thiet ke nha may, thiết kế hệ thống sấy thăng hoa

I.

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÔ PHỎNG VÀ THIẾT KẾ
I.1. Khái niệm mô phỏng
Mô phỏng là việc nghiên cứu trạng thái của mô hình để qua đó hiểu được hệ thống
thực, mô phỏng là tiến hành thử nghiệm trên mô hình. Đó là quá trình tiến hành nghiên
cứu trên vật thật nhân tạo, tái tạo hiện tượng mà người nghiên cứu cần để quan sát và làm
thực nghiệm, từ đó rút ra kết luận tương tự với vật thật.
Ta có thể thực hiện việc mô phỏng từ những phương tiện đơn giản như giấy, bút
đến các nguyên vật liệu tái tạo lại nguyên mẫu (mô hình bằng gỗ, gạch, sắt,…) hay hiện
đại hơn là dùng máy tính điện tử.
Mô phỏng máy tính sử dụng mô tả toán học, mô hình của hệ thống thực ở dạng
chương trình máy tính. Mô phỏng máy tính thường được sử dụng rất có hiệu quả để
nghiên cứu trạng thái động của nguyên mẫu trong những điều kiện nếu nghiên cứu trên
vật thật sẽ khó khăn, tốn kém và không an toàn.
Mô phỏng máy tính là hiển thị một chuỗi các hình ảnh hoặc khung hình trên màn
hình phỏng theo một chuyển động nào đó. Thực ra, mô phỏng là một dạng ảo ảnh thị
giác, tạo nên sự năng động, truyền sinh khí và chuyển động cho những đối tượng khô
khan.
Mô phỏng trên máy tính là xu hướng dạy học mới, hiện đại đã và đang được
nghiên cứu và áp dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực. Trong lĩnh vực giáo dục, các bài
giảng có ứng dụng mô phỏng kết hợp phương tiện nghe nhìn hiện đại sẽ tạo cho sinh viên
nhiều kỹ năng như: khả năng hoạt động quan sát (các hình ảnh tĩnh hoặc động), khả năng
thao tác trên đối tượng, khả năng tự do phát triển tư duy, lựa chọn con đường tối ưu để
nhận thức.

Hình 1.1 Thiết bị mô phỏng hình ảnh ứng dụng trên xe đạp


I.2. Khái niệm thiết kế
Thiết kế là việc tạo ra một kế hoạch hoặc quy ước cho việc xây dựng một đối

tượng hoặc một hệ thống (như trong bản thiết kế kiến trúc, bản vẽ kỹ thuật, quy trình kinh
doanh, sơ đồ mạch và các mẫu may). Thiết kế có ý nghĩa khác nhau trong các lĩnh vực
khác nhau. Trong một số trường hợp, việc xây dựng trực tiếp của một đối tượng (như
trong đồ gốm, kỹ thuật, quản lý, lập trình và thiết kế đồ họa) cũng được coi là thiết kế.
Một định nghĩa khác cho thiết kế là một lộ trình hoặc một cách tiếp cận chiến lược
cho một người nào đó để đạt được một kết quả duy nhất. Nó định nghĩa các thông số kỹ
thuật, kế hoạch, thông số, chi phí, hoạt động, quy trình và cách thức và phải làm gì trong
những ràng buộc pháp lý, chính trị, xã hội, môi trường, an toàn và kinh tế trong việc đạt
được mục tiêu đó.
Quy trình thiết kế sản phẩm: thường là một chu trình lặp lại nhiều vòng, từ khi
hình thành ý tưởng sản phẩm tới khi đưa sản phẩm vào sản xuất, và có thể được mô tả
trong hình sau:

Hình 1.2 Quy trình thiết kế sản phẩm
 Trong giai đoạn đầu: hình thành ý tưởng, ý đồ về sản phẩm/công nghệ. Mục tiêu chủ yếu

là tìm kiếm các ý tưởng về sản phẩm và công nghệ có thể sử dụng và khai thác trong
tương lai. Nó có thể bắt đầu ngay từ khi một sản phẩm/công nghệ mới khác bắt đầu được
đưa ra thị trường, nhưng cũng có thể chỉ xuất hiện khi các sản phẩm đang được sử dụng
đã tỏ rõ những ưu điểm và nhược điểm của chúng. Những ý tưởng mới này có thể được
thu thập qua công tác nghiên cứu của bản thân doanh nghiệp, qua các thông tin chuyên


ngành, qua các quan sát của cán bộ, nhân viên công ty, qua các hoạt động nghiên cứu của
các bộ phận có liên quan của doanh nghiệp và qua các nguồn thông tin khác. Nhiều khi,
các doanh nghiệp tổ chức các cuộc thi để tìm tòi các ý tưởng thích hợp cho mình.
 Trong giai đoạn thiết kế chi tiết sản phẩm và công nghệ: các ý tưởng về sản phẩm
và công nghệ mới sẽ được lần lượt cụ thể hoá bằng các thiết kế cụ thể (về kiểu dáng, kết
cấu, tính năng tác dụng, vật liệu, kỹ thuật sản xuất, khả năng sử dụng,...) và kiểm định
trên tất cả các mặt này. Những hoạt động đó có thể được thực hiện một cách riêng rẽ hoặc

theo đề án (một cách tổng hợp). Nó không chỉ bao gồm việc cụ thể hoá các ý đồ bằng các
bản vẽ kỹ thuật, các bản hướng dẫn kỹ thuật và công nghệ, mà còn có cả những kết luận,
đánh giá về các phương án được đưa ra. Những đánh giá này đều được tập hợp, lưu trữ để
sử dụng lại sau này (chẳng hạn khi nghiên cứu để đổi mới, cải tiến ngay chính những sản
phẩm công nghệ này). Như vậy, sản phẩm của giai đoạn này là một hệ thống những bản
vẽ, những bản thiết kế với những mức độ cụ thể và nội dung khác nhau liên quan tới toàn
bộ quá trình sản xuất, lưu thông và khai thác, sử dụng các sản phẩm/công nghệ đó. Trong
nhiều trường hợp, việc thiết kế chỉ được coi là hoàn thành khi có mô hình mô phỏng sản
phẩm/công nghệ mới. Nếu như việc hình thành ý tưởng, ý đồ với sản phẩm và công nghệ
đòi hỏi có sự tham gia của đông đảo mọi người thì những hoạt động thiết kế trong giai
đoạn này lại thường được tập trung vào một số bộ phận có liên quan (phòng kỹ thuật,
trung tâm nghiên cứu, phòng thí nghiệm,...) chỉ sau khi đã có các bản thiết kế và mô hình
sản phẩm/công nghệ mới người ta mới tổ chức đánh giá chúng và tập hợp ý kiến của
những người có liên quan.
 Sản xuất thử: là giai đoạn bắt buộc phải có trong hầu hết các hoạt động nghiên cứu, thiết
kế sản phẩm và công nghệ mới. Mục đích của việc này không chỉ là kiểm tra, đánh giá lại
khả năng sản xuất ra sản phẩm hoặc khả năng sử dụng, vận hành công nghệ mà nó còn
giúp cho các nhà thiết kế phát hiện những bất hợp lý trong kết cấu của sản phẩm/công
nghệ. Đối với những sản phẩm/công nghệ có liên quan tới sức khoẻ con người và sự an
toàn lao động, sự kiểm nghiệm càng chặt chẽ thì vai trò của quá trình sản xuất thử càng
quan trọng, việc thực hiện chúng có quy mô càng lớn và phức tạp. Hầu hết các nước đều
có những quy định cụ thể (về mặt kỹ thuật - công nghệ và tiêu chuẩn vệ sinh, sức khoẻ)
về việc kiểm nghiệm sản xuất thử như thế này. Giai đoạn này chỉ kết thúc khi có kết luận
rõ ràng sản phẩm/công nghệ được dự kiến đưa ra sản xuất không thích hợp hoặc chúng
được chấp nhận và các tài liệu thiết kế (đã sửa đổi/điều chỉnh) được bàn giao cho bộ phận
sản xuất.
 Sau khi việc sản xuất thử đã khẳng định tính ưu việt, hiệu quả của sản phẩm/công nghệ
mới, chúng được chuyển sang sản xuất hàng loạt hoặc sử dụng một cách đại trà. Đây là
giai đoạn khai thác kinh tế sản phẩm/công nghệ mới. Trong và sau khi sản xuất hàng loạt,

có thể có những cải tiến cần thiết hoặc có sự đa dạng hoá sản phẩm/công nghệ trước khi
đưa vào tiếp tục sản xuất sản phẩm (hoặc sử dụng công nghệ). Các hoạt động này thường
đan xen vào nhau, vừa cho phép kéo dài thời gian sản xuất sản phẩm và khai thác công
nghệ trên thực tế. Điều quan trọng trong 2 giai đoạn này là phải có chế độ đánh giá định
kỳ việc sử dụng công nghệ sản xuất sản phẩm theo giác độ nghiên cứu - thiết kế để có sự
cải tiến thích hợp. Mục tiêu của quá trình sử dụng công nghệ và sản xuất sản phẩm là
khai thác chúng càng nhiều càng tốt chứ không phải càng lâu càng tốt.
Theo mô hình trên, có thể hình dung được rằng, trong quá trình nghiên cứu, thiết
kế sản phẩm và công nghệ mới, người ta có thể thu được không phải chỉ là một, mà có
thể là một số sản phẩm/công nghệ mới. Điều này cho phép các doanh nghiệp có thể lựa
chọn sử dụng sản phẩm/công nghệ nào cho thích hợp.
I.3. Một số phần mềm dùng trong mô phỏng và thiết kế
 Edraw Max 6.1: là một phần mềm dành cho các sinh viên, giảng viên và các nhân viên

+
•
•
•
+

kỹ thuật thiết kế các đồ hình, mô hình, sơ đồ tuyệt đẹp đáp ứng được các nhu cầu cao về
mặt thẩm mỹ. Ngoài ra Edraw Max còn được sử dụng thiết kế cho nhiều ngành khác như
Trang trí nội thất, Điện, Kiến trúc,… Nó là một trong tất cả các đồ họa phần mềm làm
cho nó đơn giản tạo chuyên nghiệp, tìm sơ đồ, bảng xếp hạng tổ chức, sơ đồ mạng, thuyết
trình kinh doanh, kế hoạch xây dựng, bản đồ tâm trí, thiết kế thời trang, sơ đồ UML, quy
trình công việc, cấu trúc chương trình, sơ đồ thiết kế web, sơ đồ kỹ thuật điện, bản đồ
hướng, sơ đồ cơ sở dữ liệu và nhiều hơn nữa. Với hơn 200 loại sơ đồ khác nhau, thư viện
đa dạng và hơn 6000 biểu tượng vector giúp vẽ sơ đồ có thể được dễ dàng hơn. Edraw
Max cho phép bạn tạo ra một loạt các sơ đồ sử dụng các mẫu, hình dạng, và các công cụ

vẽ trong khi làm việc trong một môi trường văn phòng phong cách trực quan và quen
thuộc.
Ưu điểm:
Dễ sử dụng.
Nhiều mẫu sẵn sàng để sử dụng.
Bao gồm một bộ sưu tập clipart phong phú.
Nhược điểm: Giá còn cao.


Hình 1.3 Biểu tượng của phần mềm Edraw Max
 AutoCAD: là một trong những phần mềm vẽ đồ họa 3D trên máy tính tốt nhất hiện nay,

được phát triển bởi tập đoàn Autodesk. Hầu hết các kỹ sư công trình, xây dựng cầu
đường, nhà ở, kiến trúc,... đều sử dụng AutoCAD là công cụ để sáng tạo ra các tác phẩm,
công trình của mình. Phần mềm AutoCAD hỗ trợ người dùng tạo các bản vẽ kỹ thuật
vector 2D, 3D hay dùng để vẽ các bản vẽ 2 chiều (2D) và 3 chiều (3D) các mô hình hóa
hình học và tạo ra nhiều hình ảnh thực vật thể.
+ Ưu điểm:
• Tạo và sửa lỗi dễ dàng hơn.
• Trực quan hơn vì cho phép ta quan sát mô hình ở góc nhìn 3D với rất nhiều cách quan sát

khác nhau.
• Lưu và tái sử dụng các bản vẽ dễ dàng hơn bằng đĩa cứng hay CD.
• Tăng độ chính xác. Do vẽ bằng máy tính nên chắc chắn bản vẽ xuất ra sẽ chính xác hơn

làm bằng tay rất nhiều.
• Lưu trữ thành cơ sở dữ liệu để dễ dàng quản lý hơn. Đồng thời chuyển file mô hình dễ

dàng hơn Internet. Giảm thiểu thời gian trao đổi thao luận giữa các kỹ sư ở các khu vực
địa lý khác nhau. Gửi nhận qua email chỉ mất vài giây.

• Việc phân tích, mô phỏng và kiểm tra mô hình 3D dễ dàng hơn.


+ Nhược điểm:

Thời gian và chi phí cho việc triển khai một hệ CAD là lớn.
Thời gian và chi phí cho việc đào tạo người dùng CAD lớn. Tuy nhiên hiện nay nhờ
nguồn tài liệu phong phú trên mạng Internet và các diễn đàn thảo luận mở nên cũng có
phần dễ dàng hơn chút.
• Chi phí bảo trì cho phần mềm CAD là lớn.
• Thời gian và chi phí cho việc chuyển các bản vẽ cũ, vẽ bằng tay sang CAD cũng không
nhỏ.
•
•

Hình 1.4 Biểu tượng của phần mềm AutoCAD
 SolidWorks: Là một trong những phần mềm chuyên về thiết kế 3D do hãng Dassault

System phát hành dành cho những xí nghiệp vừa và nhỏ, đáp ứng hầu hết các nhu cầu
thiết kế cơ khí hiện nay. Solidworks được biết đến từ phiên bản Solidworks 1998 và được
du nhập vào nước ta với phiên bản 2003 và cho đến nay với phiên bản 2016 phần mềm
này đã phát triển đồ sộ về thư viện cơ khí và phần mềm này không những dành cho
những xí nghiệp cơ khí nữa mà còn dành cho các ngành khác như: đường ống, kiến trúc,
trang trí nội thất, mỹ thuật,…
+ Ưu điểm:
•

Giao diện người dùng thân thiện, dễ sử dụng và trực quan hơn.

•

Khả năng tương thích với các chương trình 3D.

•

Thiết kế mềm mại, mượt mà, hợp lý hơn với nhiều kiểu lắp ghép thông minh hơn, giúp
hoàn thiện thiết kế nhanh hơn.

+ Nhược điểm: Đòi hỏi cấu hình máy tính phải mạnh.


Hình 1.5 Biểu tượng của phần mềm AutoCAD và SolidWorks
 Autodesk Inventors: là một phần mềm CAD ứng dụng trong thiết kế mô hình động học

cơ khí, với nhiều khả năng mạnh trong thiết kế mô hình Solid, có giao diện người dùng
thuận tiện và trực quan. Autodesk Inventors có các công cụ tạo mô hình 3D, quản lý
thông tin, làm việc nhóm và các hỗ trợ kỹ thuật. Có thể sử dụng phần mềm này để xây
dựng các mô hình 3D và các bản vẽ 2D; xây dựng các chi tiết thích nghi, các chi tiết và
các bản vẽ lắp; quản lý các chi tiết và mô hình lắp ghép với số lượng lớn các chi tiết;
nhập các file SAT, STEP, AutoCad, Autodesk Mechanical Desktop và các file IGES; làm
việc nhóm với nhiều thành viên trong quá trình xây dựng mô hình.
+ Ưu điểm:
•

Thiết kế mạch lạc, sử dụng công nghệ phát triển thông dụng.

•

Tương tích với phần cứng hiện đại.

•

Có khả năng xử lý hàng ngàn chi tiết và các cụm lắp ráp lớn.

•

Cung cấp giao diện lập trình ứng dụng.

•

Có khả năng trao đổi trực tiếp dữ liệu thiết kế với bản vẽ 2D của AutoCAD, mô hình 3D
của Mechanical Desktop hoặc mô hình STEP từ các hệ thống CAD khác.

+ Nhược điểm: Đòi hỏi cấu hình máy tính phải mạnh.


Hình 1.6 Biểu tượng của phần mềm Autodesk Inventor
II.

Các bước mô phỏng thiết bị bằng phần mềm Inventor
Shape Generator: Sử dụng các công cụ tạo hình để khám phá khả năng thiết kế
sớm hơn trong giai đoạn thiết kế. Xác định các hình dạng và chức năng cơ bản cho một
bộ phận hoặc cả thiết kế và Inventor cung cấp một hình thức tối ưu hóa cho độ cứng,
trọng lượng. Với Shape Generator bạn có thể nạp và áp dụng các điều kiện trong thế giới
thực để xem sản phẩm sẽ được sử dụng như thế nào; kiểm soát xem ở đâu và trong hình
dạng nào thì sản phẩm là tối ưu với độ dày vật liệu tối thiểu; xác định các vùng cần tránh
(keep - out zone) và duy trì đối xứng; sử dụng các hình dạng được tạo ra như một hình
tham khảo bên trong môi trường thiết kế.

Hình 2.1 Công cụ tạo hình của phần mềm thiết kế CAD Inventor

Mô hình tham số: Sử dụng menu để truy cập các lệnh ngay tại con trỏ chuột; tạo
các thông số và kích thước như đã phác họa; đối tượng 3D, fillet, chamfer có kích thước
linh hoạt; lệnh Iterate trên thiết kế sử dụng các công cụ để nhanh chóng xác định những
tính năng hiện có trong lịch sử mô hình và xem các mối quan hệ cha con.

Hình 2.2 Truy cập các lệnh thông qua menu ngay tại con trỏ chuột

Lắp ráp các mô hình: Nhanh chóng lắp ráp các sản phẩm của bạn để đánh giá độ
phù hợp và chức năng. Xác định các chỗ chưa phù hợp, tạo bản vẽ phối cảnh và mô
phỏng hiệu suất của các bộ phận được lắp ráp. Sử dụng các khớp để áp dụng các ràng
buộc thích hợp trong một bước duy nhất; sử dụng dữ liệu từ bất cứ nguồn nào, duy trì
một liên kết đến tập tin gốc.

Hình 2.3 Lắp ráp các mô hình trong phần mềm mô phỏng sản phẩm 3D Inventor


Tạo bản vẽ: Tạo các bản vẽ kết hợp như tập tin DWG gốc trong Inventor
hoặc AutoCAD. Sửa đổi kích thước trong bản vẽ để tạo thay đổi trong mô hình 3D và
nhiều hơn nữa.
• Xác định vị trí, tỷ lệ, định hướng hình chiếu với các điều khiển tương tác.
• Sử dụng menu đánh dấu để thêm hình chiếu phụ và hình cắt.
• Trình bày chi tiết bản vẽ một cách nhanh chóng bằng cách lấy kích thước từ các thông số
mô hình.

Hình 2.4 Xác định vị trí, tỷ lệ của mô hình trong bản vẽ

Tạo mô hình linh hoạt: Sử dụng các công cụ mô hình thích hợp cho mọi công việc.
Tạo mô hình theo cách bạn muốn:

• Tạo mô hình tham số: Xác định mối quan hệ giữa các tính năng và các thành phần trong
mô hình.
• Tạo mô hình hình dạng tự do: Tạo hình dạng phức tạp sử dụng công nghệ T – Splines.
• Tạo mô hình trực tiếp: Thực hiện nhanh các chỉnh sửa trong mô hình với các điều khiển
push/pull đơn giản.


Hình 2.5 Các công cụ tạo mô hình trong phần mềm đồ họa kỹ thuật Inventor

Thiết kế khái niệm và layout: Mở tập tin DWG của AutoCAD trực tiếp từ bên
trong Inventor làm cơ sở cho mô hình 3D:
• Rút ra các khối được tạo bên trong AutoCAD vào các phần tập tin riêng biệt.
• Thêm các ràng buộc để đặt chúng vào mô hình lắp ráp.
• Tiếp tục chỉnh sửa layout 2D hoặc khái niệm bên trong AutoCAD.
• Các mô hình Inventor tự động cập nhật mà không cần phải làm lại.

Hình 2.6 Thiết kế layout và khái niệm trong Inventor


Thiết kế các bộ phận nhựa: Với các công cụ thiết kế bộ phận nhựa trong Inventor
bạn có thể:
•

Tạo các hình dạng phức tạp dựa trên công nghệ T – Splines.

•

Tạo các hình phổ biến như hình vòm, gờ cong hay các lưới tản nhiệt.

•

Xác định các vấn đề chất lượng tiềm năng trong bộ phận sử dụng phân tích dòng nhựa
dựa trên công nghệ Moldflow.

Hình 2.7 Thiết kế các bộ phận nhựa tiêu chuẩn, phức tạp với Inventor

Thiết kế tấm kim loại phức tạp: phù hợp với tiêu chuẩn của doanh nghiệp nhờ vào
các công cụ với khả năng:
•

Chuyển đổi thiết kế tấm kim loại 2D sang mô hình 3D hoặc tạo mới từ đầu.

•

Tạo nếp gấp, đường viền và gờ nổi (mặt bích).

Hình 2.8 Thiết kế tấm kim loại và các chi tiết trên bề mặt trong Inventor


Cấu hình sản phẩm tự động:
• Kéo và thả code từ thư viện đoạn code khổng lồ trong ứng dụng.
• Chọn các thông số và quy tắc từ một danh sách và thêm chúng vào form mà không cần
lập trình.
• Để triển khai các cấu hình ở bên ngoài doanh nghiệp bạn chỉ cần tải các sản phẩm lên
đám mây, sử dụng dịch vụ Configurator 360.

Hình 2.9 Cấu hình sản phẩm tự động nhờ các thông số trong Inventor

Thiết kế bộ phận và lắp ráp tự động: Tạo các bộ phận, tính năng, lắp ráp có thể tái
sử dụng, có thể cấu hình bằng cách xác định các tham số biến. Để chèn bộ phận, tính

năng, lắp ráp trong thiết kế chỉ cần chọn vị trí và xác định các thông số của hình học mục
tiêu.

Hình 2.10 Xác định vị trí, thông số để chèn các lắp ráp trong Inventor


Tạo và tính toán các thành phần: Sử dụng công cụ máy tính được tích hợp sẵn để
biết được các khớp phổ biến trong thiết kế như mối hàn, kẹp và miếng lót. Công cụ tạo
thành phần tự động tạo ra các bộ phận đáp ứng yêu cầu thiết kế của bạn như kết nối bắt
vít bên trong một khối lắp ráp.

Hình 2.11 Tạo các bộ phận đáp ứng yêu cầu thiết kế trong Inventor

Thiết kế khung tự động: Đơn giản hóa việc thiết kế các khung cấu trúc nhờ lệnh tự
động. Với các lệnh này bạn có thể:
• Chèn các thành phần khung từ thư viện của hàng ngàn khung tiêu chuẩn.
• Dịch chuyển hoặc xoay khung như bạn muốn.
• Áp dụng cắt tỉa cho nhiều thành phần khung cùng lúc.
• Để phân tích hiệu suất của khung hình chỉ cần thêm các ràng buộc và chỉ định nơi để áp
dụng tải.

Hình 2.12 Thiết kế khung cấu trúc đơn giản hơn với các lệnh tự động trong Inventor


Xuất file PDF 3D: Xuất khẩu các thiết kế 3D của bạn sang định dạng PDF 3D để
bất cứ ai cũng có thể xem thiết kế 3D với Adobe Acrobat Reader. Với tính năng này bạn
có thể:
• Bao gồm nhiều bản trình bày thiết kế do người dùng định nghĩa.
• Đính kèm tệp bổ sung vào file PDF, bao gồm cả bản vẽ và các định dạng tập tin CAD.
• Xem cấu trúc lắp ráp hoàn thiện và thuộc tính tập tin.

Hình 2.13 Xuất tài liệu PDF 3D để cộng tác tốt hơn

Hình 2.14 Chèn các đoạn lắp ráp nhỏ vào bản vẽ trong Inventor


BIM có khả năng tương tác: Sử dụng các công cụ BIM (Building Information
Modeling) để:
• Giảm sự phức tạp của mô hình 3D trong các mô hình BIM có sẵn.
• Xác định các điểm kết nối và thuộc tính hệ thống.
• Xuất tập tin như một Revit gốc hoặc trong định dạng IFC để sử dụng trong các BIM.

Hình 2.15 Xác định các điểm kết nối hệ thống trên bản vẽ

Quản lý dữ liệu: Quản lý tất cả các dữ liệu thiết kế của bạn ở một vị trí duy nhất.
Chức năng tìm kiếm mạnh mẽ giúp dễ dàng tìm thấy các tập tin. Nhanh chóng sao chép
thiết kế tập tin để sử dụng chúng trong các thiết kế mới hoặc thiết kế chuyển hóa. Tránh
ghi đè lên dữ liệu với khả năng check - in, check - out.

Hình 2.16 Quản lý tất cả các tài liệu liên quan đến thiết kế ở cùng một vị trí trong Inventor


Xem mô hình với các hiệu ứng:
• Chọn lệnh Tweak để tạo di chuyển tương tác hoặc xoay các thành phần.
• Lưu bản chụp khi xem mô hình để sử dụng bên trong timeline hiệu ứng, xem bản vẽ hoặc
lưu lại dưới dạng hình ảnh mô hình.
• Khi trình xem sẵn sàng, hãy thiết lập trình tự để hiển thị từng bước trong quá trình lắp ráp
và tạo hiệu hứng để trình bày cách các bộ phận sẽ được ghép vào nhau.

Hình 2.17 Thiết lập trình tự lắp ráp và hiệu ứng cho mô hình để hình dung dễ dàng hơn

Hình dung và dựng hình: Tính năng này cho phép hình dung rõ ràng hơn sản phẩm
đã thiết kế với các công cụ dựng hình:
• Chọn kiểu bạn muốn ngay trong môi trường thiết kế.
• Sử dụng chế độ mặc định như bóng mờ, wireframe, đơn sắc hoặc minh họa.
• Sử dụng kỹ thuật ray tracing để nhận được một bản dựng hình tốt nhất có thể.
III.

Tổng quan về sấy thăng hoa
III.1. Giới thiệu về sấy thăng hoa
Sấy thăng hoa là quá trình tách ẩm ra khỏi vật sấy bằng sự thăng hoa của nước.
Quá trình thăng hoa là quá trình chuyển trực tiếp từ thể rắn sang thể hơi. Ở điều kiện bình
thường, nên để thăng hoa chúng cần được chuyển sang thể rắn bằng phương pháp lạnh
đông. Chính vì vậy nên còn gọi là phương pháp “sấy lạnh đông”.
Quá trình sấy thăng hoa bao gồm hai giai đoạn: làm lạnh đông và tiếp theo sấy khô
bằng chân không thấp. Trong hệ thống máy sấy thăng hoa, buồng sấy làm nhiệm vụ


buồng lạnh đông vật sấy. Như vậy trong buồng sấy phải có dàn lạnh và dàn cấp nhiệt.
Buồng sấy phải có cấu tạo phù hợp với năng suất yêu cầu, có độ bền và độ kín cao, nạp
và tháo sản phẩm dễ dàng, vật liệu chế tạo buồng sấy là thép không gỉ.
Sau khi vật liệu sấy được nạp vào buồng sấy thì tiến hành làm lạnh đông nhờ hệ
thống máy lạnh. Khi đã hoàn thành quá trình lạnh đông vật sấy thì dừng máy lạnh, hút
chân không buồng sấy đồng thời cấp nhiệt buồng sấy, quá trình thăng hoa ẩm xảy ra. Cấp
nhiệt cho vật sấy trong quá trình sấy thăng hoa có thể thực hiện bằng tiếp xúc hay bức xạ
hoặc kết hợp cả hai.
Thông số kỹ thuật:
• Năng suất 10 kg nguyên liệu/mẻ.
• Nhiệt độ lạnh đông (- 45 ÷ - 25oC), nhiệt độ thăng hoa (- 45 ÷ 35oC).
• Áp suất buồng thăng hoa là 0.008 mmHg.

Hình 2.1 Máy sấy thăng hoa
 Ưu điểm của phương pháp sấy thăng hoa:
+ Công nghệ sấy thăng hoa đã tạo ra những sản phẩm có chất lượng tốt. Thành phần dinh

dưỡng (protein, lipit, gluxit), vitamin, enzyme và hoạt chất sinh học, màu sắc, mùi, vị,…
gần như được bảo toàn không bị phá hủy.
+ Đặc biệt sản phẩm sau khi sấy có độ xốp mềm, khi ngâm vào nước nó hoàn ẩm trương nở
trở lại và gần giống như nguyên liệu ban đầu.
+ Sản phẩm sau khi sấy cho vào túi rồi ép chân không, bảo quản ở nhiệt độ phòng, thời
gian sử dụng kéo dài, chi phí bảo quản thấp, chất lượng ít bị thay đổi.



+
+
+

+
+

+

+
•

•

Nhược điểm của phương pháp sấy thăng hoa:
Chi phí sấy của một kg sản phẩm rất cao.

Hệ thống phức tạp, cồng kềnh, phải dùng đồng thời bơm chân không và máy lạnh.
Vận hành phức tạp và đòi hỏi trình độ công nhân cao.
Phân loại: Dựa theo nguyên lý hoạt động của thiết bị, người ta phân thiết bị sấy thăng
hoa thành hai loại:
Hệ thống sấy thăng hoa hoạt động liên tục
Hệ thống sấy thăng hoa hoạt động theo chu kỳ.
Ứng dụng:
Trong công nghệ thực phẩm: Sấy thăng hoa nhất là phương pháp sấy nhanh được ứng
dụng rộng rãi ở Mỹ để sấy các loại nguyên liệu đắt tiền như thịt gia súc, gia cầm,... Ngoài
ra nó còn được dùng để sấy các loại sản phẩm khác như trái cây, cà phê, gia vị, mật
ong,...
Trong dược phẩm và công nghệ sinh học:
Do giữ được các tính chất tươi sống, các hoạt tính sinh học, đặc hiệu,... nên kỹ thuật sấy
thăng hoa được sử dụng để sản xuất các loại vắc xin đông khô cho người và gia súc. Hiện
nay người ta sử dụng kỹ thuật này rất phổ biến: Viện vệ sinh và dịch tể Hà Nội, Viện
Pasteur thành phố Hồ Chí Minh,...
Huyết tương sấy thăng hoa là sản phẩm được sản xuất từ máu tươi, là một trong những
vật phẩm quý báu, dùng để điều trị cấp cứu.

Hình 2.2 Một số sản phẩm của sấy thăng
hoa.


III.2. Quy trình công nghệ sấy thăng hoa
Nguyên liệu

Các bước chuẩn bị
ban đầu cần thiết

Lạnh đông sản phẩm

Sấy thăng hoa sản phẩm

Sấy chân không nhiệt độ
thấp (nếu có)

Sản phẩm ghép mí
chân không

Hình 2.3 Sơ đồ quy trình công nghệ tổng quát sấy thăng hoa

Bảo quản sản
phẩm


Hình 2.4 Quy trình sấy thăng hoa thực phẩm tươi sống
∗

Tóm tắt quy trình:
1/ Thực phẩm tươi sống được cấp đông nhanh ở nhiệt độ rất thấp (- 30 ÷ - 50oC),
sau đó đưa vào buồng hút chân không.
2/ Trong môi trường sấy chân không, các tinh thể nước đá trong nguyên liệu sẽ
thăng hoa mà không qua giai đoạn hóa lỏng. Khoảng 90% ẩm trong nguyên liệu được lấy
đi. Sau đó, chuyển qua giai đoạn làm khô thứ cấp, để làm bay hơi ẩm còn sót lại, nhiệt độ
điều chỉnh tăng dần (có thể > 0oC). Độ ẩm trong nguyên liệu còn khoảng 1 - 4%.
3/ Thực phẩm sấy thăng hoa được đóng gói chân không, ngăn ẩm và oxy hóa.
4/ Khi thực phẩm sấy thăng hoa được chế biến, ngâm với nước sẽ trở về trạng thái
hương vị, hàm lượng dinh dưỡng, cấu trúc và hình dáng như ban đầu.

Hình 2.5 Thiết bị hệ thống sấy thăng hoa gián đoạn

1 - Bình thăng hoa; 2 - Van; 3 - Xyphông; 4 - Bể chứa nước nóng;
5 - Bình ngưng nước nóng; 6 - Bình tách lỏng; 7 - Giàn ngưng; 8 – Bình chứa ammoniac;
9 - Máy nén; 10 - Bơm chân không; 11, 12, 13 - Động cơ điện; 14 - Bơm nước;
15 - Phân tử lổ; 16 - Tấm gia nhiệt; 17 - Chân không kế; 18 - Van điều chỉnh;
19 - Khay chứa vật liệu; 20 - Tấm gia nhiệt dưới; 21 - Bộ điều chỉnh nhiệt
Tóm tắt quy trình: Vật liệu sấy được làm lạnh đến nhiệt độ thích hợp trong các
kho lạnh sâu (- 10 ÷ - 40oC) được cho vào bình thăng hoa (1). Bình thăng hoa một mặt
được nối với bơm chân không (10) qua bình ngưng – đóng băng (5) và được làm lạnh
bằng máy lạnh ammoniac. Máy lạnh gồm máy nén (9), giàn ngưng (7), bình tách lỏng
(6) và bình chứa ammoniac (8). Nhờ bình ngưng – đóng băng mà ẩm thoát ra từ vật liệu
dưới dạng băng, máy hút chân không (10) làm việc với không khí khô. Điều đó không
những tạo cho bơm chân không làm việc nhẹ nhàng mà theo tính toán trong thực tế thì
chi phí điện năng cho cả hệ thống sẽ giảm. Ngoài ra bình thăng hoa nối với hệ thống
cung cấp nước nóng từ bình chứa (4) làm nguồn gia nhiệt cho vật liệu.
III.3. Cấu tạo hệ thống sấy thăng hoa
Trong hệ thống sấy thăng hoa tuần hoàn được sử dụng trong công nghiệp thực
phẩm. Vật liệu sấy được làm lạnh đến một nhiệt độ thích hợp trong các kho lạnh sâu rồi
được đưa vào bình thăng hoa. Bình thăng hoa được nối với bơm chân không qua bình
ngưng đóng băng. Bình ngưng đóng băng được làm lạnh bởi một máy lạnh amoniac gồm
máy nén, giàn ngưng, bình tách lỏng và bình chứa amoniac. Nhờ bình ngưng đóng băng
mà ẩm thoát ra từ vật liệu sấy được tách ra dưới dạng băng để máy hút chân không làm


việc với không khí khô. Điều này làm cho bơm chân không làm việc nhẹ nhàng và giảm
chi phí điện năng cho toàn hệ thống.
Các thiết bị chính của hệ thống sấy thăng hoa bao gồm bình thăng hoa, bình ngưng
đóng băng, bơm chân không và máy lạnh với các thiết bị: bình tách lỏng giàn ngưng,
bình chứa tác nhân lạnh và máy nén.

Các máy sấy thăng hoa bao gồm một buồng chân không có chứa các khay đựng
sản phẩm và thiết bị đun nóng để cấp nhiệt cho quá trình thăng hoa. Các ống xoắn ruột gà
lạnh hoặc các bản dẹt lạnh được sử dụng để ngưng tụ hơi nước trực tiếp thành băng.
Chúng được gắn với thiết bị tự động làm tan băng để giữ cho bề mặt của các dây xoắn
ruột gà được trống tối đa cho việc ngưng tụ hơi nước. Điều này là cần thiết bởi vì phần
lớn năng lượng đầu vào được dùng làm lạnh đông ở các thiết bị ngưng tụ và vì thế tính
kinh tế của sấy thăng hoa được xác định bởi hiệu suất của thiết bị ngưng tụ.
Cấu tạo hai thiết bị chính:
 Bình thăng hoa: Bình là một hình trụ tròn nằm ngang. Một đáy được hàn liền với hình

trụ còn đáy kia là một chòm cầu được gắn với thanh hình trụ bằng bu lông để đưa vật liệu
sấy vào ra. Đỉnh bình thăng hoa có một mặt nối với bơm chân không qua bình ngưng –
đóng băng. Phía trong bình thăng hoa người ta bố trí các hộp kim loại xen kẽ nhau. Trên
các hộp đó là các khay chứa vật liệu sấy. Trong các hộp là nước nóng chuyển động. Do
nhiệt độ trong bình thăng hoa rất thấp và có mật độ chân không rất lớn nên truyền nhiệt
giữa các thành hộp chứa nước nóng với vật liệu sấy chủ yếu sảy ra nhờ bức xạ nhiệt.
Thiết bị sấy thăng hoa phải có độ dày và vật liệu phải đảm bảo chịu được áp suất chân
không lớn nhất trong quá trình sấy. Các khay sấy sẽ được đặt vào lòng buồng sấy, thiết bị
sẽ được phân loại theo diện tích sấy.

Hình 2.6 Cấu tạo bình thăng hoa và khay sấy


 Bình ngưng - đóng băng: Là một thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống. Cấu tạo của bình là

một hình trụ đứng, trong đó bố trí các ống có đường kính 51 - 57 mm được gắn kết với
nhau và với hình trụ nhờ hai mặt sàng. Hỗn hợp hơi nước và không khí được bơm chân
không hút từ bình thăng hoa qua một lưới phân phối phía dưới đi vào trong các ống.
Amoniac đưa vào trên mặt sàn và chứa đầy không gian giữa các ống. Ở đây hỗn hợp hơi
nước – không khí được làm lạnh và hơi nước trong hỗn hợp đó ngưng tụ lại bám vào các

thành trong của ống, còn không khí khô qua bơm chân không để thải vào khí quyển.
Ngược lại amoniac lỏng nhận nhiệt của hỗn hợp hơi nước – không khí để bay hơi và qua
bình tách lỏng về máy nén cùa máy làm lạnh.

Hình 2.7 Cấu tạo bình ngưng – đóng băng
 Giàn ngưng: Giàn ngưng là thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống lồng. Ống bằng đồng có cảnh

tản nhiệt bằng nhôm. Gas lạnh đi trong ống còn nước làm mát đi ngược chiều trong
không gian giữa hai ống. Nước làm mát khi ra khỏi giàn ngưng sẽ được đưa lên tháp giải
nhiệt để làm mát rồi cho quay lại để giải nhiệt cho dàn ngưng.

Hình 2.8 Cấu tạo giàn ngưng




Bình tách lỏng: Là thiết bị có nhiệm vụ tách các giọt hơi ẩm còn lại trong dòng
hơi trước khi về máy nén, dùng để ngăn ngừa hiện tượng ngập lỏng gây hư hỏng máy
nén. Khi giảm đột ngột tốc độ dòng hơi từ tốc độ cao xuống tốc độ thấp vào khoảng 0,5
m/s đến 1 m/s thì các giọt lỏng mất động năng và rơi xuống đáy bình. Khi thay đổi hướng
chuyển động của dòng môi chất một cách đột ngột, dòng môi chất đưa vào bình không
theo phương thẳng mà thường theo những góc nhất định. Dùng các tấm chắn để ngăn các
giọt lỏng, khi dòng môi chất chuyển động va vào các vách chắn, các giọt lỏng bị mất
động năng và rơi xuống, kết hợp tách lỏng hồi nhiệt, hơi môi khi trao đổi nhiệt sẽ bốc hơi
hoàn toàn. Bình tách lỏng làm việc ở nhiệt độ thấp nên phải bọc cách nhiệt và thường lắp
trên cao ngoài gian máy, ngay trên phòng lạnh.

Hình 2.9 Bình tách lỏng
 Máy nén khí kiểu piston dạng một cấp: Ở kì nạp, chân không được tạo lập phía trên

piston, do đó không khí được đẩy vào buồng nén thông qua van nạp. Van này mở tự động
do sự chênh lệch áp suất gây ra bởi chân không ở trên bề mặt piston. Khi piston đi xuống
tới điểm dưới và bắt đầu đi lên, không khí đi vào buồng nén do sự mất cân bằng áp suất
phía trên và dưới nên van nạp đóng lại và quá trình nén khí bắt đầu xảy ra. Khi áp suất
trong buồng nén tăng tới một mức nào đó sẽ làm cho van thoát mở ra, khí nén sẽ thoát
qua van thoát để đi vào hệ thống khí nén. Cả hai van nạp và thoát thường có lò xo và các
van đóng mở tự động do sự chênh lệch áp suất ở phía của mỗi van.
Sau khi piston lên đến điểm trên và bắt đầu đi xuống trở lại, van thoát đóng và một chu
trình nén khí mới bắt đầu. Máy nén khí kiểu piston một cấp có thể hút được lượng đến
10m/phút và áp suất nén được 6 bar, trong một số trường hợp áp suất nén đến 10 bar.
Máy nén khí kiểu piston 2 cấp có thể nén đến áp suất 15 bar. Loại máy nén khí kiểu
piston 3, 4 cấp có thể nén áp suất đến 250 bar. Loại máy nén khí một cấp và hai cấp thích