Đang tải... (xem toàn văn)
Các bạn chịu khó đọc nhé mình để ở chế độ hiển thi 70% nội dung rồi , bạn nào thấy dùng đc thì tải về thôi , HỌC TỐT NHÉ CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ SẤY LẠNH CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY LẠNH TRONG CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN RAU QUẢ VIỆT NAM CHƯƠNG III: XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẤY ĐỐI VỚI MỘT SỐ LOẠI SẢN PHẨM NÔNG NGHIỆP CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY LẠNH CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BƠM NHIỆT
Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Luận văn tốt nghiệp CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ SẤY LẠNH KHÁI NIỆM VỀ BƠM NHIỆT 1.1 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA BƠM NHIỆT Bơm nhiệt có q trình phát triển lâu dài, Nicholas Carnot đề xuất khái niệm chung Một dòng nhiệt thơng thường di chuyển từ vùng nóng đến vùng lạnh, Carnot đưa lập luận thiết bị sử dụng để đảo ngược trình tự nhiên bơm nhiệt điều chỉnh dòng nhiệt từ vùng lạnh đến vùng ấm Đầu năm 1850, Lord Kelvin phát triển lý thuyết bơm nhiệt cách lập luận thiết bị làm lạnh sử dụng để gia nhiệt Các nhà khoa học kỹ sư cố gắng chế tạo bơm nhiệt khơng mơ hình thành cơng năm 30 bơm nhiệt sử dụng theo mục đích cá nhân lắp đặt Việc lắp đặt bơm nhiệt gia tăng đáng kể sau chiến II, người ta nhận thấy bơm nhiệt thương mại hóa hồn tất lý thuyết đảm bảo chất lượng sản phẩm Sản phẩm bơm nhiệt bán vào năm 1952 Từ xẩy khủng hoảng lượng vào đầu thập kỉ 70, bơm nhiệt lại bước vào bước tiến nhảy vọt Hàng loạt bơm nhiệt đủ kích cở cho ứng dụng khác nghiên cứu chế tạo, hoàn thiện bán rộng rãi thị trường Ngày nay, bơm nhiệt trở nên quen thuộc lĩnh vực điều hịa khơng khí, sấy, hút ẩm, đun nước… Sơ đồ nguyên lý bơm nhiệt: Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Luận văn tốt nghiệp Hình 1.1 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống bơm nhiệt 1.2 HỆ THỐNG SẤY LẠNH SỬ DỤNG BƠM NHIỆT 1.2.1 Giới thiệu hệ thống sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt Sự thay đổi môi trường năm gần đây, đặc biệt năm cuối kỉ đáng lo ngại Những bước tiến nhanh chóng khoa học kỹ thuật, với thay đổi toàn diện lối sống xã hội đại, gây nên tổn hại to lớn nguồn tài nguyên cân sinh thái Hiện tại, yêu cầu đặt văn minh đại việc thõa mãn nhu cầu ngày cao nguồn lượng cạn kiệt trái đất Sự phát triển kỹ thuật nghiên cứu khoa học tự nhiên mang lại câu trả lời thõa đáng Trọng tâm thay đổi theo hướng đòi hỏi đáp ứng vấn đề cân sinh thái môi trường sống Sấy thiết bị hoạt động chủ yếu ngành thực phẩm - nơng nghiệp, gây nên nhiễm lớn môi trường Việc khử phần hay toàn nước từ vật liệu phức tạp yêu cầu nguồn lượng lượng lớn Các yếu tố ảnh Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Luận văn tốt nghiệp hưởng đến trình thời gian chu trình, chất lượng sản phẩm, độ cảm nhiệt, vv Kỹ thuật sấy đáp ứng yêu cầu kinh tế bảo vệ môi trường sống phát triển chậm nhiều yếu tố Việc ứng dụng nghiên cứu sử dụng bơm nhiệt q trình sấy ý, từ tìm ứng dụng khác kỹ thuật sấy lạnh sử dụng để thay phương pháp sấy truyền thống từ đem đến lợi ích tương lại Trong máy sấy đối lưu không khí nóng, khơng khí gia nhiệt lên đến nhiệt độ sấy (bằng cách sử dụng gia nhiệt điện gia nhiệt sử dụng nhiên liệu) để làm tăng tốc độ truyền nhiệt trình sấy Điều làm tăng áp suất nước bên tốc độ khuếch tán ẩm trong vật liệu theo hướng bề mặt vật liệu, từ lượng ẩm khếch tán vào dòng tác nhân sấy Trong môi trường đối lưu, độ ẩm tuyệt đối tác nhân sấy phụ thuộc vào điều kiện môi trường Việc sử dụng bơm nhiệt để hút ẩm q trình sấy hồn tồn điều khiển hồn toàn thành phần ẩm nhiệt độ tác nhân sấy, lấy lại nhiệt ẩn bay nước từ dịng thải Bơm nhiệt thay đổi nhiệt độ từ thấp đến cao, theo yêu cầu làm việc thiết bị, từ cung cấp chế độ làm việc khác Loại bơm nhiệt phổ biến hoạt động hoạt động theo chu trình nén - bao gồm thiết bị chính: dàn bay Dàn bay Dàn ngưng tụ hơi, máy nén, dàn ngưng tụ van giãn nở (hình 1.2) Qh = Qc + W Tc < Th Hình 1.1: Nguyên lý truyền nhiệt bơm nhiệt Van giãn nở Máy nén Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Luận văn tốt nghiệp Hình 1.2: Các thành phần bơm nhiệt Quá trình truyền nhiệt thực thông qua thay đổi pha làm việc môi chất lạnh Môi chất lạnh giàn bay hấp thụ nhiệt bay nhiệt độ thấp áp suất thấp Khi môi chất lạnh ngưng tụ nhiệt độ cao, áp suất cao dàn ngưng tụ, thải nhiệt áp suất cao Khi sử dụng trình sấy, hệ thống sấy sử dụng bơm nhiệt làm lạnh khơng khí q trình đến điểm bão hịa, sau ngưng tụ nước (khử ẩm), làm tăng khả sấy khơng khí Trong q trình tuần hoàn mức nhiệt thấp (nhiệt nhiệt ẩn) từ khơng khí Cấu trúc dàn bay dàn ngưng tụ bố trí hình vẽ (hình 1.3) Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Luận văn tốt nghiệp Hình 1.3: Hai phương thức trao đổi nhiệt thơng qua buồng sấy Mũi tên lớn dòng tác nhân qua buồng sấy Trong trường hợp thứ (hình 1.3a), máy sấy lạnh hoạt động vừa máy khử ẩm gia nhiệt khơng khí Trong cách bố trí thứ hai, dàn bay xen vào dịng khơng khí ẩm khơng khí lại đưa vào toàn dàn ngưng tụ Việc xếp theo kiểu này, nhiệt ẩn (cùng với lượng lớn nhiệt hiện) hồi lưu cách khử ẩm khí thải truyền cho khơng khí q trình thơng qua dàn ngưng tụ Mơ hình thích hợp khơng khí mơi trường khơ (độ ẩm tương đối thấp), lại khơng kinh tế q trình sấy, dịng khí thải tương tự khơng khí bên Trong hai mơ hình trên, khí thải từ buồng sấy hồi lưu lại đến dàn bay nghĩa khơng khí tuần hoàn toàn hay phần Bơm nhiệt bước đầu nghiên cứu với tác dụng khử ẩm, sau khủng hoảng lượng năm 70 Khả ứng dụng việc sấy nông sản phẩm ngày ý đến nhiều Ứng dụng bơm nhiệt nông nghiệp bắt đầu với việc sử dụng thiết bị gia nhiệt Những nghiên cứu phát triển sau đạt kết với việc phát triển trình sấy sử dụng bơm nhiệt Bằng nhiều cách khác nhau, sử dụng van điều chỉnh áp suất, trao đổi nhiệt, điều khiển lưu lượng dịng khí, thay đổi tốc độ máy nén,vv… thực tùy thuộc vào yêu cầu thực tế, nguyên lý hoạt động máy sấy sử dụng bơm nhiệt Trong thương mại việc sử dụng máy sấy lạnh để sấy hỗ trợ nhắc đến nhiều nước Châu Âu Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Luận văn tốt nghiệp (NaUy, Pháp Hà Lan), Châu Á Autralia, công nghệ ứng dụng chủ yếu quy trình chế biến thực phẩm Việc sử dụng bơm nhiệt với quy mơ rộng lớn chưa cụ thể hóa nông nghiệp Một yếu tố cản trở việc sử dụng kỹ thuật chi phí đầu tư Vì chi phí đầu vào cao thời gian sử dụng ngắn, loại máy sấy khác chiếm ưu Hơn nữa, sản phẩm đời phải đảm bảo tính đổi lẫn dễ sữa chữa, kỹ thuật sấy sử dụng bơm nhiệt có tiềm đáp ứng ứng dụng khác môi trường sản xuất nông nghiệp 1.2.1 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG SẤY LẠNH Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Luận văn tốt nghiệp Khác với phương pháp sấy nóng, phương pháp sấy lạnh, người ta tạo độ chênh phân áp suất nước vật liệu sấy tác nhân sấy cách giảm phân áp suất tác nhân sấy nhờ giảm lượng chứa ẩm Ở phương pháp sấy lạnh, nhiệt độ bề mặt vật nhỏ nhiệt độ bên vật, đồng thời tiếp xúc với khơng khí có độ ẩm phân áp suất nước nhỏ nên bề mặt có phân áp suất nước nhỏ phía bên vật Nói khác đi, gradient nhiệt độ gradient áp suất có dấu nên gradient nhiệt độ khơng kìm hãm q trình dịch chuyển ẩm sấy nóng mà ngược lại, có tác dụng tăng cường q trình dịch chuyển ẩm lịng vật ngồi để bay làm khơ vật Khi ẩm vật liệu dịch chuyển bề mặt từ bề mặt vào mơi trường lớn nhỏ nhiệt độ mơi trường nhỏ 0oC Hình1.5: Sơ đổ hệ thống sấy lạnh 1.2.1.1 Hệ thống sấy lạnh nhiệt độ nhỏ 0oC a Hệ thống sấy thăng hoa Sấy thăng hoa trình tách ẩm khỏi vật liệu sấy trực tiếp từ trạng thái rắn biến thành trạng thái nhờ trình thăng hoa Để tạo trình thăng hoa, vật liệu sấy phải làm lạnh điểm ba thể, nghĩa nhiệt độ vật liệu t < 0C áp suất Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Luận văn tốt nghiệp tác nhân sấy bao quanh vật p < 620 Pa Từ đó, vật liệu sấy nhận nhiệt lượng để ẩm từ trạng thái rắn thăng hoa thành thể khí vào môi trường Như vậy, hệ thống sấy thăng hoa phải tạo chân không vật liệu sấy làm lạnh vật xuống 0oC Ưu điểm: Phương pháp gần bảo toàn chất lượng sinh, hóa học sản phẩm bao gồm: màu sắc, mùi vị, vitamin, hoạt tính,… Nhược điểm: -Chi phí đầu tư cao, phải dùng đồng thời bơm chân không máy lạnh (để kết đông sản phẩm làm ngưng kết nước) -Hệ thống cồng kềnh nên vận hành phức tạp, chi phí vận hành bảo dưỡng lớn Sấy thăng hoa thường ứng dụng để sấy sản phẩm quý, dễ biến chất nhiệt như: máu, vắc xin,… b Hệ thống sấy chân không Phương pháp sấy chân không phương pháp tạo môi trường gần chân không buồng sấy, nghĩa nhiệt độ vật liệu t < oC, áp suất tác nhân sấy bao quanh vật p > 610 Pa Khi nhận nhiệt lượng, phần tử nước vật liệu sấy thể rắn chuyển sang thể lỏng, sau chuyển sang thể vào mơi trường Ưu điểm: Phương pháp giữ chất lượng sản phẩm, đảm bảo điều kiện vệ sinh Nhược điểm: Hệ thống có chi phí đầu tư lớn, vận hành phức tạp -Phương pháp sấy chân không thường sấy loại vật liệu sấy sản phẩm quý, dễ biến chất -Do tính phức tạp không kinh tế nên hệ thống sấy thăng hoa hệ thống sấy chân không dùng để sấy vật liệu q hiếm, khơng chịu nhiệt độ cao Vì vậy, hệ thống sấy hệ thống sấy chuyên dùng, không phổ biến 1.2.1.2 Hệ thống sấy lạnh nhiệt độ lớn 0oC Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Luận văn tốt nghiệp Với hệ thống sấy mà nhiệt độ vật liệu sấy nhiệt độ tác nhân sấy xấp xỉ nhiệt độ mơi trường, tác nhân sấy thường khơng khí khử ẩm phương pháp làm lạnh máy khử ẩm hấp phụ, sau đốt nóng làm lạnh đến nhiệt độ yêu cầu cho qua vật liệu sấy Khi phân áp suất nước tác nhân sấy bé phân áp suất nước bề mặt vật liệu sấy mà ẩm từ dạng lỏng bay vào tác nhân sấy Như vậy, quy luật dịch chuyển ẩm lòng vật từ bề mặt vật vào môi trường hệ thống sấy lạnh loại hoàn toàn giống hệ thống sấy nóng Điều khác cách giảm p am cách đốt nóng tác nhân sấy (d = const) để tăng áp suất bão hoà dẫn đến giảm độ ẩm tương đối φ Trong đó, với hệ thống sấy lạnh có nhiệt độ tác nhân sấy nhiệt độ mơi trường ta tìm cách giảm phân áp suất nước tác nhân sấy p am cách giảm lượng chứa ẩm d kết hợp với trình làm lạnh (sau khử ẩm hấp thụ) đốt nóng (sau khử ẩm lạnh) Ưu điểm: - Năng suất hút ẩm phương pháp lớn - Khả giữ chất lượng, hàm lượng dinh dưỡng sản phẩm tốt (phụ thuộc vào nhiệt độ sấy) Nhược điểm: -Chi phí đầu tư ban đầu lớn phải sử dụng máy hút ẩm chuyên dụng máy lạnh -Chất hút ẩm phải thay theo định kì -Vận hành phức tạp phí vận hành lớn -Điện tiêu tốn lớn cần chạy máy lạnh đốt nóng dây điện trở để hồn ngun chất hấp thụ -Lắp đặt phức tạp, khó điều chỉnh thơng số để phù hợp với công nghệ -Trong môi trường có bụi, cần dừng máy để vệ sinh chất hấp thụ, tuổi thọ thiết bị giảm Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Luận văn tốt nghiệp b Phương pháp dùng bơm nhiệt nhiệt độ thấp Trong phương pháp này, người ta dùng hệ thống bơm nhiệt để tạo mơi trường sấy Nhiệt độ mơi trường sấy điều chỉnh giới hạn rộng từ nhiệt độ xấp xỉ môi trường đến nhiệt độ âm, tùy thuộc yêu cầu vật liệu sấy Khác với thiết bị nhiệt lạnh khác, sử dụng bơm nhiệt để sấy khơ hút ẩm dàn nóng dàn lạnh sử dụng hữu ích nên suất tiêu thụ tận dụng đến mức cao mà nhiệt độ khơng khí lại cần trì mức nhiệt độ môi trường thấp Ưu điểm: -Khả giữ màu sắc, mùi vị vitamin tốt -Tiết kiệm lương nhờ sử dụng lượng dàn nóng dàn lạnh, hiệu sử dụng nhiệt cao -Bảo vệ mơi trường, vận hành an tồn -Có khả điều chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy tùy thuộc vào yêu cầu khả chịu nhiệt loại sản phẩm nhờ thay đổi công suất nhiệt dàn ngưng -Cơng suất lớn -Chi phí đầu tư hệ thống thấp so với phương pháp sấy lạnh khác -Vận hành đơn giản Nhược điểm: -Thời gian sấy thường lâu độ chênh phân áp suất nước vật liệu sấy tác nhân sấy khơng lớn -Phải có giải pháp xả băng sau thời gian làm việc 1.3 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG SẤY LẠNH SỬ DỤNG BƠM NHIỆT TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC Việc sử dụng bơm nhiệt công nghiệp dân dụng để sấy, sưởi, hút ẩm, điều hịa khơng khí,… nghiên cứu ứng dụng nhiều giới Sau tổng quan số cơng trình nghiên cứu: 1.3.1 Các tác giả nước 10 Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Luận văn tốt nghiệp ( D − 2δ ) − ( Dv − 2δ − 2.d ) D − Dl2 F=π v −π v 4 = 3,14 0,112 − 0, 06752 − (0,11 − 2.0, 01) + (0,11 − 2.0, 01 − 2.0, 01) = 0,00341 m2 Lưu lượng thể tích mơi chất: V = G.v1 = 0,031.0,04698 = 1,456.10-3 m3/s Tốc độ môi chất thiết bị hồi nhiệt: ω= V 1, 456.10−3 = = 0,427 m/s F 0, 00341 Tính tốn diện tích trao đổi nhiệt Diện tích trao đổi nhiệt tính từ phương trình truyền nhiệt F= Qhn , m2 k ∆t tb Qhn - Phụ tải thiết bị hồi nhiệt Qhn = 0,57 kW k - Hệ số truyền nhiệt, W/m2K ∆t tb - Độ chênh nhiệt độ lơgarit trung bình, 0K Tính độ chênh nhiệt độ trung bình: Trong thực tế, nhiệt độ thiết bị ngưng tụ giảm từ t2 xuống tk, giữ nguyên tk trình ngưng tụ lại giảm qúa lạnh Nhưng tính tốn coi nhiệt độ thiết bị ngưng tụ không đổi tk Độ chênh nhiệt độ trung bình tính theo cơng thức: 92 Khoa Cơng nghệ Nhiệt Lạnh Luận văn tốt nghiệp ∆t tb = ∆t max − ∆t ∆t ln max , C ∆t Trong đó: ∆t max - Hiệu nhiệt độ lớn nhất: ∆tmax = t1' − t1 = 25 − = 25 0C ∆t - Hiệu nhiệt độ bé nhất: ∆tmin = t3 − t3' = 45 − 38 = 0C Thay vào công thức ta có tính ∆t tb = 14,1 0C Xác định hệ số truyền nhiệt k: Do ống có chiều dày mỏng (d 2/d1= 1,2 1.10 4) Khi hệ số Nu tính theo cơng thức: Nu = 0,021.Re0,8.Pr0,43.A ε ε R Trong đó: Pr f A - Hệ số kể đến ảnh hưởng chiều dòng nhiệt: A = Pr w , 25 Coi tf = tw nên A = ε - Hệ số kể đến chiều dài ống ε = ε R - Hệ số kể đến ảnh hưởng uốn cong ε R = + 1, 77 d1 0, 008 = + 1, 77 = 1,354 R 0,5.0, 08 Thay vào ta có: Nu = 0,021.(1,66.104)0,8.3,7940,43.1.1.1,354 = 120 Vậy: α1 = Nu.λk 120.7, 63.10−2 = = 1144,5 W/m2K d1 0, 008 b) Hệ số toả nhiệt α 94 Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Luận văn tốt nghiệp 0,65 0,33 Nuf = 0,26 Re f Pr f A.ε s Trong đó: Pr f A - Hệ số kể đến ảnh hưởng chiều dòng nhiệt: A = Pr w , 25 Coi tf = tw nên A = ε s - Hệ số kể đến ảnh hưởng bước ống Coi chùm ống có dãy ống song song bước ống s = R = 35 mm 0,15 s εs = ÷ d ÷ 2 0,15 0,035 = ÷ 0,01 = 1,207 Nhiệt độ trung bình mơi chất thiết bị: ttb = 0,5(t1 + t1’) = 0,5(0 +25) = 12,5 0C Tra bảng tính chất vật lý đường bão hồ R22 với nhiệt độ 12,5 0C ta có: ρ k = 1240 kg/m3; µ = 2,5.10-4 Ns/m2; λ k = 0,0913.10-3 W/mK; Pr = 3,3 Ta tính hệ số Re theo cơng thức sau để ý ν = Re = ω d ν = µ : ρ ω.d ρ 0, 4.0, 01.1240 = = 1,984.104 2, 5.10−4 µ Thay vào ta có: Nu = 0,26.(1,984.104)0,65.3,30,33.1.1,207 = 289,2 Vậy: α2 = Nu.λk 289, 2.0, 0913 = = 2640 W/m2K d2 0, 01 Thay vào cơng thức ta có hệ số truyền nhiệt: 95 Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh k= Luận văn tốt nghiệp 1 = δ 1 0, 001 = 796,7 W/mK + + + + α1 λ α 1144,5 389 2640 Diện tích trao đổi nhiệt: F= Qhn 570 = = 0,051 m2 k ∆ttb 796, 7.14,1 Chiều dài l ống xoắn: F l = π d , m tb Trong đó: dtb = 0,5(d1+d2) = 0,5(10 + 8) = mm Thay vào ta có: F 0, 051 l = π d = 3,14.0, 009 = 1,81 m tb Chiều dài l1 vòng xoắn: l1 = π Dx= 3,14.0,08 = 0,25 m Số vòng xoắn: l 1,81 n = l = 0, 25 = 7,3 vòng Chọn n = vịng 5.7 TÍNH TỐN TRỞ LỰC VÀ CHỌN QUẠT a) Tính tốn đường ống dẫn tác nhân sấy Theo sơ đồ bố trí hệ thống, ta cần phải chế tạo hệ thống dẫn khơng khí từ quạt vào buồng sấy Diện tích mặt cắt xác định theo công thức : 96 Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh F= Luận văn tốt nghiệp V , m2 ω - F : Diện tích tiết diện đường ống dẫn, m2 Trong : - V : Lưu lượng khơng khí đoạn ống, m3/s - ω : Tốc độ khơng khí ống, m/s Chọn ω: Để lựa chọn tốc độ gió thích hợp tốn kinh tế kỹ thuật phức tạp Bởi vì: • Khi chọn tốc độ lớn đường kính ống nhỏ, chi phí cho đầu tư thấp, nhiên trở lực hệ thống lớn độ ồn khí động dịng khơng khí cao • Khi chọn tốc độ thấp đường kính ống lớn, chi phí cho đầu tư lớn, khó khăn cho lắp đặt độ ồn giảm Để phù hợp với hệ thống ta chọn tốc độ gió kênh dẫn gió m/s Tính lưu lượng khơng khí -Trong chương ta tính tốn lưu lượng khơng khí tuần hồn giây Gkk = 0,216 kg/s Với nhiệt độ trung bình buồng sấy 30,5 0C, tra bảng phụ lục – Thông số vật lý không khí khơ ta có ρ = 1,163 kg/m3 Khi ta có: V= Vậy: Gkk 0,131 = = 0,113 m3/s ρ 1,163 F= V 0,113 = 0,019 m2 ω Đường kính ống dẫn khơng khí d= 4F 4.0, 019 = = 0,16 m π 3,14 Ta chọn đường kính ống dẫn d = 200 mm Xác định chiều dài đường ống 97 Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Luận văn tốt nghiệp Chiều dài toàn đường ống l, m xác định dựa vào sơ đồ bố trí hệ thống Theo tính tốn sơ chiều dài tổng cộng đường ống gió hệ thống từ xử lý khơng khí đến miệng thổi vào buồng sấy khoảng l = 3,5 m b) Tính tốn trở lực hệ thống Sơ đồ tính tốn khí động T ổ n thất áp suất đường ống gió • Tổn thất ma sát: Tổn thất ma sát tính theo cơng thức: ∆Pms = λ Trong đó: l ω ρ , mmH2O d λ- Hệ số tổn thất ma sát + l - Chiều dài ống l = 3,5m + d – Đường kính tương đương ống, d = 0,18m + ω - Tốc độ khơng khí ống ω = m/s 98 Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Luận văn tốt nghiệp + ρ - Khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ 30,5 0C Tra bảng Phụ Lục – Thơng số vật lý khơng khí khơ, ta có thơng số khơng khí 30,5 0C là: ρ =1,163 kg/m3; ν = 16,03.10-6 m2/s Khi đó: Re = 6.0,16 ω d = =6,59.105 16, 03.10 −6 ν Với ống tôn mỏng bề mặt láng, tiết diện trịn Re>105 thì: λ = 0,0032 + 0,221.Re-0,237= 0,0032 + 0,221.[ 6,59105]-0,237= 0,0124 l.ρ ω 3,5.1,163.62 Vậy: ∆Pms = λ = 0, 0124 = 5,7 mmH2O d 0,16.2 Tổn thất cục ∆Pcb Hệ thống đường ống gió gồm có: • van điều chỉnh gió tiết diện hình chữ nhật D/D = 0,9 góc nghiêng θ = 00 ta ξ = 0,19 • cút tiết diện hình chữ nhật theo khung buồng sấy ta có ξ = 1,37 • Trở lực qua khay sấy xếp song song ta có ξ = 0,5 Tổn thất cục tính theo cơng thức: ∆Pcb = ξ ρ.ω 1,163.6 = (0,19 + 4.1.37 + 5.0,5) = 129,2 mmH2O 2 Vậy tổng tổn thất đường ống gió: ∆P1 = ∆Pms + ∆Pcb = 5,7 + 129,2 = 134,9 mmH2O c) Tổn thất qua thiết bị hệ thống -Tính ∆P2 : trở lực thiết bị lọc bụi, buồng xử lý khơng khí, buồng sấy 99 Khoa Cơng nghệ Nhiệt Lạnh Luận văn tốt nghiệp Trở lực thiết bị lọc bụi tùy theo kiểu lọc bụi khác mà trở lực khác Trong hệ thống mật độ bụi không nhiều nên ta chọn thiết bị lọc bụi đơn giản lọc bụi kiểu lưới Thiết bị lọc bụi kiểu lưới trở lực lưới lọc nằm khoảng 30 ÷ 40 Pa Ta chọn trở lực lưới sử dụng hệ thống sấy 35 Pa = 3,57 mmH2O - Trở lực qua buồng xử lý khơng khí tính theo cơng thức: ∆P ' = (30 ÷ 70) ρ ω , mmH2O Với ω = 2,5 m/s ta chọn trở lực qua buồng xử lý khơng khí 220 mmH2O Vậy ∆P2 = 226 mmH2O Bảng 4.3: Tổn thất khí động bên hệ thống sấy Vị trí Dạng tổn thất Trở lực cục đường ống Trở lực cục qua khay sấy Trở lực cục đường ống Trở lực cục đường ống Trở lực cục qua buồng xử lý khơng khí Trở lực cục đường ống Trở lực cục qua van điều chỉnh gió Tổn thất ma sát qua buồng sấy Trở lực cục qua lưới lọc Tổn thất (mmH2O) 28,9 53 28,9 28,9 226 28,9 3,4 5,7 3,5 Như tổng tổn thất trở lực hệ thống là: ∆P = ∆P + ∆P2 = 407,2 mmH2O d) Chọn quạt Ta có suất quạt N là: N =k Vρ ∆P 3600.102.ρ η q ; kW 100 Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Luận văn tốt nghiệp Trong đó: V - lưu lượng nhiệt độ trung bình tác nhân sấy, m3/h ∆P - tổng cột áp quạt phải thực hiện, mmH2O k - hệ số dự phòng, k =(1,1 ÷ 1,2) Chọn k = 1,1 η q - hiệu suất quạt, η q = (0,4 ÷ 0,6) Chọn ηq =0,6 ρ = 1,293kg / m - khối lượng riêng khơng khí điều kiện tiêu chuẩn ρ = 1,163kg / m3 - khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ trung bình TNS Thay số: N = 1,1 0,113.3600.1, 293.407, = 0,92 kW 3600.102.1,163.0, Dựa vào suất quạt N, lưu lượng quạt V cột áp ΔP ta lựa chọn loại quạt hướng trục để phù hợp với cấu trúc thiết kế buồng sấy với thông số sau: Loại đường kính guồng cánh 250 mm Tốc độ: 2760 vg/ph Lưu lượng: 500 - 700 m3/h Áp suất: 500 – 800 mmH2O Công suất: N = 1,2 kW CHƯƠNG VI : CHI PHÍ QUÁ TRÌNH SẤY VÀ THỜI GIAN HỒN VỐN 6.1 Ước tính chi phí sấy thời gian hồn vốn a Chi phí nhiên liệu Các thơng số có: Thời gian sấy mẻ: 24,3h giảm ẩm từ 88,7% xuống 13% 101 Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Luận văn tốt nghiệp Tỉ lệ tươi/khô = 7,7 Năng suất sấy : kg/mẻ Công suất tổng : 4,57 kW (Máy nén 3,25 kW quạt 0,92kW, chiếu sáng 0,4kW) Giá thành điện : 1000đ/hWh Ta tính được: • Năng suất sấy (kg/h) = Năng suất sấy [kg/mẻ]/thời gian sấy mẽ [h] = 7/24,3 = 0,29 kg/h • Chi phí nhiên liệu để sấy 1kg cà rốt khô Chi lượng (đ/kg) = Năng lượng động (kWh)*giá lượng(đ/kWh)/năng suất sấy (kg/h) = 4,57*1000/0,29 = 15758 đ/kg b Chi phí lao động Cơng lao động tính theo thời gian 50000(đ/ca), ca • Cơng theo thời gian = Công theo thời gian (đ/ca)/ 8giờ = 50000/8= 6250 đ/h • Cơng theo thời gian = Công theo thời gian (đ/h)/ Năng suất sấy (kg/h) = 6250/0,29 = 21551 đ/kg c Chi khấu hao Giả sử ta sấy 24 ngày • Năng suất sấy ngày (kg) = Năng suất sấy (kg/h)*24(h/ngày) =0,29.24 = 6,96 kg/ngày => Năng suất sấy năm (kg) = số ngày sấy năm* Năng suất sấy ngày (kg/ngày)= 365.6,96 = 2540,4 kg/năm Để đơn giản cho việc tính tốn kinh tế, ta thay bơm nhiệt máy điều hịa có cơng suất lạnh tương tự bơm nhiệt tính tốn Với công suất lạnh dàn 102 Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Luận văn tốt nghiệp lạnh 5,16 kW tương đương với công suất lạnh 17606 Btu/h Ta chọn máy điều hịa hãng Daikin có model FT50BVM với thông số: + Năng suất dàn lạnh: 18090 Btu/h + Năng suất dàn nóng: 48000 Btu/h + Cơng suất điện: 1650 W + Dịng điện : 7,9 A + Mơi chất: R22 + Gía tiền: 15 000 000 đ Tính thêm khoản đầu tư ban đầu để xây dựng hầm sấy mua quạt, Vậy tổng vốn đầu tư cho tồn buồng sấy ước tính đạt là: Tổng đầu tư = 18 000 000 đ Tuổi thọ hệ thống 10 năm Do diện tích đặt máy sấy khơng nhiều nên bỏ qua khấu hao nhà xưởng Khầu hao phần sấy động năm là: Khấu hao = tổng đầu tư / tuổi thọ = 18000000/10 = 1800000 đ => Chi khấu hao = khấu hao năm/ Lượng sấy năm = 1800000/2540,4= 709 đ/kg Chi khấu hao sữa chữa v = 1,5 * Chi khấu hao = 1,5.709 = 1063,5 đ/kg Bảng Tổng hợp thành phần chi phí Các loại chi phí Chi phí cố định Chi phí vận hành Thành phần chi phí sấy Chi phí khấu hao sữa chữa Chi phí lượng động Chi phí lao động Tổng cộng chi để có 1kg ơt khơ Chi phí (đ/kg) 1063,5 15758 21551 38372 103 Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Luận văn tốt nghiệp 6.2 Tổng thu thời gian hoàn vốn ♦ Chi nguyên liệu đầu vào năm Giá cà rốt tươi = 8000 đ/kg Lượng ớt tươi sấy năm = 2540,4.7,7 = 19561 kgtươi/năm Chi phí nguyên liệu năm =19561.8000 = 156488000 đ/năm Tổng chi năm = 156488000 + 38372.2540,4 = 253968300 đ/năm ♦ Tổng thu năm Giá cà rốt khô 120 000 đ/kg Tổng thu năm =2540,4.120000 = 304848000 đ/năm ♦ Lãi năm Lãi năm = Tổng Thu –Tổng Chi = 304848000 – 253968300 = 50879700 đ/năm ♦ Thời gian hoàn vốn Thời gian hoàn vốn = Tổng đầu tư/lãi năm = 18000000/ 50879700 = 0,354 năm (4 tháng ngày) 104 ... nghệ Nhiệt Lạnh Luận văn tốt nghiệp CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY LẠNH TRONG CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN RAU QUẢ VIỆT NAM 2.1 ĐẶC TRƯNG CỦA NỀN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Việt Nam nước nơng nghiệp có điều... tính, hạn chế tối đa khả biến màu sấy rau rút ngắn thời gian sấy Ngồi q trình chần làm giảm độ hút ẩm rau khơ • Trong cơng nghiệp sấy rau quả, để ngăn ngừa q trình oxy hoá làm biến màu rau sấy, người... số, sản phẩm sấy ổn định chất lượng nhiều tuần 2.5 Vai trị cơng nghệ sấy lạnh cơng nghiệp chế biến bảo quản rau 2.5.1 Sử dụng bơm nhiệt bảo quản rau Bơm nhiệt nghiên cứu sử dụng nông nghiệp vào