Đánh giá khả năng ứng dụng kỹ thuật tách ẩm bằng chất hút ẩm rắn trong các hệ thống điều hòa không khí

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

NGUYỄN THỊ KIM LIÊN

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG KỸ THUẬT
TÁCH ẨM BẰNG CHẤT HÚT ẨM RẮN TRONG
CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHƠNG KHÍ
Chun ngành : CƠNG NGHỆ NHIỆT

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2010

HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 1


GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Luận văn tốt nghiệp

CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS, TS LÊ CHÍ HIỆP

Cán bộ chấm nhận xét 1 : ..................................................................................

Cán bộ chấm nhận xét 2 : ..................................................................................

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại :
HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .

HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 2


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ………………………………….
----------------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày . . . . . tháng . . . . . năm . .

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: NGUYỄN THỊ KIM LIÊN Phái: Nữ
Ngày, tháng, năm sinh: 01 / 02 / 1982

Nơi sinh: Thành phố Hồ Chí Minh

Chun ngành: Cơng Nghệ Nhiệt
MSHV: 00607391
1- TÊN ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ KH
Ả NĂNG ỨNG DỤNG KỸ THUẬT
TÁCH ẨM BẰNG CHẤT HÚT ẨM RẮN TRONG CÁC HỆ THỐNG
ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..............................................................
..............................................................
..............................................................
..............................................................
..............................................................
..............................................................
..............................................................
..............................................................
..............................................................
..............................................................
..............................................................
..............................................................
..............................................................
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chun Ngành thơng qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MƠN

KHOA QL CHUYÊN NGÀNH
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 3


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp Cao học, tôi đã nhận được rất
nhiều sự giúp đỡ của các thầy, các anh, các bạn cũng như của cơ quan nơi tôi đang
công tác…
Trước tiên, tôi xin chân thành ghi ơn Thầy hướng dẫn, PGS.TS LÊ CHÍ
HIỆP - Chủ nhiệm bộ mơn Cơng Nghệ Nhiệt - đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến
thức, kinh nghiệm quý báu và giúp đỡ tơi trong suốt q trình thực hiện luận văn.
Bên cạnh đó, tơi xin chân thành cảm ơn tồn thể quý thầy cô Bộ môn Công
Nghệ Nhiệt – Trường Đại Học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh đã nhiệt tình truyền đạt
kiến thức cho tôi trong suốt thời gian học tập.
Xin chân thành cảm ơn ban giám đốc công ty TNHH - Sản Xuất – Thương Mại
- Dịch vụ ĐẠI PHÚC và các anh chị trong công ty đã chỉ bảo, giúp đỡ, hướng dẫn và
tạo điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn này.
Và cuối cùng, xin cảm ơn những người bạn thân cùng đồng nghiệp đã cùng chia
sẽ những khó khăn, giúp đỡ và động viên tơi trong suốt thời gian học tập và thực hiện
hoàn thành luận văn này.

TP. HCM tháng 07 năm 2010

Học viên
Nguyễn Thị Kim Liên

HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 4


GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Luận văn tốt nghiệp

TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Luận văn thạc sĩ với đề tài: Đánh giá khả n ăng ứng dụng kỹ thuật tách ẩm
bằng chất hút ẩm rắn trong các hệ thống điều hòa khơng khí, gồm có 5 chương:
 Chương 1: Mở đầu
Chương mở đầu giới thiệu các biện pháp xử lý không khí đang sử dụng trong
Việt Nam; giới hạn đề tài chỉ đánh giá khả năng ứng dụng kỹ thuật tách ẩm bằng chất
hút ẩm rắn trong các hệ thống điều hịa khơng khí; so sánh, đánh giá và ựa
l chọn
phương án hút ẩm thích hợp.
Bên cạnh đó, chương này cịn giới thiệu mục tiêu nghiên cứu, nội dung và
phương pháp nghiên cứu cũng như ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài.
 Chương 2: Cơ sở lý thuyết khơng khí ẩm _ Ảnh hưởng của khơng khí ẩm
đối với hạt giống
Chương 2 này trình bày cơ sở lý thuyết của khơng khí ẩm bao gồm: các khái
niệm cơ bản, đặc tính, đồ thị và các quá trình nhiệt động cơ bản của khơng khí ẩm.
Chương 2 này cịn đề cập sự ảnh hưởng của khơng khí ẩm đối với hạt giống:
ảnh hưởng của nước, của nhiệt độ đến hạt giống và cách bảo quản hạt giống.
 Chương 3: Lý thuyết về chất hút ẩm rắn

Chương 3 giới thiệu cơ sở lý thuyết về chất hút ẩm rắn trong bánh Roto, các
chất hút ẩm rắn và các máy hút ẩm thông dụng trong thực tế.
 Chương 4: Nghiên cứu các phương án được ứng dụng
Chương 4 là chương tính tốn các phương án được ứng dụng để hút ẩm trong
kho, so sánh kết quả và đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật khi ứng dụng kỹ thuật tách
ẩm bằng chất hút ẩm rắn trong các hệ thống điều hịa khơng khí.
 Chương 5: Kiến nghị - Hướng phát triển của đề tài

HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 5


GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Luận văn tốt nghiệp

MỤC LỤC
Trang

Lời nói đầu

9

Chương 1. MỞ ĐẦU

10

1.1. Đặt vấn đề

10

1.2. Giới hạn đề tài

11

1.3. Mục tiêu nghiên cứu

20

1.4. Nội dung nghiên cứu

22

1.5. Phương pháp nghiên cứu

22

1.6. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

23

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHƠNG KHÍ ẨM - ẢNH HƯỞNG
CỦA KHƠNG KHÍ ẨM ĐỐI VỚI HẠT GIỐNG.

24

2.1. Các khái niệm cơ bản

24

2.2. Đặc tính của khơng khí ẩm

25

2.2.1. Tính chất nhiệt động của nước và hơi nước bão hồ

25

2.2.2. Các thơng số đặc trưng của khơng khí ẩm

27

2.3. Đồ thị khơng khí ẩm

32

2.3.1. Đồ thị I - d

32

2.3.2. Đồ thị t - d

35

2.4. Các q trình nhiệt động cơ bản của khơng khí ẩm

37

2.4.1. Q trình xử lý nhiệt ẩm khơng khí

37

2.4.2. Q trình làm lạnh và gia nhiệt cho khơng khí ẩm

40

2.4.3. Q trình tăng ẩm cho khơng khí

45

2.4.4. Q trình làm khơ (giảm ẩm) cho khơng khí ẩm

45

2.4.5. Q trình sấy

48

2.4.6. Q trình hịa trộn hai dịng khơng khí ẩm

49

2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến các loại hạt giống

HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

50

Trang 6

GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Luận văn tốt nghiệp

Chương 3. LÝ THUYẾT VỀ CHẤT HÚT ẨM RẮN
3.1. Cơ sở lý thuyết về chất hút ẩm rắn trong bánh Roto

55
55

3.1.1. Khái niệm chất hút ẩm

55

3.1.2. Các yêu cầu đối với chất hút ẩm

55

3.1.3. Đặc tính chung của chất hút ẩm

56

3.1.4. Một số chất hút ẩm thường dùng trong bánh Rôto

57

3.2. Các sơ đồ ứng dụng công nghệ hút ẩm bằng Rôto hút ẩm

64

3.3. Đánh giá và lựa chọn qui trình thích hợp thay thế cho qui trình

66

hút ẩm bằng hệ thống làm lạnh tại kho trữ hạt giống nhiệt đới.
3.4. Một số máy hút ẩm trong thực tế và các thông số kỹ thuật của

68

máy hút ẩm Rôto.
3.4.1. Máy hút ẩm rotor Dehutech 450

68

3.4.2. Máy hút ẩm rotor Dehutech DT

69

3.4.3. Máy hút ẩm rotor Hutek.

70

3.4.4. Máy hút ẩm rotor FFB

71

3.4.5. Máy hút ẩm rotor FLB

72

3.5. Các thông số thực nghiệm của máy hút ẩm Rôto được sử dụng

73

trong kho trữ hạt giống nhiệt đới
3.5.1. Đặc điểm

73

3.5.2. Thông số kỹ thuật

74

Chương 4. NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC ỨNG DỤNG

75

4.1. Thông tin về kho trữ hạt giống nhiệt đới

75

4.1.1. Sơ đồ bố trí mặt bằng của kho

75

4.1.2. Hệ thống kho trữ hạt giống nhiệt đới

76

4.1.3. Yêu cầu đối với kho trữ hạt giống nhiệt đới

76

4.1.4. Thông số kho trữ hạt giống nhiệt đới

77

4.2. Tính tốn tải ẩm cho kho

78

4.3. Tính tốn cân bằng nhiệt trong kho

84

HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 7


GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Luận văn tốt nghiệp

4.4. Tính tốn các phương án được ứng dụng để hút ẩm trong kho

85

4.4.1. Phương án 1: Hút ẩm bằng cách sử dụng hệ thống làm lạnh

85

4.4.2. Phương án 2: Hút ẩm bằng cách sử dụng máy hút ẩm với

87

chất hút ẩm rắn
4.4.2.1. Các đồ thị sử dụng trong q trình tính tốn

88

4.4.2.2. So sánh các phương pháp lắp đặt máy hút ẩm Roto

89

trong hệ thống hút ẩm
4.4.2.3. Sơ đồ nguyên lý hệ thống hút ẩm bằng chất hút ẩm

91

rắn và đồ thị biểu diễn chu trình hút ẩm và làm lạnh
4.4.2.4. Xác định độ chứa hơi và độ gia tăng nhiệt độ khơng khí

92

sau khi qua Roto hút ẩm
4.4.2.5. Thơng số vận hành kho

96

4.5. Bảng tổng kết kết quả tính tốn của các phương án đã được ứng dụng

99

4.6. So sánh kết quả và đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật

111

4.6.1. Ưu điểm của hệ thống hút ẩm bằng máy hút ẩm Rôto

111

so với hệ thống hút ẩm bằng cách làm lạnh
4.6.2. So sánh đánh giá chỉ tiêu chi phí đầu tư

112

4.6.3. So sánh đánh giá chỉ tiêu chi phí vận hành hàng năm

112

4.6.4. Kết luận

113

4.7. Xây dựng phần mềm xác định thơng số dịng khơng khí ra khỏi Rơto

114

4.7.1. Sơ đồ khối của chương trình

114

4.7.2. Phần mềm chương trình

114

Chương 5. KIẾN NGHỊ - HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

115

Tài liệu tham khảo.

116

Phụ lục

118

HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 8


GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Luận văn tốt nghiệp

LỜI NĨI ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển kinh tế của cả nước, ngành cơng nghệ kỹ thuật
nhiệt lạnh nói chung và ngành điều hịa khơng khí nói riêng đã có những bước phát
triển vượt bậc và ngày càng trở thành một yếu tố không thể thiếu trong đời sống và sản
xuất.
Điều hồ khơng khí là tạo ra và duy trì các thơng số vi khí hậu của khơng khí
trong khơng gian cần điều hồ. Vì vậy, trong điều hịa khơng khí, kỹ thuật xử lý ẩm
nói chung hay hút ẩm nói riêng chiếm vị trí quan trọng trong các qui trình cơng nghệ.
Q trình hút ẩm được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, nhiều ngành chẳng hạn
như ngành sản xuất, bảo quản thực phẩm, bảo quản trang thiết bị trong ngành công
nghiệp điện tử chế tạo các linh kiện bán dẫn, ngành quân sự bảo quản các vũ khí trang
bị kỹ thuật,… và quan trọng khơng kém đó là ngành bảo quản hạt giống nhiệt đới.
Với công nghệ hút ẩm hiện nay, có nhiều phương pháp hút ẩm khác nhau, ví dụ
như có thể hút ẩm bằng phương pháp hút ẩm hoạt động theo nguyên tắc làm lạnh và
gia nhiệt hay bằng phương pháp sử dụng chất hút ẩm. Đối với những q trình hút ẩm
khơng u cầu nhiệt độ khơng khí đầu ra thấp thì hút ẩm bằng chất hút ẩm mang lại
hiệu quả rất cao. Bên cạnh đó, trong các trường hợp nhu cầu thơng gió cao, tải nhiệt ẩn
lớn hơn nhiều so với tải nhiệt hiện, yêu cầu độ ẩm thấp hay khi cần chi phí năng lượng
hồn ngun thấp so với chi phí năng lượng xử lý ẩm bằng các phương pháp khác, thì
việc sử dụng chất hút ẩm rắn là hiệu quả kinh tế cao hơn, tiết kiệm năng lượng và bảo
vệ môi trường.
Từ lý do đó, việc đánh giá khả năng ứng dụng kỹ thuật tách ẩm bằng chất hút
ẩm rắn trong các hệ thống điều hịa khơng khí là một đề tài nghiên cứu mang tính ứng
dụng thực tế, giảm bớt chi phí năng lượng và cũng là một vấn đề cần quan tâm hiện
nay.

HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 9

GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Luận văn tốt nghiệp

Chương 1. MỞ ĐẦU
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngành công nghệ kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hịa khơng khí ngày nay đã và
đang mang lại nhiều hiệu quả kinh tế kỹ thuật trong đời sống sinh hoạt cũng như trong
mọi lĩnh vực công nghiệp. Trong các lĩnh vực quan trọng, một lĩnh vực cần phải được
nghiên cứu cải thiện môi trường một cách tối ưu nhất đó là lĩnh vực bảo quản hạt
giống nhiệt đới.
Để bảo quản các loại hạt giống, khơng khí trong các kho phải đạt được một số
yêu cầu kỹ thuật để nhằm tránh được hiện tượng hạt giống bị mốc hay bị nảy mầm do
nhiệt độ, độ ẩm quá cao và khơng khí chưa được xử lý về độ sạch. Để giảm hoặc hạn
chế tác hại của độ ẩm, các nước trên thế giới cũng như ở nước ta đã ứng dụng các biện
pháp điều hịa khơng khí và giảm độ ẩm trong không gian bảo quản đến vùng tối ưu,
thông thường là 40  60%.
Các biện pháp xử lý khơng khí đang sử dụng trong Việt Nam hiện nay theo ba
hướng giải pháp chính:
Sử dụng hệ thống tách ẩm hoạt động theo nguyên tắc làm lạnh và gia nhiệt
Sử dụng hệ thống tách ẩm với chất hút ẩm lỏng
Sử dụng hệ thống tách ẩm với chất hút ẩm rắn
Ta thấy mỗi một phương pháp đều có ưu và nhược điểm của riêng nó, khả năng
ứng dụng từng phương pháp xử lý ẩm cho các kho bảo quản hạt giống trong thực tế
còn rất hạn chế về nhiều mặt kỹ thuật hoặc do kinh phí đầu tư cịn rất lớn.
Vì vậy, việc đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật khi ứng dụng kỹ thuật tách ẩm
trong các hệ thống điều hịa khơng khí như kho bảo quản hạt giống yêu cầu là vấn đề
mà chúng ta cần quan tâm và nghiên cứu.
Yêu cầu đặt ra là hệ thống cần phải đáp ứng mọi yêu cầu về mặt kỹ thuật và về

mặt kinh tế:
* Về mặt kỹ thuật : có vùng xử lý ẩm hiệu quả khơng phụ thuộc điều kiện mơi
trường ngồi, thích hợp được với khí hậu nóng ẩm cao, có khả năng xử lý độ ẩm thấp

HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 10


GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Luận văn tốt nghiệp

khi cần, có khả năng cung cấp nhiều mức kiểm soát độ ẩm khác nhau khi cần thiết
trong ngành bảo quản, và có độ tin cậy và tuổi thọ cao.
* Về mặt kinh tế : đặc biệt là hệ thống phải có giá thành thấp đáp ứng nhu cầu
điều hịa khơng khí trong kho trữ hạt giống nhiệt đới.
1.2. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Với mục đích nhằm xử lý nhiệt độ và độ ẩm của khơng khí trong các kho bảo
quản hạt giống nhiệt đới, ta có 3 phương án chính, đó là :
Sử dụng hệ thống tách ẩm hoạt động theo nguyên tắc làm lạnh và gia nhiệt
Sử dụng hệ thống tách ẩm với chất hút ẩm lỏng
Sử dụng hệ thống tách ẩm với chất hút ẩm rắn
Sau đây là phần giới thiệu tổng quát các phương án trên.
1.2.1. Sử dụng hệ thống tách ẩm hoạt động theo nguyên tắc làm lạnh và gia nhiệt
a. Cấu tạo
Máy có cấu tạo như là một máy điều hịa khơng khí gồm các bộ phận chính như:
máy nén, dàn nóng (dàn ngưng tụ), van tiết lưu, dàn lạnh (dàn bay hơi), v.v…

Dịng khơng khí sau khi

xử lý được thổi vào phịng

Thiết bị gia nhiệt

Hình 1.1. Máy hút ẩm theo nguyên tắc làm lạnh và gia nhiệt

HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 11


GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Luận văn tốt nghiệp

b. Nguyên lý vận hành
Khơng khí ẩm trong kho được hút qua dàn lạnh, do nhiệt độ giảm xuống, một
phần hơi nước trong khơng khí sẽ ngưng tụ và rơi xuống dưới, khơng khí sau đó sẽ
tiếp tục đi qua thiết bị gia nhiệt để gia nhiệt đạt đến độ chứa hơi và nhiệt độ cấp vào
nhỏ hơn các giá trị tương ứng của khơng khí trong khơng gian cần điều hồ. Dịng
khơng khí khơ này sẽ có khả năng hút một lượng ẩm nhất định trong phòng do đã
ngưng bớt hơi nước ở dàn lạnh để đạt được nhiệt độ và độ ẩm yêu cầu trong kho.
Máy sẽ hoạt động trong khoảng nhiệt độ 200C  250C và độ ẩm từ 40% RH trở
lên.

Dịng khơng khí sau khi
xử lý được thổi vào phịng

Thiết bị gia nhiệt

Hình 1.2. Sơ đồ ngun lý máy hút ẩm theo nguyên tắc làm lạnh và gia nhiệt
Máy hoạt động theo nguyên lý này có ưu điểm khi hoạt động ở vùng khu vực độ
ẩm từ 40% trở lên và nhiệt độ khoảng 200C. Tuy nhiên, hệ thống này có những nhược
điểm là:
 Độ tin cậy kém, quá trình vận hành, sửa chữa và bảo dưỡng khá phức tạp.
 Máy chiếm diện tích và mất vệ sinh do nước ngưng có thể bị đọng.
 Tuổi thọ thấp do máy nén piston có nhiều chi tiết chuyển động.
 Do áp suất quạt gió kém, nếu đặt trực tiếp trong phịng khả năng hút ẩm rất
khơng đồng đều trong tồn phòng.
Để giảm bớt các nhược điểm của các phương pháp trên, những năm gần đây các
nước trên thế giới hiện đã sử dụng phổ biến một phương pháp xử lý khơng khí khơ đó
là sử dụng máy hút ẩm với chất hút ẩm, có 2 phương án:
HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 12


GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Luận văn tốt nghiệp

Sử dụng hệ thống tách ẩm với chất hút ẩm lỏng
Sử dụng hệ thống tách ẩm với chất hút ẩm rắn
1.2.2 Sử dụng hệ thống tách ẩm với chất hút ẩm lỏng
a. Cấu tạo
Khơng khí được
làm khơ
Giải
phóng ẩm

Làm mát
Khơng khí

Tháp tách ẩm

Dung dịch lỗng Dung dịch đậm đặc
Hình 1.3. Máy hút ẩm với vật liệu hút ẩm lỏng
b. Nguyên lý hoạt động
Dung dịch hút ẩm lỏng đậm đặc từ bể chứa, được bơm đưa vào tháp tách ẩm,
xối tưới từ trên xuống qua tấm lưới đệm tổ ong. Ngược lại khơng khí cần làm khô
được hút từ dưới lên cũng đi qua tấm lưới đệm tổ ong, sẽ tiếp xúc trực tiếp với dung
dịch hút ẩm đậm đặc. Lúc này do phân áp suất của hơi nước trên bề mặt thoáng của
dung dịch thấp hơn phân áp suất của hơi nước trong lớp khơng khí trên bề mặt dung
dịch, nên hơi nước trong khơng khí sẽ bị hấp thụ và ngưng tụ lại trong dung dịch hút
ẩm
.Do trong quá trình hấp thụ, hơi nước ngưng tụ thì sẽ sinh nhiệt dẫn đến nhiệt
độ khơng khí đi ra tăng lên, để giải phóng lượng nhiệt này ra khỏi tháp cho nên hệ
thống được bố trí đường nước làm mát.
Dung dịch hút ẩm sau khi hấp thụ hơi nước của khơng khí tạo thành dung dịch
hút ẩm loảng rớt xuống dưới rồi đi vào bình chứa. Dung dịch lỗng ở bình chứa tiếp
tục được bơm đưa tới hệ thống giải phóng ẩm để thực hiện việc tái tạo dung dịch bằng
cách gia nhiệt dể nhả ẩm và trở lại trạng thái đậm đặc ban đầu và tiếp tục làm việc theo
HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 13


GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Luận văn tốt nghiệp

chu kỳ mới. Khả năng hấp thụ ẩm càng lớn khi nồng độ dung dịch càng cao. Nhiệt độ
tái tạo của dung dịch phụ thuộc vào loại chất hút ẩm và nồng độ của dung dịch cần
hoàn nguyên. Nhiệt độ này khoảng từ 50 –1200C. Độ giảm độ chứa hơi qua tháp tách
ẩm, ngồi sự phụ thuộc vào độ chứa hơi khơng khí đầu vào, nó cịn phụ thuộc vào tốc
độ của dịng khơng khí cần xử lý, nồng độ của dung dịch, nhiêt độ của dung dịch và
thời gian tiếp xúc giữa khơng khí và dung dịch. Cụ thể khi độ chứa hơi khơng khí đầu
vào cao thì độ chứa hơi khơng khí đầu ra sẽ cao và ngược lại, cũng như tốc độ khơng
khí đầu vào chậm thì độ chứa hơi khơng khí đầu ra sẽ thấpvà ngược lại.
Như vậy q trình hút ẩm ở đây cũng giống như quá trình hấp thụ ẩm của chất
rắn, tuy nhiên có khả năng nhiệt độ tăng lên, giảm xuống hay đẳng nhiệt. Điều này phụ
thuộc vào lượng nước cấp giải nhiệt so với hàm lượng của dung dịch hấp thụ trong hệ
thống và lượng khơng khí cần làm khơ
c. Ưu và nhược điểm
* Ưu điểm:
 Hệ thống có tính ổn định trong q trình hoạt động.
 Phù hợp khi sử dụng các nguồn năng lượng bậc thấp do nhiệt độ hoàn nguyên của
chất hút ẩm lỏng thấp.
 Mức độ tự động hóa của hệ thống sẽ dễ điều chỉnh hơn.
* Nhược điểm:
 Cấu tạo phức tạp, cồng kềnh, chiếm diện tích.
 Chất hút ẩm lỏng là dung dịch dễ bay hơi theo nên các thiết bị trong hệ thống dễ bị
ăn mòn trong q trình hồn ngun và tách ẩm, do đó tuổi thọ của hệ thống giảm.
 Dung dịch làm ô nhiễm chất lượng khơng khí cần xử lý.
 Chất hút ẩm lỏng bị tổn thất nhiều trong quá trình vận hành.
 Hệ thống gây mất vệ sinh trong không gian lắp đặt.
 Chi phí vận hành cao.

HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 14


GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Luận văn tốt nghiệp

1.2.3 Sử dụng hệ thống tách ẩm với chất hút ẩm rắn
a. Cấu tạo
Bộ phận chính của máy hút ẩm rơto tổ ong là một rôto được làm bằng chất nền
vải thủy tinh hay gốm nung kết được tẩm chất hút ẩm rắn rất bền ở nhiệt độ cao.

Hình 1.4. Rơto hút ẩm với chất hút ẩm rắn

Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lý quá trình hút ẩm bằng chất hút ẩm rắn.

HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 15


GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Luận văn tốt nghiệp

- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hút ẩm

Độ chứa hơi khơng khí ra, g/kg

+ Ảnh hưởng của độ ẩm khơng khí đầu vào

Độ chứa hơi khơng khí vào, g/kg

Nhiệt độ khơng khí ra, oC

+ Ảnh hưởng của nhiệt độ khơng khí hồn ngun

Độ ẩm ra, g/kg khơng khí khơ

Nhiệt độ của khơng khí ra, oC

Nhiệt độ khơng khí hồn ngun, oC

Độ ẩm vào, g/kg khơng khí khơ
Hình 1.6. Đồ thị biểu đường đặc tính Roto

HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 16


GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Luận văn tốt nghiệp

Hình 1.7. Chu trình hút ẩm bằng chất hút ẩm
Chất hút ẩm rắn là chất mà trong quá trình hút hay nhả ẩm thì tính chất hóa học
và vật lý của nó khơng bị thay đổi, thể tích khơng thay đổi trong q trình làm việc.

Các lỗ xốp

của silicagel

Các lỗ xốp
của silicagel

Hình 1.8. Q trình hút ẩm và hồn ngun
Cấu trúc rơto có dạng ma trận gồm có:
- Nhiều khe xốp đồng nhất hình lượn sóng hoặc tổ ong làm tăng bề mặt trao đổi nhiệt.
- Chất hút ẩm: Silica gel hay Zeolite hay Molecular sieves
- Hai quạt ly tâm dùng để thổi khí khơ vào mơi trường bảo quản và thải khí ẩm ra
ngoài.
- Một động cơ nhỏ dùng dây curoa để quay rơto.
- Bộ gia nhiệt khơng khí hồn ngun sử dụng điện trở hay hơi nước hay gas LPG.

HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 17


GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Hình lượn sóng

Luận văn tốt nghiệp

Hình tổ ong

Hình 1.9. Cấu trúc khe xốp tổ ong.
b. Nguyên lý hoạt động
Rơto hút ẩm có nhiệm vụ là hút ẩm dịng khơng khí cần xử lý và đồng thời là

hồn ngun rơto hút ẩm. Do đó, diện tích của rôto hút ẩm được chia làm 2 phần với tỷ
lệ 3 : 1, phần diện tích lớn là phần xử lý, phần cịn lại là phần hồn ngun. Trong q
trình hoạt động, ln có 2 dịng khí thổi đồng thời qua 2 phần diện tích xử lý và hồn
ngun trên rôto được ngăn cách với nhau nhờ các vách ngăn kín. Dịng khí xử lý sẽ
được thổi dọc qua các khe hẹp ở phần rôto xử lý, do áp suất hơi nước trong chất hút
ẩm rôto thấp hơn hơi nước trong khơng khí nên hơi nước sẽ chuyển từ dịng khí qua
rơto và dịng khí được làm khơ sẽ đi vào AHU để được làm lạnh. Rôto quay từ từ đến
vị trí hồn ngun, khơng khí bên ngồi sẽ được gia nhiệt trước khi thổi qua phần rơto
hồn ngun nhỏ hơn, khi đi ngang qua các khe hẹp ở rôto, áp suất hơi nước trong
dịng khí nóng sẽ thấp hơn rất nhiều so với áp suất hơi nước trong chất hút ẩm rôto vừa
hút nước, hơi nước sẽ vận chuyển từ rơto sang dịng khí nóng và sẽ được thải ra bên
ngồi. Phần rơto vừa được làm khơ sẽ lại tiếp tục quay từ từ lên thực hiện chu trình
cơng tác và tiếp tục cả hai chu trình xử lý và hồn ngun hồn tất sau mỗi vịng quay
của rơto.
c. Ưu và nhược điểm
Trong cơng nghệ điều hịa khơng khí tại kho bảo quản hạt giống nhiệt đới,
phương pháp này đem lại những hiệu quả chính như:
 Hiệu quả giảm ẩm cao, tiết kiệm năng lượng. Độ ẩm khơng khí được khống chế
một cách tự động không lệ thuộc vào bất cứ chế độ thời tiết bên ngoài.
 Ứng dụng được trong nhiều sơ đồ hệ thống hở, tuần hoàn hay bán tuần hoàn .

HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 18


GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Luận văn tốt nghiệp

 Máy hút ẩm với chất hút ẩm rắn dễ kết hợp đồng bộ với hệ thống điều hịa
khơng khí, do đặt bên ngồi kho nên ít chiếm chỗ hơn.
 Độ tin cậy và tuổi thọ cao, dễ lắp đặt, dễ vận hành và dễ bảo dưỡng.
Tuy nhiên, hệ thống này có nhược điểm là giá thành cao do phải nhập ngoại toàn
bộ thiết bị.
1.2.4. Đánh giá và lựa chọn phương án hút ẩm thích hợp
Như đã phân tích khi ta sử dụng phương pháp tách ẩm bằng chất hút ẩm để làm
khô khơng khí, chúng ta có thể lựa chọn qui trình hút ẩm bằng chất hút ẩm rắn hay qui
trình hút ẩm bằng chất hút ẩm lỏng. Theo nghiên cứu lý thuyết, ta nhận thấy khi dùng
chất hút ẩm ở thể lỏng để sử dụng trong qui trình hút ẩm để làm khơ khơng khí thì nó
lại bị mắc phải các nhược điểm như sau:
 Trong q trình xử lý khơng khí, chất hút ẩm lỏng là dung dịch sẽ gây ô nhiễm
chất lượng không khí xử lý, làm ảnh hưởng đến q trình bảo quản hạt giống.
 Bên cạnh đó, chất hút ẩm lỏng dễ bị cuốn theo trong quá trình hồn ngun và
tách ẩm nên làm cho các thiết bị trong hệ thống dễ bị ăn mòn, dẫn đến tuổi thọ
giảm.
 Một qui trình hút ẩm ln xảy ra đồng thời hai q trình, là hút ẩm làm khơ
khơng khí và hồn ngun chất hút ẩm. Nhưng ở đây theo nghiên cứu khi dùng
qui trình hút ẩm bằng chất hút ẩm lỏng thì sẽ bị tổn thất trong quá trình vận
hành và việc bổ sung lượng chất hút ẩm lỏng để hệ thống hoạt động ổn định
làm cho chi phí vận hành tăng cao.
Bảng 1.1. Bảng so sánh các chỉ tiêu kỹ thuật của hai hệ thống hút ẩm
Các chỉ tiêu kĩ thuật
Cấu tạo

Chất hút ẩm lỏng
Phức tạp, cồng kềnh

Độ ăn mòn các thiết bị

Lớn

Chất hút ẩm rắn
Đơn giản, dễ kết hợp đồng
bộ với các hệ thống ĐHKK.
Rất nhỏ

Chất lượng khơng khí cần

Bị ơ nhiễm do có lẫn

Khơng khí đạt yêu cầu về độ

được xử lý

dung dịch

sạch và độ ẩm.

Sự tổn thất chất hút ẩm

Có

Khơng

Độ tin cậy của hệ thống

Thấp

Cao

HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 19


GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Luận văn tốt nghiệp

Như vậy, qua các phân tích ở trên, ta nhận thấy lựa chọn hệ thống hút ẩm dùng
chất hút ẩm rắn là phù hợp hơn so với khi chọn hệ thống hút ẩm dùng chất hút ẩm
lỏng. Tuy nhiên, khi kết hợp hệ thống tách ẩm bằng chất hút ẩm rắn với hệ thống điều
hồ khơng khí thì hiệu quả về mặt tiết kiệm năng lượng lẫn mặt kinh tế - kỹ thuật như
thế nào? Đó là vấn đề cần được quan tâm.
Nhằm giải quyết vấn đề trên, việc đánh giá khả năng ứng dụng kỹ thuật tách ẩm
bằng chất hút ẩm rắn trong các hệ thống điều hịa khơng khí đã được nghiên cứu.
Trong đề tài luận văn này, ta chỉ đề cập, nghiên cứu các phương án để đạt được
cặp độ ẩm và nhiệt độ yêu cầu trong các kho bảo quản hạt giống nhiệt đới sao cho tối
ưu nhất, hiệu quả nhất và kinh tế nhất ; so sánh kết quả và đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật khi ứng dụng kết hợp công nghệ tách ẩm bằng chất hút ẩm rắn với hệ thống
điều hịa khơng khí với phương án sử dụng hệ thống hút ẩm hoạt động theo nguyên tắc
làm lạnh và gia nhiệt trong kho trữ hạt giống nhiệt đới.

1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Mục tiêu nghiên cứu là Nghiên cứu các phương án thiết kế hệ thống tạo khơng
khí khơ cho kho trữ hạt giống nhiệt đới ở 127 đường Phan Huy Ích, quận Gị Vấp.
Đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật khi ứng dụng kết hợp công nghệ hút ẩm
bằng chất hút ẩm rắn với hệ thống điều hịa khơng khí cho kho trữ hạt giống nhiệt đới.
Kho trữ hạt giống nhiệt đới có:

HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 20


GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Luận văn tốt nghiệp

- Mặt bằng kho.

- Diện tích là: LxWxH = 21000x12000x6500mm

HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 21


GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Luận văn tốt nghiệp

- Một hệ thống làm lạnh gồm có :
+ Cụm nóng gồm có: 2 máy nén và 1 dàn ngưng 2 quạt.
+ Cụm lạnh gồm 1 AHU 1 quạt.
- Hệ thống cung cấp gió lạnh gồm có :
+ 6 miệng thổi vào kho
+ 3 miệng hồi 1100x350 : 1 đường xử lý và 2 đường hịa trộn với lượng khí
đã được làm lạnh.
1.4.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

1.4.1. Khơng khí ẩm và các q trình nhiệt động cơ bản của khơng khí ẩm theo đặc
điểm thời tiết khí hậu, mơi trường vùng điều hịa (tại thành phố Hồ Chí Minh).
1.4.2. Nghiên cứu các roto hút ẩm và một số rơto hút ẩm có khả năng mua đơn lẻ
được trên thị trường dự tính ứng dụng trong phương án.
1.4.3. Tính tốn áp suất hơi bão hịa, độ chứa hơi khơng khí ẩm từ đó tính tải ẩm cần
xử lý, định hướng vật liệu ngăn ẩm và kết cấu phịng. Xây dựng giao diện
chương trình tính tải ẩm bằng Excel. Xây dựng giao diện chương trình xác định
nhiệt độ và độ ẩm ra khỏi Roto từ thông số nhiệt độ và độ ẩm vào Roto ứng
dụng trong hệ thống điều hịa khơng khí bằng Excel và Visual Basic 6.0.
1.4.4. Nghiên cứu cách lắp đặt máy hút ẩm trong hệ thống tách ẩm bằng chất hút ẩm
rắn sao cho hợp lý nhất và hiệu quả nhất.
1.4.5. Nghiên cứu các phương án làm khơ khơng khí. Đề xuất 2 phương án làm khơ
khơng khí : trên ngun tắc làm lạnh và gia nhiệt và ứng dụng kỹ thuật hút ẩm
với chất hút ẩm rắn trong các hệ thống điều hồ khơng khí trên cơ sở sử dụng
rơto chất hút ẩm rắn nhập ngoại, hệ thống phân phối, gia nhiệt hoàn nguyên
bằng thiết bị gia nhiệt.
1.4.6. Đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của các phương án theo 3 chỉ tiêu chính là
ưu nhược điểm, chi phí đầu tư và chi phí vận hành của hệ thống.
1.5.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.5.1. Bằng các phương trình tốn, cộng với các hệ số tính tốn thực nghiệm, tính
tốn tải ẩm của q trình bằng Excel và xác định thơng số đầu ra Roto bằng
Excel và Visual Basic
HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 22


GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Luận văn tốt nghiệp

1.5.2. So sánh các phương án lắp đặt máy hút ẩm trong hệ thống điều hồ để tìm ra
phương án lắp đặt tối ưu.
1.5.3. Nghiên cứu và đánh giá khả năng ứng dụng kỹ thuật tách ẩm bằng chất hút
ẩm rắn trong các hệ thống điều hồ khơng khí.
1.5.4. Từ kết quả tính toán, tổng kết số liệu, đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng,
đánh giá hiệu quả kinh tế và kỹ thuật khi ứng dụng kỹ thuật tách ẩm bằng chất
hút ẩm rắn trong các hệ thống điều hồ khơng khí.
1.6.

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.6.1 Xây dựng phương pháp tính tốn tải ẩm bằng Excel, đề xuất các phương án
làm khơ khơng khí khơ. Xây dựng giao diện chương trình xác định nhiệt độ
và độ ẩm ra khỏi Roto từ thông số nhiệt độ và độ ẩm vào Roto ứng dụng
trong hệ thống điều hịa khơng khí bằng Excel và Visual Basic 6.0.
1.6.2 Đề tài khẳng định hướng nghiên cứu và đánh giá khả năng ứng dụng kỹ thuật
tách ẩm bằng chất hút ẩm trong các hệ thống điều hồ khơng khí nhằm khống
chế độ ẩm, các cấp độ ẩm thấp không phụ thuộc mơi trường ngồi, tiết kiệm
năng lượng phù hợp các vùng có giá bán điện cao.
1.6.3 Phạm vi đề tài chỉ là một bước nghiên cứu ứng dụng cho một kho trữ hạt giống
tại khu vực thành phố Hồ Chí Minh, tuy nhiên; việc phân tích phương án ứng
dụng máy hút ẩm bằng chất hút ẩm này có thể góp phần hiện thực hóa việc
giảm chi phí vận hành, nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của việc bảo quản

các vật liệu khác như kho bảo quản vũ khí, thiết bị, khí tài quân sự ; cho ngành
bảo quản dược phẩm … với yêu cầu nhiệt độ và độ ẩm có độ chính xác cao.
1.6.4 Đề tài này cịn góp phần giúp chúng ta hiểu biết về ảnh hưởng của độ ẩm đến
các hạt giống, xác định hiệu quả kinh tế khi ứng dụng kỹ thuật tách ẩm bằng
chất hút ẩm trong các hệ thống điều hồ khơng khí. Bên cạnh đó, đề tài cịn có
thể phát triển hơn khi sử dụng nhiệt thải hay nhiệt từ collector mặt trời để
hồn ngun roto góp phần thân thiện với mơi trường, làm phong phú hơn các
nguồn năng lượng, giải quyết nhu cầu quan trọng là cải thiện điều kiện bảo
quản hạt giống ở các vùng trung tâm thành phố có giá điện cao.

HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 23


GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Luận văn tốt nghiệp

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHƠNG KHÍ ẨM - ẢNH HƯỞNG
CỦA KHƠNG KHÍ ẨM ĐỐI VỚI CÁC LOẠI HẠT GIỐNG
2.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Khơng khí trong khí quyển là hỗn hợp của khơng khí khơ (gồm có nhiều chất khí,
chủ yếu là N2 và O2, ngồi ra cịn một lượng nhỏ các khí trơ và CO2) và hơi nước.
- Khơng khí khơ là khơng khí khơng chứa hơi nước.
Trong tính tốn thường khơng khí khơ được coi là khí lý tưởng.
Rk =

8314,41
= 287,055J/(kg.K)

28,9645

(2.1)

Thành phần của các chất trong khơng khí khơ được phân theo tỷ lệ sau :
Bảng 2.1 : Tỷ lệ các chất khí trong khơng khí khơ
Thành phần

Theo khối lượng (%)

Theo thể tích (%)

- Ni tơ : N2

75,5

78,084

- Ơxi : O2

23,1

20,948

- Argon - A

1,3

0,934

0.1

0,0314

-Carbon-Dioxide : CO

2

Trong tự nhiên không tồn tại khơng khí khơ tuyệt đối. Khơng khí thơng thường dù ít
hay nhiều cũng có chứa một lượng hơi nước nhất định.
- Hơi nước trong khơng khí ẩm có phân áp suất rất nhỏ (vào khoảng 15  20
mmHg) và khuếch tán đều trong khơng gian chứa nó. Ở nhiệt độ bình thường, hơi
nước thường ở trạng thái hơi q nhiệt.
Vì lương hơi nước chứa trong khơng khí ẩm rất nhỏ nên trong tính tốn có thể xem
hơi nước là khí lý tưởng.
Hằng số chất khí của hơi nước là:

Rh =

8314,41
= 461,520J/(kg.K)
18,0153

(2.2)

- Khơng khí ẩm : Khơng khí có chứa hơi nước gọi là khơng khí ẩm là hỗn hợp của
hai thành phần khơng khí khơ và hơi nước. Trong tự nhiên khơng có khơng khí khơ

HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 24


GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Luận văn tốt nghiệp

tuyệt đối mà tồn là khơng khí ẩm. Khơng khí ẩm có thể xem là hỗn hợp khí lý tưởng
và có thể sử dụng mọi cơng thức tính tốn của hỗn hợp khí lý tưởng cho khơng khí ẩm.
Khơng khí ẩm được chia ra làm 3 loại:
+ Khơng khí ẩm chưa bão hịa : là khơng khí ẩm cịn có thể nhận thêm lượng
hơi nước. Ví dụ như là khơng khí trong khí quyển bao quanh chúng ta.
+ Khơng khí ẩm bão hịa : là khơng khí ẩm mà hơi nước chứa trong khơng khí
ẩm đó đạt đến trạng thái hơi bão hồ khơ và khơng thể bay hơi thêm vào đó được. Nếu
có bao nhiêu hơi nước bay hơi thêm vào khơng khí thì có bấy nhiêu nước ngưng tụ lại.
+ Khơng khí ẩm q bão hịa : là khơng khí ẩm bão hòa và còn chứa thêm một
lượng hơi nước nhất định. Tuy nhiên trạng thái quá bão hoà là trạng thái khơng ổn
định mà có xu hướng biến đổi đến trạng thái bão hoà do lượng hơi nước dư bị tách dần
ra khỏi khơng khí . Ví dụ như sương mù là khơng khí q bão hịa.
Tính chất vật lý và ảnh hưởng của khơng khí ẩm đến cảm giác con người phụ
thuộc nhiều vào lượng hơi nước tồn tại trong khơng khí ẩm đó.
2.2. ĐẶC TÍNH CỦA KHƠNG KHÍ ẨM
2.2.1. Tính chất nhiệt động của nước và hơi nước bão hịa
Những thơng số trạng thái của nước ở trạng thái bão hịa (từ 0,01 đến 3740C) có
thể tra từ bảng tra hoặc đồ thị hoặc tính tốn từ các phương trình.
Đối với bảng tra, có 3 bảng tra:
1. Bảng Nước và hơi nước bão hoà (theo nhiệt độ)
2. Bảng Nước và hơi nước bão hoà (theo áp suất)
3. Bảng Nước chưa sôi và hơi quá nhiệt
Đối với đồ thị, có 2 đồ thị:

1. Đồ thị T – s

Hình 2.1. Đồ thị T - s của hơi nước
HV: NGUYỄN THI KIM LIÊN

Trang 25