Đà Nẵng,6-2010 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Văn Vang 2010 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: “XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM SẤY LẠNH VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ SẤY GỖ” GVHD : TS. TRẦN VĂN VANG GVD : SVTH : NGUYỄN VĂN MINH MSSV : 05107031 SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Page 1 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Văn Vang 2010 LỜI CẢM ƠN Từ những ngày đầu bước chân vào giảng đường đại học cho đến lúc hoàn thành đề tài này, em luôn nhận được sự quan tâm chỉ dạy và sự giúp đỡ tận tình của các thầy các cô. Qua luận văn này, em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến:  Ban giám hiệu Trường Đại Học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng.  Ban chủ nhiệm Khoa Công Nghệ Nhiệt - Điện lạnh  Quý thầy cô đã tận tình chỉ dạy em trong thời gian học tập tại trường.  Thầy TS. Trần Văn Vang - người trực tiếp theo dõi, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em thực hiện đề tài này.  Cuối cùng, em muốn nói lời cám ơn đến ba mẹ cùng mọi người trong gia đình đã quan tâm, lo lắng, động viên em trong những ngày học tập xa nhà.  Em 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 ! Đà Nẵng, tháng 6 năm 2010 SVTH: Nguyễn Văn Minh SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Page 2 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Văn Vang 2010 TÓM TẮT 1.Tên đề tài: “XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM SẤY LẠNH VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ SẤY GỖ” 2. Thời gian và địa điểm thực hiện: - Thời gian: từ tháng 1 đến tháng 5 năm 2010. - Địa điểm: Xưởng Nhiệt trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng 3. Mục đích: - Tính toán, thiết kế máy sấy lạnh với năng suất 0,1 m 3 /mẻ dùng để sấy gỗ. - Làm các bài thí nghiệm sấy gỗ để tìm ra chế độ sấy. 4. Nội dung Đề tài thực hiện với những nội dung sau: + Khảo sát, nghiên cứu về gỗ + Tổng quan về sấy lạnh + Tính toán và thiết kế mô hình máy sấy lạnh + Sấy thực nghiệm gỗ thông 5. Kết quả: - Chế tạo thành công máy sấy lạnh với năng suất 0,1 m 3 /mẻ dùng để sấy gỗ. - Xây dựng được một số chế độ sấy để sấy gỗ đảm bảo chất lượng. SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Page 3 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Văn Vang 2010 MỤC LỤC SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Page 4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Văn Vang 2010 DANH SÁCH HÌNH VẼ SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Page 5 ĐẶT VẤN ĐỀ Sấy gỗ là bước đầu tiên và là bước quan trọng nhất trước khi gỗ được sử dụng cho các quá trình chế biến tiếp theo. Gỗ ở trạng thái tự nhiên luôn chứa một lượng nước lớn, lượng nước tồn tại trong gỗ ảnh hưởng lớn tới tính chất của gỗ . Chính vì vậy gỗ cần phải được sấy vì nhiều lý do: sấy gỗ làm tăng chất lượng gỗ , tăng độ bền cơ lý , tránh hiện tượng co rút nứt nẻ ở mối ghép ; giảm trọng lượng gỗ nên giảm chi phí vận chuyển và bảo quản, hạn chế sự phát sinh của nấm và côn trùng phá hoại gỗ , nâng cao tuổi thọ gỗ . Do đó các doanh nghiệp luôn tìm ra nhiều phương pháp sấy khác nhau để mang lại hiệu quả cao nhất. Hiện nay ở nước ta chủ yếu sử dụng loại lò sấy đối lưu cưỡng bức với TNS được gia nhiệt bằng hơi nước hoặc khói nóng. Loại lò sấy này có ưu điểm là: vốn đầu tư ban đầu nhỏ, vận hành dễ không cần công nhân có trình độ tay nghề cao. Tuy nhiên các hầm sấy này hầu như chưa mang lại hiệu quả cao nhất cho doanh nghiệp, thời gian sấy còn nhiều do cần phải phun ẩm bổ sung khi nung gỗ và giai đoạn điều hòa để tránh nứt nẻ gỗ nên không thể cung cấp cho các nơi tiêu thụ trong một thời gian ngắn được. Qua nhiều năm nghiên cứu và triển khai ứng dụng thấy rằng dụng sấy lạnh nhiệt độ thấp để hút ẩm và sấy lạnh có nhiều ưu điểm và rất có khả năng ứng dụng rộng rãi trong điều kiện khí hậu nóng ẩm, phù hợp với thực tế Việt Nam, mang lại hiệu quả kinh tế-kĩ thuật đáng kể. Sấy lạnh đặc biệt phù hợp với những sản phẩm cần giữ trạng thái, không cho phép sấy nhiệt độ cao và tốc độ gió lớn. Đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng sấy lạnh dùng bơm nhiệt và đã có hiệu quả thực tiển cao. Tuy nhiên chưa có tài liệu nói rõ việc tính toán thiết kế một hệ thống sấy lạnh dùng bơm nhiệt để sấy gổ, cũng như chưa có một đề tài nào tiến hành chế tạo mô hình thiết bị và tiến hành thí nghiệm nhằm đánh giá chính xác hơn khả năng ứng dụng và hiệu quả kinh tế của thiết bị sấy dùng bơm nhiệt để sấy gổ. Trong đề tài này chúng tôi đã tiến hành “ Xây dựng mô hình thực nghiệm sấy lạnh và ứng dụng để sấy gỗ”. Các kết quả thực nghiệm cũng được trình bày trong báo cáo này. SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 6 Mục tiêu đề tài - Tính toán thiết kế mô hình thực nghiệm sấy lạnh để sấy thực nghiệm gỗ - Xây dựng chế độ sấy phù hợp và tối ưu đảm bảo thời gian sấy ngắn nhất nhưng chất lượng gỗ vẫn đảm bảo. Chương I TỔNG QUAN VỀ SẤY LẠNH 1.1 Sấy lạnh Trong phương pháp sấy lạnh, người ta tạo độ chênh áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy bằng cách giảm phân áp suất hơi nước p h trong tác nhân sấy nhờ giảm độ chứa ẩm d. Mối quan hệ đó được thực hiện theo công thức: p h = B.d 0,621+d Trong đó: B: áp suất khí quyển Khi đó ẩm trong vật liệu dịch chuyển ra bề mặt và từ bề mặt vào môi trường có thể trên dưới nhiệt độ môi trường (t> 0 o C) và cũng có thể nhỏ hơn 0 o C 1.2 Các phương pháp sấy lạnh: 1.2.1 Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ t > 0 o C Với hệ thống sấy này,nhiệt độ vật liệu sấy cũng như nhiệt độ tác nhân sấy xấp xỉ bằng nhiệt độ môi trường.Tác nhân sấy thường là không khí.Trước hết,không khí được khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh hoặc bằng các máy khử ẩm hấp phụ.Sau đó được đốt nóng hoặc làm lạnh đến nhiệt độ yêu cầu rồi cho đi qua vật liệu sấy.Khi đó,phân áp suất hơi nước trong tác nhân sấy bé hơn phân sáp suất hơi nước trên bè mặt vật liệu sấy nên ẩm từ dạng lỏng sẽ bay hơi và đi vào tác nhân sấy.Như vậy,quy luật dịch chuyển ẩm trong lòng vật liệu sấy và từ bề mặt vật vào môi trường trong các hệ thống sấy lạnh giống như các hệ thống sấy nóng.Điều kiện khác nhau ở đây là cách giảm phân áp hơi nước P h trong tác nhân sấy.Trong các hệ thống sấy nóng đối lưu người ta giảm P h bằng các đốt nóng ác tác nhân SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 7 sấy (d = const) để tăng áp suất bão hòa dẫn đến giảm độ ẩm tương đối φ .Còn các hệ thống sấy lạnh có nhiệt độ tác nhân sấy bằng nhiệt độ môi trường chẳng hạn,người ta tìm cách giảm phân áp suất hơi nước của tác nhân sấy bằng cách giảm lượng chưa ẩm d kết hợp với qua trình lạnh (sau khi khử bằng hấp phụ) hoặc đốt nóng (sau khi khử ẩm bằng làm lạnh). 1.2.2 Hệ thống sây thăng hoa Hệ thống sấy thăng hoa là hệ thống sấy lạnh mà trong đó ẩm của vật liệu sấy ở dạng rắn trực tiếp biến thành hơi đi vào tác nhân sấy.Trong hệ thống sấy này người ta tạo môi trường trong đó nước trong vật liệu sấy ở dưới điểm 3 thể,nghĩa là nhiệt độ của vật liệu T<273 o K và áp suất tác nhân sấy bao quanh vật P<610Pa.Khi đó nếu vật liệu sấy nhận được nhiệt lượng thì nước trong vật liệu sấy ở dạng rắn sẽ chuyển trực tiếp sang dạng hơi và đi váo tác nhân sấy.Như vậy trong hệ thống sấy thăng hoa,một mặt ta làm lạnh vật xuống dưới 0 o C và tạo chân không xung quanh vật liệu sấy. 1.2.3 Hệ thống sấy chân không Nếu nhiệt độ vật liệu sấy vẫn nhỏ hơn 273 o K nhưng áp suất tác nhân sấy bao quanh vật P>610Pa thì vật liệu sấy nhận nhiệt lượng,nước trong vật liệu sấy ở dạng rắn không thể chuyển trực tiếp thành hơi để đi vào tác nhân sấy mà trước khi biến thành hơi,nước phải chuyển từ thể rắn qua thể lỏng. 1.3 Ưu, nhược điểm của phương pháp sấy lạnh 1.3.1 Ưu điểm + Các chỉ tiêu về chất lượng như màu cảm quan,mùi vị,khả năng bảo toàn vitamin C cao. + Thích hợp để sấy các loại vật liệu yêu cầu chất lượng cao,đòi hỏi phải sấy ở nhiệt độ thấp. + Hiệu suất năng lượng cao hơn cùng với sự thu hồi nhiệt được cải thiện dẫn đến tiêu thụ năng lượng ít hơn cho mỗi đơn vị nước bay hơi ( tiết kiệm được năng lượng do tận dụng được năng lượng tại dàn nóng và dàn lạnh ). SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 8 + Có thể phát ra một khoảng rộng các chế độ sấy,tiêu biểu là nhiệt độ từ 20 o C đến 100 o C (với nhiệt phụ trợ),và ẩm độ tương đối không khí từ 15% đến 80%(với hệ thống tạo ẩm). + Quá trình sấy kín nên không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường. + Chất lượng gỗ sau khi sấy tốt hơn nhiều so với sấy nóng do nhiệt độ thấp + Thời gian sấy gỗ nhanh thích hợp khi cung cấp gỗ bổ sung cho nhà máy 1.3.2 Nhược điểm + Giá thành thiết bị cao,tiêu hao điện năng lớn. + Vận hành phức tạp,người vận hành có trình độ kỷ thuật cao. + Cấu tạo thiết bị phức tạp,thời gian sấy lâu. + Nhiệt độ sấy thường gần nhiệt độ môi trường nên chỉ thích hợp với một số loại vật liệu,không sấy được các vật liệu dễ bị vi khuẩn làm hư hỏng ở nhiệt môi trường như bị ôi,thiu,mốc… + Rò rỉ môi chất lạnh ra môi trường có thể làm ảnh hương đến môi trường xung quanh cũng như ảnh hưởng đến chât lượng của thực phẩm. + Do cuốn bụi nên có thể gây tắc tại thiết bị làm lạnh. 1.4 Ứng dụng sấy gỗ sử dụng phương pháp sấy lạnh Trên thực tế, sấy gỗ bằng phương pháp sấy lạnh đã được các nhà khoa học nghiên cứu nhiều và đã đạt được những thành công nhất định. Tuy nhiên do những hạn chế còn chưa khắc phục được nên phương pháp này vẫn chưa được áp dụng rộng rãi lắm. Dựa vào 1 số kết quả nghiên cứu người ta đưa ra chế độ sấy tối ưu với các loại gỗ: - Nhiệt độ sấy ban đầu thấp và độ ẩm cao. - Một giai đoạn dốc trong đó nhiệt độ không khí tăng và độ ẩm giảm - Giai đoạn kết thúc ở nhiệt độ sấy vừa phải và độ ẩm tương đối thấp SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 9 8 9 10 2 3 4 5 6 1 7 Hình 1.1 Mô hình thiết bị sấy lạnh ứng dụng để sấy gỗ 1.Tấm chắn bụi 2.Dàn lạnh 3.Ống xi phông thoát nước ngưng 4.Tấm chắn nước 5.Dàn nóng 6.Điện trở 7.Quạt hút 8.Quạt tuần hoàn 9.Tấm hướng dòng 10.Cửa buồng sấy SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 10 . cứu về gỗ + Tổng quan về sấy lạnh + Tính toán và thiết kế mô hình máy sấy lạnh + Sấy thực nghiệm gỗ thông 5. Kết quả: - Chế tạo thành công máy sấy lạnh với. tiêu đề tài - Tính toán thiết kế mô hình thực nghiệm sấy lạnh để sấy thực nghiệm gỗ - Xây dựng chế độ sấy phù hợp và tối ưu đảm bảo thời gian sấy ngắn nhất