BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỀ TÀI THIẾT BỊ SẤY TỰ ĐỘNG, ĐA NĂNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ NĂNG LƯỢNG ĐIỆN Lĩnh vực: 13 – Kỹ thuật khí MỤC LỤC PHẦN I MỞ ĐẦU A LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI B Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN C MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU D GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU E NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU F ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI PHẦN II KẾT QUẢ Kết thiết kế nguyên lý làm việc hệ thống Kết nghiên cứu tính tốn chọn thơng số cho thiết bị sấy .9 Kết thiết kế, chế tạo thiết bị sấy .9 Kết chảy thử đánh giá thử nghiệm 11 PHẦN III KẾT LUẬN 15 PHẦN IV TÀI LIỆU THAM KHẢO .15 PHẦN I MỞ ĐẦU A LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ngày này, khoa học kỹ thuật phát triển, nhu cầu lượng ngày tăng Trong nguồn nhiên liệu dự trữ than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên ngày khan hiếm, nguồn lượng thủy điện có hạn khiến cho nhân loại đứng trước nguy thiếu hụt lượng trầm trọng Nguồn lượng mặt trời (NLMT) - nguồn lượng tiềm tàng quan tâm đặc biệt Do đó, việc nghiên cứu nâng cao hiệu thiết bị sử dụng lượng mặt trời triển khai ứng dụng chúng vào thực tế đời sống, sản xuất vấn đề cần thiết Trong q trình sản xuất nơng nghiệp, cơng nghiệp thực phẩm, dược, việc làm khô nông sản, thực phẩm, thảo dược phần lớn thực biện pháp thủ công với thiết bị sấy điện, lò đốt thơng thường với suất thấp chất lượng chưa cao khơng chủ động q trình sản xuất Thông tin so sánh, đánh giá ưu, nhược điểm công nghệ sấy mô tả chi tiết bảng đây: Bảng Ưu điểm nhược điểm công nghệ sấy Kỹ thuật sấy Ưu điểm Nhược điểm - Sản phẩm sấy không bảo vệ có nhiều rủi ro, bụi, động vật, Phơi khơ - Gần khơng có u cầu kiến, mưa truyền thống đầu tư - Không có yêu cầu - Cần nhiều thời gian - Cần lao động để trông nom, giám nguồn nhiên liệu sát - Chất lượng phơi khô không tốt (do tiếp xúc với bụi, ….) - Yêu cầu vốn đầu tư nhiên liệu - Yêu cầu vốn đầu tư xây dựng Sấy củi đốt nhiên liệu khô - Gây nhiễm suy thối rừng - Tốc độ sấy nhanh phơi tự nhiên - Chất lượng sản phẩm khơ bị ảnh hưởng khói - Khơng dễ để điều khiển q trình sấy - Cần người lao động để vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa - Tốc độ sấy nhanh hai Sấy điện - Đầu tư tốn - Đòi hỏi nguồn lượng điện - Ít phù hợp với hộ sản xuất nhỏ, loại công nghệ kể - Sản phẩm sấy kiểm thu nhập thấp soát tốt - Máy cần lắp đặt nhà - Chất lượng sấy khơ nên tiêu tốn thêm chi phí đầu tư đảm bảo tùy thuộc vào yêu - Không thân thiện với môi trường cầu loại sản phẩm - Đòi hỏi người lao động có trình độ để vận hành bảo trì - Đầu tư thấp - Sử chữa bảo dưỡng đơn - Đòi hỏi người lao động có trình độ giản bảo hành, bảo trì - Khơng u cầu người có - Chi phí phụ thuộc vào khoản đâu từ ban đầu trình độ cao để vận hành Sấy - Kiểm sốt q trình sấy lượng mặt trời - Máy sấy phải hoạt động chu khơ tốt trình để đem lại chất lượng sấy cao - Tốc độ sấy nhanh - Sản phẩm sấy bảo vệ - Có đòi hỏi vốn đầu tư q trình sấy - Thích hợp với nhiều q trình sản xuất - Thân thiện với mơi trường Vì vậy, việc nghiên cứu để thiết kế, chế tạo thiết bị sấy nông sản, thực phẩm, thảo dược có có độ xác cao cần thiết Từ so sánh, phân tích ta thấy rằng: Thiết bị sấy sử dụng lượng mặt trời phổ biến Tuy nhiên, vấn đề cấp bù nhiệt khơng có lượng mặt trời chưa quan tâm, vấn đề nâng cao độ xác điều khiển q trình sấy hạn chế, thiết bị sấy thường hạn chế điều kiện sử dụng định nên khả ứng dụng linh hoạt, đa lĩnh vực, đa vùng miền, với điều kiện đầu tư khác hạn chế Nghiên cứu tích hợp thêm hệ thống cấp bù nhiệt, ổn định nhiệt để cung cấp liên tục cho trình sấy cần thiết Hơn nữa, việc nghiên cứu để tạo thiết bị sấy linh hoạt, đa chức năng, sử dụng điều kiện vùng miền, điều kiện đầu tư khác hướng tiềm Vì lý trên, nhóm nghiên cứu lựa chọn thực đề tài: Thiết bị sấy tự động, đa sử dụng tích hợp lượng mặt trời lượng điện B Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN - Đóng góp kết việc nghiên cứu theo hướng phát triển bền vững, thông qua việc sử dụng tiết kiệm lượng điện sử dụng nguồn lượng (ở đề tài lượng mặt trời) - Đóng góp kết nghiên cứu lĩnh vực công nghệ sau thu hoạch (Một lĩnh vực cần thiết phát triển nước ta) - Đóng góp kết việc nghiên cứu tích hợp nhiều nguồn lượng q trình sấy, để thực cơng việc sấy nhiều điều kiện dự trữ lượng khác - Nâng cao độ xác việc điều khiển trình sấy, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật trình sấy - Nâng cao mức độ linh động thiết bị thông qua việc nghiên cứu chế tạo theo mô đun, để thiết bị ứng dụng điều kiện khác nhau: Khi khơng có điện lưới, khơng có đủ ánh sáng mặt trời, khơng có đủ điện lưới ánh sáng mặt trời Ngồi ra, ứng dụng với khả đầu tư khác tùy thuộc vào chọn mô đun thiết bị C MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Thiết kế, chế tạo chạy thử nghiệm thành công thiết bị sấy tự động, đa sử dụng tích hợp lượng mặt trời lượng điện D GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU - Tập trung nghiên cứu thiết bị sấy khô sản phẩm nông sản, thảo dược sử dụng lượng mặt trời, lượng điện - Nghiên cứu mức quy mô nhỏ (khoảng từ 0,2 – 0,5 m3) E NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu tập trung vào nội dung chính: 1) Nghiên cứu tính toán, thiết kế thiết bị sấy sử dụng lượng mặt trời (Bao gồm việc tính tốn thơng số thiết bị sấy như: Năng suất, thông số hình học, thơng số điều kiện sấy, …) 2) Nghiên cứu chế tạo thiết bị sấy (Bao gồm việc lên vẽ thiết kế, lên vẽ mô hình tiến hành bước để chế tạo, hồn thiện sản phẩm) 3) Nghiên cứu chế tạo hệ thống điều khiển cho thiết bị sấy nhằm ổn định nhiệt, ẩm chủ động tự động hóa q trình sử dụng 4) Nghiên cứu đánh giá thiết bị sấy: Sử dụng thiết bị sấy để tiến hành trình sấy nơng sản, thảo được, sau đánh giá chất lượng trình sấy, đánh giá ổn định trình sấy, đánh giá hiệu sử dụng thiết bị sấy Đề tài thực theo bước hình Suất phát từ việc nghiên cứu tảng lý thuyết thực tiễn, nội dung đối tượng nghiên cứu cụ thể hóa Với nội dung, phương pháp q trình thực xây dựng Thơng qua trình nghiên cứu thực nghiệm việc thiết kế, lựa chọn thông số thiết bị sấy, thiết bị cung cấp lượng, thiết bị điều khiển, thực thể vẽ kỹ thuật, thông số, đặc trưng thiết bị, phận Hình Tiến trình nghiên cứu Từ vẽ thiết kế, mơ hình 3D thiết bị xây dựng Ngoài ra, vào vẽ thiết kế mơ hình 3D sản phẩm, q trình gia cơng, lắp giáp thực để tạo thành thiết bị Thiết bị kiểm tra sơ bộ, điều chỉnh hoàn thiện theo yêu cầu thiết kế Thiết bị sau hoàn thiện tiến hành chạy thử ứng dụng số loại nông sản, thảo khác Các tiêu chất lượng trình sấy, độ ổn định, thời gian đáp ứng, chạy thử nghiệm thu thập đánh giá Từ kết đánh giá, thiết bị sấy tiếp tục nghiên cứu, điều chỉnh hoàn thiện trước chuyển giao Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu bản, là: (1) Phương pháp xác định khoảng nhiệt độ sấy Sử dụng phương pháp nghiên cứu để xác định khoảng nhiệt độ sấy Trên sở công bố khoa học, tài liệu liên quan đến vấn đề sấy nông sản, thảo dược, khoảng nhiệt độ sấy khuyến cáo cho loại vật liệu sấy tổng hợp, tham khảo sử dụng để tính tốn cho loại phận thiết bị sấy (2) Phương pháp xác định dung tích buồng sấy Dung tích buồng sấy xác định dựa vào yêu cầu thiết bị sấy Nghiên cứu thực để chế tạo thiết bị sấy có quy mơ nhỏ (< 0,5 m3) Vì vậy, tùy thuộc vào điều kiện vật liệu, điều kiện máy móc, thiết bị phục vụ cho trình chế tạo để lựa chọn dung tích buồng sấy (Vbs) cho phù hợp (3) Phương pháp xác định suất sấy Năng suất sấy tính lượng vật liệu sấy đưa vào sấy cho mẻ Nếu tính khối lượng, suất sấy phụ thuộc vào khối lượng riêng loại vật liệu sấy Vì vậy, nghiên cứu này, suất sấy tính thể tích vật liệu đưa vào sấy mẻ Thể tích vật liệu sấy cho mẻ tổng thể tích chứa tất khay sấy (4) Phương pháp xác định công suất hệ thống cấp cấp bù nhiệt Công suất hệ thống cung cấp bù nhiệt xác định phương pháp thử nghiệm Nghiên cứu sử dụng hệ thống đèn hồng ngoại làm hệ thống cung cấp bù nhiệt, vậy, sau buồng sấy hoàn thành, hệ thống đèn hồng ngoại lắp đặt thử nghiệm buồng sấy để xác định nhiệt độ tối đa khơng khí buồng sấy hệ thống cấp bù nhiệt tạo Thay đổi công suất hệ thống cấp bù nhiệt để đo nhiệt độ tối đa khơng khí buồng sấy Để thực q trình sấy khơ, nhiệt độ tối đa khơng khí buồng sấy phải lớn nhiệt độ sấy lựa chọn Công suất hệ thống đèn hồng ngoại lựa chọn cơng suất hệ thống làm cho nhiệt độ khơng khí buồng sấy lớn nhiệt độ cần sấy vật liệu (5) Phương pháp thiết kế, xây dựng vẽ Để thực trình thiết kế, xây dựng vẽ, cần phải xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ thống Từ sơ đồ nguyên lý, trang thiết bị lựa chọn, từ hệ thống buồng sấy, khung, chân đỡ phận khác tính tốn lựa chọn cho phù hợp Sau vẽ kỹ thuật mơ hình 3D sản phẩm thiết kế xây dựng (6) Phương pháp chế tạo khí Hệ thống khí thi cơng dựa theo vẽ nguyên lý, thiết kế cách sử dụng cơng cụ, máy móc chun dụng, vật liệu chọn làm hệ thống thép gỗ, tráng bạc cách nhiệt, sơn đen (7) Phương pháp xác định yêu cầu công nghệ hệ thống điều khiển * Xác định chế độ làm việc thiết bị sấy Hệ thống hoạt động chế độ khác nhau: + Khi khơng có lưới điện: Hệ thống hoạt động dựa vào việc thu nhiệt trực tiếp lượng mặt trời hệ thống cấp bù nhiệt từ nguồn điện, tích trữ ac quy thơng qua hệ thống pin lượng mặt trời Trong trường hợp cường độ ánh sáng đủ lớn, thiết bị sử dụng nhiệt chủ yếu từ thiết bị thu nhiệt + Khi có lưới điện: Hệ thống hoạt động hoàn toàn dựa lưới điện thiết bị sấy thông thường * Xây dựng chu trình hoạt động điều khiển Khởi động hệ thống: Hệ thống thu nhiệt làm việc, hệ thống quạt tuần hồn khí sấy làm việc Nếu nhiệt độ từ thiết bị thu nhiệt đủ lớn: Lớn 50 oC (sensor nhiệt - sensor 1), quạt gió 01 khởi động để đẩy nóng từ thiết bị thu nhiệt lên buồng sấy để sấy sản phẩm sấy Thiết bị cấp bù nhiệt (đèn hồng ngoại) hoạt động dựa thông số sensor nhiệt (sensor 2) Đèn cấp bù nhiệt giúp nhiệt độ buồng sấy ổn định 50 oC, Nếu nhiệt độ buồng sấy nhỏ 50 oC, đèn hồng ngoại khởi động để cấp bù nhiệt cho buồng sấy, nhiệt độ buồng sấy lớn 50 oC, đèn tắt sáng với cường độ thấp để trì nhiệt độ cho buồng sấy Bộ hút ẩm chủ động đặt phía buồng sấy Bộ hút ẩm hoạt động sensor ẩm độ (sensor 3) có trị số lớn 15% Tốc độ hút ẩm tăng lên trị số độ ẩm tăng lên Khi độ ẩm nhỏ 15% trình hút ẩm thực theo q trình đối lưu tự nhiên Còi báo hoạt động số độ ẩm nhỏ 15% (8) Đánh giá độ ổn định nhiệt độ thiết bị sấy Tiến hành trình sấy với điều kiện tải khác nhau: Sấy không tải, sấy với vật liệu sấy củ Kiệu tươi, Dây thìa canh tươi, Củ giềng tươi (đã thái lát) Sau o gia nhiệt đến nhiệt độ đặt (50 C), tiến hành lấy mẫu đo nhiệt độ khí sấy Q trình lấy mẫu đo thự liên tục (30 phút lần) toàn thời gian sấy Các kết lấy mẫu tổng hợp, so sánh đánh giá (9) Phương pháp đánh giá thời gian gia nhiệt điều kiện khác Thời gian gia nhiệt thử nghiệm nhiều điều kiện khác nhau: - Khác công suất đèn gia nhiệt: mức 750 W 1050 W - Thử nghiệm thực điều kiện cách nghiệt buồng sấy: Cách nhiệt gỗ ép công nghiệp cách nhiệt bao gồm gỗ ép công nghiệp lớp bóng bạc chịu nhiệt - Thử nghiệm thử điều kiện tải: Chạy không sấy kg giềng tươi (đã thái lát) - Thử nghiệm thực với chế độ thoát ẩm khác nhau: Thoát ẩm tự nhiên, thoát ẩm với tốc độ quạt tối đa, thoát ẩm chủ động (đến 49 oC quạt thoát ẩm hoạt động, tốc độ quạt tỉ lệ thuận với độ ẩm khí sấy) (10) Phương pháp dánh giá ảnh hưởng chế độ thoát ẩm đến kết sấy Thử nghiệm xác định điều kiện công suất hệ thống đèn hồng ngoại sử dụng là: 1050 W, cách nhiệt buồng sấy bao gồm hai lớp lớp gỗ ép cơng nghiệp bên ngồi lớp bóng bạc cách nhiệt bên Vật liệu sấy kg giềng tươi, sấy khơ đến độ ẩm khơng khí không thay đổi Mỗi lần thử nghiệm, vật liệu sấy phun lượng nước để đảm bảo điều kiện bắt đầu thử nghiệm với thử nghiệm Các thử nghiệm tiến hành chế độ ẩm: Thốt ẩm tự nhiên (quạt khơng chạy), thoát ẩm với tốc độ quạt tối đa, thoát ẩm chủ động với tốc độ quạt biến thiên độ ẩm khơng khí sấy biến thiên từ 30 % đến 100 % thoát ẩm chủ động với tốc độ quạt biến thiên độ ẩm khơng khí sấy biến thiên từ 150 % đến 60 % Quá trình lấy mẫu giá trị đo nhiệt độ độ ẩm khí sấy tiến hành lần giờ, trình lấy mẫu kết thúc độ ẩm khơng khí sấy khơng thay đổi nhiều Các liệu nhiệt độ độ ẩm không khí sấy thống kê, tổng hợp đánh giá F ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI Thiết bị chế tạo thành công khắc phục hầu hết nhược điểm mà thiết bị sấy điện, sấy lượng mặt trời có Đó là: (1) Tiết kiệm lượng nhờ tận dụng nguồn lượng mặt trời (2) Có thể sử dụng tích hợp nguồn lượng khác (cả điện lưới, điện lưu trữ Ác quy thông qua hệ thống pin lượng mặt trời, đồng thời sử dụng nguồn nhiệt trực tiếp từ lượng mặt trời Điều giúp thiết bị sử dụng nhiều điều kiện khác (khi có điện lưới, có ánh sáng mặt trời, kể khí khơng có điện lưới, khơng có ánh sáng mặt trời) (3) Độ xác tuổi thọ thiết bị cải thiện nhờ việc ứng dụng kỹ thuật điều khiển PID (điều khiển ba khâu: tỉ lệ (Proportional), tích phân (Integral) đạo hàm (Derivative)), khác với thiết bị thường điều khiển ON/OFF (Đóng/Mở) (4) Thiết bị sử dụng với nhiều loại vật liệu sấy khác nông sản, thảo dược, … (5) Thiết bị chế tạo dạng mô đun nên có tính linh hoặt sử dụng, đồng thời phù hợp với nhiều vùng miền, với khả đầu tư khác (6) Vật liệu để chế tạo thiết bị linh động: Gỗ, tôn, sắt, … PHẦN II KẾT QUẢ Kết thiết kế nguyên lý làm việc hệ thống Mặt cắt dọc thiết bị Mặt cắt ngang thiết bị Hình Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy Thiết bị sấy thiết kế dựa ý tưởng vừa sử dụng trực tiếp lượng mặt trời (hấp thụ nhiệt chủ động) vừa sử dụng nguồn điện cấp cho hệ thống đèn hồng ngoại để gia nhiệt cho hệ thống Vì vậy, sơ đồ nguyên lý lựa chọn thiết kế hình Buồng thu nhiệt từ lượng mặt trời (1) có dạng hình hộp chữ nhật phân thành ngăn, ngăn có khe (11) để lưu thơng khí nóng Bên buồng có lắp kẽm dẹt uốn cong theo hình sóng nước nhằm mục đích tăng diện tích tiếp xúc kẽm với ánh sáng mặt trời Khơng khí bên buồng thu nhiệt sau bị đốt nóng lưu thông (2) cưỡng quạt chiều (4) vào bên buồng sấy (7) thông qua khe dẫn khí (3) Khí nóng bên buồng sấy (17) lưu thơng liên tục quạt gió xuay chiều (5) đảm bảo cho nhiệt độ bên buồng sấy đảm bảo tính đồng Vỏ buồng sấy (15) làm từ gỗ đệm lớp bóng bạc chịu nhiệt (14) bên với mục đích giữ cho ánh sáng hồng ngoại phát từ đèn hồng ngoại cấp nhiệt bổ sung (6) lại buồng sấy khơng bị khuếch tán bên ngồi Ở thành buồng sấy có gờ (8) đỡ giá để nguyên liệu Hơi nước thoát từ nguyên liệu sấy qua khe (12) ngồi theo đường (18) thoát tăng cường quạt chiều (9), phận mũ chụp (10) đảm bảo cho độ ẩm từ buồng sấy hai phía Buồng sấy cố định nâng đỡ hệ thống chân đỡ (16), đồng thời hệ thống chân đỡ có tác dụng làm cho buồng thu nhiệt tạo góc nghiêng cố định với phương nằm ngang, giúp cho khí nóng lưu thơng tự nhiên vào buồng sấy trường hợp không sử dụng quạt thổi khí nóng cưỡng Kết nghiên cứu tính tốn chọn thơng số cho thiết bị sấy điều kiện sấy khuyến cáo số loại nông sản, thảo dược thống kế bảng 4.1 Từ bảng ta thấy loại nông sản, thảo dược phổ biến sấy khoảng nhiệt độ từ 40 oC đến 55 oC Vì vậy, thông số chọn thiết kế thiết bị sấy quy mơ nhỏ là: - Nhiệt độ sấy thiết bị: Từ 40 oC đến 55 oC - Dung tích buồng sấy là: 0,7 x 0,7 x 0,5 = 0,245 m3 - Số khay sấy là: khay - Công suất hệ thống cấp bù nhiệt: Từ 750 W đến 1000 W - Công suất quạt tuần hồn gió là: 40 W (Xoay chiều) - Cơng suất quạt ẩm là: 15 W (Một chiều) - Công suất pin lượng mặt trời là: 300 W - Thơng số bình ắc quy là: 24V-120Ah - Công suất nghịch lưu DC-AC: 1000 VA Kết thiết kế, chế tạo thiết bị sấy Sử dụng phần mềm thiết kế Solidworks, thiết bị thiết kế, gia công chế tạo mô tả hình 3, Bao gồm mơ đun thiết bị kèm theo như: (1) Mô đun thu nhiệt từ lượng mặt trời (2) Mô đun buồng sấy (3) Mô đun hút ẩm chủ động (4) Ống dẫn nhiệt (5) Mô đun chân đế (6) Mô đun hệ thống điều khiển (7) Tấm kẽm thu nhiệt Và thu, tích điện từ lượng mặt trời, đồng thời phát điện chạy hệ thống khơng có điện lưới mơ tả hình Hình Bản thiết kế 3D thiết bị Hình Thiết bị hồn thiện 10 * Hệ thống chuyển hóa quang thành điện Sử dụng pin mặt trời cơng suất 300W, kích thước 1961 x 995 x 40 mm (hình 5) Pin mặt trời cơng suất 300W Ắc quy JS 12V-120Ah Inverter Sanshun Hình Hệ thống thu cấp điện từ pin mặt trời * Thiết bị dự trữ lượng điện Sử dụng bình ắc quy JS 12V-120Ah (hình 5) * Bộ nghịch lưu DC-AC Sử dụng Inverter Sanshun có cơng suất 1000VA (hình 5), ngồi khả chuyển đổi nguồn điện chiều thành nguồn điện xuay chiều dạng hình sin chuẩn, cung cấp hai ngõ xuay chiều với mức điện áp khác nhau: 110V 220V, thiết bị có chế độ sạc cho ắc quy từ điện lưới, thiết bị có khả sạc đầy điện cho ắc quy có dung lượng lên đến 200 Ah Kết chảy thử đánh giá thử nghiệm a Đánh giá độ ổn định nhiệt độ thiết bị sấy Cho hệ thống vận hành không tải liên tục thời gian 10 đồng hồ tiến hành lấy mẫu nhiệt độ buồng sấy (hiển thị hình báo nhiệt độ, độ ẩm Prosens) với tần suất lấy mẫu 30 phút lần, sau so sánh mẫu thu với giá trị đặt (Setpoint, 50 oC) để xác định sai số nhiệt độ điều khiển, tỉ lệ 11 % sai số so với giá trị đặt Các thử nghiệm thực với điều kiện sấy khác nhau: Sấy không tải, sấy với tải lại củ Kiệu tươi, sấy với tải dây thìa canh tươi, sấy với tải riềng tươi (đã thái lát) Kết đánh giá ổn định nhiệt độ sấy mô tả đồ thị hình Kết đồ thị rằng, dù thực chế độ sấy với điều kiện tải khác nhau, nhiên dường nhiệt độ khí sấy tương đối ổn định quanh vị trị đặt T = 50 oC, với độ lệch nhỏ 0,5 oC Hình Đánh giá tính ổn định điều khiển nhiệt b Đánh giá thời gian gia nhiệt điều kiện khác Kết đánh giá thời gian gia nhiệt thống kê bảng Kết rằng: Với công suất phận cấp bù nhiệt 750 W, thời gian gia nhiệt lâu (lớn 30 phút), điều có anh hưởng đến chất lượng khơng khí sấy khả điều khiển ổn định nhiệt độ khí sấy Khi nâng cơng suất hệ thống cấp bù lên 1050 W, thời gian gia nhiệt giảm xuống đáng kể (khoảng 12 phút), khoảng thời gian chấp nhận sản xuất công nghiệp Như vậy: Sử dụng công suất hệ thống cấp bù nhiệt 1050 W đáp ứng yêu cầu thời gian gia nhiệt thiết bị sấy Khi so sánh thời gian gia nhiệt điều kiện cách nhiệt buồng sấy là: Chỉ gồm lớp gỗ ép công nghiệp gồm lớp gỗ cơng nghiệp + lớp bóng bạc chịu nhiệt, kết thể rõ ràng rằng: Khi thùng sấy có hai lớp cách nhiệt, thời gian gia nhiệt giảm nhiều (khoảng 15 phút) so với dùng lớp cách nhiệt gỗ ép cơng nghiệp Vì vậy, hoàn thiện thiết bị sấy cần đảm bảo điều kiện cách nhiệt bao gồm lớp gỗ ép cơng nghiệp bên ngồi lớp bóng bạc cách nhiệt bên thùng sấy 12 Bảng Kết đánh giá thời gian gia nhiệt Thử nghiệm Điều kiện lượng Điều kiện cách nhiệt Điều kiện tải Điều kiện ẩm Khơng Thốt ẩm tự nhiên Quạt ẩm chạy hết cơng suất tải Cách nhiệt thông thường gỗ công nghiệp Sử dụng đèn với công suất 750 W Không Cách nhiệt thông thường gỗ công nghiệp lớp bóng bạc cách nhiệt 10 11 Tải kg Riềng tươi 12 13 14 tải Tải kg Riềng tươi Không tải 15 Cách nhiệt thông thường gỗ công nghiệp 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Sử dụng đèn với công suất 1050 W Tải kg Riềng tươi Không Cách nhiệt thơng thường gỗ cơng nghiệp lớp bóng bạc cách nhiệt tải Tải kg Riềng tươi Thời gian gia nhiệt TB 30 50 o Đến 49 C quạt chạy, công suất quạt tỉ lệ thuật với độ ẩm Thoát ẩm tự nhiên Quạt thoát ẩm chạy hết công suất 31 40 70 o Đến 49 C quạt chạy, công suất quạt tỉ lệ thuật với độ ẩm Thốt ẩm tự nhiên Quạt ẩm chạy hết cơng suất 42 15 20 o Đến 49 C quạt chạy, cơng suất quạt tỉ lệ thuật với độ ẩm Thốt ẩm tự nhiên Quạt ẩm chạy hết cơng suất 16 công suất quạt tỉ lệ thuật với độ ẩm Thốt ẩm tự nhiên Quạt ẩm chạy hết cơng suất 22 Đến 49oC quạt chạy, 20 32 13 15 o Đến 49 C quạt chạy, công suất quạt tỉ lệ thuật với độ ẩm Thoát ẩm tự nhiên Quạt ẩm chạy hết cơng suất 12 17 25 o Đến 49 C quạt chạy, công suất quạt tỉ lệ thuật với độ ẩm Thoát ẩm tự nhiên Quạt thoát ẩm chạy hết công suất 19 15 o Đến 49 C quạt chạy, công suất quạt tỉ lệ thuật với độ ẩm Thoát ẩm tự nhiên 11 Quạt thoát ẩm chạy hết 18 công suất o Đến 49 C quạt chạy, công suất quạt tỉ lệ thuật với độ ẩm 12 Khi so sánh thời gian gia nhiệt thoát ẩm ba phương pháp: Thoát ẩm tự nhiên, ẩm với cơng suất quạt tối đa, ẩm với trường hợp quạt 13 hoạt động nhiệt độ khí sấy 49 oC (gần nhiệt độ đặt) công suất quạt chủ động thay đổi tỉ lệ thuận với độ ẩm khí sấy: Kết rằng, thời gian gia nhiệt thoát ẩm tự nhiên nhanh nhất, quạt ẩm với cơng suất tối đa lâu nhất, trường hợp chủ động thời gian gia nhiệt nhanh gần ẩm tự nhiên Tuy nhiên, việc thoát ẩm chủ động kiểm sốt tốt độ ẩm khơng khí sấy, vị vậy, chế độ thoát ẩm chủ động nên áp dụng thiết kế, chế tạo thiết bị sấy c Đánh giá ảnh hưởng chế độ thoát ẩm đến kết sấy Kết đánh giá ảnh hưởng chế độ thoát ẩm đến kết sấy (sự thoát ẩm thời gian đạt đến độ ẩm ổn định), thống kê bảng 4.5 thể biểu đồ hình Hình Biểu đồ thay đổi nhiệt độ độ ẩm khí sấy Kết từ biểu đồ hình rằng, điều kiện thoát ẩm chủ động (công suất quạt biến đổi độ ẩm khơng khí sấy thay đổi từ 15% đến 60%), cho hiệu sấy tốt 14 PHẦN III KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu, chế tạo, chạy thử đề tài tổng kết với số kết luận sau đây: - Đề tài thực thành công Thiết bị sấy sử dụng lượng mặt trời, tích hợp với hệ thống cấp bù điều khiển ổn định nhiệt thiết kế chế tạo thành công - Thiết bị sấy chế tạo hoạt động ổn định, đáp ứng yêu cầu sấy nông sản, thảo dược Với nhiệt độ sấy từ: 40 oC đến 55 oC, dung dung tích sấy là: 0.245 m3, tổng cơng suất tiêu thụ điện sử dụng hồn tồn lượng điện là: 1100 W - Thiết bị sấy dùng điều kiện đầy đủ ánh sáng mặt trời, thiếu ánh sáng mặt trời thông qua hệ thống cấp bù đèn hồng ngoại - Thiết bị sấy sử dụng với nhiều loại nông sản, thảo dược khác - Thời gian gia nhiệt trung bình thiết bị sấy là: 12 phút - Độ xác điều khiển nhiệt độ khí sấy thấp là: 99,2 % - Sản phẩm sấy có chất lượng đồng mẻ sấy mẻ sấy nhờ hệ thống tuần hồn khí sấy hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm khơng khí sấy - Thiết bị chạy thử nghiệm cải tiến số điểm hạn chế, đảm bảo thiết bị sấy hoạt động tối ưu PHẦN IV TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Waewsak, J.; Chindaruksa, S.; and Punlek, C, A mathematical modeling study of hot air drying for some agricultural products.Thammasat Int J Sci Technol 11(1): 14-20, 2006 [2] Akinola, A.O.; and Fapetu, O.P, Energetic Analysis of a Mixed-Mode Solar Dryer J Engin Appl Sci 1: 205-10, 2006 [3] Hoàng Dương Hùng, Năng lượng Mặt trời lý thuyết ứng dụng Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2007 [4] Hoàng Dương Hùng Mai Vinh Hòa, Nghiên cứu hệ thống tích trữ lượng nhiệt mặt trời, Tạp chí KHCN Đại học Đà Nẵng, 2010 [5] Nguyễn Văn May, Giáo trính kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2007 15 ... thiết bị sấy tự động, đa sử dụng tích hợp lượng mặt trời lượng điện D GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU - Tập trung nghiên cứu thiết bị sấy khô sản phẩm nông sản, thảo dược sử dụng lượng mặt trời, lượng điện... nguồn lượng mặt trời (2) Có thể sử dụng tích hợp nguồn lượng khác (cả điện lưới, điện lưu trữ Ác quy thông qua hệ thống pin lượng mặt trời, đồng thời sử dụng nguồn nhiệt trực tiếp từ lượng mặt trời. .. sấy nhằm ổn định nhiệt, thoát ẩm chủ động tự động hóa q trình sử dụng 4) Nghiên cứu đánh giá thiết bị sấy: Sử dụng thiết bị sấy để tiến hành trình sấy nơng sản, thảo được, sau đánh giá chất lượng