TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY BƠM NHIỆT SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ RÚT ẨM ỐNG NHIỆT DÙNG SẤY THỦY SẢN
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.26 MB, 80 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
WX
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY BƠM NHIỆT
SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ RÚT ẨM ỐNG
NHIỆT DÙNG SẤY THỦY SẢN
Họ và tên sinh viên: Đặng Anh Tuấn
Ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
Niên khóa: 2005 – 2009
Tháng 6/2009
i
MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING
NONG LAM UNIVERSITY
WX
FINAL YEAR PROJECT
CALCULATING, DESIGNING HEAT PUMP DRYER USED
HEAT PIPE DEHUMIDIFIER TECHNOLOGY
TO DRY SEAFOOD
Done by: DANG ANH TUAN
Major: HEAT AND REFRIGERATION ENGNEERING
School year: 2005 – 2009
June/2009
ii
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY BƠM NHIỆT
SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ RÚT ẨM ỐNG
NHIỆT DÙNG SẤY THỦY SẢN
Sinh viên thực hiện
ĐẶNG ANH TUẤN
Khóa luận được đệ trình để đáp ứng
yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành
Công nghệ nhiệt lạnh
Giáo viên hướng dẫn:
Th.S: LÊ QUANG GIẢNG
ĐINH KHÁNH
Tháng 06/2009
iii
LỜI CẢM TẠ
Từ những ngày đầu bước chân vào giảng đường đại học cho đến lúc hoàn thành
luận văn này, tôi luôn nhận được sự quan tâm chỉ dạy và sự giúp đỡ tận tình của qúy
thầy cô. Qua luận văn này, tôi xin được tỏ lòng biết ơn chân thành đến :
-
Ban giám hiệu trường Đại Học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh.
-
Ban chủ nhiệm khoa Cơ khí – Công nghệ.
-
Quý thầy cô đã tận tình chỉ dạy chúng tôi trong thời gian học tập tại trường.
-
Thầy Lê Quang Giảng và thầy Đinh Khánh người trực tiếp theo dõi, tận tình
hướng dẫn và tạo điều kiện giúp đỡ chúng tôi thực hiện đề tài này.
Cũng xin được cảm ơn quý thầy, các anh, các chị ở trung tâm công nghệ và thiết
bị nhiệt lạnh, công ty TNHH Sài Gòn Năng lượng đã giúp đỡ chúng tôi trong thời gian
thực hiện đề tài.
Cuối cùng, tôi muốn nói lời cảm ơn đến ba mẹ cùng mọi người trong gia đình đã
quan tâm, lo lắng, động viên trong những ngày học tập xa nhà.
Tháng 06 năm 2009
Đặng Anh Tuấn
iv
TÓM TẮT
1. Tên đề tài:
“TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY BƠM NHIỆT SỬ DỤNG
CÔNG NGHỆ RÚT ẨM ỐNG NHIỆT DÙNG SẤY THỦY SẢN”
2. Thời gian và địa điểm thực hiện:
-
Thời gian: Từ tháng 03/2009 đến tháng 06/2009.
-
Địa điểm: tại Công ty TNHH Sài Gòn Năng lượng, 441 Hồ Học Lãm,
Phường An Lạc, Quận Bình Tân, Thành phố Hồ Chí Minh.
3. Mục đích:
Trên cơ sở máy sấy mẫu tiến hành nghiên cứu, tính toán thiết kế và khảo
nghiệm máy sấy bơm nhiệt áp dụng công nghệ rút ẩm ống nhiệt.
4. Nội dung:
- Tính toán thiết kế máy sấy bơm nhiệt sấy cá năng suất 70 kg/mẻ.
- Khảo nghiệm máy có sẵn ở chế độ có và không tải.
5. Kết quả :
− Đã khảo nghiệm xong máy sấy cá tại cơ sở sản xuất.
− Đã tính toán và thiết kế xong máy sấy bơm nhiệt sấy cá với năng suất 70
kg/mẻ. Máy gồm có 2 phần chính: buồng sấy và hệ thống bơm nhiệt.
Buồng sấy: có 2 buồng kích thước mỗi buồng 550x850x1300 mm, khay sấy
số lượng là 60, kích thước 760x460 mm.
Hệ thống bơm nhiệt:
Máy nén có công suất lạnh 4 HP.
Dàn lạnh có diện tích trao đổi nhiệt 11,6 m2 (bao gồm cả diện tích cánh).
Dàn nóng có diện tích trao đổi nhiệt 9,2 m2 (bao gồm cả diện tích cánh).
Ống nhiệt trọng trường R22 có diện tích trao đổi nhiệt 7,2 m2 (bao gồm
cả diện tích cánh).
Q = 0,115 m3/h.
Quạt ly tâm: Lưu Lượng
Cột áp
H = 20 mmH2O.
Công suất
P = 100 W.
v
SUMMARY
1. Thesis:
“CALCULATING, DESIGNING HEAT PUMP DRYER USED HEAT
PIPE DEHUMIDIFIER TECHNOLOGY TO DRY SEAFOOD”
2. Duration and place:
-
Duration: from March to June, 2009.
-
Place: at Sai Gon Energy Ltd, 441 Ho Hoc Lam street, An Lạc ward, Binh
Tan district, Ho Chi Minh city.
3. Objectives:
Base on sample dryer, I carry on testing, calculating and designing heat pump
dryer that was applied heat pipe dehumidifier technology.
4. Main content:
- Calculating and designing heat pump dryer to dry fish capacity 70 kg/batch.
- Testing sample dryer at load and no load condition.
5. Results:
- The dryer was successful tested.
- The heat pump dryer to dry fish capacity 70 kg/batch was successful
calculated and designed. It includes 2 main components: drying-net and system heat
pump.
Drying-bin includes 2 cabinet. The size each of cabinet is 550x850x1300
mm. There are 60 trays. The size of tray is 760x460 mm.
The system heat pump:
Compressor: capacity 4 HP.
Vaporator is 11,6 square meters in heat exchanger area.
Evaporator is 9,2 square meters in heat exchanger area.
Gravitational heat pipe R22 is 7,2 square meters in heat exchanger
area.
Centrifugal fan: Air discharge Q = 0,115 m3/s.
Pressure head H = 20 mmH2O
Capacity P = 100 W.
vi
MỤC LỤC
Trang
Trang tựa
i
Lời cảm tạ
iv
Tóm tắt
v
Mục lục
vii
Danh sách các chữ viết tắt
xi
Danh sách các hình
xii
Danh sách các bảng
xiii
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
1
1.1.
Đặt vấn đề.
1
1.2.
Mục đích.
2
1.3.
Yêu cầu.
2
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
3
2.1.
Tình hình nghiên cứu trong nước và ở ngoài nước /17/.
3
2.2.
Giới thiệu các phương pháp sấy nhiệt độ thấp.
4
2.2.1. Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ t > 00C.
4
2.2.2. Hệ thống sấy thăng hoa.
4
2.2.3. Hệ thống sấy chân không.
4
2.2.4. Phương pháp sấy bơm nhiệt /4/.
5
2.3.
Lý thuyết sấy.
6
2.3.1. Khái niệm sấy.
6
2.3.2. Vật liệu sấy.
6
a.
Một số thông số đặc trưng của VLS /10/.
6
b.
Một số đặc điểm của vật liệu sấy /18/.
7
c.
Tìm hiểu về quy trình chế biến cá mối làm khô xuất khẩu.
8
d.
Tiêu chuẩn về thủy sản khô xuất khẩu (theo tiêu chuẩn ngành thủy sản
9
TCVN 5649:2006) /19/.
vii
2.3.3. Tác nhân sấy.
9
a.
Khái niệm.
9
b.
Đặc tính của không khí ẩm /10/.
10
c.
Lưu lượng dòng không khí.
11
2.3.4. Giới thiệu giản đồ trắc ẩm (Psychrometric Analysis).
11
2.3.5. Quá trình làm lạnh, giảm ẩm và gia nhiệt cho TNS.
13
a.
Quá trình làm lạnh giảm ẩm.
13
b.
Quá trình gia nhiệt.
13
c.
Quá trình sấy.
13
2.3.6. Tĩnh học và động học quá trình sấy /5/.
14
a.
Tĩnh học quá trình sấy.
14
b.
Động học quá trính sấy.
14
c.
Ba giai đoạn quá trình sấy.
15
2.3.7. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy.
15
2.3.8. Một số công thức tính toán quá trình sấy:
16
2.4.
Những vấn đề về hệ thống lạnh.
17
2.4.1. Môi chất lạnh.
17
2.4.2. Chu trình lạnh.
17
2.4.3. Năng suất lạnh của hệ thống.
18
2.4.4. Các vấn đề liên quan đến dàn lạnh.
19
a.
Phân loại thiết bị bay hơi /3/.
19
b.
Chọn nhiệt độ sôi của tác nhân lạnh t0:
19
c.
Tính và chọn thiết bị bay hơi.
20
2.4.5. Các vấn đề liên quan đến dàn nóng.
22
a.
Phân loại thiết bị ngưng tụ /3/.
22
b.
Chọn nhiệt độ ngưng tụ tK /11/.
23
c.
Tính và chọn thiết bị ngưng tụ /3/.
23
2.4.6. Ống nhiệt (heat pipe).
24
2.4.6.1. Giới thiệu chung.
24
2.4.6.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.
25
2.4.6.3. Phân loại ống nhiệt.
27
viii
2.4.6.4. Chọn môi chất nạp cho ống nhiệt.
2.4.7. Một số vấn đề về máy nén.
28
a.
Phân loại.
29
b.
Các thông số và công thức tính.
29
CHƯƠNG 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1.
28
Nội dung và phương pháp nghiên cứu.
32
32
3.1.1. Nội dung nghiên cứu.
32
3.1.2. Phương pháp nghiên cứu.
32
3.2.
Các dụng cụ phục vụ khảo nghiệm thu thập số liệu.
32
3.3.
Phương pháp khảo nghiệm
33
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
34
4.1.
Tính toán quá trình sấy.
34
4.1.1. Sơ đồ nguyên lý.
34
4.1.2. Xác định ẩm độ của vật liệu, lượng nước cần bốc hơi.
35
4.1.3. Các thông số ban đầu của tác nhân sấy.
36
4.1.4. Quá trình sấy lý thuyết trên giản đồ trắc ẩm.
36
4.1.5. Thông số trạng thái TNS trong quá trình sấy.
36
4.1.6. Tính toán kích thước buồng sấy.
37
4.1.7. Ước lượng thời gian sấy lý thuyết.
38
4.1.8. Tính toán nhiệt cho quá tình sấy.
39
4.1.9. Năng suất lạnh của hệ thống.
41
4.1.10.Các thông số của chu trình lạnh.
42
4.1.11.Tính toán máy nén.
43
4.1.12.Tính toán dàn ngưng tụ.
44
4.1.13.Tính toán ống nhiệt.
44
4.1.14.Chọn thiết bị cho hệ thống.
45
4.2.
Chế tạo và lắp đặt hệ thống:
47
4.2.1. Chế tạo buồng sấy.
47
4.2.2. Chế tạo cửa buồng sấy.
47
4.2.3. Chế tạo khay:
47
ix
4.3.
Tính trở lực hệ thống và chọn quạt
48
4.3.1. Tính trở lực hệ thống.
48
4.3.2. Chọn quạt cho hệ thống.
51
4.4.
Khảo nghiệm hệ thống.
51
4.4.1. Khảo nghiệm không tải:
51
4.4.2. Khảo nghiệm có tải.
52
4.5.
a.
Phương pháp khảo nghiệm:
52
b.
Kết quả khảo nghiệm sấy cá mối.
53
c.
Nhận xét:
54
Thảo luận:
55
4.5.1. Tính chi phí cho một mẻ sấy.
55
4.5.2. Chi phí sấy bằng phương pháp phơi nắng.
56
4.5.3. So sánh hiệu quả giữa sấy bằng máy và bằng phơi nắng:
57
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
58
5.1.
Kết luận:
58
5.2.
Đề nghị:
59
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
x
DANH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
HTL:
Hệ thống lạnh.
HTS:
Hệ thống sấy.
VTL:
Van tiết lưu.
MN:
Máy nén.
TBNT:
Thiết bị ngưng tụ.
TBBH:
Thiết bị bay hơi.
VLS:
Vật liệu sấy.
TNS:
Tác nhân sấy.
VD:
Ví dụ.
xi
DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt ......................................................5
Hình 2.2: Sơ đồ quy trình công nghệ làm khô cá...........................................................8
Hình 2.3: Các quá trình trên giản đồ t – d. ....................................................................13
Hình 2.4: Đường cong đặc trưng quá trình sấy. ............................................................15
Hình 2.5: Sơ đồ thiết bị trong chu trình khô và chu trình biểu diễn trên đồ thị lgP-h /8/
.......................................................................................................................................17
Hình 2.6: Ống nhiệt /2/..................................................................................................25
Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo ống nhiệt /2/. ...........................................................................26
Hình 2.8: Quá trình hoạt động của ống nhiệt trên đồ thị T-s ........................................26
Hình 2.8: Sơ đồ tổng quát phân loại máy nén lạnh /9/. .................................................29
Hình 2.10: Sự phụ thuộc của ηe vào tỷ số áp suất PK/P0 /8/..........................................31
Hình 4.1: Nguyên lý sấy hút ẩm sử dụng ống nhiệt. .....................................................34
Hình 4.2: Sơ đồ hệ thống sấy ........................................................................................35
Hình 4.3: Quá trình sấy trên giản đồ trắc ẩm. ...............................................................36
Hình 4.4: Đồ thị lgP-h của chu trình khô. ....................................................................42
Hình 4.5: Sơ đồ lắp khay sấy.........................................................................................48
Hình 4.6: Đồ thị giảm ẩm của TNS khi chạy không tải. ...............................................52
Hình 4.7: Quá trình giảm ẩm của cá theo thời gian.......................................................54
xii
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Giới hạn cho phép đối với vi sinh vật có trong sản phẩm thủy sản khô.........9
Bảng 2.2: Hệ số truyền nhiệt kinh nghiệm K tại bộ phận bay hơi /7/. ..........................20
Bảng 2.3: Các giá trị K và QF theo kinh nghiệm tại bộ phận ngưng tụ /11/. ................24
Bảng 4.1: Thông số trạng thái TNS...............................................................................36
Bảng 4.2: Thông số các điểm nút của chu trình. ...........................................................42
Bảng 4.3: Số liệu không tải về sự thay đổi nhiệt độ và ẩm độ tương đối của TNS trong
buồng sấy.......................................................................................................................51
Bảng 4.4: Diễn biến ẩm độ trong quá trình sấy............................................................53
xiii
Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1.
Đặt vấn đề.
Việt Nam là nước nông nghiệp phát triển, có bờ biển trải dài suốt chiều dài đất
nước, nên có tiềm năng rất lớn về thủy sản. Tổng sản lượng về nuôi trồng cũng như
đánh bắt thủy hải sản đạt gần 3,7 triệu tấn (2006) phải kể đến các ngư trường lớn như
Cà Mau, Kiên Giang, Ninh Thuận, Bình Thuận, Bà Rịa Vũng Tàu, Khánh
Hòa…Trong đó một phần không nhỏ được chế biến dạng làm khô. Trước đây, biện
pháp làm khô chủ yếu vẫn là phơi nắng truyền thống dù là thức ăn cho gia súc hay
thực phẩm cho con người. Phương pháp phơi nắng tiến hành theo kinh nghiệm, tốn
công lao động chi phí sản xuất cao, chất lượng và sự đồng đều chưa cao, đều này làm
ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả sản xuất của các cơ sở chế biến.
Một số loại cá khô hiện nay có giá trị kinh tế rất cao như tôm khô, mực khô,
khô cá sặc, cá chỉ vàng, cá mối, cá cơm… do đó nhu cầu sấy cá khô có chất lượng cao
làm thực phẩm xuất khẩu cũng như cung cấp cho thị trường nội địa là cấp thiết.
Hiện nay có rất nhiều phương pháp sấy để bảo quản nông sản sau thu hoạch
như các phương pháp sấy nhiệt độ cao (sấy đối lưu, sấy cưỡng bức, sấy bức xạ…) chỉ
thích hợp với các loại hạt, gỗ,... Phương pháp sấy nhiệt độ thấp (sấy thăng hoa, sấy
chân không, sấy bơm nhiệt…) thích hợp với các loại nông sản thực phẩm như: rau, trái
cây, thủy sản… Trong đó sấy bơm nhiệt là một phương pháp được sử dụng phổ biến
để bảo quản và tồn trữ thực phẩm cao cấp, có giá trị kinh tế cao.
Được sự chấp nhận của ban chủ nhiệm khoa Cơ khí Công nghệ, dưới sự hướng
dẫn của thầy Th.S Lê Quang Giảng và ông Đinh Khánh giám đốc công ty TNHH Sài
1
Gòn Năng lượng, tôi thực hiện đề tài: “ Tính toán, thiết kế và khảo nghiệm máy sấy
bơm nhiệt sử dụng công nghệ rút ẩm ống nhiệt dùng để sấy thủy sản” trên cơ sở máy
sấy mẫu tại Công ty TNHH Sài Gòn Năng Lượng.
1.2.
Mục đích.
Mục đích chính của luận văn là nghiên cứu, tính toán thiết kế và khảo nghiệm
máy sấy bơm nhiệt áp dụng công nghệ rút ẩm ống nhiệt.
Mục đích cụ thể:
¾ Trên cơ sở máy sấy mẫu tiến hành nghiên cứu, tính toán, thiết kế máy sấy bơm
nhiệt dùng để sấy thủy sản.
¾ Khảo nghiệm và đánh giá khả năng làm việc của máy: năng suất, chi phí vận
hành.
1.3.
Yêu cầu.
-
Xác định các thông số nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió trong buồng sấy.
-
Xác định được quá trình sấy lý thuyết trên giản đồ trắc ẩm.
-
Ước lượng thời gian sấy lý thuyết.
-
Tính năng suất làm lạnh của hệ thống lạnh (HTL).
-
Tính toán chọn thiết bị cho HTL: Máy nén, thiết bị ngưng tụ (TBNT), thiết bị
bay hơi (TBBH), ống nhiệt... phù hợp với hệ thống sấy (HTS).
2
Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước và ở ngoài nước /17/.
¾
Ngoài nước : Sấy thủy sản trên thế giới hiện nay ở hai mức trái ngược nhau. Ở
các nước đang phát triển, vẫn chủ yếu là phơi nắng, cho chất lượng thấp, sử dụng cho
thị trường nội địa nghèo và dễ tính. Ví dụ Indonesia, gần 50% sản lượng cá được phơi
khô làm thực phẩm bình dân cho mọi người. Ở các nước này (Indonesia, Philippines,
Bangladesh...), cũng có một số nghiên cứu về sấy cá, nhưng các giải pháp đưa ra có
tính học thuật nhiều hơn tính ứng dụng, vì ít quan tâm đến vấn đề chi phí sấy.
Ngược lại, ở các nước tiên tiến, sấy thủy sản đã là công việc thương mại của các
Công ty. Dĩ nhiên, công nghệ và thiết bị ở các nước này tương hợp với giá lao động
cao, nghĩa là giá thiết bị cũng rất đắt so với điều kiện Việt Nam.
¾
Trong nước : Những năm gần đây một số công ty sản xuất máy nông nghiệp, các
trường đại học, các viện, trung tâm nghiên cứu đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo một số
loại máy sấy. Công nghệ và thiết bị sấy (nghiên cứu và chế tạo trong nước) đã được
xác lập và chấp nhận với hạt lúa ở Đồng bằng Sông Cửu Long; hiện có khoảng trên
3000 máy sấy vỉ ngang, công suất 4- 10 tấn/mẻ, giải quyết khoảng 20% lúa Hè-Thu ở
vùng này. Một số nơi đã vận dụng máy sấy lúa để sấy cá (Cần Thơ, Bạc Liêu...) tuy
nhiên hiệu suất nhiệt không cao, chất lượng vệ sinh không bảo đảm, nhưng cũng nêu
được tiềm năng áp dụng cho sấy cá. Nhiên liệu đốt cho quá trình sấy chủ yếu là trấu,
than đá, than tổ ong và các loại khác.
Các loại máy sấy trên đã được ứng dụng vào trong thực tế. Tuy nhiên nó lại chỉ
thích hợp với quy mô sản xuất lớn. Do đó cần phải nghiên cứu chế tạo thiết bị sấy
3
phục vụ cho quy mô sản xuất nhỏ, hộ gia đình, thiết bị dễ chế tạo, vận hành dễ dàng,
giá thành phù hợp, vẫn đảm bảo chất lượng của quá trình sấy.
2.2. Giới thiệu các phương pháp sấy nhiệt độ thấp.
Trong phương pháp sấy nhiệt độ thấp, người ta tạo ra độ chênh phân áp suất hơi
nước giữa VLS và TNS chỉ bằng cách giảm phân áp suất hơi nước trong TNS nhờ
giảm lượng chứa ẩm d. Khi đó ẩm trong vật liệu dịch chuyển ra bề mặt và từ bề mặt
vào môi trường có thể trên dưới nhiệt độ môi trường (t >00C) và cũng có thể nhỏ hơn
00C. Phương pháp sấy nhiệt độ thấp có thể phân ra các loại hệ thống sấy :
2.2.1. Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ t > 00C.
Với những hệ thống sấy mà nhiệt độ của VLS cũng như nhiệt độ TNS thấp hơn
hoặc xấp xỉ nhiệt độ môi trường, TNS thường là không khí trước hết được khử ẩm
bằng phương pháp làm lạnh hoặc bằng máy khử ẩm hấp phụ, sau đó được đốt nóng
hoặc làm lạnh đến nhiệt độ mà công nghệ yêu cầu rồi cho đi qua VLS. Khi đó phân áp
suất hơi nước trong TNS bé hơn phân áp suất hơi nước trên bề mặt VLS nên ẩm từ
dạng lỏng bay hơi vào TNS /15/.
2.2.2. Hệ thống sấy thăng hoa.
Hệ thống sấy lạnh mà trong đó ẩm trong VLS ở dạng rắn trực tiếp biến thành hơi
đi vào TNS thường gọi là sấy thăng hoa. Trong hệ thống sấy thăng hoa, người ta tạo
môi trường trong đó nước trong VLS ở dưới điểm 3 thể, nghĩa là nhiệt độ của vật liệu
T < 273K và áp suất TNS bao quanh VLS p < 610 Pa. Khi đó, nếu VLS nhận được
nhiệt lượng thì nước trong VLS ở dạng rắn sẽ chuyển trực tiếp thành hơi nước và đi
vào TNS. Như vậy, trong hệ thống sấy thăng hoa một mặt ta phải làm lạnh vật xuống
dưới 00C và tạo chân không xung quanh VLS /15/.
2.2.3. Hệ thống sấy chân không.
Nếu nhiệt độ VLS vẫn nhỏ hơn 273K nhưng áp suất TNS bao quanh vật p >
610Pa thì khi VLS nhận nhiệt lượng, các phần tử nước ở thể rắn không chuyển trực
tiếp thành hơi để đi vào TNS mà trước khi biến thành hơi đi vào môi trường nước ở
thể rắn phải chuyển qua thể lỏng.
4
2.2.4. Phương pháp sấy bơm nhiệt /4/.
9
Bơm nhiệt:
Về nguyên lý hoạt động của chu trình thì giữa chu trình bơm nhiệt và chu trình
lạnh không có gì khác nhau, điều khác nhau chỉ là mục đích sử dụng:
-
Trong máy lạnh mục đích sử dụng là nguồn lạnh q2.
-
Trong bơm nhiệt mục đích sử dụng là nguồn nóng q1.
Sơ đồ nguyên lý thể hiện trên hình 2.1.
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt
9
Ưu điểm và hạn chế:
Ưu điểm:
-
Hiệu suất năng lượng cao hơn hẳn cùng với sự thu hồi nhiệt được cải thiện,
dẫn đến tiêu thụ năng lượng ít hơn cho mỗi đơn vị nước bốc hơi.
-
Chất lượng sản phẩm tốt hơn với các lịch trình kiểm soát nhiệt độ tốt để thỏa
mãn các yêu cầu sản suất cụ thể.
-
Có thể tạo ra một khoảng rộng các điều kiện sấy, tiêu biểu là nhiệt độ từ
200C đến 1000C (với nhiệt phụ trợ), và ẩm độ tương đối không khí từ 10% đến 80%.
-
Kiểm soát môi trường tuyệt hảo đối với các sản phẩm giá trị cao và giảm
tiêu thụ điện đối với các sản phẩm giá trị thấp.
5
Nhược điểm:
Chất CFC sử dụng trong chu trình lạnh hiện nay không được xem là thân
-
thiện với môi trường.
-
Đòi hỏi bảo dưỡng thường xuyên.
-
Chi phí đầu tư cao.
2.3. Lý thuyết sấy.
2.3.1. Khái niệm sấy.
Sấy là phương pháp làm khô nhân tạo, đó là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật
liệu.
2.3.2. Vật liệu sấy.
a.
Một số thông số đặc trưng của VLS /10/.
Khối lượng riêng vật liệu:
Ps =
M
Vs
Trong đó:
M – khối lượng của vật thể được đo trực tiếp trong không khí (kg).
Vs – khối lượng nước choán chỗ (kg)/khối lượng riêng của nước (kg/m3).
Khối lượng thể tích của vật liệu:
Pb =
Mt
Vb
Trong đó:
Mt – khối lượng vật liệu, kg;
Vb – thể tích chiếm chỗ của khối vật liệu trong vật chứa (m3).
Độ ẩm tuyệt đối.
Bỏ qua khối lượng khí và hơi không đáng kể, người ta có thể coi vật liệu ẩm là
hỗn hợp cơ học giữa chất khô tuyệt đối và ẩm.
m = m0 + W
Ở đây:
m - khối lượng nguyên vật liệu ẩm
m0 - khối lượng chất khô tuyệt đối
6
W - khối lượng ẩm
Độ ẩm tuyệt đối: là tỷ số giữa khối lượng ẩm W và khối lượng chất khô tuyệt đối
m0 của nguyên vật liệu:
X=
W
100%
m0
Độ ẩm tương đối:
Độ ẩm tương đối là tỷ số giữa khối lượng ẩm W trên khối lượng chung của
nguyên vật liệu (%).
w=
W
W
100% =
100%
m
m0 + W
w độ ẩm tương đối của nguyên liệu ẩm thay đổi từ 0 đến 1. Với w = 0 nghĩa là
vật liệu khô tuyệt đối; với m0 = 0, nghĩa là chỉ có ẩm thì w = 1.
Xác định ẩm độ ban đầu của vật liệu /12/.
Có 2 cách xác định ẩm độ của vật liệu:
Xác định trực tiếp bằng sấy mẫu cho đến khi khối lượng mẫu không thay đỗi giữa
hai lần cân liên tiếp. Độ ẩm của vật liệu là tỷ số giữa sự chênh lệch khối lượng VLS
trước và sau khi sấy với khối lượng trước khi sấy. Trong phương pháp này mẫu VLS
được sấy ở nhiệt độ gần với nhiệt độ sôi của nước trong một thời gian cho trước.
Phương pháp gián tiếp là phương pháp xác định độ ẩm của vật liệu bằng cách dựa
trên những đặc điểm khác của vật liệu mà nó liên quan đến độ ẩm của vật liệu như
phương pháp điện trở hoặc điện dung.
b.
Một số đặc điểm của vật liệu sấy /18/.
Cá mối (Saurida tumbil; tên khác: cá thửng), là loài cá biển, họ cá mối
(Synodidae). Thân hình trụ dài, đuôi thuôn nhỏ, miệng lớn, nhiều răng nhọn trên cả hai
hàm. Sống ở đáy biển nông, gần bờ. Mùa đẻ vào tháng 2 - 4. Ăn cá nhỏ, giáp xác, thân
mềm. Ở Việt Nam còn gặp: Cá mối vạch (Saurida undosquamis), cá mối vây lưng dài
(S. filamentosa). Cá mối dùng ăn tươi, đóng hộp hoặc làm khô.
Thị trường chính của mặt hàng khô cá mối này chủ yếu tập trung ở các nước như
Trung Quốc, Nga, Ukraina. Trên thị trường khô cá mối thường chủ yếu là khô cá mặn.
7
Ngoài những thị trường này thì con khô cá mối còn nhận được nhiều sự quan tâm lớn
của một số thị trường khác do nó có hình thức đẹp, chất lượng và mùi vị là khá tốt.
c.
Tìm hiểu về quy trình chế biến cá mối làm khô xuất khẩu.
Nguyên liệu
Rửa sơ
Xử lý cơ
học
Tạo philê
Diệt trùng
và đóng gói
Sấy khô
Ướp gia vị
Rửa sạch
Hình 2.2: Sơ đồ quy trình công nghệ làm khô cá.
-
Nguyên liệu:
Cá sau khi được mua từ cảng về bảo quản lạnh thô bằng cách ướp đá trong các
thùng xốp cách nhiệt. Thân cá chắc, còn nguyên vẹn không bị xây xát. Mặt ngoài của
cá có màu sắc tự nhiên.
-
Rửa sơ bộ:
Sau đó cá được đem đi rửa sơ nhằm loại bỏ các tạp chất và chất bẩn lẫn trong cá
trong quá trình đánh bắt và vận chuyển.
-
Xử lý cơ học:
Sơ chế đánh vảy, cắt đầu
-
Tạo miếng philê:
Cá sau khi sơ chế sẽ được mổ lấy hết nội tạng, lọc xương tạo miếng pilê.
-
Rửa sạch:
Tiếp theo đem tẩy, rửa bằng nước ôzon, để ráo.
-
Uớp gia vị trong bọc nilông và được ướp đá trong khoảng từ 5-6 giờ.
-
Cá sau khi ướp đước xếp lên khay và cho vào máy sấy.
-
Khi cá đã sấy khô được đem đi khử trùng bằng tia cực tím và đóng bao bì.
8
d.
Tiêu chuẩn về thủy sản khô xuất khẩu (theo tiêu chuẩn ngành thủy sản
TCVN 5649:2006) /19/.
Bảng 2.1: Giới hạn cho phép đối với vi sinh vật có trong sản phẩm thủy sản khô.
Tên chỉ tiêu
Mức tối đa
1. Tổng số sinh vật hiếu khí có trong 1g sản phẩm
106
2. Tổng số coliforms trong 1g sản phẩm
102
3. Số E.Coli trong 1g sản phẩm
10
4. Số Salmonela trong 25g sản phẩm
0
5. Số Staphylococus aureus trong 1g sản phẩm
102
6. Số Cl. Perfringens trong 1g sản phẩm
20
7. Số vibrio parahaemolyticus trong 1g sản phẩm
102
8. Tổng số bào tử nấm men – nấm mốc trong 1g sản phẩm
103
2.3.3. Tác nhân sấy.
a.
Khái niệm.
Tác nhân sấy là những chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách ra từ vật sấy.
Trong quá trình sấy, môi trường buồng sấy luôn luôn được bổ sung ẩm thoát ra từ vật
sấy. Nếu lượng ẩm này không được mang đi thì độ ẩm tương đối trong buồng sấy tăng
lên, đến một lúc nào đó sẽ đạt được sự cân bằng giữa vật sấy và môi trường trong
buồng sấy và quá trình thoát ẩm từ vật sấy sẽ ngừng lại. Do vậy, cùng với việc cung
cấp nhiệt cho vật để hoá hơi ẩm lỏng, đồng thời phải tải ẩm đã thoát ra khỏi vật ra khỏi
buồng sấy. Người ta sử dụng tác nhân sấy làm nhiệm vụ này. Các tác nhân sấy thường
là các chất khí như không khí, khói, hơi quá nhiệt. Chất lỏng cũng được sử dụng làm
tác nhân sấy như các loại dầu, một số loại muối nóng chảy v.v...Trong đa số quá trình
sấy, tác nhân sấy còn làm nhiệm vụ gia nhiệt cho vật liệu sấy, vừa làm nhiệm vụ tải
ẩm. Ở một số quá trình như sấy bức xạ, tác nhân sấy còn có nhiệm vụ bảo vệ sản phẩm
sấy khỏi bị quá nhiệt.
9
b.
Đặc tính của không khí ẩm /10/.
Không khí là loại tác nhân sấy có sẵn trong tự nhiên, không gây độc hại và không
gây bẩn sản phẩm sấy. Không khí là hỗn hợp của nhiều chất khí khác nhau. Thành
phần của không khí bao gồm các chất, chủ yếu là N2, O2, hơi nước, ngoài ra còn có 1
số chất khí khác như: CO2, khí trơ, H2, O3...
Không khí có chứa hơi nước là không khí ẩm. Khi nghiên cứu không khí ẩm,
người ta coi nó là hỗn hợp khí lý tưởng của 2 thành phần: không khí khô và hơi nước.
Các thông số cơ bản của không khí ẩm như sau:
Áp suất (Pv).
Theo định luật Dalton ta có:
P = PKKK + Phn
Trong đó:
P – áp suất của không khí ẩm
PKKK – áp suất riêng phần của không khí khô
Phn – áp suất riêng phần của hơi nước
Độ ẩm tuyệt đối ρa(kg/m3).
Độ ẩm tuyệt đối của không khí ẩm là lượng hơi nước (tính bằng gam hoặc
kilôgam) chứa trong một m3 không khí ẩm.
ρ=
m hn
V
Độ ẩm tương đối ϕ(%).
Độ ẩm tương đối là tỷ số giữa lượng hơi nước chứa trong không khí ẩm với
lượng hơi nước lớn nhất có thể chứa trong không khí ẩm đó ở cùng một nhiệt độ.
Hay nói cách khác độ ẩm tương đối là tỷ số giữa độ ẩm tuyệt đối ρa trên độ ẩm
tuyệt đối lớn nhất ρmax ứng với nhiệt độ nào đó của không khí ẩm.
ϕ=
ρ
m hn
100% = a
m hn
ρmax
Độ ẩm tương đối là thông số quan trọng của không khí ẩm, nó là đại lượng đặc
trưng khả năng hút ẩm của không khí. Giá trị tuyệt đối của độ ẩm tương đối càng nhỏ
thì điều kiện cân bằng càng khác nhau, khả năng sấy của không khí càng lớn.
Lượng chứa ẩm d(kg ẩm/kg kkk).
10
Lượng chứa ẩm d của không khí được định nghĩa là khối lượng tính bằng
kilôgam hoặc gam của hơi nước chứa trong một kilôgam không khí khô. Nếu gọi Ga là
số kilôgam hơi nước chứa trong Gk kilôgam không khí khô thì lượng chứa ẩm d bằng:
d=
Ga
,
Gk
kg ẩm/kg kkk
Nhiệt độ bầu khô td(0C).
Là nhiệt độ không khí ẩm trên nhiệt kế thông thường.
Nhiệt độ bầu ướt tk(0C).
Là nhiệt độ của không khí ẩm được chỉ bởi nhiệt kế mà bầu cảm ứng nhiệt của nó
được phủ bởi sợi bông ướt.
Nhiệt độ ngưng tụ tnt(0C).
Là nhiệt độ của không khí ẩm mà tại đó hiện tượng ngưng tụ xảy ra.
Elthalpy của không khí ẩm I(kJ/kg kkk).
Là lượng nhiệt của không khí ẩm trong mỗi đơn vị không khí khô ứng với một
nhiệt độ nhất định.
Thể tích riêng v(m3/kg kkk).
Là thể tích của mỗi đơn vị khối lượng không khí khô.
c.
Lưu lượng dòng không khí.
Lưu lượng của dòng không khí đi qua hệ thống tùy thuộc vào vận tốc của dòng
không khí, diện tích mặt cắt ngang của buồng sấy. Do đó vận tốc của dòng không khí
qua hệ thống khá nhỏ nên lưu lượng của không khí cũng nhỏ.
Lý do dẫn đến vận tốc của dòng không khí nhỏ là :
¾
Vận tốc TNS đi qua bề mặt VLS nhỏ để tăng cường khả năng bốc ẩm.
¾
Thời gian để hơi nước trong không khí ngưng tụ khi qua dàn lạnh và để nung
nóng sau khi qua dàn nóng được lâu hơn.
2.3.4.
Giới thiệu giản đồ trắc ẩm (Psychrometric Analysis).
Kết cấu giản đồ trắc ẩm.
Giản đồ trắc ẩm được vẽ từ phương pháp thống kê các thông số nhiệt động học
của không khí dưới điều kiện bình thường của môi trường (áp suất khí quyển) cho nên
nó cũng chỉ áp dụng cho những điều kiện làm việc như vậy.
11
Đồ thị trắc ẩm (phụ lục 1).
Giản đồ trắc ẩm cho ta biết 7 tính chất nhiệt động học của không khí ẩm ở áp suất
1atmosphere:
9 Ẩm độ tương đối.
9 Nhiệt độ bầu khô.
9 Nhiệt độ bầu ướt.
9 Nhiệt độ bão hòa.
9 Nhiệt độ điểm sương.
9 Elthalphy.
9 Thể tích riêng.
Kết cấu giản đồ trắc ẩm:
9 Trục tung thể hiện lượng chứa hơi của không khí d(kg H2O/kg kkk).
9 Trục hoành thể hiện nhiệt độ bầu khô của không khí td(0C).
9 Các đường nghiêng hướng xuống từ trái sang phải và song song nhau chỉ
elthalphy của không khí I(kJ/kg kkk).
9 Giao của đường elthalphy và đường ϕ = 100% chỉ nhiệt độ bầu ướt tk(0C).
9 Các đường thẳng dốc hướng từ trái sang phải chỉ các giá trị thể tích riêng của
không khí v(m3/kg).
9 Các đường cong bắt đầu từ góc trái cho biết độ ẩm tương đối của không khí
ϕ(%).
9 Các đường cong bắt đầu từ góc phải trên là đường hiệu chỉnh elthalphy.
Nếu biết được giá trị của hai tính chất bất kì trên sẽ xác định được một điểm trên
giản đồ và từ đó có thể xác định được năm tính chất còn lại.
12
