tính toán thiết kế hệ thống sấy cá bằng năng lượng mặt trời

i

M CL C

Trang
DANH M C HÌNH ................................................................................................... iii
L I C M ƠN ............................................................................................................ vi
L I NÓI

U ............................................................................................................ 1

CHƯƠNG I: T NG QUAN V NGUYÊN LI U VÀ PHƯƠNG PHÁP S Y
B NG NĂNG LƯ NG M T TR I ......................................................................... 2
1.1.

T ng quan v nguyên li u cá ......................................................................... 2

1.1.1. Cá cơm săn (Stolephorus tri): ....................................................................... 2
1.1.2. Cá cơm thư ng (Stolephorus commersonii) ................................................. 3
1.1.3. Cá cơm tr ng............................................................................................... 5
1.1.4. Sơ ch nguyên li u trư c khi s y.................................................................. 7
1.2.

Phương pháp s y b ng năng lư ng m t tr i .................................................. 7

1.2.1.Khái ni m quá trình s y............................................................................... 7
1.2.2.

c i m quá trình s y. .......................................................................... 8

1.2.3.

S khu ch tán c a nư c trong nguyên li u. ............................................ 9

1.2.4.

S y năng lư ng m t tr i........................................................................ 11

CHƯƠNG II: TÍNH TỐN THI T K H TH NG S Y .................................... 16
2.1. Nhi m v và phương án thi t k ..................................................................... 16
2.1.1. Nhi m v thi t k ..................................................................................... 16
2.1.2. Ch n phương án thi t k .......................................................................... 16
2.2. Ch n tác nhân s y, sơ

h th ng s y ........................................................... 16

2.3. Tính tốn nhi t cho h th ng s y và ch n thi t b .......................................... 17
2.3.1. Tính tốn nhi t cho h th ng s y ............................................................. 17
2.3.1.1. Ch n ch

s y .................................................................................... 17

2.3.1.2. Tính tốn kh i lư ng v t li u vào và ra kh i thi t b s y...................... 17
2.3.1.3. Tính lư ng m c n b c hơi.................................................................... 17
2.3.1.4. Xây d ng quá trình s y lý thuy t .......................................................... 18


ii

2.3.1.5. Xác

nh kích thư c cơ b n c a h th ng s y ....................................... 22

3.3.1.6. Tính tốn t n th t nhi t ......................................................................... 24
2.3.1.7. Quá trình s y th c ................................................................................. 26
2.4. Tính tốn collector .......................................................................................... 28
2.4.1. K t c u b thu ph ng nung nóng khơng khí............................................. 28
b c x m t tr i lên 1m2 b m t thi t b .................... 29

2.4.1. Xác

nh cư ng

2.4.2. Xác

nh h s truy n nhi t hi u d ng gi a t m h p th và dịng khí ..... 31

2.4.3. Xác

nh h s t n th t nhi t c a collector. ............................................. 33

2.4.4. Các thông s c a collector năng lư ng m t tr i....................................... 35
2.5. Tính tốn ch n qu t: ....................................................................................... 36
2.6. Các gi i pháp b tr ........................................................................................ 39
CHƯƠNG III TRANG B T
3.1. T

NG HÓA VÀ V N HÀNH H TH NG ......... 47

ng hóa .................................................................................................... 47

3.1.1. Trang b

i n

ng l c ............................................................................. 47

3.1.2. M ch i n i u khi n h th ng ................................................................ 47
3.1.3. Nguyên lý ho t

ng ................................................................................ 48

3.2. V n hành h th ng. ......................................................................................... 49
CHƯƠNG IV: SO SÁNH HI U QU C A H TH NG SO V I PHƯƠNG
PHÁP S Y TRUY N TH NG (PHƠI N NG) ...................................................... 50
4.1. Ch quan ánh giá các phương pháp s y ....................................................... 50
4.1.1. V m t c m quan. ..................................................................................... 50
4.1.2. M t b ng s n xu t..................................................................................... 50
4.1.3. Nhân công lao

ng .................................................................................. 50

4.1.4. V m t ch t lư ng .................................................................................... 50
4.1.5. Th i gian s y ............................................................................................ 51
4.1.6. Như c i m c a h th ng s y so v i s y truy n th ng ............................ 51
4.2. So sánh sơ b giá thành s n xu t .................................................................... 51
K T LU N ............................................................................................................... 53
TÀI LI U THAM KH O ......................................................................................... 54


iii

DANH M C HÌNH
Trang
Hình 1.1: Sơ

thi t b s y b ng năng lư ng m t tr i tr c ti p............................... 13

Hình 1.2: Thi t b s y dùng năng lư ng m t tr i gián ti p. ...................................... 14
Hình 2.1: Sơ

h th ng s y .................................................................................... 16

Hình 2.2: Bi u di n quá trình s y trên
Hình 2.3: Sơ

th I -d ..................................................... 18

m t b ng h th ng sây .................................................................... 23

Hình 2.4: C u t o b nung khơng khí có kênh d n: .................................................. 28
Hình 2.5: M t c t collector nung nóng khơng khí .................................................... 31
Hình 2.6: Sơ

ngun lý h th ng s y i n tr ...................................................... 39

Hình 2.7: Sơ

nguyên lý h th ng s y k t h p ...................................................... 40

Hình 2.8: Sơ

chu trình quá l nh và quá nhi t ....................................................... 41

Hình 2.9 : Quá trình trao

i nhi t

dàn ngưng ...................................................... 43

Hình 2.10 : Kích thư c dàn ngưng ............................................................................ 44
Hình 2.11: Quá trình trao

i nhi t

dàn bay hơi .................................................... 45

Hình 2.12 : Kích thư c dàn l nh ............................................................................... 46
Hình 3.1: M ch i n
Hình 3.2: Trang b

ng l c................................................................................... 47

i n i u khi n h th ng ............................................................ 47


iv

DANH M C B NG
B ng 2.1: Thông s quá trình s y lý thuy t .............................................................. 21
B ng 2.2: Thơng s q trình s y th c ..................................................................... 27

B ng 2.3: B ng thông s các i m nút c a chu trình ................................................ 41
B ng 2.4 : Các thông s c a máy nén ....................................................................... 42
B ng 4.1: i n năng tiêu th c a h th ng s y bơm nhi t ....................................... 52
B ng 4.2: So sánh chi phí các h th ng s y .............................................................. 52


v

DANH M C CH

TNS : Tác nhân s y
VLS : V t li u s y
TBS : Thi t b s y
NLMT: Năng lư ng m t tr i

VI T T T


vi

L I C M ƠN
hoàn thành
hư ng d n Ts. Tr n

tài này, em xin g i l i c m ơn sau s c t i th y giáo
i Ti n ã t n tình hư ng d n em trong th i gian qua. Bên

c nh ó em cũng xin g i l i c m ơn

n các th y cô trư ng

i h c Nha Trang

ã t n tình d y d em trong su t th i gian theo h c t i trư ng.
Ngoài ra em cũng xin chân thành c m ơn nh ng ngư i thân trong gia ình,
nh ng ngư i b n ã giúp

ng viên em v m t tinh th n trong su t khóa h c.

Em xin chân thành c m ơn!


1

L I NĨI
Bi n

U

i khí h u ang di n bi n r t ph c t p, nhi t

n ngư ng có th x y ra nh ng bi n

trái

i to l n và không th

t s p ch m

o ngư c khi m

vi c s d ng năng lư ng tái t o ngày càng tr nên b c thi t.V i s phát tri n
vư t b c c a khoa h c kĩ thu t hi n
năng lư ng sach như gió, m t tr i,

i, con ngư i ã có th khai thác ngu n

a nhi t, th y tri u và sinh kh i.

Trong nh ng năm g n ây năng lư ng m t tr i d n kh ng

nh là m t

ngu n năng lư ng tái t o lý tư ng, s ch, vơ t n và hồn tồn mi n phí.Vi t Nam
v i l i th là m t trong nh ng nư c n m trong d i phân b ánh m t tr i nhi u
nh t trong năm trên b n

b c x m t tr i c a th gi i nên nư c ta có th khai

thác ngu n năng lư ng này

d n thay th các ngu n năng lư ng truy n th ng

khác. V i b bi n dài hơn 3000 km Vi t Nam có ti m năng l n v th y s n,
trong ó m t hàng khơ cũng chi m t tr ng tương

i l n. Yêu c u

t ra

ây là

thi t k h th ng s y, s d ng năng lư ng m t tr i v i m c ích ti t ki m nhiên
li u mà v n

m b o ch t lư ng các s n ph m.

Sau th i gian h c t p t i trư ng,
khoa Cơ khí – Trư ng

n nay k t thúc khóa h c. Em ư c

i h c Nha Trang phân cơng

tài tính tốn thi t k h

th ng s y cá b ng năng lư ng m t tr i năng su t 400kg/m dư i s hư ng d n
c a Th y giáo TS. Tr n
N i dung

i Ti n.

tài g m:

Chương 1: T ng quan v nguyên li u cá, phương pháp s y b ng năng
lư ng m t tr i
Chương 2: Tính tốn thi t k h th ng s y
Chương 3: Trang b t

ng hóa và v n hành h th ng s y

Chương 4: So sánh hi u qu c a h th ng v i phương pháp s y truy n th ng
Do l n

u thi t k m t h th ng s y năng lư ng m t tr i, ki n th c th c t cịn ít

nên trong q trình thi t k cịn nhi u thi u sót. Kính mong ư c s
ki n c a các Th y Cơ.

óng góp ý


2

CHƯƠNG I: T NG QUAN V NGUYÊN LI U VÀ PHƯƠNG PHÁP S Y
B NG NĂNG LƯ NG M T TR I
1.1.

T ng quan v nguyên li u cá
Cá cơm (Stolephorus) thu c h cá Tr ng (engraulidae) là h cá

s n lư ng trong ngành khai thác hi n nay trên th gi i và là
quan tr ng trong ngh cá n i ven bi n phân b r ng t B c

ng

uv

i tư ng ánh b t
n Nam

nư c

ta.Theo ư c tính c a Vi n nghiên c u bi n Nha Trang tr lư ng cá cơm c a nư c ta
vào kho ng 50÷60 v n t n.
Cá cơm thư ng s ng thành t ng àn ch y u t p trung
bi n(

sâu dư i 100m) c a bi n nhi t

i và c n nhi t

các vùng ven

i, có m t s lồi phân b

r ng vào các c a sơng.Các nơi có s n lư ng cá cơm cao là: Qu ng Ninh, C a Lị,
Bình

nh, Qu ng Nam,

à N ng, Nha Trang, Phan Rang, Phan Thi t. Các loài

chi m ưu th trong khai thác là: cá cơm than-stolephorus heterolobus Ruppel
Qu c, cá cơm tr ng( hay cá cơm
nh, cá cơm
bleeker

n

Nha Trang.

Vi t Nam gi ng cá cơm có kho ng 140 lồi, các lồi

1.1.1. Cá cơm săn (Stolephorus tri):
B
Cá Trích (tên Vi t Nam)
Clupeiformes (tên khoa h c)
-

H

Cá Tr ng (tên Vi t Nam)
Engraulidae (tên khoa h c)
-

Loài
Cá cơm săn(tên Vi t Nam)
Stolephorus tri(tên khoa h c)
Spined anchovy (tên ti ng anh)

-

Bình

-Stolephorus zollingeri Bleeker và cá cơm săn-Stlephorus tri

thư ng g p :

-

)-stolephorus indicusBleeker

Phú

Môi trư ng s ng
các vùng ven bi n và các c a sông.


3

-

c i m sinh h c
Cá cơm thư ng thư ng k t thành àn l n,

m t, thích ánh sáng

èn. Th c ăn ch

Copepoda. H ng năm cá thư ng

trên các t ng gi a và trên b

y u là t o silic và chân mái chèo

vào tháng 2

n tháng 6

g n ven bi n và

c a sông.
-

c i m hình thái
Cá cơm thư ng có thân hình dài thon, hơi d p bên, màu tr ng

bên

c,d c hai

u có d c tr ng b c. Chúng có xương hàm trên dài, mút sau vư t quá rìa

sau c a xương n p mang trư c,

phía sau

nh trán r ng, rìa bên cong l i ra,

gi a mút cu i xương hàm trên và rìa sau c a xương n p mang trư c ph ng hơn,
bên ngoài l i lên.

u tương

i to, trên

u có hai ch m màu xanh l c, mõm

nh n, m t to, khơng có màng m t, mi ng r ng hơi xiên răng r t nh . Có m t vây

lưng tương

i to,vây ng c to v a

th p, vây b ng nh , vây h u môn tách bi t

v i vây uôi r ng d ng uôi én, kh i i m

ó, xăm, mành..

Ngư i ta thư ng khai thác cá có kích thư c t 40-70 mm
c i m kinh t
Cá cơm săn có giá tr kinh t tương

il n.

S n lư ng khai thác hàng năm có th lên
th

n hàng ngàn t n, m i m có

t kho ng 2-2,5 ngàn t n.
Giá tr s d ng có th dùng làm nư c m m, phơi khô, ăn tươi, mu i chua

và làm b t cá dành cho gia súc…
1.1.2. Cá cơm thư ng (Stolephorus commersonii)
-

B
Cá trích (tên Vi t Nam)

Cluperformes (tên khoa h c)

-

H
Cá tr ng (tên Vi t Nam)
Engraulidae (tên khoa h c)

-

Gi ng
Cá cơm (tên Vi t Nam)


4

Stolephorus (tên khoa h c)
-

Loài
Cá cơm thư ng (tên Vi t Nam)
Stolephorus commersonii (tên khoa h c) Commerson’s anchovy (tên ti ng anh)

-

Môi trư ng s ng
Cũng gi ng như cá cơm săn cá cơm thư ng là loài s ng

ven bi n và c a

sông,v ng,v nh nư c l .
c i m sinh h c
Cá cơm thư ng thư ng k t thành àn l n,
m t, thích ánh sáng

èn. Th c ăn ch

Copepoda. H ng năm cá thư ng

trên các t ng gi a và trên b

y u à t o silic và chân mái chèo

vào tháng 2

n tháng 6

g n ven bi n và

c a sông.
c i m hình thái
Cá cơm thư ng có thân hình dài thon, hơi d p bên, màu tr ng
bên

c,d c hai

u có d c tr ng b c. Chúng có xương hàm trên dài, mút sau vư t quá rìa

sau c a xương n p mang trư c,

phía sau

nh trán r ng, rìa bên cong l i ra,

gi a mút cu i xương hàm trên và rìa sau c a xương n p mang trư c ph ng hơn,
bên ngoài l i lên.

u tương

i to, trên

u có hai ch m màu xanh l c, mõm

nh n, m t to, không có màng m t, mi ng r ng hơi xiên răng r t nh . Có m t vây
lưng tương

i to,vây ng c to v a

th p, vây b ng nh , vây h u môn tách bi t

v i vây uôi r ng d ng uôi én, kh i i m

dư i g c vây lưng. Các tia ph n

trên vây ng c không kéo dài thành s i, cơ trên ph n má kéo dài v phía trư c
che l p xương g c n p mang.

g c vây lưng và vây h u mơn

u có m t s

ch m nh .
Cá cơm thư ng có chi u dài thân g p 4,4-5,2 l n chi u cao thân, g p 4,24,5 l n chi u dài

u, chi u dài

u g p 4-6 l n chi u dài mõm. Kích thư c thơng

thư ng c a cá cơm thư ng là 50-70 mm, l n nh t là 100 mm.
c i m phân b
Trên Th

Gi i cá cơm thư ng ch

y u

các ư c nhi t

Indonesia,Malaysia, Thái Lan, Philippin, Trung Qu c, Nam Tri u Tiên,

i như:
n

,


5

các nư c ông Phi, bi n

R p, V nh Aden, Madagasca, Mauritius…

Vi t Nam cá cơm thư ng phân b ch y u
Ninh, H i Phịng, Thanh Hóa, Thái Bình, Nam

các vùng bi n như: Qu ng

nh, Thanh Hóa, Ngh An, Hà

Tĩnh, Th a Thiên Hu , Quãng Nam, Qng Ngãi, Bình

nh, Phú n, Khánh

Hịa, Ninh Thu n, Bình Thu n, Vũng Tàu, Ti n Giang, B n Tre, Trà Vinh, Sóc
Trăng, B c Liêu, Kiên Giang, Cà Mau và v nh Thái Lan..
c i m khai thác
Cá cơm thư ng có mùa v khai thác quanh năm, r nh t vào tháng 9
tháng 11 và tháng 3

n

n tháng 6.

D ng c khai thác thư ng là các lo i lư i vây, vó, xăm áy, rùng, mành…
Ngư i ta thư ng khai thác cá có kích thư c t 70-80 mm, l n nh t là 100mm.
c i m kinh t
Cá cơm thư ng có s n lư ng khai thác ư c nhi u nh t so v i các lồi cá
cơm khác, có th lên

n hàng ngàn t n m i năm, m i m có th

Giá tr s d ng có th dùng

t 4-5 t n cá.

ăn tươi, phơi khô, s y khô, làm nư c

m m, m m chua.
1.1.3. Cá cơm tr ng
-

B
Cá trích (tên Vi t Nam)
Clupeiformes (tên khoa h c)

-

H
Cá tr ng (Tên Vi t Nam)
Engraulidae (tên khoa h c)

-

Gi ng
Cá cơm (tên Vi t Nam)
Stolephorus (tên khoa h c)

-

Loài

Cá cơm tr ng (tên Vi t Nam)
Stolephorus indicus (tên khoa h c) Indica’s anchovy (tên ti ng anh)

-

Môi trư ng s ng


6

Cá cơm tr ng thư ng s ng

các vùng bi n ven b và các c a sơng có

mu i th p.
-

c i m sinh h c
Cá cơm tr ng thư ng k t thành àn l n, bơi l i

c a các vùng bi n ven b hay c a sơng có

các t ng gi a và trên m t

mu i th p,có th ngư c dịng nư c

th y tri u vào sông vùng nư c l , thích ánh sáng èn.
Cá cơm tr ng có thân hình to hơn so v i các lo i cá cơm khác, thư ng
tr ng vào tháng 2
-

n tháng 6, th c ăn ch y u là th c v t n i.

c i m hình thái
Cá cơm tr ng có thân dài hình tr , màu tr ng, hơi d p bên, bên thân có

d c dài màu tr ng b c.

u tương

i dài, trên

u có ch m màu xanh l c.Mõm

tù nhưng hơi l i ra phía trư c. M t cá to, kho ng cách m t r ng hơi g lên. Cá có
m t vây lưng to, vây h u môn r ng tương

i dài, vây uôi dài d ng i én, có

màu xanh l c nh t.
Cá cơm tr ng có chi u dài thân g p 4,9-5,3 l n chi u cao thân, g p 4,0-4,9
l n chi u dài
-

u.

c i m phân b
Trên Th Gi i cá cơm tr ng ch y u

các nư c nhi t

i như:

n

, Malaysia, Indonesia, Singapo, Thái Lan, Campuchia, Trung Qu c và Nh t
B n, b bi n ông Phi…
Vi t Nam cá cơm tr ng thư ng g p

v nh B c B , vùng bieent Trung

B và v nh Thái Lan…
-

c i m khai thác
Cá cơm tr ng có mùa v khai thác t tháng 6

n tháng 8.

D ng c khai thác thư ng là các lo i lư i vây, vó, xăm áy, rùng, mành..
Ngư i ta thư ng khai thác cá có chi u dài t 90 - 100 mm, kích thư c dài nh t là
135 mm.
-

c i m kinh t
Cá cơm tr ng có s n lư ng khai thác ít nh t.
Giá tr s d ng thư ng dùng

ăn tươi.

7

1.1.4. Sơ ch nguyên li u trư c khi s y
-

Nguyên li u:
Nguyên li u ph i tươi t t, không d p nát, gãy

u v b ng, không b tróc

l p v y và màu tr ng b c trên thân cá. Nguyên li u sau khi mua t i ch ph i ư c
b o qu n b ng nư c l nh và nư c á xay nh ho c b o qu n b ng t
chưa làm k p
-

ông n u

m b o ch t lư ng cá tránh hư h ng.

R a:
Nguyên li u sau khi mua v ho c sau khi b o qu n ph i ư c r a b ng nư c

s ch

lo i b t p ch t, nh t, máu cá. Qúa trình r a tránh làm d p cá, tróc v y,

tróc l p tr ng b c trên thân cá. R a b ng nư c l nh, r a qua 2 ÷ 3 l n nư c cho
th t s ch trư c khi em ngâm axit.
-

Ngâm axit:
Cá sau khi r a s ch ư c v t ra r

CH3COOH n ng

0,1%

ráo nư c và ti n hành ngâm axit

kh mùi tanh, t l ngâm 1kg cá/ 1lit nư c có pha

1ml CH3COOH 1%. Axit acetic có kh năng kh mùi tanh c a cá mà không nh
hư ng

n ch t lư ng và màu s c c a cá, ti n hành ngâm trong 15 phút sau ó

v t ra r a s ch trư c khi em i lu c mu i.
-

Lu c mu i:
M t lít nư c ư c un sơi có pha mu i n ng

10% ư c chu n b

lu c

cá, cá sau khi ngâm axit ư c r a s ch ti n hành lu c mu i t lúc nư c sôi 1000C là
3 phút, ch nh l a nh

nư c sôi v a, không quá l a

tránh làm cá nát, r ng

u,

tróc m t màu tr ng b c trên thân cá.
Q trình lu c khơng

o cá tránh làm d p nát cá. Lu c mu i có tác d ng

làm gi m lư ng vi sinh v t có trên thân cá, làm gi m lư ng m c a cá, thúc

y

nhanh quá trình s y, t o v c a s n ph m và có tác d ng b o qu n.
1.2.

Phương pháp s y b ng năng lư ng m t tr i

1.2.1. Khái ni m quá trình s y.
Quá trình s y là q trình làm khơ v t th b ng phương pháp bay hơi.

i

tư ng c a quá trình s y là các v t m, các v t th có ch a m t lư ng l ng nh t
nh, ch t l ng ch a trong v t th thư ng là nư c. M t s ít v t m khác ch a


8

ch t l ng khác là dung môi h u cơ. Qua
các tác

ng cơ b n

nh nghĩa ta th y quá trình s y yêu c u

n v t m là:

- C p nhi t cho v t m trong v t hóa hơi.
- L y hơi m ra kh i v t và th i vào môi trư ng.
1.2.2.

c i m quá trình s y.
c i m c a quá trình s y

s y và t c

chuy n

i v i v t th có

m tương

ng c a khơng khí không quá l n x y ra theo ba giai

o n ó là giai o n làm nóng v t, giai o n s y t c
s y gi m d n.

i cao, nhi t

không

i, giai o n t c

i v i các trư ng h p s y v i i u ki n khác thì quá trình s y

cũng x y ra ba giai o n nhưng các giai o n có th

an xen khó phân bi t hơn.

Giai o n làm nóng v t.
Giai o n này b t
nóng cho t i khi nhi t

u t khi ưa v t vào bu ng s y ti p xúc v i khơng khí
v t

t ư c b ng nhi t

này toàn b v t ư c gia nhi t.
ư c nhi t

k ư c. Trong quá trình s y

m l ng trong v t ư c gia nhi t cho

n khi

t

sôi ng v i phân áp su t hơi nư c trong mơi trư ng khơng khí

trong bu ng s y. Do ư c làm nóng nên
m cịn nhi t

m c a v t có gi m chút ít do bay hơi

c a v t thì tăng d n cho

s tăng nhi t

n khi b ng nhi t

trong q trình x y ra khơng

Vùng trong v t

t

n nhi t

u

k ư c. Tuy v y,

ph n ngoài và ph n trong v t.

k ư c ch m hơn.

i v i v t d s y thì giai

o n làm nóng v t x y ra nhanh.
Giai o n s y v i t c

không

i.

K t thúc giai o n gia nhi t, nhi t

v t b ng nhi t

cung c p nhi t, m trong v t s hóa hơi còn nhi t
nhi t cung c p ch
v t, m l ng

làm hóa hơi nư c.
i, nhi t

gi a v t và môi trư ng cũng không
ch a m v t theo th i gian cũng khơng

m s hóa hơi

v t cũng không
i.

i nên

l p v t li u sát b m t
hóa hơi. Do nhi t

i nên chênh l ch nhi t

i u này làm cho t c

i, có nghĩa là t c

Trong giai o n này bi n thiên c a
tính.

c a v t gi khơng

bên trong v t s truy n ra ngoài b m t v t

khơng khí nóng khơng

k ư c. Ti p t c

gi m c a

s y không

i.

ch a m theo th i gian là tuy n

m ư c thoát ra trong giai o n này là m t do. Khi

mc av t

t


9

n tr s t i h n Uk = Ucbmax thì giai o n s y t c

khơng

i ch m d t.

th i cũng là ch m d t giai o n thoát m t do chuy n sang giai o n s y t c
Giai o n s y v i t c

gi m.

gi m d n.

K t thúc giai o n s y t c

không

trong v t là m liên k t. Năng lư ng
càng tăng lên khi

ng

i m t do ã bay hơi h t, còn l i

bay hơi m liên k t l n hơn m t do và

m c a v t càng nh . Do v y t c

o n này nh hơn giai o n s y t c

không

bay hơi m trong giai

i có nghĩa là t c

s y trong

giai o n này nh hơn và càng gi m i theo th i gian s y. Quá trình s y càng ti p
di n,
gi m

m c a v t càng gi m, t c
n b ng

s y cũng gi m cho

n khi

mc av t

m cân b ng v i i u ki n mơi trư ng khơng khí m trong

bu ng s y thì q trình thốt m c a v t ngưng l i, có nghĩa t c

s y b ng khơng.

1.2.3. S khu ch tán c a nư c trong nguyên li u.
S khu ch tán c a nư c trong nguyên li u.
Dư i s

nh hư ng c a các nhân t lý h c như: h p th nhi t, khu ch tán,

bay hơi.. làm nư c trong v t li u tách ra ngoài, ây là m t quá trình r t ph c t p
g i là làm khơ. N u q trình cung c p nhi t ng ng l i mà v n mu n duy trì q
trình s y thì q trình làm khơ v t li u ph i ư c cung c p m t lư ng nhi t nh t
nh

v t li u có nhi t

c n thi t.

Nhi t cung c p cho v t li u Q ư c ưa t i b ng ba phương th c: b c x ,
truy n d n và

i lưu. S cân b ng nhi t khi làm khô ư c bi u th :
Q = Q1 + Q2 + Q3

Trong ó:
Q : là nhi t lư ng cung c p cho nguyên li u.
Q1 : là nhi t lư ng làm cho các ph n t hơi nư c tách ra kh i nguyên li u.
Q2 : là nhi t lư ng cung c p

c t

t m i liên k t m i gi a nư c và

protêin trong nguyên liê .
Q3 : là nhi t lư ng

làm khô các t ch c t bào.

Sau khi s y khơ cịn ph i tính

n nhi t lư ng làm nóng d ng c thi t b Q4

và nhi t lư ng hao phí ra mơi trư ng xung quanh Q5.
Trong q trình làm khô nư c

trong v t li u khu ch tán chuy n d n ra


10

b m t nguyên li u và môi trư ng xung quanh, làm cho khơng khí trong mơi
trư ng xung quanh m lên, n u khơng khí m ó khơng ư c phân tán thì cho
n m t lúc nào ó q trình s y khơ s d ng l i. Khi nhi t lư ng cung c p
cho nguyên li u thì nư c s thốt ra kh i nguyên b ng hai quá trình: khu ch tán
ngo i và khu ch tán n i.
Quá trình khu ch tán n i.
Quá trình khu ch tán n i là quá trình chuy n d ch m t các l p bên trong
ra l p b m t c a v t m.

ng l c c a quá trình này là do s chênh l ch n ng

m gi a các l p bên trong và các l p b m t. Ngồi ra q trình khu ch tán
n i cịn di n ra do s chênh l ch nhi t

gi a các l p bên trong và các l p b

m t. Qua nghiên c u ta th y r ng m d ch chuy n t nơi có nhi t
có nhi t

cao

n nơi

th p. Vì v y, tùy thu c vào phương pháp s y và thi t b s y mà dòng

m d ch chuy n dư i tác d ng c a n ng
d ng c a nhi t

m và dòng m d ch chuy n dư i tác

có th cùng chi u ho c ngư c chi u v i nhau.

Ta có th bi u th t c

khu ch tán n i b ng phương trình sau :
dW
dc
= k .F .

dt
dx

Trong ó:
W: lư ng nư c khu ch tán, (kg).
dt: Th i gian khu ch tán, (gi )
F: Di n tích b m t khu ch tán, (m2).
K: H s khu ch tán.
dc
: Gradien
dx

m.

N u hai dòng m d ch chuy n cùng chi u v i nhau s làm thúc

y q

trình thốt m, rút ng n th i gian s y. N u hai dòng m d ch chuy n ngư c chi u
nhau s kìm hãm s thốt m, kéo dài th i gian s y.


11

1.2.4. S y năng lư ng m t tr i
a. M t tr i và b c x năng lư ng
M t tr i là qu c u l a kh ng l v i ư ng kính trung bình kho ng 1,36
tri u km và cách Trái

t kho ng 150 tri u km. Theo các s li u hi n có, nhi t

b m t c a m t tr i vào kho ng 6000K, trong khi ó nhi t
tâm c a m t tr i r t l n, vào kho ng 8.106K
m t lò ph n ng nhi t h ch ho t

vùng trung

n 40.106K. M t tr i ư c xem là

ng liên t c.

G i R là bán kính c a m t tr i, khi i t tâm m t tr i tr ra, ta có các s
li u như sau:
Có kho ng 90% t ng năng lư ng c a m t tr i xu t phát trong vùng t tâm
n vùng có bán kính 0,23R m c dù kh i lư ng và th tích c a vùng này ch
chi m tương ng kho ng 40% so v i kh i lư ng và th tích tồn b . Áp su t
vùng g n trung tâm kho ng 109 atm.
Nhi t

và kh i lư ng riêng c a m t tr i

vùng có bán kính 0,7R là

130000K và 0,07g/cm3. Năng lư ng xu t phát t vùng g n tâm truy n
này dư i d ng tia X và tia γ. Ngư i ta g i vùng có bán kính 0,23R

n vùng
n 0,7R là

l p v phóng x .

Năng lư ng m t tr i phát ra dư i d ng sóng i n t và lan truy n v i v n
t c kho ng 3.108 (m/s) qua chân không bao b c quanh trái
sau 8 phút ã
ban

t t i qu

u c a nó l n

o c a trái

n m c ngay

t

n b m t trái

t,

cách m t tr i 1,5.108 (km). Cư ng

m t kho ng cách l n như v y giá tr c a

còn t i 1353(W/m2). Tuy r ng trái

cư ng

t

t ch nh n ư c m t ph n nh ,

nhưng ph n năng lư ng i t i các l p trên c a khí quy n cũng ã l n g p hàng
ch c l n nhu c u năng lư ng hi n nay c a trái

t.

Do nh ng tương tác ph c t p khác nhau trong khí quy n nên ch m t ph n
năng lư ng ó t i ư c m t
m t trái

t.

nh ng l p trên b u khí quy n cách trên b

t kho ng 25 km ta có s h p th và s tán x c a b c x t ngo i.

B c x m t tr i khi i qua khí quy n còn g p m t tr ng i áng k n a là
các phân t hơi nư c, khí cacbonic và các h p ch t khác. Các phân t này h p
th b c x , m c

c a h p th ph thu c vào bư c sóng, m nh nh t

kho ng


12

gi a c a vùng h ng ngo i có b c súng 0,76 ữ 1,5àm. T t c cỏc d ng b c x
i n

u lan truy n v i cùng t c

.

Do các tương tác v i khí quy n, cư ng
hơn 2 l n so v i giá tr c a nó

b cx

b m t trái

t gi m i

nh ng l p trên c a khí quy n.

b. Hi u ng nhà kính.
Theo cách hi u thơng thư ng, hi u ng nhà kính ư c xem như b y nhi t,
nhi t lư ng có th

ư c cho i vào d dàng nhưng khi i ra thì b ngăn ch n áng

k . ây là bi n pháp ư c dùng

làm gia tăng kh năng h p th nhi t.

Trong kĩ thu t, nh t là kĩ thu t năng lư ng m t tr i, hi u ng nhà kính
ư c áp d ng r t r ng rãi. Quan sát collector m t tr i dùng

cung c p nươc

nóng, thơng thư ng ta th y trên b m t h p th nhi t ln ln có l p
trong su t b ng mica hay b ng kính.

tt m

c i m chung c a các t m trong su t này

là có kh năng ngăn c n s xuyên qua c a các tia b c x sóng dài, nhưng lai cho
i qua d dàng

i v i các tia b c x sóng ng n. Như ã bi t, bư c sóng c a các

tia b c x phát ra t m t v t nào ó ph thu c nhi u vào nhi t
nhi t

c a v t càng cao thì m t

l n. Ngư c l i, n u nhi t

c a v t ó. N u

c a các tia b c x có bư c sóng ng n càng

c a v t càng th p thì h u h t các tia b c x phát ra

t v t này có bư c sóng dài. Như v y, các tia b c x m t tr i có th

i qua t m

trong su t l p trên collector m t tr i m t cách d dàng vì các tia này có bư c

sóng r t ng n. S dĩ các tia này h u h t có bư c sóng ng n vì ngu n phát là m t
tr i có nhi t

r t cao. Trong khi ó nhi t

b m t t m h p th khá th p nên

các tia b c x phát ra t t m này có bư c sóng dài và do kh năng xuyên qua t m
trong su t b h n ch .
c. Các phương pháp s y s d ng năng lư ng m t tr i
Phơi b ng năng lư ng m t tr i
S y b ng cách phơi n ng (khơng có s d ng thi t b s y) ư c s d ng
r ng rãi nh t trong ch bi n nơng s n…
• Ưu i m:
-

Cơng ngh

-

Khơng ịi h i cung c p năng lư ng l n và công nhân lành ngh .

ơn gi n chi phí

u tư và v n hành th p.


13

-

Có th s y lư ng l n v mùa v i chi phí th p.

• Như c i m:
-

Ki m soát i u ki n s y r t kém

-

T c

s y ch m hơn so v i s y b ng thi t b , do ó ch t lư ng s n

ph m cũng kém và giao
-

ng hơn.

Quá trình s y ph thu c vào th i ti t và th i gian trong ngày.
òi h i nhi u nhân công.

S y b ng năng lư ng m t tr i s d ng thi t b
o Thi t b s y năng lư ng m t tr i tr c ti p:
Tia b c x m t tr i ư c chi u th ng trên b m t s n ph m làm nóng v t
li u s y. Ngồi ra cịn s d ng hi u ng nhà kính làm b y nhi t bao vây bên
trong làm tăng nhi t

Hình 1.1: Sơ

khơng khí.

thi t b s y b ng năng lư ng m t tr i tr c ti p.

• Ưu i m:
+ Thi t b

ơn gi n

+ Giá thành r
• Như c i m:
+ S b c x c a tia t ngo i có th gây h ng s n ph m s y
o Thi t b s y năng lư ng m t tr i gián ti p:
Thi t b này g m hai b ph n riêng bi t ó là b ph n thu năng lư ng m t
tr i và bu ng s y. Tác nhân s y ư c làm nóng
tr i sau ó s

ư c d n vào bu ng s y

b ph n thu năng lư ng m t

th c hi n quá trình s y.


14

Hình 1.2a

Hình 1.2b
Hình 1.2: Thi t b s y dùng năng lư ng m t tr i gián ti p.

• Ưu i m:
+ Tránh ư c nh hư ng c a tia t ngo i
+ Gi m thi t h i khi nhi t

i v i s n ph m.

cao quá m c.

• Như c i m:
+ Thi t b ph c t p hơn và

t hơn so v i thi t b s d ng NLMT tr c ti p.


15

o Thi t b s y năng lư ng m t tr i lo i h n h p:
Là thi t b k t h p c hai phương pháp l y năng lư ng m t tr i trên.
• Ưu i m:
+ Th s y c a quá trình s y ư c tăng lên
+ Quá trình s y nhanh hơn
+ D i nhi t

s y l n hơn

• Như c i m:
+ Tia c c tím có th gây nguy h i cho s n ph m
+ Thi t b ph c t p và giá thành

t.

T nh ng ưu và như c i m nêu trên cho th y vi c s d ng phương pháp
s y s d ng năng lư ng m t tr i gián ti p có ưu i m hơn v m t ch t lư ng s n
ph m nên ta ch n phương pháp s y này là t i ưu nh t.
Trong quá trình ho t

ng, tr i mưa th t thư ng ho c ph i làm vi c vào

ban êm, các h th ng s y trên hồn tồn khơng th

áp ng ư c u c u,

chính vì v y vi c k t h p các phương pháp s y khác vào là r t c n thi t
b o h th ng luôn ho t

ng áp ng

yêu c u.

m


16

CHƯƠNG II : TÍNH TỐN THI T K H TH NG S Y
2.1. Nhi m v và phương án thi t k
2.1.1. Nhi m v thi t k
- Thi t k h th ng s y 400kg cá s d ng năng lư ng m t tr i.
- Ch t lư ng s n ph m cao,

m b o các tiêu chí v giá tr dinh dư ng v

sinh an toàn.
- Thi t b thi t k
- Kh năng t

ơn gi n d v n hành b o dư ng
ng hóa, chi phí v n hành th p, tu i th dài

2.1.2. Ch n phương án thi t k
Vì s y b ng năng lư ng m t tr i nên phương pháp s y
TNS và v t li u s y ư c

t nóng và nh

ây là s y nóng,

chênh l ch ph n áp su t hơi nư c

trên b m t v t li u và TNS mà m s bay hơi t VLS vào TNS và như v y quá
trình s y ư c th c hi n.
2.2. Ch n tác nhân s y, sơ
duy trì

h th ng s y

ng l c quá trình s y c n m t mơi ch t mang m thốt t b

m t VLS th i vào môi trư ng. Môi ch t làm nhi m v nh n m t b m t v t
th i vào môi trư ng g i chung là tác nhân s y (TNS). TNS có th là khơng khí,

khói lị ho c m t s ch t l ng như d u m , macarin …,trong ó khơng khí và
khói lị là hai tác nhân s y ph bi n nh t. Trong các TBS
còn làm them nhi m v
t c

i lưu, tác nhân s y

t nóng v t. Tr ng thái c a TNS cũng như nhi t

và

c a nó óng vai trị quan tr ng trong tồn b q trình s y:
Do tính ch t ph bi n và do

c i m thi t k c a HTS ta ch n tác nhân

s y là khơng khí.

Hình 2.1: Sơ

h th ng s y


17

2.3. Tính tốn nhi t cho h th ng s y và ch n thi t b
2.3.1. Tính tốn nhi t cho h th ng s y
2.3.1.1. Ch n ch

s y

Ta ch n h th ng s y h m khơng h i lưu, khơng khí nóng i ngư c chi u
v i v t li u s y v i các thông s như sau:
Nguyên li u s y là cá cơm ã qua sơ ch có
S y cá

nhi t

n

m ω1 = 72%

: t1 = 65 năng su t G1=400kg/m trong 6h

n cu i ω2=20÷22%

m tác nhân s y ϕ0=80%
2.3.1.2. Tính tốn kh i lư ng v t li u vào và ra kh i thi t b s y
Năng su t ban

u c a h th ng s y là 400kg/m

G i G1, ω1, G2, ω2 l n lư t là kh i lư ng và

m tương

i c a v t li u

s y i vào và ra kh i thi t b s y.
Do kh i lư ng v t li u khô tuy t

i trư c và sau q trình s y là khơng

i nên ta có:
Gk=G1.(1- ω1) = G2.(1- ω2)
Suy ra: G2=G1.

1 − ω1
1 − ω2

Thay s vào ta ư c
G1=400.

1 − 0,72
=140 [kg]
1 − 0,2

Kh i lư ng v t li u vào TBS là G1=400 kg/m
Kh i lư ng v t li u ra TBS là G2=140 kg/m
2.3.1.3. Tính lư ng m c n b c hơi
- Lư ng m c n b c hơi trong c q trình s y:
Ta có:
W=G1 – G2
Thay s vào ta ư c
W= 400 – 140 = 260 [kg/m ]
Lư ng m c n b c hơi trong 1h:


18

Wh=

W

τ

Trong ó: τ = 6h là th i gian s y.
Thay s vào ta ư c:
Wh =

260
=43,33 [kg/h]
6

V y lư ng m c n b c hơi trong 1h là 43,33 [kg/h]
2.3.1.4. Xây d ng quá trình s y lý thuy t
1. Xác

nh các thơng s khơng khí trong q trình s y

- Quá trình s y trên

th i-d:

Hình 2.2: Bi u di n quá trình s y trên

th I -d

i m 0: Là i m khơng khí ngồi tr i.
i m 1: X y ra

khí ư c

bu ng gia nhi t trư c khi vào bu ng s y, t i ây khơng

t nóng t t0 lên t1, t i ây

i m 2:

ch a m d0=d1

i m TNS sau khi ra kh i bu ng s y, ây là q trình

entanpy I1 =I2
• Các thơng s
- Nhi t

ư c ch n trư c:

TNS ta ch n t1=65oC

- Ch n sơ b nhi t

tác nhân s y ra kh i bu ng s y t2= 35oC

ng


19

2. Xác

nh thơng s t i các i m
• Xác
Do

nh thơng s khơng khí ngồi tr i:

a i m kh o sát thi t k h th ng s y

Nha Trang nên thơng s

khơng khí ngồi tr i như sau:
Nhi t

mơi trư ng l y theo nhi t

m tương

trung bình trong năm t0= 26,5oC.

i c a khơng khí ư c ch n là

m trung bình trong năm

ϕ0=80%.
Như v y, ta có tr ng thái khơng khí ngồi tr i 0(t0, ϕ0). T
nh ư c các thơng s cịn l i

tr ng thái này là d0, I0 trên

ó d dàng xác

th i-d ho c có th

tính b ng phương pháp gi i tích như sau:
Theo cơng th c:
d0=0,621.

ϕ 0 . pb
, kg/kgk3
p − ϕ 0 . pb

(1.10,[1])

Trong ó:
ϕ0=80%, là

m tương

i c a khơng khí t i i m 0

pb: Áp su t hơi bão hịa
p= 1at= 0,98bar: Áp su t khí quy n
v i pb ư c xác

nh như sau:

Theo công th c (1.8)[1]:

4026,42 

Pb=exp 12,031 −
 , bar
235 + t 0 


Thay s :


Pb=exp 12,031 −


T

4026,42 
 =0,0345 bar
235 + 26,5 

ó ta có:

d0= 0.622.

0,8.0,0345
=0,018 , kg/kgk3
0,98 − 0,8.0,0345

Tính entanpy

i n 0:

Theo công th c:

I0=Cpk.t0 + d0.(r + Cph.t0)

(1.13,[1])