Nghiên cứu quá trình truyền nhiệt truyền chất trong quá trình sấy bằng bơm nhiệt kiểu bậc thang

M U

 TÍNH CP THIT C TÀI
Sy là mt trong nhng bin pháp bo qun và ch bin sn phc s
dng rt sm trong lch s i. Trong quá trình sy vt liu m nói chung và
nông sn nói riêng, hing din ra ph bin  ing truyn
nhit truyn cht liên hp. Khi nghiên cu lý thuyt hing truyn nhit truyn
cht liên hp, các tác gi ng da vào vic gii h n
nhit truyn cht ng vu ki khác nhau. Trong nhiu ni
 g làm sao cho mô hình toán h phc nhiu nht các
yu t   n hi ng. Mc dù các công c    t phát trin
ng hay ng dng c th còn có nhiu mt hn chc bit là s
nghiên cu ng ca các hing qua li ln nhau 
ho qua mt s ng quan trng mà trong thc t vn din ra. S nh
ng c ng nhi trong vt liu sy là rt rõ, nht là khi
k n ng ca hing co ngót vt liu trong quá trình sy. Bên c
vic nghiên cu ng dng nhng h thng thit b sy hiu kin  c
ta là mt trong nhi cc thù Vit nam là mc có nn
nông nghip phát trin, các sn phm nông sn sau thu hoc x lý
kp thn s hao ht và làm gim chng sn phmt là mt
trong nhng thit b có kh t kic chng minh
bng lý thuyc t k thut. Khi s dt thay cho h
thng si hiu qu to ln mà các công trình nghiên
c  tng kt. Tuy nhiên, bên cnh nhng kt qu t
c trong k thut sy thì vic s dt trong h thng sy vn còn có
nhng v tn ti và phi gii quyt. H thng sy bt là h thng
sy  nhi va phi, vì vy thi gian sy s li các h thng sy
ng luôn là v cn quan tâm và ci
thin, nht là trong bi cn kit mà nhu cu li
 gi Vit Nam. Mng hc quá
trình sng m tách ra khi vt liu sy s i theo thi gian và gim dn

 cui qung vi nó thì nhin cung cp cho vt liu s
gim dn trong khi h thng hong liên t làm cho lãng phí
ng. Vì vy, vic nâng cao hiu qu s dng ca h thng sy s
dt và vn hành hp lý h thng sy nhm bo phù hp vng
hc quá trình sy là rt cn thit và luôn là v thi s nht là  trong hoàn cnh
c ta.
Vi nhng yêu cu cy, vic la ch tài: u
quá trình truyn nhit truyn cht trong quá trình sy bt kiu bc
 là thc s cp thit và phù hn hin nay  Vit nam.
 MU
Nghiên cu ca chúng tôi nhc 03 m th sau:
- Nghiên cu hii nhit trao i cht trong quá trình sy bng h
thng sy dùng t kiu bc thang có xét ng c ng
nhi và ng ca s co ngót vt liu trong quá trình sy .
- Hiu chnh thi gian sy theo s co ngót ca vt liu 
  ng d        phù hp vi hin
ng trong thc t.
- ánh giá kh t king ca h thng st kiu bc
thang.
 NG VÀ PHM VI NGHIÊN CU
ng nghiên cu  ình truyn nhit truyn cht ng vi các
u kin sy trong h thng sy dùng t và vt liu s di din cho
kt qu nghiên cu là cà rt c trng  min Bc Vit Nam.
 U
c la chn trong lun án 
cu lý thuyt kt hp thc nghim.



TNG QUAN V ST VÀ MT S V

TRUYN NHIT TRUYN CHT

1.1. MT S V N V SY
1.1.1. Các n
Quá trình sy (QTS) là quá trình nhm to ra dòng dch chuyn m (dng
lng hoc dt trong lòng vt liu sn môi ng tác nhân sy
(TNS) i tác dng ca dòng  ng.  vào vic cung cng
cho VLS mà i ta có th y khác nhau [12]:
- áp sy (PPS) nóng, VLt
nóng nh TNS (sng (sy bc xn t 
nh s t nóng VLS nên m cha trong các mao qun c
cho phân áp sut c ti b mt VLS in s chênh
lch phân áp sut cm trong TNS và b mt VLS hay th dn m 
dòng dch chuyn  theo. Nh vào nguyên ti ta ch
to ra các h thng sy (HTS) hot nóng riêng VLS (HTS bc x, HTS dùng
dòng n cao tn, HTS tip xúc) hot nóng c 
- y lnh: Trong PPS li ta t chênh phân áp sut
c gia TNS và VLS bng cách gim phân áp sut trong TNS nh gi
cha y, dòng m có th dch chuyn vào TNS  nhi l
o
C
hoi 0
o
C.
Da trên nguyên tc ca PPS l xây dng HTS s d
nhit (HTS BN). Nguyên lý ho ng ca HTS BN [8], [9], [10], [29], [31],
[33] là s dng dàn làm gim nhi ca TNS xui nhi ng
c và t c tách ra khi TNS. Sau khi ra khi dàn bay
, TNS có nhi thp  chm xung  i
 rt cao (  100%). Lúc này TNS tip tc    sy

c khi vào thit b sy (TBS) TNS có nhi cao,  m thp và phân áp
sut thp. Mt trong nhm ca HTS BN là kh  tit king,
 c nhiu tác gi công nhn và nh giá cao chng hn 7],
[8], [20], [26], [28], [29], [30], [32], [51], [57 Các tác gi vic s
dng HTS BN là mt trong nhng chìa khóa cho v tit king.
1.1.2. H thng sy s dt
*Nguyên lý 
HTS BN s dc dùng khá ph bin và nguyên lý hong
ca h thng này vn da trên nguyên tc ca chu trình máy l
ng. Môi cht lng c ti ti van ti(TL) s vào dàn bay
và nhn nhit ca TNS  biào máy nén
(MN) c nén lên áp su  (NT) và
nh nh nhit cho TNS  bin thành pha lng. Lc tii
vào dàn BH  khép kín chu trình lnh. Khi TNS dàn BH, nó c làm lnh
xui nhi và m c i trên b mt
ca dàn BH, tc s tách m, TNS p qua dàn NT  
nhi và gi n giá tr yêu cu c khi vào TBS. Do s
dng c t lnh ca dàn t nhit ca dàn NT nên hiu qu ca
v mng ca HTS BN rt rõ rt.  nguyên lý ca HTS BN và quá
trình bii trng thái c th i-c trình bày trên hình 1.1








Hình 1.1.  nguyên lý ca HTS dùng t
NT

BH


TBS
MN
TL
B
s
C
A
i (kJ/kg)
d (kg/kg)
=100%
t
A

t
B

t
C

Quá trình sy trong c biu din t th i- u tiên
không khí  m B sau TBS dàn BH và làm lnh xung nhi
i nhi , mt phn không khí do không tip xúc vi b mt dàn
BH (bypass) nên c làm lnh xung nhi hòa trn
c làm lnh và kh m  dàn BH to thành không khí có trng
thái   chm, nhi gi m   100%). Quá trình làm
lnh và kh m không khí BC thc t di th i-d có dng cong
 chênh i.Vì vy,  

chúng ta có th b qua hình dáng cng bii này. NT, dòng
khí  nhi và gi n TBS
thc hin quá trình sy AB.
Hiu sut nhit ca chu trình lng  s COP
[9], [51], [73], [82] và hiu sut ln nht cng hiu sut
nhit ci vi vic ng dt trong HTS
thì vi   u qu ca h th  c bi n vi h s SMER
(Specific Moisture Extraction Rate, kg/kWh), h s này là t s gia ng m tách
c trên m n tiêu th
N
G
SMER
a

= , kg/kWh (1.1)
H s SMER này ph thuc vào nhi      i ca TNS,
ng bypass ca TNS [9], [52], [65], [73]
1.1.3. Tit king vi HTS BN
ng và v s dng tit king luôn là v t ra
u trong s phát trin ca mi quc gia, nht là trong tình trng tiêu th 
n nay. Theo Kudra và Mujumdar [65ng cho
công nghip sy vt liu chim khong 10-20% t ng dùng trong các
ngành công nghip  n. D nghiên c s dng mt
cách hiu qu c này là rt cn thitt theo [7],
[32], [51], [52] t trong nhng thit b m ln trong vic s
dng và m rng kh tit king. Trong [73] tác gi li
ng c

m ca HTS BN 
- Mc tiêu th c ci thin n dc t nhit

 t lnh t BH  tách m.
- Di nhi sy có th thc hic trong khong -20 ÷ 100
o
C (s dng
thêm b gia nhit), ph i ca TNS t 15 ÷ 80%
- Chng cc ci thin, tính cht hóa lý ca VLS ít b i
(mùi v, màu s
- Rt phù hp cho các VLS có giá tr cao, tiêu tc
giá thành sn phm
Mt khác, trong [73] tác gi t s hn ch ca HTS BN là:
- ng hp cn nâng nhi TNS lên cao thì cn phi có b gia nhit
b sung do hn ch ca môi cht lnh
- Chi phí u ln
- Cn mt khong th h thn trng thái làm vic nh
- i bo trì, bng h thng xuyên.
1.2. TNG QUAN KT QU NGHIÊN CU HTS BN
1.2.1. Tng quan các kt qu nghiên cu trên th gii
T nhu ca thp k 80, v 
y các nghiên cu tp trung vào vic s dng hiu qu ng. c
k thut sy nông sn, vic s dng các HTS có kh t ki
c nghiên cng dng thc t. Theo tác gi Mujumdar [73
ng dùng cho ngành sy chin gn 60% trong công nghip ch bin các sn
phm nông sn. Tác gi Strommen và cng s [90] cho bit HTS BN có th gim
c khong 60-ng so vi các HTS truyn thng khác khi cùng hot
ng  mt di nhi. Theo thng kê, t ng 7% trong tng
s thit b c ng dng vào k thut sy, nhng HTS BN này có công
sun 60 MW88] u tính toán
u kin t nhi làm vic HTS BN nhm gim thiu
các chi phí ng vi tui th ca HTS BN. n 2009, s ng các nghiên cu
v c Colak và Hepbasli [51] tng kt trên hình 1.2

Hình 1.2. Bi s ng các nghiên cu HTS BN t 1975-2008 [51]
Oliver [74]  cho bit rng SMER ca HTS BN là 0,57 kg/kWh  nhit
 sy 50
o
C và h s này s n 1,02 kg/kWh khi nhi sy là 80
o
C. S
a SMER theo nhi c Strommen và Kramer công b trong
công trình nghiên cu [90]   c Kudra và Mujumdar trình bày li
trong [65]u so sánh vi các loi HTS truyn thng thì SMER ca HTS
BN có th lp 10 ln.
D          ng cho mt HTS BN
Soponronnarit [87y mt 2,76 kWh cho 1 kg 
tng chi phí khong 0,38 USD, 0,16 USD chi ng, 0,04 USD
cho vn hành và còn li 0,18 USD là chi phí c nh.
Achariyaviriya và cng s [40ng mt mô hình toán hc nhm phân
 m trên HTS BN hong  u kin TNS tun hoàn kín, tun hoàn
mt phn hay TNS không tun hoàn. Cui cùng tác gi  n kt lun rng h s
hiu qu COP s gim dng bypass n  tt c u kin tun
hoàn ca TNS trong HTS BN.
Theo Chou S.K và ng s trong [52] và [73], HTS BN có hiu qu rt ln
trong tit ki ng nht là khi tn dng các ngun nhit thi khác nhau.
Trong hu ht các PPS s dng trong HTS BN thì PPS cp nhi ng
dng rng rãi nh kt hp s dy lp sôi hay
ki t king vi các HTS khác thông qua
ng tách m riêng SMER, Chou S.K và Chua K.J c tính hiu qu
ca HTS BN. Kt qu so sánh SMER cc cho trong
bng 1.1.
Bng 1.1 So sánh hiu qu ca HTS BN vi các HTS khác [73]

Thông s
Sy
không khí nóng
Sy
chân không
Sy
t
SMER, kg/kWh
0,12-1,28
0,72-1,2
1,0-4,0
Hiu sut sy, %
35-40
70
95
Nhi TNS,
o
C
40-90
30-60
10-65
 i TNS, %
i
thp
10-65
T bng 1.1 cho thy ri vi HTS BN thì h s SMER rt cao t 1,0-4,0
trong khi các h thng còn li cho SMER tht nhiu. a, nhi ca
TNS có th th c bit có li vi các VLS
i nghiêm ngt v ch  nhi tránh hing phân hy các cht dinh


U.S. Pal và M.K. Khan [76u s dng HTS BN cho ht
tiêu  nhi TNS 30÷41
o
 m TNS < 40%, theo báo cáo h s SMER t h
thng nm trong khong 0,55 ÷ 1,1 kg ng tiêu th n ca HTS BN
 i HTS nóng t 1,17 ÷ 4,55 kWh
Fatouh [56u và tng kt ri vi các loi lá thc, kích
c lá càng nh thì càng cng và thi gian sy càng ngn nu s dng
HTS BN. Minea trong [71] t s tng hp v HTS BN trên th gi
sau:
+ HTS BN s d [41], [42 gii bt nhii vi
HTS BN sy theo m. Tng hc QTS thì trong HTS BN sy theo m, nhu cu
cp nhit cho VLS s gim dMN vn hong  100% ti nên phi
thi bt ng nhit thng và ng nhit này có th chin khong
15-20% tng nhit cp cho h thng [41], [42]. Vic thng nhit tha
này là v c quan tâm tri, và cn phi làm rõ thêm, nht là
tng hp có th dng h nghiên cu tip.
+  HTS BN, mt trong nhu ch m bu kin tách m
nh ca h thng là dùng bin pháp t (bypass) qua dàn BH
[54] t quan h gia t cng m tách
ra khi qua dàn BH t l nghch vi nhau.
+ Mkhác  nghiên cu kh m ca HTS BN là PPS gián
n, Chua K.J. [53 kt qu nghiên cu dn và cho
thy có th gim n 61% thi gian sy (TGS) khi s dng i
vi khoai tây khi so sánh vng hp sy liên tc.
+ Ong và Law [75y trong hu hng hu có
kh m TGS và chng sn phm sc ci thin khi s dng
i vi các loi rau, qu. Trong tài liu này các tác gi 
nu s dn thì kh t kic ci thin
do có th gic TGS và không b tn thng (thi nhit ra ngoài) khi

máy ngng hong.
+ Theo Minea [72], HTS BN có th thit k  sy theo m và khi TNS tun
hoàn kín thì tn tht nhit do rò l. Tuy nhiên, ng nhit
VLS hp th gim dn nên phi có  (NP)  gii nhit tha ra ngoài.
Mt khác thit k HTS BN hong liên tc kin và i
vi thit k này a hn nhiu kt qu tc bii vi các sn phm sau
thu hoch.
+ Chua K.J. [55 xu dng HTS BN có nhi
mc ni tip (multi-stage series evaporator) vi 1 MN phát trin ca mt
kt qu nghiên c[77]. m ca HTS BN
này là do mc ni tip nên tn tht áp sut ca dòng TNS khi qua các dàn BH này
s làm cho s u khin quá trình kh m phc tng hp ch có
mt dàn BH s dng 2 dàn BH này cho 2 TBS c lp nhau
 s d sy 2 loi VLS khác nhau vì chúng có th to ra TNS có
nhi  m khác nhau [53], [54], [55] ng dng khi sy nông sn.
Trong mt s ngành công nghip,  dng pháp này [77], [53],
[54], [55] và g  71  ra rng vi HTS BN mc dàn BH
song song rt phù hp cho các HTS có yêu cu nhi  m khác nhau ca
TNS (mi Tc lp s có mt nhi  m ca TNS khác nhau).
+ Mt cách tip cn khác là nghiên cu HTS BN vi 2 chu trình lnh c lp
hong cùng vi mt dòng TNS 66] gii thiu. H thng
này s dng 2 chu trình lnh vi hai loi môi ch.
TNS s n lt t dàn BH cn dàn BH ca chu trình
n dàn NT cn dàn NT ca
chu trình R124 và cui cùi vi chu trình s dng R134a, khi TNS
c gim nhi qua dàn ln dàn lnh dùng R134a,
môi cht lnh ph nhi thn h s COP ca chu trình
dùng R134a b gi TNS vào dàn NT ca chu trình
R124 s   cc là COP
c gim.

+ Trong [37], các tác gi i thiu HTS BN sy liên tc các sn ph
sâm, các lo SMER theo báo cáo nm trong khong t n
 n tiêu tn khong 190kW, TGS mt kho  
gi i ca c sâm xui HTS s dng
n tr gia nhit thì thi gian mn tiêu th khong 244kW. 
vng tit kic 23% và TGS gi
Kt qu nghiên cu HTS BN ca mt s   c trình bày trong
bng 1.2.


Bng 1.2. Tng hp các nghiên cu v HTS BN trên th gii [51],[76],[78],[94]
Tác gi
VLS
 m
i
VLS
u/cui
w
0
/w
end
, %
TNS
vn tc

a
, m/s
Nhi
t
a

,
o
C
 m

a
, %
Rossi và cng s
(1992)
Rau, thc
phm
82/12
1,8
35;45;55
-
Birchall (1994)
Khoai tây,
gng
80/10
1,3-3
55
-
Van Blarcom và
Mason (1998)
Macadamia
20/1,5
-
50
10
Payne (1994)

Xoài
85/16
1,5
35;45;55
-
Strommen và
Kramer (1994)
Cá
-
0-3
-20÷50
20÷90
Wood (1994)
Gng
-
0,25÷1
35;45;55
-
Alves-Filho và cng
s (1998)
Táo
95/34
-
-
-
Chua và cng s
(2001)
Chui
-
2,5

30;35
20÷43
ng s
(2001)
Khoai tây
4,2/1
1,6
25;30;40
32÷44
Dandamrongrak và
ng s (2003)
Chui
85/20
3,1
50
-
Namsanguan và
ng s (2004)
Tôm
40/20
0.91
50
-
Alves-Filho và cng
s (2007)
H
21,7/7,5
1,5÷2,5
-3;-5;-10
-

Jangam và cng s
(2008)
Hng xiêm
43/0,05
1
40
15
U.S. Pal và M.K.
Khan (2010)
Ht tiêu
/1,5
1,5
35;41
43
N. Poomsa-ad, và
L. Wiset (2011)
Lá chanh
95/22
0,4
40;50;60
-
G. Sivanovits, và
Cng s (2012)
Táo
-
-
40
10
Ngoài ra còn mt s t hp s dt vng
mt trt vi vi sóng, hng ngoa nhit [52], [54], [65]

Các công trình nghiên c    yu tp trung vào vic ng dng và
nâng cao kh c c 
c mt quy trình hp lý khi vn hành h thng ca mình. Hu ht ch tp trung
n viu kin làm vic phù hp hoc là công b s so sánh v
chng gia các HTS vi nhau. i vi HTS BN nu hong  to ra TNS
có nhi thp thì rt có li vi nhng nhóm VLS không chc nhi
cao ni vic s dng HTS khác. Tuy nhiên, nu yêu
cu TNS có nhi cao thì HTS BN có chi phí git nhiu so vi các HTS
khác.
1.2.2. Kt qu nghiên cu v s dng HTS BN  Vit Nam
 Vit Nam, mt trong nhng HTS BN c ch to lu tiên phi k n là
HTS BN do tác gi Nguyc Li và Ph  xut khi sy ko Jelly
cho Công ty bánh ko Hi Hà [8] TNS cn duy trì  nhi 20
o
n
25
o
 m 18 n 22%. Trong tài liu [28] Phm ng s 
công b hiu qu ca HTS BN  Công ty bánh ko Hi Hà, vi công sut 1100
kg/ngày, kh t king ca HTS này khi tách m lên ti khong
58% (t 11,49 kWh/kg xung còn 4,67 kWh/kg). nhóm
tác gi n hành lt HTS BN th 2  i công sut 1400 kg/ngày.
Tip tt h thng máy hút m h tr cho dây chuyn ch bin và hút
m c  c ci to t         ng ko
caramen và mt h thng BN hút ng ko c Hà
Ni, Công ty Bánh ko Hi Hà c lt thành công.
Ph cùng các cng s trong [30]  ng dng  sy các
loi nông st, hành tây, c ci, thì là. Các sn phm sc
Vin Khoa hc công ngh Thc phm B Công nghi tiêu
chng và công nghng thy nóng

truyn thy bng tia hng ngoi do Vin thc hin trên cùng
loi mu su. Ch ca các PPS c gii thiu trong bng 1.3.
Bng 1.3. So sánh chng sn phm sy bt vy
nóng truyn thng và sy hng ngoi [30]
Nguyên

PPS





t




vitamin C
%


%
TGS
h

(x1.5)
T.thái
(x1)

(x1.5)


KK
nóng
4.3
4
-
16.6


-
5.7
7


4.7
4.7
-
16.6


-
5.6
5


5
4
-
20


nhiên,
bóng

-
6.6
9

KK
nóng
4
4
-
16
Vàng ngà,

28
5.3
6


4
4.3
-
16



40
5.3

5


4.3
4
-
19.4


64
6.1
9
Hành
KK
nóng
4
4.3
3.7
16.9



32
5
6


4.3
4.7
4

17.2
Xanh


54
5.2
6


4.7
4.3
4.3
17.8



72
6.2
8
Thì là
KK
nóng
4
4
3.7
15.6



27

6
6


4.3
4
4
16.5



48
5.9
6


4.7
4
4.3
17.2

nhiên,


63
6.9
10
T bng 1.3 d dàng thy rng tuy TGS b
pháp sy truyn thy hng ngoi hi tiêu
chng và ch tiêu ci vi tt c các vt liu sy v

n ca PPS bt. Ví d n phm sy bng
t tr chng cm quan và có
kh   vitamin C t      i chng dinh
ng ca sn phm st ch ng, màu s  t c tt

Phng s 7 [33] tip tc nghiên cu và ng
dng công ngh sy s dt cho các loi nông sn và ci tin ch to các
kiu HTS m nhit BK-BSH18A, BK-BSH18B và BK-BSH 1.4. Trong kt
lun ca báo cáo này, các tác gi  ra rng kh ng dng rng rãi ca
HTS s dt  u kin khí hu nóng t Nam và bt
sy lc bit phù hp vi nhng sn phm cn gi trng thái, màu, mùi, cht
ng và không cho phép sy  nhi cao, t gió ln. Tuy nhiên thi
gian sy và giá thành nói chung vy nóng và vì vy, nu không cn
thit phi sy lnh thì ch cn sy nóng và nu sy nóng bng m nhit thì giá
thành s r t nhiu.
Theo [34 phân tích hiu qu ng ca HTS BN có tên là BK-
ng, Ph
ng s t lui vi các loi rau qu thc phm sau thu hoch nên vn
hành trong khong nhi  -n 0C, nhi  t 36
o
n
38ng vi nhi không khí trong bung sy t 26
o
n 28
o
C). Các
tn tht exergy ln nht trong h thng là dàn BH, h thng gia nhit (dàn NT trong
và qut), h thng gii nhit (dàn NT ngoài và qut) và máy nén.

Hoàng Ngng , Lê Minh Trí trong [4], tin hành nghiên cu sy cà rt

trên HTS BN và kho sát nh ng cu to ca dàn BH n kh m và
kh y ca HTS. HTS  c cu to t 2 dàn BH mc song song có
cùng mt nhi sôi. Kt qu cho thy khi s dng 2 dàn BH có kh m
lu so vng hp s dng mt dàn BH.
Phm Anh Tun [26], [27]  kt qu nghiên cm vi
nhi phù hi vt sng rau
qu trong phm vi t = 40
o
C÷50
o
u kin khí hu Ving
hp s dt tun hoàn kín vi TBS dng thùng quay thì h s SMER
ng hp s này thì nu s dng bin
pháp làm nguc quá trình làm lnh bng mt h thc lp
thì có th tit kic ng hp s dng thit b 
t ph, chng hn i vi tcà r
Võ Mnh Duy và Lê Chí Higii thiu nguyên tc sy thùng quay
 sy cà rt. Theo kt qua nghiên cu, các tác gi t  t
TNS 2,5 m/s, s vòng quay 15 vòng/phút, khng su 4,5 kg mô hình
t hiu sut tách m cao, vn hành  nh và hiu qu , sn phm sy gi
c màu sc, mùi v, thành phng, hình dng t
pháp sng.
10, tác gi Phan Th Hng Thanh ng s  nghiên cu hp lý ch
 sy lt BK - BSH 1.4 [20]. Kt qu cho thy các
thông s ng ln nhn ch  s tin hành nghiên cu ti
ng VLS, t TNS, nhi TNS và h s bypass.
 tác gi trong [19u ng ca vic
b trí dàn BH n kh m ra khi TNS. HTS c s dng  
máy nén, 02 dàn BH mng tun hoàn môi cht lnh (có cùng
nhi sôi) và mc ni ting tun hoàn TNS. Kt qu nghiên cu cho

thy kh m ca h thng này lng hp ch có 01 dàn
BH.
Gn Mnh Hùng [5ng HTS
BN s dng chu trình lnh 2 nhi sôi. Vn hay sy có
thi gian  khác nhau có th tit kic gng so vi cách sy
ng.
Qua các nghiên cu trên thy rng vic nghiên cu s d ch
to HTS là mt phù hp vi thc t hin nay. Chúng gi m c
mt trong nhng pm thi
chng sn phm. Tuy vy, vic tin hành nghiên c s dng HTS
BN mt cách hiu qu và gim thing cho QTS vn rt cn quan
tâm nhu kin  c ta vic áp dng HTS BN vn còn mi m. Có th
thy rng vic nghiên cu kh  t kim thông qua u chnh ng TNS
bypass, b trí nhiu , hay g5] tác gi  cn PPS
n khi sy khoai tây dvn còn v cn nghiên cu mà các
tác gi  cp , ví d  nghiên cc ch  vn hành hp
lý cho HTS BN. Nói cách khác là có th thi ng nhit tha ra khi h thng kín
mt cách hp lý nhm bc vic cp nhic tt nht cho VLS
mà vc s  u này thì rt cn
phi nghiên cng hc QTS ca vt liu nhu kin phù hp cho quá
trình ci nhing.
1.3. MT S V TNTC TRONG VT LIU SY
1.3.1. Quy lut dch chuyn nhit - m trong lòng vt liu
Các dòng dch chuyn trong VLÂ khi quá trình sy din ra ng rt phc tp.
Khi nghiên cu các hing này, i ta [1], [12], [15ng minh rng khi
dn nhit và khuch tán m dù c xem xét riêng r hay liên hp thì QTS u là
các quá trình không thun nghch. H ng hp dn nhit và
khuch tán s dng quan h truyn tính Onzager có dng [12], [13], [67]:







































2
22
2
21
22212
2
12
2
11
12111
L
T
T
L1
L
T
1
LJ
L
T
T
L1
L
T
1

LJ
(1.1)
Vi J
1,
J
2
ln lt là dòng nhit và dòng m, các h s hing L
mn
(vi m, n
= 1,2)

là các h s có quan h ràng buc vi nhau theo biu thc i xng:
L
12
= L
21
(1.2)
Mnh lut nhing n rng ng
ca L
12
, L
21
luôn ch là ng ph n các quá trình dn nhit và khuch tán do
chúng luôn thu kin:
L
12
L
21
< L
11

L
22
(1.3)
Nu xem dn nhit và khuch tán riêng r nhau, hay L
12
= L
21
= 0 thì t (1.1) ta
nh lut Fourier v dn nhit và nh lut Fick v khuch tán.
gradTT
T
L
J
2
11
1

(1.4)


 grad
L
J
2
22
2
(1.5)
1.3.2. Mô hình toán hc biu din hing dch chuyn trong VLS
1.3.2.1. Mô hình thc nghim
c xây d s lic t thc nghim (nhi

m, t sau khi có kt qu thc nghim ta tin hành hi quy thc nghim và
tìm ra quan h cng. Trong QTS thì quan h gi cha m M và
thi gian  ng cn xác lp quan h, quan h ph bin nhng
c s d mô t QTS có dng:

)kexp(
MM
MM
MR
e0
e





(1.6)
 MR -  cha m không th nguyên
M
0
-  cha u , kgâ/kgVLK
M
e
-  cha m cân bng, kgâ/kgVLK
M -  cha m  thm , kgâ/kgVLK
k - hng s sy, 1/s
Quan h (1.6) thu c d cnh lut Fick, b qua ng co
ngót vt liu, gi thit h s khuch tán i và su king
nhit.  i, vt liu co ngót (CN) trong QTS và h s
khuch tán i theo nhi ac

bit là trong QTS gradien nhi (gradT)  cha n
theo thi gian và t trong trong VLS, mô hình thc nghim (1.6) không th hin
n ch ca mô hình này.
1.3.2.2. Mô hình truyn nhit truyn cht
Dch chuyn m trong VLS do dòng nhit t ng vào thông
ng bao gm quá trình khuch tán m dng lng t trong lòng ra b mt ca
m t b mng bên ngoài. H 
miêu t hing này vu kin không có ngun sinh m, không có ngun sinh
nhit, không có phn ng hóa hc trong lòng VLS và b qua ng ca áp sut
toàn phn vit cho tm phng có dng [1], [2], [12], [15], [67]:

Mata
M
Mata
t
2
22
2
21
2
12
2
11






(1.7)


C
rD
aa
11


;
C
rD
a
12


;
 Da
21
;
Da
22


vi D là h s khuch tán m;  là h s gradien nhi ;  là tiêu chun bin pha;
a là h s khuch tán nhit; r là nhit c.
Mô hình dng (1.7c nghiên cu rt k c A.V Luikov gii vi các
lou ki khác nhau [67]. Tuy nhiên mô hình (1.7)  qua ng
ca hing CN trong vt liu trong khi hing này xy ra gi vi
hu ht các loi VLÂ. u này kéo theo là s i ca các thông s 
1.3.2.3. Mt s mô hình toán nghiên cu hin ng co ngót VLS
i vi các loi VLÂ   i thì kh n

i hình dng hay CN là hoàn toàn có th xy ra. Theo Wang và Bremman [92], CN
có th là do s gi ng m gim xung thì mt phn th
ng m này chim ch s b m dn th tích ca VLS b gim
xung. Wang và Bremman [92]  xut mô hình mô t hing truyn nhit
truyn m trong lát khoai tây khi có k n ng c st
gim th tích cng m gim di gi thit rng hình
dng ca VLS vi trong toàn b QTS. Trong [93ng
nghiu din s i chiu dày c cha m t s liu thc
nghii dng tuyn tính:
 = A +B.M (1.8)
 là chiu dày VLS, A và B là các h s thc nghim cha m
trung bình, Quiroz và cng s [79ng quan h gia s thay
i bán kính trung bình r u r
0
ca chui sy v cha m
trung bình M thông qua biu thc:

M.1819,04721,0
r
r
0

(1.9)
Lima [68] , Simal [85 u din s i ca th   
cha i dng:

M.
V
V
21

0

(1.10)

0
, V: lt là th u và th tích  th
ng v cha m trung bình M; 
1
, 
2
là h s thc nghim.
Quan h gia th c Bani và Langrish [45] biu din thông
qua s  cha 

5,0
0
2
00
4,0
M
M
6,0
V
V
r
r



















(1.11)
Vi các cách biu din s co ngót theo thi gian thông qua ng ca s
gim th tích, chiu dày hay bán kính ng vi mi khong thnh khi
thay vào h n nhit truyn cht thì có th nghiên cc s co
ngót ca VLS. Tuy nhiên, vi mi mng VLS khác nhau thì cn phi xác
nh các h s này  các thc nghim khác nhau d n phm vi áp dng ca
chung b hn ch trong phm vi hp.
i vic xem xét nghiên cu b sung hing CN vào h 
trình truyn nhit truyn cht (TNTC) mà Hadrich và Kechaou [58 u din
quan h tuyn tính gia khng riêng vt liu khô 
s
và khng riêng ca vt
liu khi chng 
b
 cha i vi khoai tây là:


s
= 
b
(1 + 1,4855.M) (1.12)
Có th thy ri vi các công thc t (1.8n (1.12) là các công thc cn
nh t thc nghin là mt hn ch cng nghiên
cu này. Và thc t vic áp dng nhng kt qu ny ch m bo chính xác khi mà
u king vu kin thí nghim.
y có th thy rng vin ng ca hing CN VLS khi
nghiên cu QTS vt liu u không th b  có th m bo kt qu
nghiên cu có kh ng mt cách thc t.
1.3.3. Mt s g nh TGS
Trong tính toán thit k h thng sy (HTS), vinh TGS là mt v
quan trng nhm bo chng ca sn phm  cui quá trình s
tn hành hay dây chuyn công nght nhim v
quan trng và không th thiu trong mi thit k HTS. TGS ng chu s tác
ng ca rt nhiu yu t i VLSc ca vt li m
 m cui, loi thit b sp nhit, ch  sy
(nhi m và vn tc ca tác nhân sy) v.v. Chính vì th mà rt khó có th
ng này bng gii tích hay theo kinh nghim vn hành. Có
th m qua mt s nh TGS c s dng trong k
thut sy hi
1.3.3.c nghim:
Ni dung ca vào các kt qu nghiên cu gi
n nh nhng gi thi ng hc QTS t
hp vi thí nghi tìm ra mt biu thnh TGS
trong mng hp c th  bin và tiêu biáp này là
ca A.V. Luikov và G.K. Phylonhenko [1], [12]. Tuy nhiên, c  
m phi sai s do vic b qua nhiu kin thc t khi tìm nghim ca
bài toán khuch tán n tht nóng vt. Ni dung

c:
a. a Luikov.
Theo Luikov [12], [67], khi b t nóng thì tng TGS ca vt bao
gi gian cn t si 
1
(trong giai
n này nhi ca vt h  m trung bình tích phân w
tb

= f() gim rt nhanh và có quan h vi thc coi là tuyn tính) và thi
gian cn t sy gim dn 
2
.
 






















edx
e3
edx
e1
21
ww
ww
ln1
Nww
1
N
ww
(1.13)
t w
1
, w
dx
, w
3
, w
e
l i ca VLS  thu,
 cun t si,  cui QTS và cân bng ca VLS; N là tc
 thoát m hay còn gi là t sy ca quá trình t sy i


QTS
w
1
= w
0
. P
- 

-  chính xác ca 
 k
b. a G.K. Phylonhenko
Phylonhenko [1], [12]  
a
QTS

 
 
ww
1w
ww



m
e
m
e
d
Nd
AB


(1.14)
.14w
1
w
2


   
1
12
1
w w w w
1


   



m
e
A
B
Nm

(1.15)
     xut thc ch     trin
ca Luikov
t liu 

 
t liu s

ca (1.15
.
1.4 biu thc 1.15 [12]

A
B
m

28,5
0,73
1
Khoai tây
1200
-3
1

1000
-2
1

1550
-2
1

1600
-3
1

  ko     
n




c. TGS
 trong [86
TGS

Fourier
 và chp nhn m
 1. ; 2. 
    ; 3.    
 





 MR
x
MR
D
2
2
(1.16)
V1.16) là:
MR(x,0) = 1;
0

x
),R(MR



;
),R(MR
x
),R(
D
M




(1.17)
Tron
D -, m
2
/s
e0
e
MM
MM
MR




- 


M
- , m/s
R - nh, m
1.161.17

 
2
1
R ( )exp




n n n m
n
M A Fo
   
(1.18)
Nng có dng ng trong (1.18) có dng:

 
22
2




m
n

n n m m
Bi
A
Bi Bi
  
(1.19a)
 
 
cos
nn
    
(1.19b)
vi
R
x

c không th nguyên 
n


 
 



n
n
Bi
  
  


(1.19c)
trong (1.19c),
D
R
Bi
M
M


và
2
M
R
D
Fo


lt là Biot và Fourier truyn
chtng hp g
M
< 0,2 thì 1.18) ch cn tính cho g


 
2
R ( )exp
M
M A Fo
  

(1.20)
 
22
2




M
MM
Bi
A
Bi Bi
  
(1.21)
Nu g = 0) là MR
c
thì t
(1.20c:

 
2
R exp
cM
M A Fo

(1.22)
y, 
M
MR

c
s nh
c bng cách ly logarit t nhiên hai v ca (1.22):

2 2 2
ln
R
ln( R )
ln( )



  
c
c
M
A
M
M
A
Fo
  
(1.23)
Trong (1.23), nu gi k
M
MR
c

 
LT

(
) ta có:

 
2
ln

LT
A


(1.24)
, nMR
c
= 0,5 thì thi
gian ng vng hp này gi là t
HT
và 
M

trong (1.23
 
1/2
2
ln 2

A
Fo

(1.25)

Tip tc vi các giá tr MR
c
= 0,25, 0,125 và
LT

(1.23)  ca 
HT

1/2 1/4 1/2 1/8 1/4
2
ln(2)
       
HT LT
n
Fo Fo Fo Fo Fo


(1.26)
-
H
:
 
ln( R )
ln 2

  
c
LT
H
HT

M
Fo
N


(1.27)
1.27):
Fo = 
LT
+ N
H
.
HT
(1.28)
*QTS:

ngkS [86]:
MR
c
= Sexp(-k) (1.29)
1.221.29:
S  A 
2
2
R
D
k


(1.30)

86  xut  TGS
các 1.3.



















Hình 1.3.  th nh thi gian sy ca tm phng
a. Q

LT
- A theo (1.24); b. Quan h

2
 A theo (1.21)
c. Quan h


2
 lg(Bi) theo (1.19c); d. 

HT
)  lg(Bi) theo (1.26);
Sahin và Dincer [86] 
,1 < Bi < 100  -1 < lg(Bi)  < A < 1,3.
   tác gi     c    TGS   
 th là:
- Các giá tr
M

QTS MR
c
 t.
- 
M
theo

M
M
R
Bi
D

 
HT
, 
2







S
S