 2.1.3. Tính chất vật lý, thành phần hóa học của ớt cay. 5 2.2. Sơ lược về công nghệ sấy rau quả 6 2.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy. 7 2.2.2. Giản đồ trắc ẩm. 9 2.2.3. Phân loại phương pháp sấy 11 2.3.4. Giới thiệu về máy sấy bơm nhiệt 14 Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 3.1. Thời gian và địa điểm 20 3.2. Nguyên liệu và trang thiết bị thí nghiêm 20 3.3. Phương pháp xác định các tính chất cơ lý của VLS 21 3.3.1. Xác định kích thước và khối lượng của VLS: 21 3.3.2. Xác định ẩm độ của VLS 21 3.3.3. Xác đinh dung trọng của VLS 21 3.3.4. Phương pháp xác định màu: 21 3.4. Phương pháp bố trí thí nghiệm 21 3.4.1. Lựa chọn chế độ sấy 21 3.4.3. Phương pháp tiến hành thí nghiệm 22 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - vii - 3.5. Phương pháp xác định các chỉ tiêu 22 3.6. Phương pháp phân tích cảm quan 22 3.7. Phương pháp xử lý số liệu 23 3.8. Tính toán chi phí sấy và hiệu quả kinh tế 23 Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24 4.1. Thí nghiệm sấy ớt trên máy sấy bơm nhiệt. 24 4.1.1. Mục đích và yêu cầu: 24 4.1.2. Vật liệu khảo nghiệm 24 4.1.3. Máy sấy dùng trong khảo nghiệm. 26 4.1.4. Xác định quy trình công nghệ sấy ớt 28 4.1.5. Chọn chế độ sấy thí nghiệm. 30 4.1.6. Kết quả khảo nghiệm 30 4.1.7. Nhận xét kết quả khảo nghiệm 34 4.2. Tính toán thiết kế máy sấy bơm nhiệt: 39 4.2.1. Các thông số tính toán 39 4.2.2. Lựa chọn mô hình thiết kế 40 4.2.2. Tính toán kích thước buồng sấy. 41 4.2.3. Xây dựng quá trình sấy lý thuyết trên đồ thị I-d. 42 4.2.4. Xây dựng quá trình sấy thực tế trên đồ thị I-d. 44 4.2.5. Tính toán thiết kế máy sấy bơm nhiệt. 50 4.2.6.Tính toán dàn ngưng ( Thiết bị gia nhiệt bằng không khí ) 54 4.2.7. Tính toán dàn bay hơi (Thiết bị làm lạnh không khí). 60 4.2.7. Thiết bị hồi nhiệt. 66 4.2.8. Tính chọn máy nén 71 4.2.9. Tính toán trở lực và chọn quạt 75 4.3. Ướt tính chi phí sấy và thời gian hoàn vốn. 79 4.3.1. Các thành phần chi phí. 79 4.3.2.Tổng thu và thời gian hoàn vốn 81 Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 82 5.1. Kêt luận 82 5.2. Đề nghị. 82 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - viii - TÀI LIÊU THAM KHẢO 84 PHỤ LỤC 86 Phụ lục 1. Bảng số liệu thí nghiệm sấy ớt ở 50 o C, ngày 07-08/05/2009 86 Phụ lục 2. Bảng số liệu thí nghiệm sấy ớt ở 55 o C, ngày 12-13/05/2009 87 Phụ lục 3. Bảng số liệu thí nghiệm sấy ớt ở 45 o C, ngày 14-15/05/2009 88 Phụ lục 4. Bảng số liệu thí nghiệm sấy ớt ở 50 o C, ngày -19/05/2009 89 Phụ lục 5. Bảng số liệu thí nghiệm sấy ớt ở 55 o C, ngày 19-20/05/2009 89 Phụ lục 6. Bảng số liệu thí nghiệm sấy ớt ở 45 o C, ngày 21-22/05/2009 90 Phụ lục 7. Hình ảnh máy sấy dùng cho khảo nghiệm 91 Phụ lục 8. Ớt sau khi ngâm muối và ớt khi chần 91 Phụ lục 9. Hình ảnh của ớt trước khi sấy 91 Phụ lục 10. Hình ảnh ớt sau khi sấy ở các chế độ sấy 92 Phụ lục 11. Các dụng cụ dùng trong khảo nghiệm 92 Phụ lục 12. Các tính chát nhiệt động của R22 94 Phục lục 13. Phiếu Cho Điểm 98 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - ix - DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT.  HTS : Hệ thống sấy.  TNS : Tác nhân sấy.  VLS : Vật liệu sấy.  VLÂ : Vật liệu ẩm.  HTL : Hệ thống lạnh.  TNL : Tác nhân lạnh  TBNT : Thiết bị ngưng tụ.  TBBH : Thiết bị bay hơi.  MN : Máy nén. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - x - DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình Nội dung Trang Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ sấy rau quả 7 Hình 2.2: Kết cấu giản đồ trắc ẩm t-d 9 Hình 2.3. Các quá trình trên giản đồ t-d. 10 Hình 2.4. Sơ đồ tổng quát phân loại MN lạnh 15 Hình 2.5. Máy nén kín (trái) và máy nén nửa kín (phải) 15 Hình 2.6. Dàn bay hơi làm lạnh không khí 16 Hình 2.7. Dàn bay hơi làm lạnh nước 16 Hình 2.8. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí 16 Hình 2.9. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước 17 Hình 2.10. Sơ đồ cấu tạo máy sấy bơm nhiệt 18 Hình 2.11. Sơ đồ nguyên lý máy sấy bơm nhiệt 18 Hình 4.1. Máy sấy khảo nghiệm 26 Hình 4.2. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý máy sấy bơm nhiệt dùng để sấy thí nghiệm 27 Hình 4.3. Quy trình công nghệ sấy ớt trên máy sấy thí nghiệm 29 Hình 4.4: Quá trình giảm ẩm của ớt theo thời gian ở 45 o C 31 Hình 4.5. Quá trình giảm ẩm của ớt theo thời gian ở 50 o C 32 Hình 4.6. Quá trình giảm ẩm của ớt theo thời gian ở 55 o C 34 Hình 4.7. Sơ đồ nguyên lý của TBS bơm nhiệt 40 Hình 4.8. Đồ thị I –d cho quá trình sáy lý thuyết. 42 Hình 4.9. Đồ thị I- d cho quá trình sấy thực 48 Hình 4.10. Sơ đồ nguyên lý của máy sấy bơm nhiệt. 51 Hình 4.11. Chu trình hồi nhiệt 52 Hình 4.12. Cấu tạo dàn ngưng không khí đối lưu cưỡng bức. 55 Hình 4.13. Cấu tạo dàn ngưng. 60 Hình 4.14. Cấu tạo dàn bay hơi. 61 Hình 4.16. Cấu tạo thiết bị hồi nhiệt 66 [...] .. . pháp sấy lạnh Giá thành thiết bị cao, tiêu hao i n năng lớn Vận hành phức tạp, ngư i vận hành cần có trình độ kỹ thuật cao Cấu tạo thiết bị phức tạp, th i gian sấy lâu Nhiệt độ m i chất sấy thường gần nhiệt độ m i trường nên chỉ thích hợp v i một số lo i vật liệu, khơng sấy được các vật liệu dể bị vi khuẩn làm hư hỏng ở nhiệt độ m i trường như bị i, thiu, mốc… Do cuốn b i nên có thể gây tắc t i thiết .. . nghiệm 3.4 .1 Lựa chọn chế độ sấy Chúng t i có thể thay đ i nhiều chế độ sấy khác nhau như: lưu lượng gió, vận tốc gió, ẩm độ TNS, nhiệt độ sấy vv để tìm ra quy trình cơng nghệ sấy ớt thích hợp Do th i gian hạn chế, hơn nữa máy sấy dùng để khảo nghiệm còn để cho sinh viên khác thực tập nên chúng t i chỉ chọn một thơng số là nhiệt độ để tiến hành khảo nghiệm Mặt khác khi sấy rau quả, nếu nhiệt độ sấy. .. 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 m i trường Ở đây ngư i ta tạo ra độ chênh phân áp suất h i nước giữa vật liệu sấy và m i trường bằng cách đốt nóng vật Hệ thống sấy dùng dòng i n cao tầng hoặc dùng năng lượng i n từ trường: Khi vật liệu sấy đặt trong m i trường i n từ thì trong vật xuất hiện các dòng i n .. . đề đặt ra đ i v i dầu b i trơn và đệm kín các lo i trong hệ thống Do bơm nhiệt ph i hoạt động ở chế độ áp suất và nhiệt độ gần sát v i gi i hạn t i đa nên các thiết bị tự động rất cần thiết và ph i hoạt động v i độ tin cậy cao để phòng ngừa hư hỏng các thiết bị khi chế độ làm việc vượt q gi i hạn cho phép Đ i v i van tiết lưu, bơm nhiệt có chế độ làm việc khác máy lạnh nên cũng cần có van tiết lưu ph .. . Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xn _ Trần Thị Thanh Thủy Ưu i m của phương pháp sấy lạnh Các chỉ tiêu về chất lượng như màu cảm quan, m i vị, khả năng bảo tồn vitamin C cao Thích hợp để sấy các lo i vật liệu sấy u cầu chất lượng cao, đ i h i ph i sấy ở nhiệt độ thấp Sản phẩm bảo quản lâu và ít bị tác động b i i u kiện bên ng i Q trình sấy kín nên khơng phụ thuộc nhiều vào i u kiện m i trường Nhược i m .. . ( 3.1 ) ( 3.2 ) Ga: kh i lượng nước chứa trong vật liệu G = Ga + Gk : kh i lượng của tồn bộ vật liệu ẩm Ảm độ tức th i được xác định theo cơng thức: i = 100 – [G1 (100 – Trong đó: i: 1)]/Gi % ( 3.3 ) ẩm độ tức th i theo cơ sở ướt t i th i i m i % G1: kh i lượng ướt ban đầu, g 1: ẩm độ ban đầu của ớt, % Gi: kh i lượng ớt ở th i gian i, g 3.6 Phương pháp phân tích cảm quan Việc đánh giá cảm quan được tiến hành .. . rộng r i trong i u kiện khí hậu nóng ẩm, phù hợp v i thực tế Việt Nam, mang l i hiệu quả kinh tế - kỹ thuật đáng kể Bơm nhiệt sấy lạnh đặc biệt phù hợp v i những sản phẩm cần giữ trạng th i, màu m i, chất dinh dưỡng và khơng cho phép sấy ở nhiệt độ cao, tốc độ gió lớn Đáp ứng những u cầu trên nên nhóm chúng t i đã thực hiện luận văn “nghiên cứu quy trình cơng nghệ sấy ớt, tính tốn và thiết kế máy sấy. .. protein bị biến tính nên chúng t i chọn ba mức nhiệt độ sấy là 450C, 500C, 550C để sấy khảo nghiệm - 21 - Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xn _ Trần Thị Thanh Thủy Vậy chúng t i bắt đầu sấy thí nghiệm trên máy sấy bơm nhiệt v i ba mức nhiệt độ là 450C, 500C, 550C M i mức nhiệt độ chúng t i tiến hành hai lần thí nghiệm, như vậy có tất cả là 6 lần thí nghiệm 3.4 .3 Phương pháp tiến hành thí nghiệm .. . h i trên cột dịch thể trong ống mao dẫn, kg/m3 o : mật độ dịch thể, kg/m3 - Như vậy trong hệ thống sấy nóng có hai cách để tạo ra độ chênh phân áp suất h i nước giữa vật liệu sấy và m i trường: - Giảm phân áp suất của h i nước trong tác nhân sấy bằng cách đốt nóng.Tăng phân áp suất h i nước trong vật liệu sấy - Tóm l i, nhờ đốt nóng cả tác nhân sấy và vật liệu sấy hoặc chỉ đốt nóng vật liệu sấy mà hiệu .. . hình 2.3 .) Q trình gia nhiệt: - Khơng khí sau khi được tách ẩm tiếp tục qua TBNT để gia nhiệt làm giảm độ ẩm tương đ i φ% nhằm tăng khả năng lấy ẩm từ VLS Đồng th i làm tăng nhiệt độ t (0C), enthalpy I (kJ/kgkkk), thể tích riêng (m3/kgkkk) Q trình 3→ 4 trên hình 2.3 chính là q trình gia nhiệt TNS Q trình sấy: - Khơng khí sau q trình gia nhiệt được quạt th i qua buồng sấy Do áp suất riêng phần của h i nước . & MNN đã giúp đỡ chúng t i trong th i gian thực hiện đề t i t i trung tâm. - Cu i cùng, chúng t i muốn n i l i cám ơn đến ba mẹ cùng m i ngư i trong gia đình đã. đề t i: “NGHIÊN CỨA QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY ỚT, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY SẤY BƠM NHIỆT V I NĂNG SUẤT 200KG/MẺ” 2. Th i gian và địa i m thực hiện: - Thời