Cuộc thi Sáng tạo Khoa học-Kỹ thuật tỉnh ……… lần thứ….
( 20….-20….)
Tên dự án dự thi: “TỦ SẤY THỰC PHẨM CHO CÁC BÀ NỘI
TRỢ BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ”
Lĩnh vực dự thi: Vật liệu, hóa chất, năng lượng
Tác giả: ………………………
ĐƠN VỊ : ……………………………………………..
1
2. Mục lục
1
Bìa……………………………………………………………
2
Mục lục ………………………………………………………….. Trang 2
3
Lời cảm ơn ……………………………………………………...
Trang 3
4
Tóm tắt nội dung dự án ……….………………………………
Trang 4, 5
5
Giới thiệu và tổng quan về vấn đề nghiên cứu ………………
Trang
6,7,8,9
6
Giả thuyết khoa học và phát biểu mục đích nghiên cứu………
Trang 9
7
Phương pháp nghiên cứu (tài liệu và thực nghiệm) ..…………
Trang 9
8
Số liệu/ kết quả nghiên cứu …………………………………
Trang 10
9
Phân tích số liệu/ kết quả và thảo luận ..………………………
Trang 11
10
Kết luận ………………………………………………………
Trang 11,12
11
Tài liệu tham khảo ……………………………………………
Trang 12
2
Trang 1
3.Lời cảm ơn
“Học đi đơi với hành. Lí luận gắn liền với thực tiễn”
Đây là một trong những nguyên lí giáo dục hàng đầu và quan trọng nhằm thể
hiện mối liên hệ giữa lí thuyết và thực tế. đã tạo điều kiện rất tốt cho tơi được tham
gia kì thi sáng tạo khoa học kỹ thuật nhằm trau dồi kiến thức và học hỏi nhiều từ thực
tế cuộc sống.
Qua tiếp thu được kiến thức và nghiên cứu, cộng với những điều xảy ra trong
cuộc sống hằng ngày. Làm tôi thêm hứng khởi bộc bạch những ý tưởng sáng tạo của
mình vào thực tiễn, đã tạo cho tôi những ý tưởng sáng tạo và ứng dụng để làm nên đề
tài “TỦ SẤY THỰC PHẨM BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO CÁC BÀ
NỘI TRỢ”.
Với ý tưởng qua đề tài của mình, tơi mong rằng sẽ góp một phần nhỏ hữu ích
cho mỗi gia đình chúng ta, vừa hữu ích, vừa ln có thực phẩm khô tại nhà để sử
dụng, vừa tận dụng được nguồn năng lượng sạch, vừa tiết kiệm tiền bạc, vừa tiết
kiệm điện. Cũng vừa góp một phần nhỏ vào tiết kiệm năng lượng điện của gia đình
cũng như của Quốc gia. Là ý tưởng để ứng dụng vào thực tế cũng thật khó. Nhưng
bằng sự cố gắng và kiên nhẫn để tạo ra sản phẩm. Tuy không phải là thợ mộc nên
việc đóng tủ sấy khơng được thẩm mỹ cho lắm, nhưng tựu trung vẫn thể hiện được ý
tưởng. Mong Quý hội đồng khoa học bỏ qua.
Tôi xin chân thành cảm ơn các cấp, ngành và đã tạo điều kiện cho tôi được
thực hiện ý tưởng qua đề tài của mình.
Trong quá trình viết báo cáo đề tài, nếu có điều gì sai và thiếu sót, kính mong
q hội đồng khoa học tỉnh nhà giúp đỡ, góp ý để đề tài được hồn thiện hơn.
Tơi xin chân thành cảm ơn!
3
4. Tóm tắt nội dung chủ yếu của dự án
4.1.Lý do nghiên cứu, ý tưởng nghiên cứu
Đôi khi mỗi chúng ta vẫn thích những món cá khơ, mực khơ nướng trong bữa
cơm hay tiệc vui, hay trái cây mua về ăn khơng hết nếu để lâu sẽ hư hỏng.Vì thế ta có
thể phơi khơ để dành dùng cho những lần sau, vừa tiết kiệm, vừa có những món khơ
để thưởng thức. Nếu chúng ta mua sắm máy sấy thực phẩm bằng điện thì vơ cùng tốn
kém lại tốn một khoản tiền điện. Hơn thế nữa phụ nữ chúng ta mỗi lần đi ngồi nắng
ln giữ da, phải mặc áo khốt, đeo găng tay, trùm mặt, đội nón hoặc mũ để che
nắng…mà kêu phụ nữ ra nắng phơi thực phẩm, hải sản, nơng sản thì ơi thật là vất vả,
cực nhọc. Hơn thế nữa phơi ngồi trời nhiệt độ khơng thể kiểm sốt được, đơi khi q
cao, đơi khi q thấp…dẫn đến thực phẩm mất đi lượng ẩm nhất định và có thể dẫn
tới hư thực phẩm khơng thể sử dụng được. Hơn thế nữa Việt Nam là quốc gia nhiệt
đới, với ánh nắng mặt trời gần như quanh năm. Chính vì lẽ đó nên tơi mới có ý tưởng
chế tạo “TỦ SẤY THỰC PHẨM CHO CÁC BÀ NỘI TRỢ BẰNG NĂNG
LƯỢNG MẶT TRỜI ”. Giá thành rẻ, vật dụng dễ kiếm, dễ làm, dễ sử dụng, hữu ích
cho mỗi gia đình chúng ta, vừa hữu ích, vừa ln có thực phẩm khô tại nhà để sử
dụng, vừa tận dụng được nguồn năng lượng sạch, vừa tiết kiệm tiền bạc, vừa tiết
kiệm điện. Cũng vừa góp một phần nhỏ vào tiết kiệm năng lượng điện của Quốc gia.
Với niềm đam mê khoa học và muốn ứng dụng kiến thức và ý tưởng vào thực
tế, đã cuốn hút tôi nhất là phần ứng dụng của năng lượng mặt trời đã làm tôi suy nghĩ
và liên hệ đến vấn đề sử dụng năng lượng mặt trời, để chế tạo một cài gì đó thật hữu
ích. Hơn thế nữa điều quan trọng là tơi đã chứng kiến nhiều gia đình đã mua sắm quá
nhiều thiết bị sử dụng từ điện, vưà gây tổn thất điện trong gia đình cũng như Quốc gia
đặc biệt vào các mùa khơ, nắng nóng. Nếu chúng ta sử dụng thiết bị điện trong gia
đình quá nhiều sẽ sản sinh lượng điện từ lan rộng gia đình quá lớn, dẫn tới ảnh hưởng
về sức khỏe. Từ những thực tế trên, đã làm cho tơi phải suy nghĩ tìm phương án tiết
kiệm điện. Dù biết rằng một số công ty đã sản xuất ra một số thiết bị tủ sấy điện v.v.
Tuy ý tưởng là nhỏ nhoi tận dụng được nguồn năng lượng sạch và cũng góp một phần
nhỏ và hữu ích vào sự tiết kiệm điện cho mỗi gia đình và đất nước.
4.2. Câu hỏi nghiên cứu
Trên thực tế, tất cả nguồn năng lượng đang ngày một khang hiếm dần.Trong đó
nguồn năng lượng điện cũng khơng loại trừ. Bởi vậy Việt Nam chúng ta đang tìm
kiếm một số giải pháp để sản xuất năng lượng điện bị thiếu hụt như xây dựng nhà
máy thủy điện, phong điện, nhà máy nhiệt điện, nhà máy điện hạt nhân ( dự án nhà
4
máy điện hạt nhân ở tỉnh Ninh Thuận đã được Quốc hội biểu quyết dừng dự án
11/2016 vì khơng khả thi). Chính vấn đề năng lượng điện bị thiếu hụt đã nảy sinh
trong tôi làm thế nào để tiết kiệm điện. Dù mơ hình, sản phẩm và ý tưởng của tôi sử
dụng năng lượng mặt trời là rất nhỏ, nhưng cũng góp một phần nhỏ trong q trình
tiết kiệm năng lượng điện hộ gia đình nói chung và cả nước nói riêng.
4.3. Lợi ích đề tài mang lại
Mơ hình “TỦ SẤY THỰC PHẨM CHO CÁC BÀ NỘI TRỢ BẰNG NĂNG
LƯỢNG MẶT TRỜI ” không chỉ ứng dụng trong hộ gia đình mà cịn ứng dụng cho
mỗi hộ sản xuất, phân xưởng, nhà máy, công ty, nếu phát triển hệ thống dựa trên
nguyên lý của sản phẩm này thì sẽ đem lại hiệu quả thiết thực cho việc tiết kiệm điện
cũng như tiết kiệm một khoản tiền không nhỏ trong sản xuất kinh doanh. Chính vì
vậy với mơ hình “TỦ SẤY THỰC PHẨM CHO CÁC BÀ NỘI TRỢ BẰNG
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ”, đơn giản, do tôi tự thiết kế dễ dàng lắp đặt với chi
phí thấp, hiệu quả và sự tiện lợi mang lại thì khơng kém như các thiết bị khác.
4.4. Cơng việc chính đã thực hiện
- Mơ hình này bao gồm hai phần chính:
+ Đóng khay sấy, tủ sấy
+ Hệ thống điện, điện tử điều chỉnh nhiệt độ tử sấy
- Vẽ sơ đồ mơ hình, sơ đồ mạch điều chỉnh nhiệt độ tủ sấy, chuẩn bị các thiết bị
cần thiết. Chuẩn bị các vật dụng để lắp đặt.
4.5. Kết quả đạt được
Sau khi đưa giàn thu nhiệt ra dưới ánh nắng mặt trời và lắp đặt đường ống dẫn
nhiệt vào tủ sấy Lúc này giàn thu nhiệt chưa thu được nhiệt độ, nhưng hệ thống pin
năng lượng mặt trời đã hoạt động, cung cấp điện cho hệ thống điện tử điều khiển
nhiệt độ và quạt cấp nhiệt hoạt động. Sau thời gian là 20 phút hệ thống thu nhiệt đã
nhận đủ nhiệt và bắt đầu cấp nhiệt cho tủ sấy. Sau thời gian là 30 phút nhiệt độ tủ sấy
đã đạt được nhiệt độ là 47.3oC đáp ứng nnu cầu và điều kiện để sấy thực phẩm một
cách hiệu quả.
5
5. Giới thiệu và tổng quan về vấn đề nghiên cứu
MƠ HÌNH HỆ THỐNG TỦ SẤY NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
I.
SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ TỦ SẤY
H: Rờ le đóng quạt cấp gió vào ống thu nhiệt đồng thời cấp nhiệt cho tủ sấy
C: Rờ le cho quạt thoát nhiệt (làm mát, hút ẩm)
Q1: Quạt cấp gió vào ống thu nhiệt và cấp nhiệt cho tủ sấy
Q2: Quạt hút nhiệt và hơi ẩm cho tủ sấy ( ở đây tủ sấy nhỏ nên không lắp đặt)
6
- Các thiết bị lắp ráp gồm:
- Giới thiệu các
chức năng của thiết
bị:
1. Mạch điện tử cảm biến nhiệt:
Thông số sản phẩm:
- Dải đo nhiệt độ: -50 ~ 110oC
- Dải nhiệt độ điều chỉnh: -40~100oC
- Độ phân giải: 0.1oC với dải từ 9.9 đến 99.9. . Dải nhiệt độ khác là 1oC
- Nhiệt độ đo chính xác: 0.1oC
- Kiểm sốt chính xác: 0.1oC
- Backlash chính xác: 0.1oC
- Độ nhạy 0.5s
7
-Điện áp đầu vào: AC/DC 12-24V
-Đầu đo NTC 3950 10k 1%
-Đầu ra 2 relay: 220V-5A/ 12V 10A
-Yêu cầu môi trường: -10-60oC. Độ ẩm 20% - 85%
-Kích thước :78*51mm
* Các chế độ làm việc:
- Nhấn và giữ nút SET 5 giây để thiết lập các chế độ làm việc. Nhấn + hoặc để lựa chọn chế độ P0- P5. Nhấn SET 10 giây để xác lập các thiết lập:
1. Chế độ P0 là chế độ thiết lập hysteresis (ngưỡng nhiệt độ trở lại):
Nhấn SET 5 giây hiển thị chế độ P0. Nhấn SET lần nữa để bắt đầu thiết lập,
nhấn + hoặc - để thiết lập hysteresis
* Ví dụ: Bạn thiết lập nhiệt độ làm mát là 30 oC và bạn thiết lập hysteresis =
4,5oC. Như vậy khi nhiệt độ ≥ 30oC thì Relay sẽ bật chế độ làm mát và khi nhiệt độ
giảm xuống 25,5oC thì Relay sẽ tắt chế độ làm mát.
2. Chế độ P1 là chế độ thiết lập sai số so với nhiệt độ môi trường : có thể điều
chỉnh từ -7~7oC
3. Chế độ P2 là chế độ thiết lập thời gian trễ cho đầu ra làm nóng cổng
relay(H) thời gian có thể điều chỉnh từ 0-300s.Ta có thể chọn 10s
4. Chế độ P3 là chế độ thiết lập thời gian trễ thời gian trễ cho đầu ra làm mát
cổng relay (C), có thể điều chỉnh từ 0-300s.Ta có thể chọn 10s
5. Chế độ P4 là chế độ thiết lập nhiệt độ cảnh báo cao nhất cho relay (C )
VD: Nhiệt độ cho phép để sấy khô thực phẩm là từ 47-60 oC.Vậy nên chế độ P4
ta chọn là 60 oC.
6. Chế độ P5 là chế độ thiết lập nhiệt độ cảnh báo thấp nhất để đóng cổng relay
(H) . Ta chọn P5 ở nhiệt độ cảnh báo thấp nhất là 35 oC
7. Sau khi chọn và thiết lập xong tất cả các chế độ.Ta nhấn SET để quay trở về
ban đầu. Xong nhấn SET lại lần nữa để chọn nhiệt độ chuẩn để ngừng giữa nhiệt độ
cảnh báo cao nhất và thấp nhất. Ta nên chọn nhiệt độ là 52 oC.
Vì khi nhiệt độ tăng cao lên 60 oC thì Relay(C) đóng, quạt hút nhiệt sẽ hoạt
động. Hút nhiệt độ của tủ sấy giảm xuống đến mức 52 oC như ta đã chọn thì quạt hút
ngừng. Ngược lại khi nhiệt độ giảm xuống 35 oC thì Relay (H) hoạt động cấp nhiệt
cho tủ sấy đến nhiệt độ đã thiết lập ban đầu là 52 oC thì quạt ngừng.
2. Giàn thu nhiệt:
8
3. Tủ sấy:
Kích thước máy RxSxC: 35x30x 63 cm
6. Giả thuyết khoa học và phát biểu mục đích nghiên cứu
- Với “TỦ SẤY THỰC PHẨM CHO CÁC BÀ NỘI TRỢ BẰNG
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ” rất ứng dụng cho các gia đình. Với thiết bị đơn giản,
rẻ tiền, dễ lắp đặt vận hành
- Tuy nhiên hệ thống này chưa thật sự hoàn chỉnh sau khi đưa vao sử
dụng nhất là hệ thống pin mặt trời. Cần lắp thêm bộ lưu điện và ổn dòng khi thời tiết
bất ngờ bị thiếu ánh nắng.Vì thời gian quá hạn hẹp nên sản phẩm chưa thật sự hồn
hảo. Nếu có thể cần nghiên cứu và thiết kế tiếp theo.
- Nếu hệ thống này ứng dụng rộng rãi, sẽ góp phần tận dụng nguồn năng
lượng sạch, tiết kiệm điện và tiền bạc cho mỗi gia đình chúng ta và ln có thực
phẩm khơ để dự trữ khi trời mưa gió.
7. Phương pháp nghiên cứu (tài liệu và thực nghiệm)
- Thiết bị: thiết kế và đóng giàn thu nhiệt, tủ sấy, mạch điều khiển nhiệt
độ, quạt....
- Dụng cụ: Cưa, đục, búa, khoan điện, mỏ hàn điện, tuốc nơ vít 3 chấu,
tuốc nơ vít dẹp, kềm điện, bút thử điện, đồng hồ đo điện,
9
- Tài liệu: Qua sách báo và mạng Internet
- Nghiên cứu bằng những phương pháp thủ công, đơn giản, như: Lắp
ráp, khoan, bắt ốc vít, đi dây điện, sơn giàn thu nhiệt, tủ sấy. Đo hiệu điện thế và
dòng điện của pin mặt trời, đo nhiệt độ của tủ sấy
8. Số liệu/ kết quả nghiên cứu
- Sau khi đưa giàn thu nhiệt và hệ thống pin mặt trời ra ngoài ánh nắng: Đo
điện thế pin mặt trời được 24vdc.
- Nhiệt độ tủ sấy sau thời gian > 30 phút đưa giàn thu nhiệt ra ngoài nắng nhiệt
độ đo được là 47.3oC
- Điều kiện cho phép sấy thực phẩm:
- Độ ẩm ban đầu
85%
- Độ ẩm cuối
5%
- Nhiệt độ sấy: Giai đoạn đầu ở nhiệt độ 45-50 độ C. Khi khối lượng ngót đi
cịn 50% khối lượng ban đầu thì giảm nhiệt độ xuống khoảng 400C
- Thời gian sấy
8 giờ
- Tỷ lệ thành phẩm
5 tươi/1 khô.
- Hiện nay trên thị trường rất nhiều loại tủ sấy thực phẩm bằng điện. Ta hãy thử
so sánh 01 sản phẩm như thế nào nhé:
+ Tủ sấy dân dụng MSD500S
Tự động hoàn toàn: Tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm, thời gian, chu trình
sấy
10
Điện áp sử dụng 220V/50Hz
Kích thước máy RxSxC: 75x70x130 cm
Cơng suất tiêu thụ điện: 350 w/h
Giá máy: 25 Triệu đồng
+ Với tủ sấy điện trên: Trong một tháng số tiền điện phải chi trả là:
350w x 24h/ngày x 30 ngày= 252.000w =252kw/h
252kwh x 1.622,01đ = 408.746,52đ
( Giá điện: 1.622,01 đồng/kWh (chưa bao gồm thuế giá trị gia tăng) được áp dụng từ
ngày16/3/2015. Theo Quyết định số 2256/QĐ/BCT ngày 12 tháng 3 năm 2015 của
Bộ Cơng Thương)
Nếu mức độ hao phí như thế trong 01 tháng và 01 năm sẽ như thế nào.
Trong khi với tủ sấy năng lượng mặt trời không tốn một khoảng tiền điện nào. Nếu tất
cả chúng ta biết tận dụng được năng lượng mặt trời vào ứng dụng thực tế thì sẽ khắc
phục và tiết kiệm được mức tiền điện cho mỗi gia đình và quốc gia một khoản tiền
khơng nhỏ.
9. Phân tích số liệu/ kết quả và thảo luận
Sau khi đưa giàn thu nhiệt và pin mặt trời ra ngoài nắng:
- Đo điện thế và dòng điện ngõ ra là 24vdc
- Mạch rờ le cảm biến nhiệt hoạt động tốt, bắt đầu tính nhiệt độ tăng dần của tủ
sấy. Ban đầu nhiệt độ của tủ sấy là 32.4oC. Nhiệt độ tăng dần sau thời gian 30 phút
đạt đền nhiệt độ là 47.3oC. Muốn tăng nhiệt độ lên cao hơn nữa cần lắp thêm nhiều
ống thu nhiệt.
- Mạch hoạt động ổn định. Tuy nhiên trời bất ngờ bị mát, mất ánh nắng.
Dẫn đến mạch cảm biến mất tín hiệu hoặc tín hiệu bị mờ và nhiệt độ bắt đầu hạ
xuống. Đây là một khuyết điểm..Cần thiết kế và lắp thêm bộ tích điện để điều khiển
mạch cảm biến nhiệt và và hệ thống tích điện sẽ đốt nóng điện trở và tiếp tục cấp
nhiệt cho tủ sấy.
- Giá thành làm ra sản phẩm rẻ. Hiệu quả và tận dụng được năng lượng sạch.
- Từ kết quả trên, tôi nhận thấy rằng hệ thống hoạt động tốt, cấp nhiệt đầy đủ,
cấp nguồn đầy đủ, cài đặt bộ điều khiển nhiệt đúng nhiệt độ đã định, không xẩy ra
11
tình huống xấu. Với tủ sấy này có thể ứng dụng rộng rãi trong mỗi hộ gia đình nói
riêng và cả nước nói chung.
10. Kết luận
- Từ các kết quả nghiên cứu của đề tài, tơi có thể rút ra một số kết luận như
sau:
+ Thiết bị đơn giản, giá thành không cao, dễ lắp ráp.
+ Hệ thống hoạt động tốt. Dễ vận hành
+ Tận dụng được nguồn năng lượng sạch
+ Tiết kiệm được năng lượng điện năng không nhỏ khi hoạt động
+ Với tủ sấy thực phẩm bằng năng lượng mặt trời có thể ứng dụng cho mỗi
gia đình cũng như cho các cơ sở, cơng ty .v.v
+ Vì tủ sấy dùng năng lượng mặt trời nên cần có năng lượng mặt trời. Nếu
thực phẩm sấy chưa kịp khô khi màn đêm bng xuống thì khơng thể sấy được nữa.
Nên muốn hệ thống hoạt động cả ngày lẫn đêm cần lắp ráp thêm hệ thống tích điện
từ điện mặt trời và hệ thống sấy kép sử dụng điện từ lượng điện tích được để sấy
thực phẩm vào ban đêm.
+ Với nghiên cứu tiếp theo tôi sẽ khắc phục và cải tiến lắp ráp thêm thiết bị
hổ trợ để tăng nhiệt độ sấy lên cao và có thể sấy cả ngày nắng lẫn ban đêm.
11. Tài liệu tham khảo
-Tìm kiếm thiết bị điện trên Website: />
12
TỦ SẤY THỰC PHẨM CHO CÁC BÀ NỘI TRỢ
BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
-
Nhiệt độ sấy cho thực phẩm:
Sấy thực phẩm: Các loại rau xanh, củ thái mỏng, hành, tỏi, ngô, khoai, sắn,
thịt bị, thịt lợn, cá, ruốc, tơm, tép..
Các loại thực phẩm sấy khô như rau củ sấy khô, bắp cải sấy khô, cà rốt sấy, su
hào sấy, súp lơ sấy, ớt sấy, củ cải sấy, thịt bò sấy, thịt heo sấy....đều được sử dụng rất
phổ biến. Ngày nay với cuộc sống bận rộn, sử dụng thực phẩm sấy khô đang trở
thành xu hướng trong tương lai. Thực phẩm sấy khơ có thể làm tại nhà để sử dụng
quanh năm rất tiện lợi và đảm bảo thực phẩm sạch. Nếu sử dụng thực phẩm tươi sẽ lo
sợ thuốc trừ sâu hoặc thuốc kích thích, nhưng nếu thực phẩm sấy khơ và để lâu, thì sẽ
khơng cịn hoặc cịn rất ít hàm lượng thuốc bảo vệ thực vật tồn tại trong rau củ sấy
khô. Theo khuyến cáo của các nhà sản xuất thuốc bảo vệ thực vật thì chỉ nên sử dụng
sau củ tươi sau khi xịt thuốc là 15 ngày, bởi các chất diệt côn trùng sẽ phân hủy say
15 ngày. Đây là lợi thế rất lớn của thực phẩm sấy khô.
Nhiệt độ để sấy thực phẩm cũng như hoa quả là từ 55-70oC, sấy nhiệt độ cao sẽ
làm hư thực phẩm. Nhưng sấy ở nhiệt độ qúa thấp cũng làm hư thực phẩm vì ẩm quá
lâu.
Như chúng ta đã biết, Việt Nam là một trong những Quốc gia nhiệt đới. Thời
gian mưa gió khơng nhiều. Cịn thời gian nắng nóng thì như quanh năm. Chính vì lẽ
đó nên ưu thế để làm những sản phẩm về năng lượng mặt trời thật phù hợp. Thật hữu
ích cho cuộc sống sinh hoạt hàng ngày, vào sản xuất. Mơ hình sản phẩm tuy nhỏ,
nhưng với những nguyên lý về năng lượng mặt trời nắm bắt được, chúng ta có thể
ứng dụng làm lị sấy trong sản xuất hộ gia đình, trong nhà xưởng, công ty để sấy
nông sản, hải ản, lâm sản, ấp trứng vịt thì thật là hữu ích.
13