tìm hiểu và xây dựng lò sấy nông sản dạng hạt

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
BÀI TẬP LỚN
ĐỀ TÀI 5: Hãy tìm hiểu,phân tích và xây dựng hệ thống đo và điều khiển
nhiệt độ lò sấy nông sản dạng hạt
BỘ MÔN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: NGUYỄN VŨ LINH
SINH VIÊN THỰC HIỆN:
Mục lục
Mục lục 2
Chương 1: Tổng quan hệ thống thiết kế 3
Tổng quan chung 3
1.1-Công nghệ sấy nông sản dạng hạt 4
1.1.1 Cơ sở vật lý của quá trình sấy 4
1.1.2 Các Phương Pháp Sấy…………………………… 8
1
1.1.2.1.Sấy tự nhiên…………………………… 8
1.1.2.2. Sấy nhân tạo…………………………… 9
Chương 2 : Nội dung thực hiện…………………………… 10
2.1 Yêu cầu của đề tài 10
2.2 Các hướng giải quyết 10
2.3 lý do lựa chọn cho thiết kế 18
2.4 Tính chọn thiết bị 20
Chương 3: Kết Luận 21
3.1 Các kết quả đạt được 22
3.2 Các hạn chế khi thực hiện 22
3.3 Biện Pháp Khắc phục 22
Chương 4: Bản dịch tài liệu cảm biến 24
4.1 Bản dịch tài liệu lý thuyết 24
4.2 Bản tài liệu sử dụng cảm biến 44
Chương 1

2
Tổng quan về hệ thống thiết kế
Tổng quan chung
Việt Nam nông nghiệp vẫn là một ngành có đóng góp đáng kể vào tổng thu
nhập quốc dân. Chính vì vậy mà Đảng và Nhà nước luôn coi trọng công cuộc công
nghiệp hoá, hiện đại hoá sản xuất nông nghiệp nông thôn, nhờ đó mà ngành nông
nghiệp đã có những bước phát triển vượt bậc, sản lượng thu hoạch từ các loại nông
sản qua các mùa vụ ngày càng được nâng cao. Sản xuất nông nghiệp tăng, đòi hỏi
công nghệ sau thu hoạch phải phát triển mạnh để có thể bảo quản tốt sản phẩm làm
ra. Hầu hết các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô, đậu, vừng . sau khi
thu hoạch thì cần sấy khô kịp thời tránh hư hỏng do nấm mốc, mối, mọt đồng thời
đáp ứng yêu cầu cho quá trình chế biến tiếp theo. Trước đây các sản phẩm nông
nghiệp dạng hạt sau khi thu hoạch về đều được làm khô bằng phương pháp phơi
nắng. Nhưng phương pháp đó chỉ hiệu quả khi mùa thu hoạch là mùa khô, còn khi
thu hoạch về mà thời tiết cứ mưa liên tục kéo dài thì sản phẩm sẽ không được phơi
khô dẫn đến nảy mầm và ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm. Vì vậy có
một phương pháp khác đã ra đời để làm khô sản phẩm kịp thời trong mọi tình hình
thời tiết đó là phương pháp sấy.Hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều loại thiết bị
sấy hiện đại, có công suất lớn nhưng giá thành lại quá cao và đòi hỏi kỹ thuật vận
hành phức tạp nên không thể đưa các loại máy đó vào cho sản xuất nông nghiệp
nước ta. Trên thị trường nước ta hiện nay cũng đã xuất hiện các thiết bị sấy, nhưng
các thiết bị này cồng kềnh, nhiệt độ sấy không ổn định đồng thời không thể tự
động thay đổi được nhiệt độ sấy khi cần thiết vì mỗi một loại hạt ta cần chọn nhiệt
độ sấy thích hợp nhằm đạt năng suất cao, chất lượng tốt và tiết kiệm năng lượng.
Đặc biệt là nông sản dạng hạt mà làm hạt giống thì yêu cầu về độ ổn định nhiệt độ
càng cao trong suốt quá trình sấy. Mặt khác để dễ dàng cho người sử dụng trong
việc theo dõi nhiệt độ sấy cũng như thay đổi nhiệt độ sấy thì nhiệt độ sấy và nhiệt
độ đặt cần phải được hiển thị. Ngoài ra hệ thống sấy còn phải có giá thành rẻ mới
phù hợp với nền kinh tế nông nghiệp nước ta hiện nay.Theo đó chúng em tiến
hành nghiên cứu và phát triển đề tài: “Thiết kế hệ thống tự động đo, điều khiển và

hiển thị nhiệt độ khí sấy nông sản dạng hạt”.
1.1-Công nghệ sấy nông sản dạng hạt
1.1.1 Cơ sở vật lý của quá trình sấy.
Sấy là quá trình nước từ vật liệu ẩm khuếch tán, bốc hơi ra không khí xung
quanh nó. Quá trình này được thực hiện do sự chênh lệch áp suất hơi nước ở bề mặ
t của vật liệu và môi trường xung quanh. Để làm cho lượng ẩm trên bề mặt sản
phẩm bốc hơi cần có điều kiện:
3
Pm >Pk
Pm- Pk = ΔP
Pm : áp suất hơi nớc trên bề mặt vật liệu
Pk: áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí
ΔP: Động lực của quá trình sấy
Trị số ΔP càng lớn thì lượng ẩm chuyển sang môi trường xung quanh càng
mạch và quá trình sấy được thực hiên nhanh hơn.
Như vậy, quá trình bốc hơi nước ra không khí xung quanh phụ thuộc vào cả Pm và
Pk,trong đó Pm phụ thuộc vào nhiệt độ sấy,độ ẩm ban đầu của vật liệu và tính chất
liên kết của nước trong vật liệu , còn Pk phụ thuộc chủ yếu và hơi nước có mặt
trong không khí.
Trong vật liệu ẩm nước tồn tại ở hai trạng thái: liên kết và tự do. ở cả hai dạng
ẩm đó, nước đều có thể khuếch tán và bốc hơi ra không khí. Nước liên kết do được
giữ bởi lực liên kết hoá học rất lớn nên rất khó bay hơi. Nước này chỉ bay hơi khi
vật liệu được đốt nóng ở nhiệt độ cao và trong quá trình bay hơi thường gây nên
sự biến đổi cấu trúc phân tử của vật liệu.
Do tính chất hút, nhả ẩm của vật liệu trong không khí nên giữa độ ẩm trong
không khí và trong vật liệu luôn có quá trình cân bằng động:
Nếu Pm>Pk thì lượng ẩm trên bề mặt sản phẩm bốc hơi vào trong không khí
làm cho áp suất hơi trên bề mặt vật liệu Pm giảm xuống.Từ trong vật liệu nước sẽ
được khuếch tán ra bề mặt và bốc hơi thiết lập cân bằng mới giữ áp suất bề mặt và
độ ẩm.Độ ẩmcủa vật liệu được giảm dần theo quá trình sấy. Theo mức độ khô của

vật liệu, sự bốc hơi chậm dần và tới khi độ ẩm còn lại của vật liệu đạt tới một một
giá trị nào đó, còn gọi là độ ẩm cân bằng Wcb, khi đó ΔP = 0, nghĩa là Pm=Pk thì
quá trình sấy dừng lại. Nếu Pm<Pk thì ngược lại vật liệu sẽ hút ẩm và quá trình
này được gọi là quá trình hấp thụ nước, nó được diễn ra cho đến khi độ ẩm của
vật liệu đạt tới trị số độ ẩm cân bằng thì dừng lại.
Quá trình nước từ vật liệu ẩm bay hơi, kèm theo sự thu nhiệt. Vì thế nếu
không có sự đốt nóng, cung cấp nhiệt từ ngoài vào thì nhiệt độ của vật liệu giảm
xuống.
4
Khi nhiệt độ giảm sẽ làm giảm áp suất hơi trên bề mặt, dẫn đến làm chậm
tốc độ bốc hơi nước. Do đó, muốn sấy nhanh, phải cung cấp lượng nhiệt từ ngoài
vào để làm tăng nhiệt độ của vật liệu sấy.Quy luật thay đổi độ ẩm đượcđánh giá
bằngtốc độ sấy, đó là tốc độ khuếch tán của nước từ vật liệu ra khôngkhí.
Tốc độ sấy được xác định bằng lượng nước bốc hơi từ 1m
3
bề mặt hay từ
1kg vật liệu ẩm trong một đơn vị thời gian.
Khi tốc độ sấy cao, nghĩa là thời gian làm khô vật liệu ngắn, năng suất thiết
bị sấy cao. Cho tới nay vẫn chưa có phương pháp hoàn chỉnh để tính toán lựa chọn
tốc độ sấy,vì nó chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố biến đổi trong quá
trình sấy.
Người ta chỉ có thể tính toán tương đối chính xác trên cơ sở các
đường cong sấy được vẽ theo kết quả thực nghiệm cho từng loại vật liệu trong
những điều kiện nhất định như: nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ chuyển động của tác nhân
sấy,bề mặt của vật liệu sấy … Mặc dù vậy quy luật thay đổi nhiệt,
nông ẩm của phần lớn các loại nông sản đều có dạng chung như trên đồ thị hình 1
5

Hình 1- Đồ thị quá trình sấy.
Căn cứ vào sự biến thiên của tốc độ sấy, có thể chia quá trình sấy thành 3

giai đoạn:
Giai đoạn đầu: làm nóng vật liệu, ứng với thời gian rất ngắn nhằm đưa vật liệu
sấy từ nhiệt độ thấp lên nhiệt độ cao có thể bay hơi được.
Giai đoạn thứ hai: ở giai đoạn này tốc độ sấy không đổi Toàn bộ nhiệt từ không
khí truyền vào cho vật liệu dung để hơi nước bốc ra, độ ẩm vật liệu giảm xuống
nhanh chóng
6
Giai đoạn cuối: ở giai đoạn này tốc độ sấy giảm, độ ẩm của vật liệu cũng giảm
dần. Giai đoạn này diễn ra cho đến khi vật liệu có độ ẩm cân bằng thì tốc độ sấy
bằng 0;quá trình sấy dừng lại
Nguyên nhân làm cho tốc độ sấy giảm là dovật liệu đã khô hơn,tốc độ
khuếch tán ẩm trong vật liệu nhỏ hơn tố độ bay hơi nước trên bề mặt do phải khắc
phục trở lực khuếch tán, đồng thời trên bề mặt vật liệu được phủ một lớp màng
cứng làm cản trở thoát ẩm.Cuối giai đoạn này lượng ẩm lien kết bền nhất cũng bắt
đầu được tách ra.Nhiệt cung cấp một phần để nước tiếp tục bốc hơi,một phần để
làm vật liệu tiếp tục nóng lên.Nhiệt độ vật liệu sấy được tăng lên cho đến khi độ
ẩm vật liệu đạt được độ ẩm cân bằng thì nhiệt độ vật liệu bằng nhiệt độ tác nhân
sấy. Ở giai đoạn này phải giữ nhiệt độ của tác nhân sấy không vượt quá nhiệt độ
cho phép của vật liệu.
Trong qua trình sấy khô vật liệu,các tính chất sinh học, lý hóa, cấu trúc cơ
học và các tính chất khác của vật liệu cần được giữ nguyên hoặc thay đổi rất ít. Vì
nó rất quan trọng, nó là tiêu chuẩn đánh giá phẩm chất của sản phẩm.
Để đạt được những yêu cầu trên cần phải thực hiện đúng chế độ sấy, nghĩa là
phải đảm bảo được giá trị thích hợp về nhiệt độ sấy , thời gian và tốc độ giảm ẩm
đối với mỗi loại vật liệu mà không được quá giới hạn cho phép. Vì vậy trong quá
trình sấy cần chú ý các đặc điểm sau:
Nhiệt độ sấy cho phép là nhiệt độ tối đa chưa làm ảnh hưởng tới chất lượng
của nó.Nếu nhiệt độ sấy cao quá sẽ làm biến đổi các thành phần dinh dưỡng có
trong hạt, protein trong hạt bị ngưng tụ, các chất bột trong hạt bị hồ hóa, dầu bị oxy
hóa…, dẫn đến giảm giá trị dinh dưỡng của sản phẩm , giảm súc nảy mầm đối với

hạt giống…, yêu cầu kĩ thuật khi sấy là nhiệt độ của hạt không quá 60
0
C đối với
hạt lương thực và 50
0
C đối với hạt giống . khi độ ẩm đạt tới 25% nhiệt độ chất
mang nhiệt cho phép có thể tới 70
0
C , khi độ ẩm hạt cao hơn 25%, nhiệt độ chất
mang nhiệt không được quá 80
0
C.
Tốc đọ giảm ẩm cho phép là giới hạn tốc độ tối đa của tốc độ giảm ẩm trung
bình chưa gây ra hư hỏng chất lượng của sản phẩm .Quá trình giảm ẩm khi sấy
kèm theo những những biến đổi tính chất vật lý, hóa học và cấu trúc của vật liệu.
7
Ví dụ:trọng lượng riêng, độ bền cơ học, kích thước, hình dáng ,biến dạng cấu trúc
tế bào ,Nếu sấy với tốc độ quá nhanh, những biến đổi nói trên sẽ xảy ra mãnh liệt
và làm gãy nứt đối với nông sản dạng hạt.Từ đó làm giảm chất lượng của sản
phẩm, giảm độ an toàn khi bảo quản và giảm giá trị cảm quan,
Thời gian sấy cho phép là thời gian được phép thực hiện quá trình sấy nằm
trong giới hạn không dại tớ mức làm giảm chất lượng của hạt do nhiệt và không
ngắn tới mức làm cho tốc độ giảm nhiệt quá nhanh.
1.1.2 Các Phương Pháp Sấy
Để tách ẩm ra khỏi sản phẩm, người ta có thể sùng nhiều phương pháp khác
nhau như : phương pháp cơ học, phương pháp hóa lý và phương pháp nhiệt.
Phương pháp tách ẩm bằng cơ học đơn giản và rẻ tiền nhất nhưng khó có thể
tách hết ẩm theo yêu cầu sử dụng và thường làm biến dạng sản phẩm. Sấy bằng
phương pháp hóa lý khá là phức tạp, tốn kém và phải dung các chất hấp thụ tương
đối đắt tiền.Vì vậy trong thực tế phương pháp sấy nhiệt đạt được hiệu quả nhất.

Sấy bằng nhiệt được chia thành 2 loại là sấy tự nhiên và sấy nhân tạo.
1.1.2.1.Sấy tự nhiên
Là phương pháp làm khô đơn giản nhất, bao gồm hong gió tự nhiên và phơi nắng
Hóng gió tự nhiên thường áp dụng cho trường hợp sản phẩm mới thu hoạch
có độ ẩm caovới khối lượng không lớn Do có độ ẩm cao nên áp suất hơi nước
trên bề mặt sản phẩm lớn hơn so với áp suất hơi nước riêng phần trong không
khí làm cho nước trong sản phẩm bốc hơi ra bên ngoài. Thời tiết càng khô ráo
(áp suất hơi nước trong không khí càng thấp) thì tốc độ bay hơi nước càng mạnh
và ngược lại. Vì vậykhi độ ẩm tương đối của không khíquá lớn đặc biệt khi sương
mù thì việc hóng gió xẽ không hiệu quả.
Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản nhưng tốc độ bay hơi chậm,thời
gian kéo dài và khó giảm được độ ẩm tới mức cần thiết để bảo quản. Do đó
phương pháp này chỉ được áp dụng để làm giảm ẩm sơ bộ cho sản phẩm mới
thu hoạch khi chưa kịp phơi sấy để tránh sẩy ra thối mốc hay mọc mầm.
Phơi nắng là phương pháp sấy tự nhiên lợi dụng nhiệt bức xạ của mặt trời để
làm khô sản phẩm. Nguyên lý của phương phápsấy bằng ánh nắngmặt trời là sản
8
phẩm hấp thụ năng lượng bức xạ của các tia mặt trời làm tăng nhiệt độ và áp suất
hơi trên bề mặt do đó sảy ra quá trình bốc hơi nước từ hạt vào không khí làm hạt
khô dần.
Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, tận dụng được nguồn năng lượng
thiên nhiên nhưng có nhược điểm là luôn phụ thuộc vào điều kiện thời tiết,sản
phẩm không được đồng đều, tốn nhiều công sức và không cơ khí hoá được.
1.1.2.2. Sấy nhân tạo.
Sấy nhân tạo được thực hiện nhờ có tác nhân sấy đốt nóng (khói lò hoặc
không khí…), chúng tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với vật liệu, đốt nóng và hút
của nó.Quá trình này tốn nhiều năng lượng. Tuy vậy phương pháp này là phương
pháp duy nhất có thể làm khô một khối lượng sản phẩm lớn trong một thời gian
ngắn với bất kỳ điều kiện thời tiết nào hoặc có thể tách hết độ ẩm liên kết bền
vững ra khỏi sản phẩm khi cần thiết.

9
CHƯƠNG 2
Nội Dung Thực Hiện
2.1-Yêu cầu của đề tài
o Tìm hiểu tổng quan về lò sấy nông sản dạng hạt
o Lựa chọn các cảm biến cần sử dụng cho hệ thống (nêu lí do lựa chọn cảm
biến,số lượng và vị trí đặt cảm biến)
o Cách lựa chọn và bố trí các thiết bị khác.(sơ đồ khối)
o Sơ đồ khối hệ thống của hệ thống
o Lựa chọn phương án điều khiển (Mô tả cụ thể)
o Đánh giá về sai số của hệ thống (giới hạn, nguyên nhân biện pháp khắc
phục)
o Hạn chế của bản thiết kế và cách khắc phục?
2.2-Các hướng giải quyết
Trước tiên chúng ta cần tìm hiểu các thiết bị sấy hiện tại trên thị trường Việt Nam
và trên thế giới
2.2.1-Thiết bị sấy ở việt Nam
2.2.1.1-Thiết bị sấy kiểu hầm
10
Hình 2.1 - Thiết bị sấy kiểu hầm
1 - phễu đưa nguyên liệu 2 - Cửa thoát khí ẩm
3 - Nguyên liệu 4 - Lưới sàng
5 - Cửa lấy nguyên liệu 6 - quạt 7 - Buồng sấy
8 - Buồng đốt 9- Van dẫn hướng

Vật liệu ẩm được đưa vào buồng sấy 7 thông qua phễu 1,trong thùng sấy có
đặt lưới sang 4.Tác nhân sấy (khói lò hoặc không khí ) được quạt 6 thổi vào buồng
đốt 8 sau đó khí nóng được đưa vào buồng sấy qua sàng 4 và len vào khe hở của
các hạt sấy làm khô hạt.Hơi ẩm được đưa ra cùng với khí nóng qua cửa 2.Sau khi
sấy khô sản phẩm được vận chuyển ra ngoài thông qua cửa thoát 5.

Đây là phương pháp sấy được sử dụng nhiều nhất hiện nay.Tuy nhiên độ
đồng đều không cao vì nhiệt độ đáy thùng bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ bên trên
miệng thùng.
2.2.1.2-Thiết bị sấy kiểu băng tải
11
Hình 2.2 - Thiết bị sấy kiểu băng tải
1- Phễu đổ nhiên liệu 2- Buồng sấy 3- Băng tải
4- Quạt đẩy 5- calorife 6- Cửa xả nguyên liệu
7- Cửa thoát khí thải
Bên trong buồng sấy 2 người ta đặt nhiều băng tải cái 3 lọ trên cái kia, các
bang tải được làm bằng vải hoặc lưới kim loại được chuyển động ngược chiều
nhau .Vật liệu từ thùng chứa 1 chảy xuống băng tải trên cùng , di chuyển dọc theo
buồng sấy 2 và đổ xuống bang tải đặt ở dưới. Tốc độ bang tải khoảng 1m/s, quạt
gió 4 đẩy không khí qua calofire 5 vào buồng sấy 2, và thoát ra ngoài qua cửa 7.
Sản phẩm sấy được thoát ra ngoài qua cửa 6. Do nguyên liệu được đổ xuống nhiều
lượt từ bang tải này đến bang tải khác và được xáo trộn nhiều lần nên quá trình sấy
được đồng đều. Tuy nhiên đây là phương pháp sấy với hạt sấy lưu động nên cần
một hệ thống cung cấp nguyên liệu và hệ thống bang tải lớn nên giá thành khá cao.
12
2.2.2-Thiết bị sấy trên thế giới
Hình 2.3 - Thiết bị sấy băng tải của Mĩ.
1 - Phiễu chứa nhiên liệu 2 - Băng tải 3 - Buồng đốt
4 - Vít tải 5, 7 - Quạt hút 6 - Tường chắn
Thiết bị sấy bang tải do Mĩ sản xuất gồm 2 buồng nóng và lạnh ngăn cách
bởi tường chắn 6. Hạt ẩm vài phễu và được dàn mòng nhờ băng tải 2 và chuyển
động. Không khí được đốt nóng bằng nhiên liệu lỏng được đốt ở buồng đốt
3.Không khí nóng và khô được hút đi qua lớp hạt trên băng bằng quạt hút 7 . Qua
hết vùng nóng hạt được sấy khô tới độ ẩm cần thiết, sau đó đi vào vùng lạnh hạt
được làm lạnh trực tiếp bằng không khí do quạt hút 5. Hạt nguội được rơi xuống
vít tải 4 và đi ra ngoài máy. Tốc độ sấy, độ giảm ẩm được điều chỉnh bằng cách

thay đổi tốc độ băng tải và chiều dày lớp hạt .Điều chỉnh nhiệt độ bằng cách thay
đổi lượng nhiên liệu đốt.Máy này cấu tạo rất phức tạp và giá thành rất cao.
13
Như vậy chúng ta thấy trên thị trường hiện nay có 2 công nghệ sấy là sấy
động và sấy tính.Sấy động là sản phẩm chuyển động ngược chiều với chiều của khí
sấy.Thiết bị này có khả năng sấy đều và hiệu quả cao nhưng lại cần một hệ thống
tự động rất hiện đại và phức tạp nên giá thành rất cao. Còn thiết bị sấy tĩnh là sản
phẩm sấy không di chuyển, khí sấy sẽ đi vào giữa các khe hở của hạt và làm khô
hạt.Thiết bị này rất đơn giản và giá thành thấp nhưng hiệu quả sấy không cao,sấy
không đều. Với nền kinh tế của nước ta hiện nay thì thiết bị sấy phổ biến nhất vẫn
là thiết bị sấy tĩnh
2.2.3-Kết luận và giải pháp
Qua những phân tích trên ta thấy nông sản dạng hạt sau khi thu hoạch cần
được sấy khô kịp thời trong mọi tình hình thời tiết. Tuy nhiên để đảm bảo khoogn
bị thay đổi dinh dưỡng trong quá trình sấy thì mỗi loại nông sản cần một nhiệt độ
sấy nhất định .Đặc biệt với những hạt sử dụng làm hạt giống thì cần có nhiệt độ sấy
ổn định trong suốt quá trình sấy. Mặt khác dựa trên thực tế của nước ta hiện nay,
thiết bị trong nước không đảm bảo chất lượng của hạt sau khi sấy, thiết bị nước
ngoài thì giá thành cao.Vậy nên chúng em tìm hiểu và đề xuất một hệ thống đo và
khống chế nhiệt cho các thiết bị sấy trong nước để đạt được độ đồng đều cao hơn.
2.2.3.1-Sơ đồ hệ thống
Hệ thống sấy nông sản dạng hạt cũng giống như hệ thống sấy nông sản khác,
gồm các bộ phận chính :bộ phận tạo áp và cấp nhiệt cho quá trình sấy, bộ phận lọc
làm sạch và hòa trộn hỗn hợp khí nóng trước khi khí nóng được đưa vào buồng sấy
và đi qua sản phẩm sấy, buồng sấy.
* Bộ phận cấp nhiệt
Đây là khâu cấp nhiệt cho hệ thống sấy, nguồn năng lượng cung cấp cho khâu
14
Bu ng s yồ ấ
Khâu t o ápạ

(qu t gió)ạ
B ph n l mộ ậ à
s ch v hòaạ à
tr n h n h pộ ỗ ợ
Khâu c pấ
nhi tệ
này rất nhiều và đa dạng vì vậy tuỳ thuộc vào thế mạnh của từng vùng mà chọn
dạng năng lượng phù hợp.
Việc tận dụng, sử dụng các phế thải trong sản xuất nông nghiệp, công
nghiệpnhư vỏ trấu, bã mía, gỗ vụn, mùn cưa, than làm nguồn cung cấp năng lượng
sẽ thuậnlợi vì chúng ta sẵn có hay có thể mua được với giá rẻ, chính những phế
thải sản xuất giúp đẩy nhanh quá trình sản xuất và hạ giá hành sản phẩm của nông
sảnkhi sấy.Với những yếu tố thuận lợi như trên chúng ta có thể chọn làm nguồn
năng lượng nhưng cũng không thể đem áp dụng ngay được mà phải xét đến tính
kỹ thuật, xa hơn là tác động tới môi trường, do có nhược điểm là không thể đảm
bảo khói bụi trong các tác nhân sấy, hiệu suất không cao, khó khan trong việc điều
chỉnh nhiệt độ sấy, gây ảnh hưởng sấy đến nông sản.
Vì vậy ở trong hệ thống này chúng ta sẽ sử dụng điện làm nguồn cấp nhiệt
cho hệ thống.
Bộ phận làm sạch và hòa trộn hỗn hợp khí sấy: Bộ phận này là sử dụng cho
các thiết bị từ than đá hay phế liệu nông nghiệp, vì vậy ở trong hẹ thống này không
cần sủ dụng vì hệ thống sử dụng năng lượng điện
* Bộ phận tạo áp.
Để đẩy khí nóng từ bộ phận tạo nhiệt vào buồng sấy thì cần phải có bộ phận
tạo áp. áp suất tạo ra từ bộ phận tạo áp phải đủ lớn để đẩy được dòng khí qua các
kênh dẫn đồng thời phải thắng được trở lực của khối hạt sấy.
Giải pháp hữu hiệu cho vấn đề trên là sử dụng quạt gió để làm bộ phận tạo áp.
Có hai quạt thường dùng để tạo áp:
• Quạt ly tâm.
Không khí đi vào theo chiều dọc trục hoành theo phương tiếp tuyến với cánh

quạt. Quạt có đặc điểm là có miền áp suất điều tiết cao tạo ra tốc độ gió lớn cho
nên thường áp dụng loại quạt gió này cho các hệ thống sấy lớn.
• Quạt hướng trục.
Không khí được thổi theo chiều dọc trục trục cánh quạt. Đây là loại quạt có
miền áp suất điều tiết nhỏ, thường được dùng cho các loại máy sấy cỡ vừa và nhỏ.
15
*Buồng sấy
Buồng sấy chính là nơi diễn ra quá trình sấy hay quá trình trao đổi nhiệt ẩm giữa
khí sấy với nông sản. Tuỳ theo nguyên tắc hoạt động mà buồng sấy có hệ thống
các kênh dẫn khí phân phối và làm đều dòng khí sấy thổi qua hạt sấy.
2.2.3.2- Tính chất chung của vật liệu sấy
Để có thể đạt hiệu quả cao , không làm giảm chất lượng hạt sau khi sây
chúng ta cần tìm hiểu về tính chất chung của hạt làm ảnh hưởng tới quá trình sấy.
* Sự hô hấp của nông sản dạng hạt.
Nông sản dạng hạt có tính chất như một cơ thể sống, ở trạng thái độ ẩm cao,
nhiệt độ môi trường lớn, hạt sẽ hô hấp mạnh. Quá trình này diễn ra làm ôxi hoá các
chất hữu cơ trong hạt và sinh ra nhiệt, làm hạt bị nóng lên, phôi sẽ phát triểnthành
hạt mầm. Kết quả của quá trình hô hấp hạt là giảm khối lượng, chất lượng của hạt,
thậm chí hạt có thể hỏng hoàn toàn. Vì vậy không những sau khi thu hoạch về cần
sấy khô ngay hạt mà trong quá trình bảo quản cũng cần thường xuyên theo dõi
nhiệt độ nơi bảo quản và tiến hành sấy khô kịp thời để làm ngừng sự hô hấp của
hạt.Đại lượng đặc trưng cho sự hô hấp của hạt là cường độ hô hấp.
* Độ ẩm của hạt.
Khi hạt có độ ẩm dưới độ ẩm bảo quản thì cường độ hô hấp không đáng kể.
Khi độ ẩm tăng thì cường độ hô hấp cũng tăng dần. Độ ẩm hạt tăng đến một giới
hạn nhất định thì cường độ hô hấp đột nhiên tăng lên. Sự tăng đột biến cường
độ hô hấp là do quá trình sinh học trong sản phẩm biểu hiện là đã xuất hiện lượng
nước tự do trong các tế bào của hạt. Độ ẩm ứng với tế bào hạt xuất hiện lượng
nước tự do được gọi là độ ẩm giới hạn.Với những hạt như ngô, thóc thì độ ẩm
giới hạn để bảo quản là 13 - 13,5%, với những hạt có dầu như vừng, lạc thì độ

ẩm giới hạn là 7 - 9%.
* Nhiệt độ hạt.
Khi nhiệt độ tăng thì cường độ hô hấp của hạt cũng tăng lên, nhưng ảnh hưởng
của nhiệt độ thường kém hiệu lực hơn so với ảnh hưởng của độ ẩmkhi nhiệt độ
tăng quá nhiệt độ giới hạn thì cường độ hô hấp yếu đi và chức năng sống khác
16
bị chậm lại. Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ thì hạt ngừng hô hấp (mất hoạt động sống).
Cho nên, nhiệt độ sấy quá lớn sẽ làm ảnh hưởng đến quá trình nảy mầm và phát
triển của hạt sau này do đó quá trình sấy nhiệt độ hạt luôn phải nhỏ hơn nhiệt
độ cho phép. Ví dụ nhiệt độ cho phép đối với ngô giống là 50
0
C và đối với ngô
thịt là 50 - 55
0
C.
Bảng nhiệt độ sấy cho phép và độ ẩm giới hạn
Tên hạt Nhiệt độ sấy cho
phép(
0
C)
Độ ẩm giới hạn bảo quản
(%)
Thóc 35 13-13,5
Ngô 50 13-13,5
Đỗ tương 30 11-12
Vừng 50 7-8
Lạc 50 8-9
Giải quyết vấn đề:
• Các thông số về kích thước của lò:
+ Chiều rộng tác dụng của lò: 2m.

+ Chiều dài tác dụng của lò: 3m.
+ Chiều cao tác dụng của lò: 2m.
*Dải nhiệt độ sấy của lò trong quá trình sấy: dải nhiệt độ của lò trong quá trình
sấy: 10
0
C- 80
0
C với sai số ±3
0
C.
17
Hình 2.5 :Sơ đồ vị trí các thiết bị
1,8-cảm biến nhiệt độ 2-vòi phun sương tạo ẩm 3-Động cơ quạt
4-Quạt hút gió 5-van xả ẩm 6-dây điện trở đốt nóng
7-Dàn sấy 9-cảm biến độ ẩm
2.3-Lý do lựa chọn thiết kế
2.3.1-chức năng các thiết bị có trong hệ thống
 Động cơ quạt: sử dụng quạt đảo chiều quay để không khí trong lò được cân
bằng, khi quạt đặt giữa hai dàn nhiệt sẽ đưa không khí nóng và tạo thành
một vòng kín.Đồng thời quạt sẽ lấy không khí từ bên ngoài qua van xả và
quạt thông gió và đưa không khí nóng ra ngoài thông qua van xả. Khi không
khí trong lò lưu thông với vận tốc 2-4m/s có thể làm tăng tốc độ sấy và làm
giảm thời gian sấy.
 Dây đốt nóng: Phương pháp chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng
nhiệt bằng cách chống lại dòng chảy tự do của dòng điện. Nhiệt điện có
nhiều ưu điểm: có thể được kiểm soát chính xác và ổn định của nhiệt độ
trong giới hạn rất hẹp; nó là sạch hơn các phương pháp khác bởi vì nó không
liên quan đến bất kỳ quá trình đốt cháy; và được coi là an toàn bởi vì được
18
bảo vệ khỏi quá tải bởi các thiết bị tự động; có thể nhanh chóng sử dụng và

điều chỉnh; và là tương đối yên tĩnh. Dây đốt nóng sử dụng điện trở đốt
nóng có thể tăng nhiệt độ một cách nhanh chóng và không có vật tư cồng
kềnh như các kiểu sấy khác, như dùng hơi nước sẽ phải dùng đến nồi hơi.
Không gây ô nhiễm môi trường và lãng phí tài nguyên như lò đốt gỗ, hay
mùn cưa để sấy gỗ. với dàn nhiệt bằng điện trở, không khí nóng sẽ ổn định
hơn, tránh sai số khi đo nhiệt độ trong lò. Vì những lý do này đề tài sẽ sử
dụng điện trở đốt nóng để sấy gỗ.
 Van xả ẩm: van xả làm nhiệm vụ đưa không khí ẩm từ bên ngoài vào và
thoát hơi nóng từ trong ra ngoài kết hợp với quạt hút gió để đẩy nhanh quá
trình trao đổi khí với bên ngoài, van xả điện từ được kết nối với bộ điều
khiển cho phép điều chỉnh độ ẩm trong lò sấy
 Vòi phun sương tạo ẩm: sử dụng dàn phun ẩm kết hợp hệ thống van xả để
điều chỉnh độ ẩm trong lò sấy, tránh được những biến dạng khi sấy
Vị trí dặt thiết bị để đảm bảo hệ thống được giám sát một cách khắt khe nhất,đo
và khống chế nhiệt độ chính xác
2.3.2-Hoạt động của hệ thống
Trước khi sấy nông sản được dàn mỏng trên dàn sấy và được đo nhiệt độ và độ ẩm
sau đó bộ điều khiển sẽ đưa ra nhiệt độ sấy phù hợp chia theo từng giai đoạn sấy.
Khi đốt nóng các quạt 3 thổi hơi nóng đối lưu đi theo vòng kín trong buồng
sấy.
Độ ẩm và nhiệt độ được đo liên tục,được đưa về bộ điều khiển đẻ khống chế
các thiết bị van xả,quạt hút…khống chế tốc độ sấy và tốc độ giảm ẩm.
Các giai đoạn sấy :
Giai đoạn đầu: làm nóng vật liệu, ứng với thời gian rất ngắn nhằm đưa vật liệu
sấy từ nhiệt độ thấp lên nhiệt độ cao có thể bay hơi được.
Giai đoạn thứ hai: ở giai đoạn này tốc độ sấy không đổi Toàn bộ nhiệt từ không
khí truyền vào cho vật liệu dung để hơi nước bốc ra, độ ẩm vật liệu giảm xuống
nhanh chóng
Tốc độ sấy không đổi là do trong vật liệu còn nhiều nước, lượng ẩm rời đến
bề mặt vật liệu để bốc hơi tương ứng với lượng ẩm đã bốc hơi trên

bề mặt.Giai đoạn này chủ yếu làm tách lượng nước tự do trong vật liệu, nước
bay hơi ra khỏi bề mặt tương tự như khi bay hơi từ mặt nước tự do.
19
Giai đoạn cuối: ở giai đoạn này tốc độ sấy giảm, độ ẩm của vật liệu cũng giảm
dần. Giai đoạn này diễn ra cho đến khi vật liệu có độ ẩm cân bằng thì tốc độ sấy
bằng 0;quá trình sấy dừng lại
2.4-Tính chọn thiết bị
Thể tích lò sấy là 2mx2mx3m=12m
3
2.4.1-Tính chọn dây đốt
Mật độ công suất dây đốt: W=Δ
t
/r
t
Đường kính dây đốt:
Chiều dài dây đốt:
2.4.2-Tính chọn quạt
Tốc độ quạt n=A/N
2.4.3-cảm biến nhiệt độ
Cảm biến LM35 là bộ cảm biến mạch tích hợp chính xác cao mà điện áp đầu ra
của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang Celcius.Chúng cũng không yêu cầu
cân chỉnh ngoài vì vốn chúng đã được cân chỉnh.
Đặc điểm chính của cảm biến LM35:
 Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V
 Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/
0
C
 Độ chính xác cao ở 25 C là 0.5 C
 Trở kháng đầu ra thấp 0.1 cho 1mA tải
 Dải nhiệt độ đo được của LM35 là từ -55 C - 150 C với các mức điện áp ra

khác nhau. Xét một số mức điện áp sau :
 Nhiệt độ -55 C điện áp đầu ra -550mV
 Nhiệt độ 25 C điện áp đầu ra 250mV
20
 Nhiệt độ 150 C điện áp đầu ra 1500mV
 Tùy theo cách mắc của LM35 để ta đo các giải nhiệt độ phù hợp. Đối với hệ
thống này thì đo từ 10
0
C đến 80
0
C
2.4.4-Ẩm kế tụ điện polyme
Cấu tạo:một màng polymer có độ dày 6-12µm có khả năng hấp thụ hơi
nước.Lớp polymer được phủ lên điện cực thứ nhất là Tantan,sau đó phủ tiếp lên
lớp polyme 1 lớp crom làm điện cực thứ 2.Lóp crom gây nên các vết nứt làm tăng
khả năng tiếp xúc của chất này với không khí.Thời gian hồi đáp của tụ phụ thuộc
vào độ dày của lớp điện môi.
Với ẩm kế tụ điện polyme:
Có thể đo giải độ ẩm từ 0-100%
Dải nhiệt độ: từ -40 -100
0
C (sai số ±2
0
C)
Thời gian hồi đáp cỡ vài giây
21
Chương 3:Kết Luận
3.1-các kết quả đạt được
 Hệ thống hoạt động ổn định,độ chính xác cao, nhiệt độ được đo và điều
khiển chính xác, sai số về nhiệt độ thấp (±2

0
C)
 Có thể ứng dụng rất tốt trong việc thiết kế các hệ thống lò sấy hiện đại
 Ðộ dồng dều sản phẩm sấy theo chiều dừngvà theo tiết diện ngang dều duợc
nâng cao và đảm bảo yêu cầu
 Chiều dày lớp vật liệu theo phương chuyểndộng của tác nhân sấy nhỏ nên
công suất quạt gióyêu cầu nhỏ, thời gian sấy duợc rút ngắn tiết năng lượng
 Nông sản sau khi sấy có chất lượng tốt,không biến dạng, thành phần dinh
dưỡng không bị thay đổi nhiều

3.2-Hạn chế
Vì sử dụng nguồn điện làm tác nhân sấy là điện nên sẽ gây lãng phí các phụ
phẩm nông ngiệp và các tác nhân sấy có sẵn.
Sai số của phép đo,sai số hệ thống chưa được tính toán chuẩn xác vì vậy việc
điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm khó khăn
Khâu chuẩn bị nguyên liệu sấy đưa vào lò chưa được tự động vì thế nên tốn
thêm chi phí cho khâu này
Chất lượng nông sản khi thu hoạch không đồng đều dẫn đến việc kiểm soát
chế độ sấy gặp nhiều khó khan
3.3-Biện pháp khắc phục
Đối với vấn đề tác nhân sấy chúng ta có thể cải thiện bằng cách tích hợp
thêm bộ phận dàn nhiệt sử dụng các tác nhân sấy từ phế thải nông, công nghiệp
như vỏ trấu bã mía,gỗ vụn,mùn cưa, than làm nguồn cung cấp năng lượng cho
hệ thống sấy. Tuy nhiên nếu sử dụng các tác nhân sấy này thì chúng ta cần phải
chú ý tới bộ phận làm sạch và hòa trộn hỗn hợp khí.Nếu làm được như vậy hiệu
quả của lò sấy là rất cao, giá thành rẻ, không chỉ sử dụng được trong các vùng
sản xuất nông nghiệp tập trung mà có thể áp dụng rộng khắp các địa phương.
Tính toán sai số 1 cách chính xác thì quá trình sấy đạt hiệu quả cao hơn,cho
sản phẩm sấy có chất lượng tốt hơn
Đối với khu chế xuất,nhà máy chế biến nông sản cố định:để giảm giá thành

sấy có thể thiết kế thêm hệ thống xuất nhập nông sản tự động.như vậy sẽ giảm
chi phí thuê nhân công thực hiện việc này
22
Sự đồng đều của nông sản thu hoạch là yếu tố quan trọng quyết định tới chất
lượng sản phẩm.Để có sản phẩm sấy đạt chất lượng cao thì chất lượng nông sản
đầu vào cũng cần ổn định.Vấn đề này là 1 vấn đề khá khó khan yêu cầu có sự
tham gia của nhiều ban ngành cùng tham gia để quy hoạch vùng sản xuất.
23
CHƯƠNG 4
Bài Dịch tài Liệu Cảm Biến
4.1.Bản Tài Liệu Lý Thuyết
Cảm biến nhiệt độ
John Fontes,kĩ sư ứng dụng cao cấp,Honeywell cảm biến và kiểm soát
Bởi vì nhiệt độ có thể tác động đáng kể lên các vật liệu và quy trình ở mức
độ phân tử, đó là cảm nhận rộng rãi của tất cả các biến số. Nhiệt độ được định
nghĩa là một mức độ cụ thể của sự nóng hay lạnh như tham chiếu đến một qui
mô cụ thể. Nó cũng có thể được định nghĩa là lượng năng lượng nhiệt( rung
động, ma sát và dao động của các hạt trong một phân tử): cao hơn năng lượng
nhiệt, năng lượng phân tử càng lớn.
Cảm biến nhiệt độ phát hiện một sự thay đổi trong một tham số vật lí như
điện áp hoặc đầu ra khá tương ứng với một sự thay đổi nhiệt độ, có 2 loại cơ
bản của nhiệt độ cảm biến:
 Cảm biến nhiệt độ tiếp xúc yêu cầu các bộ cảm biến tiếp xúc vật lí trực
tiếp với các phương tiện truyền thông hoặc đối tượng được cảm nhận, nó
có thể được sự dụng để theo dõi nhiệt độ của các chất rắn, chất lỏng và
chất khí trên một phạm vi nhiệt độ rất rộng
 Không cảm biến nhiệt độ tiếp xúc không diễn giải các năng lượng bức xạ
của một nguồn nhiệt trong từ năng lượng phát ra trong phần hồng ngoại
của spec-trum điện từ. Phương pháp này có thể được sử dụng để theo dõi
trên các chất rắn phản xạ và các chất lỏng nhưng không có hiệu quả với

các loại khí do tính minh bạch tự nhiên của chúng.
20.1- Loại cảm biến và công nghệ kĩ thuật
Cảm biến nhiệt gồm 3 loại: cơ điện, điện tử và điện trở. Các phần sau đây
thảo luận về làm thế nào mỗi loại cảm ứng được xây dựng và sử dụng để đo
nhiệt độ và độ ẩm
Cơ điện
Nhiệt lưỡng kim là chính xác nhưng gì tên của nó: hai loại kim loại khác
nhau liên kết với nhau dưới nhiệt độ và áp suất để tạo thành một dải duy nhất
của vật chất. Bằng cách sử dụng tỷ lệ mở rộng khác nhau của hai vật liệu, năng
lượng nhiệt có thể chuyển đổi thành chuyển động cơ điện.
Có hai loại công nghệ lưỡng kim cơ bản:
Thiết bị tác dụng tức thời sử dụng một đĩa lưỡng kim được thiết lập để cung
cấp một sự thay đổi tức thời của trạng thái ( mở để đóng và đóng để mở). Kiểu
24
thanh vít sử dụng một dải lưỡng kim từ từ mở và đóng các tiếp điểm. Tốc độ mở
cửa được xác định bởi kim loại được lựa chọn và tốc độ thay đổi nhiệt độ của
ứng dụng. Nhiệt lưỡng kim cũng có sẵn trong các phiên bản điều chỉnh bằng
cách chuyển ốc vít, một sự thay đổi trong hình học nội bộ diễn ra những thay đổi
điểm đặt nhiệt độ.
Bầu và ống mao dẫn nhiệt độ : tận dụng các hoạt động mao dẫn sự nở rộng
hoặc xây dựng để thực hiện hoặc phá vỡ một tập hợp các liên kết điện – chất
lỏng được đóng gói trong một ống chứa có thể đạt vị trí từ 150mm đến 2000mm
từ việc chuyển đổi. Điều này cho phép nhiệt độ hoạt động cao hơn một chút so
với các thiết bị cơ điện. Do công nghệ liên quan đến các hành động chuyển đổi
của các thiết bị này là chậm hơn so với các thiết bị tác dụng tức thời.
Điện tử
Cảm biến Silicon sử dụng các cảm biến điện trở với số lượng lớn của vật
liệu bán dẫn, chứ không phải là đường giao nhau của hai khu vực khác nhau pha
tạp. Đặc biệt là ở nhiệt độ thấp hoặc một hệ số nhiệt độ dương. Thiết bị IC - loại
có thể cung cấp trực tiếp nhiệt độ kĩ thuật số, do đó không cần thiết cho một

chuyển đổi A/D.
Nhiệt kế Hồng ngoại ( IR ). Tất cả các đối tượng phát ra năng lượng hồng
ngoại cung cấp nhiệt độ của họ là ở trên không độ tuyệt đối.có một sự tương
quan trực tiếp giữa năng lượng hồng ngoại phát ra một đối tượng và nhiệt độ của
nó.
Cảm biến hồng ngoại đo năng lượng hồng ngoại từ một đối tượng trong 4-20
µm bước sóng và chuyển đổi với một điện áp. Công nghệ hồng ngoại tiêu biểu
sử dụng một ống kính để tập trung năng lượng bức xạ vào một pin nhiệt điện,
sản lượng điện áp hiệu quả là khuếch đại và có điều kiện để cung cấp nhiệt độ.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tính xác của hồng ngoại cảm biến. Hồng ngoại
phản xạ ( biện pháp khả năng của vật liệu để phản ánh năng lượng hồng ngoại),
hệ số lan truyền ( biện pháp khả năng vật liệu học để truyền tải hoặc vượt qua
năng lượng hồng ngoại và phát xạ, tỷ lệ năng lượng bức xạ bởi một đối tượng
với năng lượng bức xạ của một bộ tản nhiệt hoàn hảo của bề mặt được đo).
Một đối tượng có một phát xạ của 0.0 là một phát xạ hoàn hảo, trong khi
một đối tượng với phát xạ của 1.0 phát xạ ra (hoặc hấp thụ) 100% năng lượng
hồng ngoại áp dụng cho nó (một phát xạ của 1.0 được gọi là một “vật đen” và
không tồn tại trong thế giới thực.
Cặp nhiệt điện được hình thành khi hai dây dẫn điện của kim loại khác nhau
hoặc hợp kim được tham gia ở một đầu của một mạch. Cặp nhiệt điện không có
yếu tố cảm biến, vì vậy rất ít, hạn chế hơn so với nhiệt độ điện trở thường.chúng
được xây dụng xung quanh dây dẫn trần và cách nhiệt bằng bột gốm hoặc sứ
hình thành.
25