Luận văn Nghiên cứu quy trình công nghệ sấy ớt tính toán, thiết kế máy sấy bơm nhiệt năng suất 200 kg/mẻ

Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - i - BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ - CƠNG NGHỆ  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẤY ỚT TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MÁY SẤY BƠM NHIỆT NĂNG SUẤT 200 KG/MẺ Ngành: Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh GVHD: SVTH: ThS. Nguyễn Văn Xuân Vũ Minh Tâm KS. Trần Thị Thanh Thủy Nguyễn Đình Kiên TP.HCM, tháng 6 năm 2009 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - ii - MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY FACULTY OF ENGINEERING & TECHNOLOGY  GRADUATE COMPOSITION RESEARCH PROCESS TECHNOLOGY DRIED PEPPERS CALCULATION, DESIGN HEAT PUMP DRYER MODEL WITH CAPACITY 200 KG/BATCH. Speciality: Heat and Refrigeration Engineering Supervisor: Student: Master: Nguyen Van Xuan Vu Minh Tam Engineer: Tran Thi Thanh Thuy Nguyen Dinh Kien Ho Chi Minh, city June, 2009 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - iii - LỜI CẢM TẠ - Từ những ngày đầu bước chân vào giảng đường đại học cho đến lúc hồn thành luận văn này, chúng tơi luơn nhận được sự quan tâm chỉ dạy và sự giúp đỡ tận tình của các thầy các cơ. Qua luận văn này, chúng tơi xin được bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến:  Ban giám hiệu Trường Đại Học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh.  Ban chủ nhiệm Khoa Cơ Khí - Cơng Nghệ.  Ban Trung Tâm NL & MNN Trường Đại Học Nơng Lâm TP.Hồ Chí Minh.  Quý thầy cơ đã tận tình chỉ dạy chúng tơi trong thời gian học tập tại trường.  Thầy ThS. Nguyễn Văn Xuân và cơ KS. Trần Thị Thanh Thủy - người trực tiếp theo dõi, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ chúng tơi thực hiện đề tài này. - Cũng xin được cám ơn quý thầy, quý cơ, các anh, các bạn ở Trung Tâm NL & MNN đã giúp đỡ chúng tơi trong thời gian thực hiện đề tài tại trung tâm. - Cuối cùng, chúng tơi muốn nĩi lời cám ơn đến ba mẹ cùng mọi người trong gia đình đã quan tâm, lo lắng, động viên chúng tơi trong những ngày học tập xa nhà. - Chúng tơi xin được gửi đến quý thầy cơ, ba mẹ cùng tất cả mọi người lời chúc sức khoẻ và lời cám ơn chân thành nhất !!! Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2009. Sinh Viên Thực Hiện Vũ Minh Tâm Nguyễn Đình Kiên Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - iv - TĨM TẮT 1.Tên đề tài: “NGHIÊN CỨA QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẤY ỚT, TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MÁY SẤY BƠM NHIỆT VỚI NĂNG SUẤT 200KG/MẺ” 2. Thời gian và địa điểm thực hiện: - Thời gian: từ tháng 06/04 đến tháng 30/06 năm 2009. - Địa điểm: tại Trung Tâm Năng Lượng & MNN, trường Đại học Nơng Lâm Tp Hồ Chí Minh. 3. Mục đích: - Khảo nghiệm mơ hình đã cĩ sẵn với các chế độ sấy nhiệt độ khác nhau. - Tính tốn, thiết kế máy sấy bơm nhiệt với năng suất 200 kg/mẻ dùng để sấy ớt. 4. Nội dung: Đề tài thực hiện với những nội dung sau: + Khảo nghiệm sấy ớt trên máy sấy bơm nhiệt đã cĩ sẵn tại trung tâm NL & MNN. + Thiết kế mơ hình máy sấy bơm nhiệt với năng suất 200kg/mẻ 5. Kết quả: - Đã khảo nghiệm máy sấy bơm nhiệt tại trung tâm NL & MNN của trường ĐHNL Tp,Hồ Chí Minh - Đã tìm ra quy trình cơng nghệ sấy ớt trên máy sấy bơm nhiệt. - Tính tốn, thiết kế máy sấy bơm nhiệt với năng suất 200kg/mẻ dùng để sấy ớt. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - v - SUMMARY 1. Thesis title: “ RESEARCH PROCESS TECHNOLOGY DRIED PEPPERS CALCULATION, DESIGN HEAT PUMP DRYER MODEL WITH CAPACITY OF 200 KG/BATCH” 2. Duration and place: - Duration: from April 6st to June 30th, 2009 - Place: At Center for Agricultural Energy and Machinery, Nong Lam University. 3. Objectives: - Experiment of models available with The different dryings. - Calculation and design a heat pump dryers for drying chilli With capacity 200kg/ batch. 4. Main content: Project is implemented with main content follows. + Experiment of dried chilli on the heat pump dryers available in center for Agricultural Energy and Machinery, Nong Lam University. + Design model chilli dryer with heat pump capacity 200kg/ batch. 5. Results: - Have experience in dried chilli on the heat pump dryers in center for Agricultural Energy and Machinery, Nong Lam University. - Have found the process technology chilli drying on the heat pump dryers. - Calculation and design a heat pump dryers for drying peppers with capacity 200kg/ batch. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - vi - MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ............................................................................................................ iii TĨM TẮT ..................................................................................................................iv SUMMARY ................................................................................................................v MỤC LỤC..................................................................................................................vi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT. .......................................................................ix DANH SÁCH CÁC HÌNH ..........................................................................................x DANH SÁCH CÁC BẢNG ........................................................................................xi Chương 1 MỞ ĐẦU ...................................................................................................1 Chương 2 TỔNG QUAN ............................................................................................3 2.1. Tổng quan về ớt cay. .........................................................................................3 2.1.1. Đặc điểm, nguồn gốc và phân loại ớt cay. ..................................................3 2.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ.....................................................................4 2.1.3. Tính chất vật lý, thành phần hĩa học của ớt cay..........................................5 2.2. Sơ lược về cơng nghệ sấy rau quả. ...................................................................6 2.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy. ....................................................7 2.2.2. Giản đồ trắc ẩm. .........................................................................................9 2.2.3. Phân loại phương pháp sấy. ......................................................................11 2.3.4. Giới thiệu về máy sấy bơm nhiệt. .............................................................14 Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................20 3.1. Thời gian và địa điểm......................................................................................20 3.2. Nguyên liệu và trang thiết bị thí nghiêm..........................................................20 3.3. Phương pháp xác định các tính chất cơ lý của VLS. .......................................20 3.3.1. Xác định kích thước và khối lượng của VLS: ..........................................20 3.3.2. Xác định ẩm độ của VLS.........................................................................21 3.3.3. Xác đinh dung trọng của VLS. .................................................................21 3.3.4. Phương pháp xác định màu: .....................................................................21 3.4. Phương pháp bố trí thí nghiệm. .......................................................................21 3.4.1. Lựa chọn chế độ sấy. ................................................................................21 3.4.3. Phương pháp tiến hành thí nghiệm. ..........................................................21 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - vii - 3.5. Phương pháp xác định các chỉ tiêu. ................................................................22 3.6. Phương pháp phân tích cảm quan. ...................................................................22 3.7. Phương pháp xử lý số liệu. ..............................................................................22 3.8. Tính tốn chi phí sấy và hiệu quả kinh tế.........................................................22 Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................................23 4.1. Thí nghiệm sấy ớt trên máy sấy bơm nhiệt. .....................................................23 4.1.1. Mục đích và yêu cầu: ...............................................................................23 4.1.2. Vật liệu khảo nghiệm. ..............................................................................23 4.1.3. Máy sấy dùng trong khảo nghiệm.............................................................24 4.1.4. Xác định quy trình cơng nghệ sấy ớt. .......................................................26 4.1.5. Chọn chế độ sấy thí nghiệm. ....................................................................28 4.1.6. Kết quả khảo nghiệm................................................................................28 4.1.7. Nhận xét kết quả khảo nghiệm. ................................................................32 4.2. Tính tốn thiết kế máy sấy bơm nhiệt:.............................................................37 4.2.1. Các thơng số tính tốn. .............................................................................37 4.2.2. Lựa chọn mơ hình thiết kế. .......................................................................38 4.2.2. Tính tốn kích thước buồng sấy................................................................39 4.2.3. Xây dựng quá trình sấy lý thuyết trên đồ thị I-d........................................40 4.2.4. Xây dựng quá trình sấy thực tế trên đồ thị I-d..........................................42 4.2.5. Tính tốn thiết kế máy sấy bơm nhiệt. ......................................................48 4.2.6.Tính tốn dàn ngưng ( Thiết bị gia nhiệt bằng khơng khí ). .......................52 4.2.7. Tính tốn dàn bay hơi (Thiết bị làm lạnh khơng khí). ...............................58 4.2.7. Thiết bị hồi nhiệt. .....................................................................................64 4.2.8. Tính chọn máy nén. ..................................................................................69 4.2.9. Tính tốn trở lực và chọn quạt. .................................................................73 4.3. Ướt tính chi phí sấy và thời gian hồn vốn. .....................................................77 4.3.1. Các thành phần chi phí. ............................................................................77 4.3.2.Tổng thu và thời gian hồn vốn. ................................................................79 Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ......................................................................80 5.1. Kêt luận. .........................................................................................................80 5.2. Đề nghị. ..........................................................................................................80 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - viii - TÀI LIÊU THAM KHẢO .........................................................................................81 PHỤ LỤC..................................................................................................................83 Phụ lục 1. Bảng số liệu thí nghiệm sấy ớt ở 50 oC, ngày 07-08/05/2009.................83 Phụ lục 2. Bảng số liệu thí nghiệm sấy ớt ở 55 oC, ngày 12-13/05/2009.................84 Phụ lục 3. Bảng số liệu thí nghiệm sấy ớt ở 45 oC, ngày 14-15/05/2009.................85 Phụ lục 4. Bảng số liệu thí nghiệm sấy ớt ở 50 oC, ngày -19/05/2009.....................86 Phụ lục 5. Bảng số liệu thí nghiệm sấy ớt ở 55 oC, ngày 19-20/05/2009.................86 Phụ lục 6. Bảng số liệu thí nghiệm sấy ớt ở 45 oC, ngày 21-22/05/2009.................87 Phụ lục 7. Hình ảnh máy sấy dùng cho khảo nghiệm .............................................88 Phụ lục 8. Ớt sau khi ngâm muối và ớt khi chần.....................................................88 Phụ lục 9. Hình ảnh của ớt trước khi sấy................................................................88 Phụ lục 10. Hình ảnh ớt sau khi sấy ở các chế độ sấy. ............................................89 Phụ lục 11. Các dụng cụ dùng trong khảo nghiệm..................................................89 Phụ lục 12. Các tính chát nhiệt động của R22. .......................................................91 Phục lục 13. Phiếu Cho Điểm. ...............................................................................95 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - ix - DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT.  HTS : Hệ thống sấy.  TNS : Tác nhân sấy.  VLS : Vật liệu sấy.  VLÂ : Vật liệu ẩm.  HTL : Hệ thống lạnh.  TNL : Tác nhân lạnh  TBNT : Thiết bị ngưng tụ.  TBBH : Thiết bị bay hơi.  MN : Máy nén. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - x - DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình Nội dung Trang Hình 2.1 Sơ đồ cơng nghệ sấy rau quả .......................................................................7 Hình 2.2: Kết cấu giản đồ trắc ẩm t-d..........................................................................9 Hình 2.3. Các quá trình trên giản đồ t-d....................................................................10 Hình 2.4. Sơ đồ tổng quát phân loại MN lạnh............................................................15 Hình 2.5. Máy nén kín (trái) và máy nén nửa kín (phải) ............................................15 Hình 2.6. Dàn bay hơi làm lạnh khơng khí. ...............................................................16 Hình 2.7. Dàn bay hơi làm lạnh nước. .......................................................................16 Hình 2.8. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng khơng khí.................................................16 Hình 2.9. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước. .......................................................17 Hình 2.10. Sơ đồ cấu tạo máy sấy bơm nhiệt.............................................................18 Hình 2.11. Sơ đồ nguyên lý máy sấy bơm nhiệt .......................................................18 Hình 4.1. Máy sấy khảo nghiệm. ...............................................................................24 Hình 4.2. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý máy sấy bơm nhiệt dùng để sấy thí nghiệm.....25 Hình 4.3. Quy trình cơng nghệ sấy ớt trên máy sấy thí nghiệm..................................27 Hình 4.4: Quá trình giảm ẩm của ớt theo thời gian ở 45oC ........................................29 Hình 4.5. Quá trình giảm ẩm của ớt theo thời gian ở 50oC ........................................30 Hình 4.6. Quá trình giảm ẩm của ớt theo thời gian ở 55oC ........................................32 Hình 4.7. Sơ đồ nguyên lý của TBS bơm nhiệt..........................................................38 Hình 4.8. Đồ thị I –d cho quá trình sáy lý thuyết. ......................................................40 Hình 4.9. Đồ thị I- d cho quá trình sấy thực...............................................................46 Hình 4.10. Sơ đồ nguyên lý của máy sấy bơm nhiệt. .................................................49 Hình 4.11. Chu trình hồi nhiệt ...................................................................................50 Hình 4.12. Cấu tạo dàn ngưng khơng khí đối lưu cưỡng bức. ....................................53 Hình 4.13. Cấu tạo dàn ngưng. ..................................................................................58 Hình 4.14. Cấu tạo dàn bay hơi. ...............................................................................59 Hình 4.16. Cấu tạo thiết bị hồi nhiệt. .........................................................................65 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - xi - DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng Nội dung Trang Bảng 4.1: Kích thước, khối lượng của quả ớt sừng trâu. ............................................23 Bảng 4.2. Đo ẩm độ đầu của ớt sừng trâu. .................................................................24 Bảng 4.3. Dung trọng ớt. ...........................................................................................24 Bảng 4.4. Thơng số tại các điểm nút của đồ thị..........................................................51 Bảng 4.5. Thơng số trạng thái của các điểm nút trên đồ thị của máy nén. ..................71 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 1 - Chương 1 MỞ ĐẦU Nước ta là nước nhiệt đới nên cĩ nhiều điều kiện thuận lợi để phát triển và chế biến rau quả cũng như các loại cây nơng sản, vì vậy diện tích gieo trồng và sản lượng khá cao. Tuy nhiên một số mặt hàng xuất khẩu cịn bị hạn chế do chất lượng chưa đạt yêu cầu, muốn cải thiện được khuyết điểm đĩ thì cơng nghệ chế biến và bảo quản sau thu hoạch cần được áp dụng ngay. Để hiện đại hĩa cơng nghệ sau thu hoạch rau quả trong ngành nơng nghiệp Việt Nam thì chúng ta cần phải tiếp cận và áp dụng các cơng nghệ sấy nhằm tạo ra các sản phẩm cĩ chất lượng cao là việc làm rất cần thiết và cấp bách trong giai đoạn mở cửa hội nhập kinh tế như hiện nay. Trong các loại nơng sản như cà chua, ớt, chuối, nấm…vv thì ớt cay là mặt hàng xuất khẩu tương đối cĩ giá trị. Sấy ớt là phương pháp làm khơ ớt bằng nhân tạo với nhiều ưu điểm: chủ động sản xuất, ít tốn thời gian và đảm bảo được chất lượng sản. Để đạt được những ưu điểm trên thì chúng ta phải chọn dạng máy sấy, chế độ sấy, các yếu tố ảnh hưởng đến như thế nào là tối ưu nhất? Với các loại rau, củ, quả, dược liệu… khi sấy ở nhiệt độ cao cĩ thể phá huỷ các chất hoạt tính sinh học như hooc mơn, màu, mùi vị, men, vitamin, protêin… và làm thay đổi chất lượng sản phẩm. Sấy lạnh bằng nguyên lý bơm nhiệt là một trong những phương pháp đáp ứng được những yêu cầu khắt khe về chất lượng sau khi sấy. Bởi vì tác nhân sấy cĩ độ ẩm thấp, nhiệt độ sấy thấp, tác nhân sấy tuần hồn gần như khép kín nên giữ được màu sắc, mùi vị và hạn chế được sự thay đổi bất lợi so với các phương pháp sấy thơng thường. Như vậy, việc tìm tịi và phát triển rộng rãi các hệ thống hút ẩm và sấy lạnh thực phẩm, nơng sản sau thu hoạch, lâm sản, dược liệu là một yêu cầu cấp bách khuyến khích phát triển nơng nghiệp, chuyển đổi cơ cấu cây trồng, sản xuất các mặt hàng thay thế nhập khẩu và xuất khẩu ra thị trường thế giới, tiết kiệm năng lượng, giảm vốn đầu tư và giá thành sản phẩm. Bơm nhiệt là thiết bị nhiệt-lạnh được xem là cĩ khả năng tiết kiệm năng lượng nhất hiện nay. Qua nhiều năm nghiên cứu và triển khai ứng dụng để hút ẩm và sấy lạnh thấy rằng bơm nhiệt cĩ rất nhiều ưu điểm và rất cĩ khả năng ứng dụng rộng rải Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 2 - trong điều kiện khí hậu nĩng ẩm, phù hợp với thực tế Việt Nam, mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật đáng kể. Bơm nhiệt sấy lạnh đặc biệt phù hợp với những sản phẩm cần giữ trạng thái, màu mùi, chất dinh dưỡng và khơng cho phép sấy ở nhiệt độ cao, tốc độ giĩ lớn. Đáp ứng những yêu cầu trên nên nhĩm chúng tơi đã thực hiện luận văn “nghiên cứu quy trình cơng nghệ sấy ớt, tính tốn và thiết kế máy sấy bơm nhiệt dùng để sấy ớt với năng suất 200kg/mẻ”. Mục đích của luận văn nhằm nghiên cứu qui trình cơng nghệ sây ớt và tính tốn thiết kế máy sấy bơm nhiệt dùng cho việc sấy ớt với năng suất 200kg/mẻ Cụ thể luận văn sẽ giải quyết các vấn đề sau: + Khảo nghiệm sấy ớt trên máy sấy bơm nhiệt sẵn cĩ ở Trung Tâm NL & MNN với nhiều chế độ sấy khác nhau, từ đĩ xác định được các thơng số làm việc thích hợp của quá trình sấy và thiết bị. + Tính tốn thiết kế máy sấy bơm nhiệt dùng sấy ớt với năng suất 200kg/mẻ dựa trên cơ sở các thơng số cơ bản rút ra từ kết quả khảo nghiệm. + Đề tài thực hiện với sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Văn Xuân và KS. Trần Thị Thanh Thủy, bắt đầu từ ngày 06/04/09 đến 30/06/09 tai Trung Tâm NL & MNN. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 3 - Chương 2 TỔNG QUAN 2.1. Tổng quan về ớt cay. 2.1.1. Đặc điểm, nguồn gốc và phân loại ớt cay. - Ớt cay cĩ tên khoa học là capsicum annum L họ cà solanaceae, cĩ nguồn gốc từ Mỹ, từ một dạng ớt cây hoang dại, Cây ớt là cây gia vị, thân thảo, thân dưới hĩa gỗ, cĩ thể sống vài năm, cĩ nhiều cành, nhánh lá mọc so le, hình thuơn dài, đầu nhọn, hoa mọc đơn độc ở kẽ lá. Quả ớt cĩ nhiều tên gọi khác nhau như Lạt Tiêu, Lạt Tử, Ngưu Giác Tiêu, Hải Tiêu... Cây ớt được thuần hĩa phát triển ở châu Âu và được trồng ở châu Á vào thế kỷ XVI. Ở nước ta, diện tích trồng ớt cay tập trung vào khoảng 3000 hecta, năm cao nhất (1988) lên tới 5700ha. Vùng ớt cay chuyên canh chủ yếu ở khu vực miền trung, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên – Huế. Mỗi tỉnh cĩ diện tích hàng nghìn ha. Sản phẩm ớt bột hiện đang đứng vị trí thứ nhất trong mặt hàng rau – gia vị xuất khẩu. Theo số liệu thống kê sơ bộ của Tổng cục Hải quan, Trong nửa đầu tháng 09/2007, kim ngạch xuất khẩu ớt của cả nước đạt trên 450 nghìn USD, tăng 16,7% so với cùng kỳ tháng trước, mang lại nhiều hiệu quả kinh tế cho nha nơng, Ớt cay là một lồi cây gia vị được ưa thích trên khắp thế giới nhơ màu sắc, mùi vị và cĩ giá trị dinh dưỡng lẫn giá tri y học. - Điều kiện trồng. Cây ớt phát triển tốt ở đất thịt nhẹ, đất pha cát dễ thốt nước. Hạt ớt nảy mầm ở 25-300C, dưới 100C hạt khơng mọc. Thời kỳ ra hoa cần nhiệt độ 15- 200C, cần nhiều ánh sáng. Cây ớt cĩ khả năng chịu hạn cao, lúc ra hoa chỉ cần độ ẩm trên 70%. Song khơng chịu được úng, độ ẩm trên 80%, bộ rễ kém phát triển, cây cịi cọc. - Ớt được chia thành nhiều loại như sau: + Ớt sừng bị: Được trồng rộng rãi ở vùng đồng bằng trung du Bắc bộ như Hà Nội, Thái Bình, Hưng Yên…vv. Thời gian sinh trưởng của ớt sừng bị từ 110 đến 115 ngày, tùy theo vụ. Quả dài 10 ÷ 12 cm, đường kính quả 1 ÷ 1,5cm. Khi chín màu đỏ tươi, Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 4 - trồng 35-40 ngày đã cĩ quả. Nếu trồng riêng rẽ từng cây trong vườn thì ớt sừng bị cĩ thể sống 2-3 năm. Tỉ lệ chất khơ 21 ÷ 22%. + Ớt chìa vơi: Được trồng phổ biến ở Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, các tỉnh ven biển Miền Trung. Thời gian sinh trưởng từ 115-120 ngày, cây cao 40 ÷ 45 cm cĩ 4 ÷ 5 cành, mỗi cây cho 40 ÷ 45 quả. Quả tương đối nhỏ quăn queo và nhiều hạt cĩ tỉ lệ chất khơ khoảng 18%. + Ớt cay 01: Hai giống ớt trên cĩ quả to, nhiều, màu đẹp nhưng hay bị thán thư, vi rút và nhện trắng phá hại. Phân viện khoa học miền Nam đã tạo ra được một số giống 01 do lai giứa ớt xiêm và ớt chỉ thiên cĩ chất lượng tốt hơn: chất khơ cao, bột quả giữ được màu đỏ, đẹp, được người tiêu dùng ưa thích, rất phù hợp với việc làm ớt bột. Chúng cĩ chiều dài 1,2 cm, đường kính khoảng 0,8 cm, lúc chín màu đỏ tươi tỉ lệ tươi trên khơ là 3,3/1. - Thời vụ trồng ớt tương đối rộng. Vụ đơng - xuân gieo hạt từ tháng 10 đến tháng 12, trồng vào tháng 1-2, thu hoạch từ tháng 4-5 đến tháng 6-7 năm sau. Vụ hè thu gieo hạt từ tháng 6-7, trồng vào tháng 8-9, thu hoạch vào tháng 1-2 năm sau. 2.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ - Diện tích ớt nước ta cĩ khoảng 8000ha, tập trung chủ yếu ở các tỉnh miền trung như Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên – Huế, Ninh Thuận, Bình Thuận và một số vùng ở Miền Nam như Củ Chi, Tây Ninh, Đồng Nai...vv. - Để xuất khẩu ớt tươi thì ớt phải thẳng, đồng đều và màu đỏ tươi. Cịn ở dạng tiêu thụ là ớt khơ thì khi sấy xong phải đảm bảo mùi vị, màu sắc, ẩm độ cuối cùng nằm khoảng 8 ÷ 10% là đạt tiêu chuẩn. Theo Hiệp Hội các Phịng Thương Mại và Cơng Nghiệp Ấn Độ. Trong tài khố 2007 - 2008, xuất khẩu ớt của Ấn Độ dự kiến đạt 200.000 tấn, cịn ở Việt Nam kim ngạch xuất khẩu ớt của cả nước đạt trên 450 nghìn USD, chủ yếu ở các thị trường như Singapor, Trung Quốc, Hà Lan…vv Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 5 -  Tham khảo một số doanh nghiệp xuất khẩu ớt trong 15 ngày đầu tháng 09/2007. Doanh nghiệp xuất khẩu Thị trường xuất khẩu Kim ngạch (USD) Cty Cổ phần Nơng thuỷ sản Đạt Doan Trung Quốc 165,500 Cty Cổ phần XNK Rau quả Đài Loan 68,040 Cty TNHH AGRI DEVELOPMENT Singapore 51,995 Chi nhánh Cty Cổ phần XNK Than Việt Nam tại TP.HCM Singapore 46,511 Cty TNHH Thực phẩm Asuzac Nhật Bản 22,848 Cty Hữu hạn Chế biến Gia vị Nedspice Việt Nam Hà Lan 22,250 Cty TNHH Thương mại DV Vận tải Sài Gịn Malayxia, Đài Loan 19,656 Cty TNHH Thực phẩm Vạn Đắc Phúc Đài Loan 16,537 Cty TNHH Thương mại Châu Hà Slovakia (Slovak Rep.) 15,360 Cty Cổ phần Thành Tùng Trung Quốc 15,162 DNTN Ngọc Tỷ Singapore 15,077 (theo: 2.1.3. Tính chất vật lý, thành phần hĩa học của ớt cay. a) Tính chất vật lý. - Kích thước của quả ớt: là loại ớt mà chúng tơi nghiên cứu thuộc dạng ớt sừng trâu cĩ chiều dài quả ớt 10 ÷15 cm và đường kính 1 ÷ 1,5cm. - Ẩm độ: ẩm độ đầu của ớt khi mới thu hoach dao động từ 80  87%. - Khối lượng thể tích: khối lượng thể tích là 297  367 kg/m3. b) Thành phần hĩa học của ớt. Ớt cay chứa một lượng capxaisin nhất định từ 0,05 ÷ 2%. Trong ớt đỏ cịn cĩ caroten vừa là chất màu vừa là chất dinh dưỡng. Màu đỏ của ớt khơng bền như cà chua dễ bị biến nâu dưới tác dụng nhiệt và mất màu dưới tác dụng của ánh sáng. Trong ớt cịn chứa các vitammin C, B1, B2 các axit xitric, malic mang giá trị dinh dưỡng cao. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 6 - 2.2. Sơ lược về cơng nghệ sấy rau quả. - Các sản phẩm rau quả ở Việt Nam rất phong phú và đa dạng. Tuỳ vào từng mùa, từng vùng, quá trình canh tác... sẽ cĩ nhiều loại khác nhau. - Một số tính chất của rau quả liên quan đến quá trình sấy: + Trong quá trình sấy rau quả xảy ra một loạt biến đổi hĩa sinh, hĩa lý, cấu trúc cơ học và các biến đổi bất lợi khác làm ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm. Những biến đổi cơ học bao gồm sự biến dạng, nứt, cong queo, biến đổi độ xốp...vv. Hàm lượng vitamin trong rau quả sấy thường thấp hơn trong rau quả tươi vì chúng bị phá hủy một phần trong quá trình sấy và xử lý trước khi sấy. + Để tránh hoặc làm chậm các biến đổi khơng thuận nghịch ấy, cũng như tạo điều kiện để ẩm thốt ra khỏi rau quả một cách dễ dàng, cần cĩ chế độ sấy thích hợp cho từng loại sản phẩm. - Sấy rau quả thường được thực hiện dưới ba dạng: nguyên dạng, lát mỏng, tinh bột hoặc nhũ tương. Tuỳ theo hình thức sản phẩm, cơng nghệ sấy rau quả cĩ thể thực hiện theo sơ đồ sau: (Hình 2.1) - Cơng đoạn chần, hấp nhằm tạo những biến đổi hố lý thuận lợi cho quá trình sấy sau này. Dưới tác dụng của hơi nước, các vi sinh vật bị tiêu diệt, các hệ thống enzim mất hoạt tính, hạn chế tối đa khả năng biến màu trong khi sấy rau quả. Những sản phẩm nhiều tinh bột khi chần sẽ làm hồ hố tinh bột, phá vỡ cân bằng bên trong tế bào dẫn đến sự thay đổi cấu trúc hệ thống cĩ lợi cho quá trình trao đổi nhiệt lúc sấy. - Xử lý hố chất nhằm hạn chế quá trình oxy hố làm biến màu hoa quả khi sấy. Các chất chống oxy hố thường được sử dụng là: axit sunfurơ, xitric và các muối Natri. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 7 - Hình 2.1 Sơ đồ cơng nghệ sấy rau quả 2.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy.  Nhiệt độ sấy: - Yếu tố ảnh hưởng nhiều đến chất lượng sản phẩm rau quả là nhiệt độ sấy. Nếu nhiệt độ sản phẩm trong quá trình sấy cao hơn 60 oC thì prơtêin bị biến tính. Nếu trên 90 oC thì fruetoza bắt đầu bị caramen hố, các phản ứng tạo ra mebanoizin, polime hố hợp chất cao phân tử ... xảy ra mạnh và ở nhiệt độ cao hơn nữa rau quả cĩ thể bị cháy. Rau quả địi hỏi cĩ chế độ sấy ơn hồ (nhiệt độ thấp). Nếu loại rau quả ít thành phần protêin thì nhiệt độ đốt nĩng sản phẩm cĩ thể lên đến 80-90 oC. Nếu tiếp xúc nhiệt Thành phẩm dạng bột Cơ đặc Sấy Nghiền nhỏ Bao gĩi Ép bánh Thành phẩm dạng nguyên Bao gĩi Nguyên liệu Rửa Chọn - phân loại Gọt sửa Cắt miếng (Hoặc để nguyên) Chần (hấp) Xử lý hố chất Chà Chà - Ép Sấy Thành phẩm dạng bản mỏng Bao gĩi Sấy Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 8 - trong thời gian ngắn như sấy phun thì nhiệt độ sấy cĩ thể lên đến 150 oC. Đối với sản phẩm khơng chần như chuối, đu đủ ... thì cĩ thể sấy nhiệt độ cao, giai đoạn đầu 90 - 100 oC, sau đĩ giảm dần xuống. - Quá trình sấy cịn phụ thuộc vào tốc độ tăng nhiệt độ của VLS. Nếu tốc độ tăng nhiệt quá nhanh thì bề mặt mặt VLS bị rắn lại và ngăn quá trình thốt ẩm. Ngược lại, nếu tốc độ tăng chậm thì cường độ thốt ẩm yếu.  Độ ẩm khơng khí: - Muốn nâng cao khả năng hút ẩm của khơng khí thì phải giảm độ ẩm tương đối của nĩ xuống. Cĩ 2 cách làm giảm độ ẩm tương đối của khơng khí:  Tăng nhiệt độ khơng khí bằng cách dùng calorife.  Giảm nhiệt độ khơng khí bằng cách dùng máy hút ẩm. - Nếu độ ẩm của khơng khí quá thấp sẽ làm rau quả nứt hoặc tạo ra lớp vỏ khơ trên bề mặt, làm ảnh hưởng xấu đến quá trình thốt hơi ẩm tiếp theo. Nhưng nếu độ ẩm quá cao sẽ làm tốc độ sấy giảm. - Khi ra khỏi lị sấy, khơng khí mang theo hơi ẩm của rau quả tươi nên độ ẩm tăng lên (thơng thường khoảng 40 - 60%). Nếu khơng khí đi ra cĩ độ ẩm quá thấp thì sẽ tốn năng lượng; ngược lại, nếu quá cao sẽ dễ bị đọng sương, làm hư hỏng sản phẩm sấy. Người ta điều chỉnh độ ẩm của khơng khí ra bằng cách điều chỉnh tốc độ lưu thơng của nĩ và lượng rau quả tươi chứa trong lị sấy.  Lưu lượng của khơng khí. - Trong quá trình sấy, khơng khí cĩ thể lưu thơng tự nhiên hoặc cưỡng bức. Trong các lị sấy, khơng khí lưu thơng tự nhiên với tốc độ nhỏ (nhỏ hơn 0,4m/s), do vậy thời gian sấy thường kéo dài, làm chất lượng sản phẩm sấy khơng cao. Để khắc phục nhược điểm này, người ta phải dùng quạt để thơng giĩ cưỡng bức với tốc độ trong khoảng 0,4  4,0 m/s trong các TBS. Nếu tốc độ giĩ quá lớn (trên 4,0 m/s) sẽ gây tổn thất nhiệt lượng.  Độ dày của lớp VLS. - Độ dày của lớp rau quả sấy cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy. Lớp nguyên liệu càng mỏng thì quá trình sấy càng nhanh và đồng đều, nhưng nếu quá mỏng sẽ làm Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 9 - giảm năng suất của lị sấy. Ngược lại, nếu quá dày thì sẽ làm giảm sự lưu thơng của khơng khí, dẫn đến sản phẩm bị "đổ mồ hơi" do hơi ẩm đọng lại. 2.2.2. Giản đồ trắc ẩm.  Kết cấu giản đồ trắc ẩm. - Giản đồ trắc ẩm được vẽ từ phương pháp thống kê các thơng số nhiệt động học của khơng khí dưới những điều kiện bình thường của mơi trường cho nên nĩ cũng chỉ áp dụng được ở những điều kiện như vậy - Giản đồ trắc ẩm cho ta biết 7 tính chất nhiệt động học của khơng khí ẩm ở áp suất 1 atmosphere:  Ẩm độ tương đối.  Ẩm độ tuyệt đối.  Nhiệt độ bầu khơ.  Nhiệt độ bầu ướt.  Nhiệt độ điểm sương.  Thể tích riêng.  Enthalpy. Hình 2.2: Kết cấu giản đồ trắc ẩm t-d - Trục tung thể hiện ẩm độ tuyệt đối của khơng khí ρa (kgH2O/kgkkk). - Trục hồnh thể hiện nhiệt độ bầu khơ của khơng khí - Các đường nghiêng hướng xuống từ trái sang phải và song song nhau chỉ enthalpy của khơng khí i (kJ/kgkkk). - Giao của đường enthalpy và đường φ = 100% chỉ nhiệt độ nhiệt kế ướt tw (0C). - Các đường thẳng rất dốc hướng từ trái sang phải chỉ các giá trị thể tích riêng (m3/kg) của khơng khí. - Các đường cong bắt đầu từ gĩc trái cho biết độ ẩm tương đối của kk φ%. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 10 -  Các quá trình sấy trên giản đồ t-d: Hình 2.3. Các quá trình trên giản đồ t-d.  Quá trình làm lạnh đẳng ẩm: - Khơng khí được làm lạnh khi đi vào dàn lạnh nhưng vẫn chưa tách được ẩm trong khơng khí (quá trình 1→2 trên hình 2.3).  Quá trình làm lạnh tách ẩm: - Khơng khí tiếp tục trao đổi nhiệt với dàn lạnh. Đến khi nhiệt độ của khơng khí thấp hơn nhiệt độ điểm sương thì ẩm trong khơng khí bắt đầu ngưng tụ thành nước (quá trình 2→3 trên hình 2.3.).  Quá trình gia nhiệt: - Khơng khí sau khi được tách ẩm tiếp tục qua TBNT để gia nhiệt làm giảm độ ẩm tương đối φ% nhằm tăng khả năng lấy ẩm từ VLS. Đồng thời làm tăng nhiệt độ t (0C), enthalpy I (kJ/kgkkk), thể tích riêng (m3/kgkkk). Quá trình 3→ 4 trên hình 2.3 chính là quá trình gia nhiệt TNS.  Quá trình sấy: - Khơng khí sau quá trình gia nhiệt được quạt thổi qua buồng sấy. Do áp suất riêng phần của hơi nước trong TNS nhỏ hơn áp suất riêng phần của nước trong VLS nên nước từ VLS chuyển thành hơi và đi vào tác nhân sấy (quá trình 4→1 trên hình 2.3). Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 11 - 2.2.3. Phân loại phương pháp sấy. Dựa vào trạng thái tác nhân sấy hay cách tạo ra động lực quá trình dịch chuyển ẩm ra khỏi vật liệu ẩm mà chúng ta cĩ hai phương pháp sấy:  Phương pháp sấy nĩng  Phương pháp sấy lạnh. a. Phương pháp sấy nĩng. - Trong phương pháp sấy nĩng TNS và VLS được đốt nĩng. Do TNS được đốt nĩng nên độ ẩm tương đối  giảm dàn đến phân áp suất hơi nước Pam trong TNS giảm. Mặt khác do nhiệt độ của VLS tăng lên nên mật độ hơi trong các mao quản tăng nên phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu cũng tăng theo cơng thức. φ = o r p p = exp       ro h p  2 (2.1) Trong đĩ: Pr: áp suất trên bề mặt cột mao dẫn, N/m2. Po: áp suất trên bề mặt thống, N/m2. δ: Sức căng bề mặt thống,N/m2. h : mật độ hơi trên cột dịch thể trong ống mao dẫn, kg/m3. o : mật độ dịch thể, kg/m3. - Như vậy trong hệ thống sấy nĩng cĩ hai cách để tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và mơi trường: - Giảm phân áp suất của hơi nước trong tác nhân sấy bằng cách đốt nĩng.Tăng phân áp suất hơi nước trong vật liệu sấy. - Tĩm lại, nhờ đốt nĩng cả tác nhân sấy và vật liệu sấy hoặc chỉ đốt nĩng vật liệu sấy mà hiệu số giữa phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật Phb và phân áp suất hơi nước trong tác nhân sấy Ph tăng lên dẫn đến quá trình dịch chuyển ẩm từ trong lịng vật liệu sấy ra bề mặt và đi vào mơi trường. - Do đĩ, HTS nĩng thường được phân loại theo phương pháp cung cấp nhiệt:  Hệ thống sấy đối lưu: Vật liệu sấy nhận nhiệt bằng đối lưu từ một dịch thể nĩng mà thơng thường là khơng khí nĩng hoặc khĩi lị. Hệ thống sấy đối lưu gồm: hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm, hệ thống sấy khí động…. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 12 -  Hệ thống sấy tiếp xúc: Vật liệu sấy nhận nhiệt từ một bề mặt nĩng. Như vậy trong hệ thống sấy tiếp xúc, người ta tạo ra độ chênh lệch áp suất nhờ tăng phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy. Hệ thống sấy tiếp xúc gồm: hệ thống sấy lơ, hệ thống sấy tang…  Hệ thống sấy bức xạ: Vật liệu sấy nhận nhiệt từ một nguồn bức xạ để dẫn ẩm dịch chuyển từ lịng vật liệu sấy ra bề mặt và từ bề mặt vào mơi trường. Ở đây người ta tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và mơi trường bằng cách đốt nĩng vật.  Hệ thống sấy dùng dịng điện cao tầng hoặc dùng năng lượng điện từ trường: Khi vật liệu sấy đặt trong mơi trường điện từ thì trong vật xuất hiện các dịng điện và chính dịng điện này sẽ đốt nĩng vật. Ưu điểm của phương pháp sấy nĩng: + Thời gian sấy bằng các phương pháp sấy nĩng ngắn hơn so với phương pháp sấy lạnh. + Năng suất cao và chi phí ban đầu thấp. + Nguồn năng lượng sử dụng cho phương pháp sấy nĩng cĩ thể là khĩi thải, hơi nước nĩng, hay các nguồn nhiệt từ dầu mỏ, than đá, rác thải,... cho đến điện năng. + Thời gian làm việc của hệ thống cũng rất cao. Nhược điểm + Chỉ sấy được các vật sấy khơng cần cĩ các yêu cầu đặc biệt về nhiệt độ. + Sản phẩm sấy thường hay bị biến màu và chất lượng khơng cao. b. Phương pháp sấy lạnh. - Trong phương pháp sấy lạnh, người ta tạo ra độ chênh áp suất hơi nước giữa VLS và TNS bằng cách giảm phân áp suất hơi nước trong TNS Ph nhờ giảm độ chứa ẩm d. Mối quan hệ đĩ được thể hiện theo cơng thức: Ph = d dB 621,0 . (2.2) Trong đĩ: B: áp suất mơi trường (áp suất khí trời). - Khi đĩ, ẩm trong vật liệu dịch chuyển ra bề mặt và từ bề mặt vào mơi trường cĩ thể trên dưới nhiệt độ mơi trường (t > 0 oC) và cũng cĩ thể nhỏ hơn 0 oC. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 13 - - Phương pháp sấy lạnh cĩ thể phân loại như sau:  HTS lạnh ở nhiệt độ t > 0 oC. - Với hệ thống sấy này, nhiệt độ VLS cũng như nhiệt độ TNS xấp xỉ bằng nhiệt độ mơi trường, TNS thường là khơng khí. Trước hết, khơng khí được khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh hoặc bằng các máy khử ẩm hấp phụ. Sau đĩ được đốt nĩng hoặc làm lạnh đến nhiệt độ yêu cầu rồi cho đi qua VLS. Khi đĩ, phân áp suất hơi nước trong TNS bé hơn phân áp suất hơi nước trên bề mặt VLS nên ẩm từ dạng lỏng sẽ bay hơi và đi vào TNS. Như vậy, quy luật dịch chuyển ẩm trong lịng VLS và từ bề mặt vật vào mơi trường trong các HTS lạnh giống như các loại HTS nĩng. Điều khác nhau ở đây là cách giảm phân áp suất hơi nước Ph trong TNS. Trong các HTS nĩng đối lưu người ta giảm Ph bằng cách đốt nĩng TNS (d = const) để tăng áp suất bão hồ dẫn đến giảm độ ẩm tương đối . Cịn các HTS lạnh cĩ nhiệt độ TNS bằng nhiệt độ mơi trường chẳng hạn, người ta tìm cách giảm phân áp suất hơi nước của TNS bằng cách giảm lượng chứa ẩm d kết hợp với quá trình làm lạnh (sau khử ẩm bằng hấp phụ) hoặc đốt nĩng (sau khử ẩm bằng làm lạnh).  HTS thăng hoa. - HTS thăng hoa là HTS lạnh mà trong đĩ ẩm trong VLS ở dạng rắn trực tiếp biến thành hơi đi vào TNS. Trong HTS này người ta tạo ra mơi trường trong đĩ nước trong VLS ở dưới điểm 3 thể, nghĩa là nhiệt độ của vật liệu T<273 oK và áp suất TNS bao quanh vật P<610 Pa. Khi đĩ nếu VLS nhận được nhiệt lượng thì nước trong VLS ở dạng rắn sẽ chuyển trực tiếp sang dạng hơi và đi vào TNS. Như vậy trong HTS thăng hoa, một mặt ta làm lạnh vật xuống dưới 0 oC mặt khác tạo chân khơng xung quanh VLS.  HTS chân khơng. - Nếu nhiệt độ VLS vẫn nhỏ hơn 273 oK nhưng áp suất TNS bao quanh vật P>610 Pa thì khi VLS nhận nhiệt lượng, nước trong VLS ở dạng rắn khơng thể chuyển trực tiếp thành hơi để đi vào TNS mà trước khi biến thành hơi, nước phải chuyển từ thể rắn qua thể lỏng. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 14 -  Ưu điểm của phương pháp sấy lạnh  Các chỉ tiêu về chất lượng như màu cảm quan, mùi vị, khả năng bảo tồn vitamin C cao.  Thích hợp để sấy các loại vật liệu sấy yêu cầu chất lượng cao, địi hỏi phải sấy ở nhiệt độ thấp.  Sản phẩm bảo quản lâu và ít bị tác động bởi điều kiện bên ngồi  Quá trình sấy kín nên khơng phụ thuộc nhiều vào điều kiện mơi trường.  Nhược điểm của phương pháp sấy lạnh.  Giá thành thiết bị cao, tiêu hao điện năng lớn.  Vận hành phức tạp, người vận hành cần cĩ trình độ kỹ thuật cao.  Cấu tạo thiết bị phức tạp, thời gian sấy lâu.  Nhiệt độ mơi chất sấy thường gần nhiệt độ mơi trường nên chỉ thích hợp với một số loại vật liệu, khơng sấy được các vật liệu dể bị vi khuẩn làm hư hỏng ở nhiệt độ mơi trường như bị ơi, thiu, mốc…  Do cuốn bụi nên cĩ thể gây tắc tại thiết bị làm lạnh. 2.3.4. Giới thiệu về máy sấy bơm nhiệt.  Bơm nhiệt là một thiết bị dùng để bơm một dịng nhiệt từ mức nhiệt độ thấp lên mức nhiệt độ cao hơn, phù hợp với nhu cầu cấp nhiệt. Để duy trì bơm nhiệt hoạt động cần tiêu tốn một dịng năng lượng khác (điện năng hoặc nhiệt năng). Như vậy máy lạnh cũng là một loại bơm nhiệt và cĩ chung một nguyên lý hoạt động. Các thiết bị của chúng là giống nhau. Người ta chỉ phân biệt máy lạnh với bơm nhiệt ở mục đích sử dụng mà thơi. Máy lạnh gắn với việc sử dụng nguồn lạnh ở thiết bị bay hơi cịn bơm nhiệt gắn với việc sử dụng nguồn nhiệt ở thiết bị ngưng tụ. Do yêu cầu sử dụng nguồn nhiệt nên bơm nhiệt hoạt động ở cấp nhiệt độ cao hơn.  Cấu tạo máy sấy bơm nhiệt: Gồm các thành phần sau: 1) Mơi chất và cặp mơi chất Mơi chất và cặp mơi chất của bơm nhiệt cĩ yêu cầu như máy lạnh. Một vài yêu cầu đặc biệt hơn xuất phát từ nhiệt độ sơi và ngưng tụ cao hơn, gần giống như chế độ nhiệt độ cao của điều hịa khơng khí, nghĩa là cho đến nay người ta vẫn sử dụng các loại mơi chất như: R12, R22, R502 và MR cho máy tuabin. Gần đây người ta chú ý đến Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 15 - việc sử dụng các mơi chất mới cho bơm nhiệt nhằm nâng cao nhiệt độ dàn ngưng như: R22, R113, R114, R12B1, R142… 2) Máy nén lạnh. Cũng như máy nén lạnh, máy nén là bộ phận quan trọng nhất của bơm nhiệt. Tất cả các dạng máy nén của máy lạnh đều được ứng dụng trong bơm nhiệt. Đặc biệt quan trọng là máy nén piston trượt, máy nén trục vít và máy nén tuabin. Một máy nén bơm nhiệt cần phải chắc chắn, tuổi thọ cao, chạy êm và cần phải cĩ hiệu suất cao trong điều kiện thiếu hoặc đủ tải. Trong kỹ thuật lạnh người ta phân loại máy nén lạnh thành những kiểu sau: Hình 2.4. Sơ đồ tổng quát phân loại MN lạnh. Hình 2.5. Máy nén kín (trái) và máy nén nửa kín (phải) Máy nén turbinMáy nén pittơng quay Máy nén pittơng dao động Máy nén động học Máy nén thể tích Máy nén lạnh Máy nén: - Trục vít - Roto lăn - Roto tấm trượt - Roto xoắn ốc Máy nén: - Pittơng trượt - Con lắc - Kiểu màng Máy nén: - Li tâm - Hướng trục Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 16 - 3) Các thiết bị trao đổi nhiệt. Các thiết bị trao đổi nhiệt cơ bản trong bơm nhiệt là thiết bị bay hơi và thiết bị ngưng tụ. Máy lạnh hấp thụ cĩ thêm thiết bị sinh hơi và hấp thụ. Giống như máy lạnh, thiết bị ngưng tụ và bay hơi của bơm nhiệt cũng bao gồm các dạng: ống chùm, ống lồng ngược dịng, ống đứng và ống kiểu tấm. Các phương pháp tính tốn cũng giống như các chế độ điều hồ nhiệt độ. Một số hình ảnh về thiết bị trao đổi nhiệt. Hình 2.6. Dàn bay hơi làm lạnh khơng khí. Hình 2.7. Dàn bay hơi làm lạnh nước. Hình 2.8. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng khơng khí. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 17 - Hình 2.9. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước. 4) Thiết bị phụ của bơm nhiệt. Tất cả các thiết bị phụ của bơm nhiệt giống như thiết bị phụ của máy lạnh. Xuất phát từ yêu cầu nhiệt độ cao hơn nên địi hỏi về độ tin cậy, cơng nghệ gia cơng thiết bị cao hơn. Đây cũng là vấn đề đặt ra đối với dầu bơi trơn và đệm kín các loại trong hệ thống. Do bơm nhiệt phải hoạt động ở chế độ áp suất và nhiệt độ gần sát với giới hạn tối đa nên các thiết bị tự động rất cần thiết và phải hoạt động với độ tin cậy cao để phịng ngừa hư hỏng các thiết bị khi chế độ làm việc vượt quá giới hạn cho phép. Đối với van tiết lưu, bơm nhiệt cĩ chế độ làm việc khác máy lạnh nên cũng cần cĩ van tiết lưu phù hợp. 5) Thiết bị ngoại vi của bơm nhiệt. Thiết bị ngoại vi của bơm nhiệt là những thiết bị hỗ trợ cho bơm nhiệt phù hợp với từng phương án sử dụng của nĩ. Thiết bị ngoại vi của bơm nhiệt gồm một số loại sau: + Các phương án động lực của máy nén như: động cơ điện, động cơ gas, động cơ diesel hoặc động cơ giĩ…vv + Các phương án sử dụng nhiệt thu ở dàn ngưng tụ. Nếu là sưởi ấm thì cĩ thể sử dụng dàn ngưng trực tiếp hoặc gián tiếp qua một vịng tuần hồn chất tải nhiệt, cĩ thể sử dụng để sấy, nấu ăn, hút ẩm…Mỗi phương án địi hỏi những thiết bị hỗ trợ khác nhau. + Các phương án cấp nhiệt cho dàn bay hơi. Trường hợp sử dụng dàn lạnh đồng thời với nĩng thì phía dàn bay hơi cĩ thể là buồng lạnh hoặc chất tải lạnh. Ngồi ra cũng cĩ thể sử dụng dàn bay hơi đặt ngồi khơng khí, dàn bay hơi sử dụng nước giếng Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 18 - là mơi trường cấp nhiệt. Cũng cĩ những phương án như dàn bay hơi đặt ở dưới nước, đặt ở dưới đất hoặc sử dụng năng lượng mặt trời. + Các thiết bị điều khiển, kiểm tra tự động sự hoạt động của bơm nhiệt và các thiết bị hỗ trợ. Đây là những thiết bị tự động điều khiển các thiết bị phụ trợ ngồi bơm nhiệt để phù hợp với hoạt động của bơm nhiệt.. Nguyên lý làm việc và đặc điểm.  Sơ đồ nguyên lý. Hình 2.10. Sơ đồ cấu tạo máy sấy bơm nhiệt t 1 2 3 1t 3t t2 3d 1d =1 00 % d Hình 2.11. Sơ đồ nguyên lý máy sấy bơm nhiệt Máy nén Nước ngưng tụ thải ra ngoài Dàn lạnh Dàn nĩng Buồng sấy Tái tuần hoàn toàn bộ tác nhân sấy Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 19 -  Nguyên lý làm việc: - TNS là khơng khí ẩm được làm lạnh từ trạng thái ban đầu 3 đến trạng thái 1, quá trình làm lạnh này cĩ t1< tds ứng với trạng thái 3 của KKA, phần lớn lượng nước trong KKA được tách ra trong giai đoạn này. Ở trạng thái 1 khơng khí cĩ độ ẩm  =100% và nhiệt độ rất thấp. Do đĩ ta phải gia nhiệt cho khơng khí bằng điện trở hay dàn nĩng của máy lạnh đến nhiệt độ t2 (ứng với độ ẩm tương đối 2 nhỏ đến giá trị cần thiết). Sau đĩ khơng khí ở trạng thái 2 được đưa vào buồng sấy. - Do ở trạng thái 2 khơng khí cĩ độ ẩm tương đối 2 rất nhỏ cho nên nĩ sẽ hấp thụ nước từ vật cần sấy và ra khỏi buồng sấy ở trạng thái 3  Đặc điểm:  Quá trình cĩ thể tái tuần hồn tồn bộ TNS.  TNS đĩng vai trị trung gian hấp thụ nước từ VLS, nước này được ngưng tụ ở dàn lạnh và được thải ra ngồi.  Quá trình sấy khơng cần thải bỏ tác nhân sấy nên đảm bảo rất vệ sinh.  Cĩ thể giữ được mùi vị và màu sắc của VLS như lúc cịn tươi.  Ứng dụng để sấy các loại VLS khơng chịu được nhiệt độ cao như rau quả, mật ong, sản phẩm chứa nhiều Vitamin...  Đầu tư ban đầu lớn (do cĩ hệ thống máy lạnh)  Sản phẩm thu được cĩ chất lượng rất cao. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 20 - Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Thời gian và địa điểm - Thời gian: thực hiện đề tài từ 06/04/2009 đến ngày 30/06/2009. - Địa điểm: tại Trung Tâm NL & MNN Trường Đại Học Nơng Lâm Tp.HCM 3.2. Nguyên liệu và trang thiết bị thí nghiêm.  Vật liệu sấy: Là ớt cay loại sừng trâu chín mua ở chợ Thủ Đức, cùng một giống, một loại và từ một đầu mối cung cấp để cĩ được nguyên liệu đầu vào ổn định. Chọn những trái chín cịn nguyên cĩ kích thước tương đối đồng đều, hình dạng khơng bị cong méo. Máy sấy thí nghiệm là máy sấy bơm nhiệt tại trường.  Dụng cụ thí nghiệm: - Nhiệt kế bầu khơ, bầu ướt co độ chính xác độ chính xác 10C, dùng đo nhiệt độ để xác định ẩm độ mơi trường, do Trung Quốc sản xuất. - Nhiệt kế Bourdon để đo nhiệt độ bầu khơ, độ chính xác 10C, để đo nhiệt độ bầu khơ, hiệu DAEWON do KOREA sản xuất. - Thước thẳng, thước kẹp, dùng để đo kích thước trái ớt, độ chính xác 0,05mm, do Nhật sản xuất. - Áp kế nghiêng dùng đo áp suất khơng khí sấy do Trung Tâm NL & MNN sản xuất - Cân đồng hồ Nhơn Hịa cĩ giới hạn cao nhất là 2000g, độ chính xác 10g. - Cân điện tử 310g, độ chính xác 0,01g, do Đức sản xuất, đồng hồ bấm giờ, các khay đựng. - Đồng hồ điện năng HIOKI của Nhật sản xuất - Đồng hồ đo tốc độ giĩ Windmaster 2 dùng đo tốc độ giĩ do Đức sản xuất. 3.3. Phương pháp xác định các tính chất cơ lý của VLS. 3.3.1. Xác định kích thước và khối lượng của VLS: Sử dụng thước kẹp cĩ độ chính xác là 0,05mm cĩ thang đo từ 0,05100mm. Kích thước ban đầu (kích thước dài) là kích thước lớn nhất của trái ớt. Kích thước ngang (đường kính) đo gần giữa trái ớt. Chúng tơi tiến hành đo thí nghiệm 10 lần và thu được kết quả trung bình của trái ớt. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 21 - 3.3.2. Xác định ẩm độ của VLS. Ẩm độ là một thơng số kỹ thuật quan trọng và làm cơ sở cho quá trình sấy. Căn cứ vào ẩm độ đầu và cuối mà chúng tơi cĩ thể tính được thời gian sấy lý thuyết cũng như thời gian bảo quản. Ẩm độ đầu của ớt được xác định bằng phương pháp tủ sấy sau khi đưa ớt qua xử lý hĩa chất và chần. 3.3.3. Xác đinh dung trọng của VLS. Do khơng cĩ dụng cụ đo dung trọng của VLS, dung trọng của VLS được đo như sau: dùng xơ đựng đầy ớt ngang bằng miệng, đặt lên cân lấy số liệu và sau đĩ đổ nước vào bằng miệng xơ rồi cân nước. Lặp lại thí nghiệm 3 lần và lấy kết quả trung bình. 3.3.4. Phương pháp xác định màu: Bằng cách đánh giá cảm quan của nhiều người 3.4. Phương pháp bố trí thí nghiệm. 3.4.1. Lựa chọn chế độ sấy. Chúng tơi cĩ thể thay đổi nhiều chế độ sấy khác nhau như: lưu lượng giĩ, vận tốc giĩ, ẩm độ TNS, nhiệt độ sấy…vv để tìm ra quy trình cơng nghệ sấy ớt thích hợp. Do thời gian hạn chế, hơn nữa máy sấy dùng để khảo nghiệm cịn để cho sinh viên khác thực tập nên chúng tơi chỉ chọn một thơng số là nhiệt độ để tiến hành khảo nghiệm. Mặt khác khi sấy rau quả, nếu nhiệt độ sấy lớn hơn 600C sẽ làm protein bị biến tính nên chúng tơi chọn ba mức nhiệt độ sấy là 450C, 500C, 550C để sấy khảo nghiệm. Vậy chúng tơi bắt đầu sấy thí nghiệm trên máy sấy bơm nhiệt với ba mức nhiệt độ là 450C, 500C, 550C. Mỗi mức nhiệt độ chúng tơi tiến hành hai lần thí nghiệm, như vậy cĩ tất cả là 6 lần thí nghiệm. 3.4.3. Phương pháp tiến hành thí nghiệm. Cân VLS cho vào các khay rồi đưa vào máy sấy, mở máy hoạt động và tiến hành lấy số liệu. Sau 1h ta đo được nhiệt độ mơi trương, nhiệt độ sấy một lần. Sau 2h đo khối lượng ớt trong các khay để xác định sự giảm ẩm của vật liệu. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 22 - 3.5. Phương pháp xác định các chỉ tiêu. - Ẩm độ ban đầu của vật liệu được xác định bằng phương pháp tủ sấy.  Ẩm độ theo cơ sở ướt: %100.%100. ak aa a GG G G G   (3.1)  Ẩm độ theo cơ sở khơ: %100. k a k G G (3.2) Trong đĩ: Ga: khối lượng nước chứa trong vật liệu. G = Ga + Gk : khối lượng của tồn bộ vật liệu ẩm.  Ảm độ tức thời được xác định theo cơng thức: i = 100 – [G1 (100 – 1)]/Gi % (3.3) Trong đĩ: i: ẩm độ tức thời theo cơ sở ướt tại thời điểm i. % G1: khối lượng ướt ban đầu, g 1: ẩm độ ban đầu của ớt, % Gi: khối lượng ớt ở thời gian i, g 3.6. Phương pháp phân tích cảm quan. Việc đánh giá cảm quan được tiến hành bằng cách cho điểm theo thang tiểm từ 1  5. Hội đồng đánh giá cảm quan gồm 10 người, đánh giá tổng quan về chất lượng. Cảm quan ớt sấy gồm chỉ tiêu, màu sắc, mùi vị, trạng thái cấu trúc. Mẫu đánh giá theo phụ lục 3.7. Phương pháp xử lý số liệu. Xử lý trên Excel để tính tốn và vẽ các đồ thị thể hiện các yếu tố trong quá trình sấy. 3.8. Tính tốn chi phí sấy và hiệu quả kinh tế. Tính tốn chi phí và hiệu quả kinh tế của máy sấy bơm nhiệt dùng để sấy ớt Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 23 - Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1. Thí nghiệm sấy ớt trên máy sấy bơm nhiệt. 4.1.1. Mục đích và yêu cầu:  Mục đích: Dựa vào các tính chất cơ lý của ớt, tham khảo tài liệu, học hỏi các kinh nghiệm từ các đơn vị cĩ liên quan để chọn chế độ sấy phù phợp như: nhiệt độ, lưu lượng giĩ, ẩm độ ...vv. Tiến hành thí nghiệm sấy với các thơng số đã xác định từ đĩ rút ra các kết luận cần thiết về quy trình cơng nghệ sấy ớt trên máy sấy bơm nhiệt. Qua đĩ chúng tơi tính tốn và thiết kế máy sấy bơm nhiệt với năng suất 200kg/mẻ dùng để sấy ớt.  Yêu cầu: Để đạt yêu cầu, sau khi sấy, ớt phải khơ đều mà vẫn giữ nguyên được màu sắc, mùi vị và trạng thái. Bề mặt của ớt khơng bị nhăn, ớt vẫn giữ được trạng thái nguyên hình, khơng bị giịn, dễ vỡ. Cĩ thể bảo quản trong thời gian dài. 4.1.2. Vật liệu khảo nghiệm. Là ớt loại sừng trâu chín mua ở chợ Thủ Đức, cùng một giống, một loại và từ một đầu mối cung cấp để cĩ được nguyên liệu đầu vào ổn định. Chọn những trái chín cịn nguyên cĩ kích thước tương đối đồng đều, hình dạng khơng bị cong méo. Tính chất cơ lý của trái ớt.  Kích thước và khối lượng. Kích thước, hình dáng và khối lượng liên quan đến việc chế biến, vận chuyển và bảo quản, nĩ được xem là thơng số kỹ thuật quan trọng cho từng loại sản phẩm. Chúng tơi đã tiến hành đo thí nghiệm và thu được kết quả. Bảng 4.1: Kích thước, khối lượng của quả ớt sừng trâu. Đường kính (cm) Chiều dài (cm) Khối lượng (g) 1,5  2,5 10  15 297  367  Ẩm độ đầu của ớt. Ẩm độ là một thơng số kỹ thuật quan trọng và làm cơ sở cho quá trình sấy. Căn cứ vào ẩm độ đầu và ẩm độ cuối mà chúng ta cĩ thể tính được thời gian sấy lý thuyết Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 24 - cũng như thời gian bảo quản. Tiến hành thí nghiệm và xác định được ẩm độ đầu của sau khi đưa ớt qua xử lý hĩa chất và chần. Bảng 4.2. Đo ẩm độ đầu của ớt sừng trâu. Khối lượng ớt đầu(g) Khối lượng ớt khơ(g) Ẩm độ(%) M07 = 38,39 M07 = 5,02 M07 = 86,92 M32 = 31,33 M32 = 4,06 M32 = 87,04 GL2III = 32,04 GL2III = 4,38 GL2III = 86,33 Ẩm độ trung bình 86,7 %  Như vậy, ẩm độ của ớt giao động từ 86 88% và cĩ giá trị trung bình 86,7%.  Dung trọng của ớt. Dung trọng là một thống số vật lý liên quan đến quá trình sấy, biết được dung trọng chúng ta cĩ thể tính được kích thước của buồng sấy…vv. Dung trọng của ớt dao động trong khoảng 355  367 kg/m3 cĩ dung trọng trung bình là 366,57 kg/m3. Bảng 4.3. Dung trọng ớt. Thứ tự Klượng (ớt + bì) (g) Klượng ( nước + bì) (g) Klượng bì (g) Dung trọng (kg/m3) 1 580 1575 5 366,24 2 575 1560 5 366,56 3 560 1560 5 366,91 4.1.3. Máy sấy dùng trong khảo nghiệm. Hình 4.1. Máy sấy khảo nghiệm. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 25 -  Cấu tạo: Máy sấy làm việc với năng suất 2kg/mẻ, cĩ cơng suất tổng 3,3kW, tác nhân sấy đi ngang khay. Buồng sấy gồm 2 khay hình chữ nhật cĩ kích thước dài x cao x rộng = 400x200x300, mặt sàn khay sấy được làm bằng lưới thép. Bề ngồi của buồng sấy và ống dẫn khí được bọc cách nhiệt bằng bơng thủy tinh. Tác nhân sấy được lưu thơng nhờ quạt ly tâm(1) đặt sau buồng sấy. Bộ phận bơm nhiệt gồm máy nén cĩ cơng suất 0,42kW, quạt, dàn bay hơi và dàn ngưng. Dàn ngưng được chia làm 2 dàn( dàn ngưng chính và dàn ngưng phụ). Dàn ngưng chính dùng để gia nhiệt cho tác nhân sấy, dàn ngưng phụ được quạt(4) thổi qua để giải nhiệt cho mơi chất lạnh.Trước dàn lạnh cĩ gắn quạt(5) thổi làm tăng vận tốc sấy. Máy sấy cịn được gắn thêm 4 điện trở, mỗi điện trở cĩ cơng suất 0,47kW. Vị trí lắp đặt được bố trí cụ thể qua hình 4.2. 151311 10 9 7 6 5 4 3 2 1 12 8 14 17 18 19 16 1.Quạt ly tâm 2.Dàn lạnh 3.Dàn nĩng phụ 4.Quạt giải nhiệt dàn nĩng phụ 5.Quạt thổi 6.Máy nén 7.Dàn nĩng chính 8.Van chặn 9.Hộp điện 10.Điện trở 11.Ống dẫn 12.Lưới phân bố giĩ 13.Buồng sấy 14.Bĩng đèn 15.Khay đựng VLS 16.Van chặn 17.Van khí thốt 18.Van hồi lưu 19.Van hút khí Hình 4.2. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý máy sấy bơm nhiệt dùng để sấy thí nghiệm. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 26 -  Nguyên lý hoạt động: Van (16),( 17), (19) đĩng, van (8), (18) mở. Quạt (1) hút khơng khí và ẩm của VLS trong buồng sấy thổi vào dàn lạnh (2), dịng khơng khí ẩm qua dàn lạnh sẽ ngưng tụ thành nước, nước được đưa ra ngồi theo máng dẫn. Dịng khơng khí tiếp tục tục đi vào dàn nĩng (7) và qua điện trở (10) để gia nhiệt lên đến nhiệt độ yêu cầu. Dịng khơng khí cĩ nhiệt độ cao, ẩm độ thấp sẽ đi vào buồng sấy nhận ẩm từ VLS nhờ quạt đẩy đến dàn lạnh tách ẩm ra ngồi. Như vậy TNS được tuần hồn 100% và ẩm trong VLS được ngưng tụ tại dàn lạnh được đưa ra ngồi qua máng dẫn sẽ làm ớt giảm ẩm dần và khơ.  Thơng số làm việc của máy sấy khảo nghiệm:  Năng suất 2kg/mẻ gồm 2 khay.  Cơng suất các thiết bị: Máy nén 0,42 kW, quạt 0,7 kW, điện trở 0,47*4 kW.  Cơng suất tổng: 3,30 kW 4.1.4. Xác định quy trình cơng nghệ sấy ớt. - Qua khảo nghiệm quy trình sấy ớt trên máy sấy thí nghiệm được thực hiện như hình vẽ 4.2 ở dưới. - Trước khi sấy, ớt tươi được xử lý cơ học (chọn, rửa, cắt cuống), ngâm ớt trong nước muối 30 phút với nồng độ 4g muối/1lít nước ngâm sau đĩ rửa sạch. Tiếp theo chần nước nĩng 75800C từ 46 phút rồi lấy ra. Tác dụng của việc chần là loại trừ tạp chất loại bỏ phần lớn các vi sinh vật bám dính lên bề mặt quả cũng như ở các phần hư hỏng. Mặt khác, chần cịn cĩ tác dụng tiêu diệt các enzim cĩ sẵn trong nguyên liệu, các enzim này xúc tác trong quá trình ơxy hĩa và phân giải một số hợp chất tự nhiên cĩ trong ớt, làm cho sản phẩm sấy giữ được màu sắc, mùi vị ban đầu. Trong các enzim đĩ, đáng kế nhất là peroxyđaza và polyphenoloxyđaza, thủ phạm gây ra biến màu. Các enzim này bị nhiệt phân ở 78 - 800C vì vậy nên chần và xử lý nhiệt ở nhiệt độ 800C. - Chần cịn cĩ tác dụng làm biến đổi trạng thái keo của nguyên liệu, làm cho mơ thực vật mềm ra, làm lớp màng ngồi bị phá hoại để cho nước thốt ra dễ dàng hơn.Vì vậy cần làm sạch ớt trước khi xử lý nhiệt. Cĩ thể dùng máy rửa thổi khí, cũng cĩ thể rửa bằng tay. Phải nhặt sạch các tạp chất, cuống cắt sát đài quả. Rồi xếp chúng vào khay chứa và đưa vào máy sấy. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 27 - - Cho ớt vào khay, rồi đưa vào buồng sấy, cho máy sấy chạy liên tục và thay đổi nhiệt độ sấy ỏ 3 mức trong khoảng từ 45550C. Hình 4.3. Quy trình cơng nghệ sấy ớt trên máy sấy thí nghiệm. - Kiểm tra khối lượng cuả ớt sau khi sấy, nếu đạt tỉ lệ tươi/ khơ bằng 6,92  6 (tương đương với ẩm độ 8  10%) thì ngưng sấy. Làm nguội ớt cho đến khi đạt nhiệt độ bình thường rồi đĩng gĩi. Đĩng gĩi ớt sấy trong bao tải sợi PP (bao dứa) cĩ lĩt túi PE bên trong, khâu kín miệng và bảo quản ở kho khơ ráo thống mát.Việc bảo quản ớt sấy cũng như các loại rau sấy khác là một điều hết sức quan tâm đúng mức trong dây truyền cơng nghệ sấy. Hàm ẩm của ớt sấy khá thấp, khả năng hút ẩm rất mạnh nên bao bì phải đủ kín và mơi trường trong kho tương đối khơ. Nếu ớt hút ẩm trở lại, vi sinh vật cĩ điều kiện phát triển sẽ gây hư hỏng. Biểu hiện của hư hỏng là các vết mốc bám, những chỗ mềm nát là điểm thích hợp cho cơn trùng tấn cơng và để trứng. Sự phát triển của vi sinh vật và cơn trùng làm tăng thêm độ ẩm trong sản phẩm, dẫn đến những Cắt cuống, rửa sạch Chần nước sơi ở nhiệt độ 75 – 80 oC (45 phút) Xếp vào khay SẤY Đĩng gĩi và bảo quản Ớt khơ ẩm độ 810% Ngâm nước muối 30 phút Ớt tươi ẩm độ đầu (86  88 %) Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 28 - sự hư hỏng triệt để hơn, tai hại hơn. Sự phát triển của một chủng nấm sinh độc tố Aflatoxin cịn gây nguy hiểm cho người sử dụng. Vậy nên việc duy trì thơng thống, bảo đảm sự khơ ráo trong kho bảo quản là rất cần thiết. - Hàng ngày, hàng tuần cần kiểm tra và kịp thời xử lý các tổn thất để đề phịng tổn thất trong bảo quản. Bao bì càng chắc bền, càng dày càng tốt. Cần đề phịng va trạm trong vận chuyển và bảo quản gây ra các vết rách, thủng làm mất khả năng chống ẩm của bao bì. Ớt bột là sản phẩm được chế biến từ ớt sấy, ớt sấy phải đạt tiêu chuẩn khơ, sạch và tốt. Phải cĩ độ ẩm 8  10%, khơng cĩ tạp chất, vặt sạch cuộng, khơng cĩ các dấu hiệu hư hỏng, khơng mốc mọt. Phải cĩ màu sắc đẹp, mùi vị tự nhiên. Trước khi xay, cần kiểm tra lại hàm ẩm và chọn lại để loại bỏ ớt khơng đạt yêu cầu. Nếu hàm ẩm cao, cần cho qua máy sấy sấy lại. Mỗi loại nguyên liệu cĩ màu sắc và độ cay khác nhau, do đĩ phải xay riêng và đĩng gĩi riêng. 4.1.5. Chọn chế độ sấy thí nghiệm. Do máy sấy khảo nghiệm là máy sấy bơm nhiệt được đặt tại trung tâm NL & MNN của trường Đại Học Nơng Lâm Tp Hồ Chí Minh với ẩm độ của TNS thấp, quạt khơng cĩ dụng cụ làm thay đổi lưu lượng, hơn nữa khi sấy rau quả nếu nhiệt độ sấy lớn hơn 600C sẽ làm Protein bị biến tính nên chúng tơi chỉ chọn một thơng số là nhiệt độ với ba mức 450C, 500C, 550C để sấy thí nghiệm. 4.1.6. Kết quả khảo nghiệm. Thí nghiệm sấy ở nhiệt độ 450C Thí nghiệm được thực hiện ngày 14 và 21/05/2009 với các số liệu ban đầu của các ngày như sau:  Ngày 14/05/2009: Khối lượng ớt trên các khay: Khay 4 = 760g, khay 5 = 710g. Ẩm độ ban đầu 86,7%, sấy xuống ẩm độ 8%. Số liệu thu được trong quá trình sấy ở phụ lục 3.  Ngày 21/05/2009: Khối lượng ớt trên các khay: Khay 4 = 660g, khay 5 = 660g Ẩm độ ban đầu 86,7%, sấy xuống ẩm độ 8%. Số liệu thu được trong quá trình sấy ở phụ lục 6. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 29 - Đồ thị giảm ẩm của quá trình sấy ớt ở 450C Hình 4.4: Quá trình giảm ẩm của ớt theo thời gian ở 45oC Nhận xét: - Thời gian sấy ở nhiệt độ 45oC dao động trong khoảng 3236 (giờ) - Trong khoảng 24(giờ) đầu của ngày 21/05, tốc độ thốt ẩm của hai khay gần như nhau, do chúng tơi chuyển đổi vị trí các khay sau mỗi lần cân. Trong khoảng từ 24-36(giờ) khay 4 đặt trên nên tốc độ thốt ẩm chậm, khay 5 đặt dưới khơ trước. Ngày 14/05 trong khoảng 28(giờ) đầu thì tốc độ giảm ẩm của khay 4 nhanh hơn khay 5, về sau đổi vị trí khay 4 lên trên nên thời gian sấy như nhau. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 30 - Thí nghiệm sấy ở nhiệt độ 500C. - Thí nghiệm được thực hiện ngày 07 và 18/05/2009 với các số liệu ban đầu của các ngày như sau:  Ngày 07/05/2009: Khối lượng ớt trên các khay: Khay 4 = 870g, khay 5 = 970g. Ẩm độ ban đầu 86,7%, sấy xuống ẩm độ 8%. Số liệu thu được trong quá trình sấy ở phụ lục 1.  Ngày 18/05/2009: Khối lượng ớt trên các khay: Khay 4 = 730g, khay 5 = 710g Ẩm độ ban đầu 86,7%, sấy xuống ẩm độ 8%. Số liệu thu được trong quá trình sấy ở phụ lục 4. Đồ thị giảm ẩm quá trình sấy ớt ở 500C Hình 4.5. Quá trình giảm ẩm của ớt theo thời gian ở 50oC Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 31 -  Nhận xét: - Thời gian sấy ở 50oC giao động từ 24  28 (giờ) - Trong khoảng 8(giờ) đầu, tốc độ thốt ẩm của hai khay gần như nhau. Sau 8h tiếp theo tốc độ thốt ẩm của khay 4 nhanh hơn khay 5, trong 4(giờ) cuối cùng, đổi khay 4 lên trên, khay 5 xuống dưới thì thời gian sấy hai khay đều nhau. Thí nghiệm sấy ở nhiệt độ 55oC - Thí nghiệm được thực hiện ngày 12 và 19/05/2009 với các số liệu ban đầu của các ngày như sau:  Ngày 12/05/2009: Khối lượng ớt trên các khay: Khay 4 = 810g, khay 5 = 810g. Ẩm độ ban đầu 86,7%, sấy xuống ẩm độ 8%. Số liệu thu được trong quá trình sấy ở phụ lục 2.  Ngày 19/05/2009: Khối lượng ớt trên các khay: Khay 4 = 660g, khay 5 = 660g Ẩm độ ban đầu 86,7%, sấy xuống ẩm độ 8%. Số liệu thu được trong quá trình sấy ở phụ lục 5. Đồ thị giảm ẩm quá trình sấy ớt ở 550C Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 32 - Hình 4.6. Quá trình giảm ẩm của ớt theo thời gian ở 55oC Nhận xét: - Thời gian sấy ở 550C giao động từ 22 24(giờ). - Tốc độ thốt ẩm của khay 4 nhanh hơn, 4(giờ) cuối cùng đổi vị trí khay 4 lên trên nên thời gian sấy như nhau. 4.1.7. Nhận xét kết quả khảo nghiệm. 1. Màu sắc: ANOVA Table Analysis of Variance ----------------------------------------------------------------------------- Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value ----------------------------------------------------------------------------- Between groups 62,0093 2 31,0046 79,91 0,0000 Within groups 82,6389 213 0,387976 ----------------------------------------------------------------------------- Total (Corr.) 144,648 215 Summary Statistics Count Average Variance Min Max Sum ------------------------------------------------------------------------------------------------------- Mau 1 72 3,16667 0,309859 2,0 4,0 228,0 Mau 2 72 3,40278 0,441119 2,0 5,0 245,0 Mau 3 72 4,40278 0,41295 3,0 5,0 317,0 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- Total 216 3,65741 0,672782 2,0 5,0 790,0 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 33 - Multiple Range Tests -------------------------------------------------------------------------------- Method: 95,0 percent LSD Count Mean Homogeneous Groups -------------------------------------------------------------------------------- Mau 1 72 3,16667 X Mau 2 72 3,40278 X Mau 3 72 4,40278 X -------------------------------------------------------------------------------- Contrast Difference +/- Limits -------------------------------------------------------------------------------- Mau 1 - Mau 2 *-0,236111 0,204633 Mau 1 - Mau 3 *-1,23611 0,204633 Mau 2 - Mau 3 *-1,0 0,204633 -------------------------------------------------------------------------------- * denotes a statistically significant difference.  Bảng điểm trung bình đánh giá.  Nhận xét: Dựa vào bảng phân tích bảng ANOVA và bảng Summary Statistics, cụ thể hơn trong bảng Multiple Range Tets cho ta biết: ở mức độ tin cậy 95%, các mẫu trên khác biệt cĩ ý nghĩa. Đồng thời điểm trung bình của mẫu 3 là cao nhất cĩ nghĩa là mẫu 3 được đánh giá cĩ màu sắc đẹp nhất. Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Box-and-Whisker Plot 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Điểm Đánh Gía Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 34 - 2. Mùi: ANOVA Table Analysis of Variance ----------------------------------------------------------------------------- Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value ----------------------------------------------------------------------------- Between groups 29,7778 2 14,8889 36,22 0,0000 Within groups 87,5556 213 0,411059 ----------------------------------------------------------------------------- Total (Corr.) 117,333 215 Summary Statistics Count Average Variance Minimum Maximum Sum --------------------------------------------------------------------------------------- Mau 1 72 2,88889 0,381847 2,0 4,0 208,0 Mau 2 72 3,16667 0,422535 2,0 4,0 228,0 Mau 3 72 3,77778 0,428795 2,0 5,0 272,0 --------------------------------------------------------------------------------------- Total 216 3,27778 0,545736 2,0 5,0 708, Multiple Range Tests ------------------ -------------------------------------------------------------- Method: 95,0 percent LSD Count Mean Homogeneous Groups -------------------------------------------------------------------------------- Mau 1 72 2,88889 X Mau 2 72 3,16667 X Mau 3 72 3,77778 X -------------------------------------------------------------------------------- Contrast Difference +/- Limits -------------------------------------------------------------------------------- Mau 1 - Mau 2 *-0,277778 0,210632 Mau 1 - Mau 3 *-0,888889 0,210632 Mau 2 - Mau 3 *-0,611111 0,210632 -------------------------------------------------------------------------------- *denotes a statistically significant difference. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 35 -  Bảng điểm trung bình đánh giá.  Nhận xét: Dựa vào bảng phân tích ANOVA và bảng Summary Statistics, cụ thể hơn trong bảng Multiple Range Tets cho ta biết: ở mức độ tin cậy 95%, các mẫu trên khác biệt cĩ ý nghĩa. Đồng thời điểm trung bình của mẫu 3 là cao nhất cĩ nghĩa là mẫu 3 được đánh giá cĩ mùi đặc trưng nhất. 3. Trạng thái. ANOVA Table Analysis of Variance ----------------------------------------------------------------------------- Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value ----------------------------------------------------------------------------- Between groups 86,5833 2 43,2917 206,06 0,0000 Within groups 44,75 213 0,210094 ----------------------------------------------------------------------------- Total (Corr.) 131,333 215 Summary Statistics Count Average Variance Minimum Maximum Sum ---------------------------------------------------------------------------------------- Mau 1 72 2,38889 0,241002 2,0 3,0 172,0 Mau 2 72 3,01389 0,323748 2,0 4,0 217,0 Mau 3 72 3,93056 0,0655321 3,0 4,0 283,0 ---------------------------------------------------------------------------------------- Total 216 3,11111 0,610853 2,0 4,0 672,0 Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Box-and-Whisker Plot 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Điểm Đánh Giá Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 36 - Multiple Range Tests -------------------------------------------------------------------------------- Method: 95,0 percent LSD Count Mean Homogeneous Groups -------------------------------------------------------------------------------- Mau 1 72 2,38889 X Mau 2 72 3,01389 X Mau 3 72 3,93056 X -------------------------------------------------------------------------------- Contrast Difference +/- Limits -------------------------------------------------------------------------------- Mau 1 - Mau 2 *-0,625 0,150584 Mau 1 - Mau 3 *-1,54167 0,150584 Mau 2 - Mau 3 *-0,916667 0,150584 -------------------------------------------------------------------------------- * denotes a statistically significant difference.  Bảng điểm trung bình đánh giá.  Nhận xét: Dựa vào bảng phân tích ANOVA và bảng Summary Statistics, cụ thể hơn trong bảng Multiple Range Tets cho ta biết: ở mức độ tin cậy 95%, các mẫu trên khác biệt cĩ ý nghĩa. Đồng thời điểm trung bình của mẫu 3 là cao nhất cĩ nghĩa là mẫu 3 được đánh giá cĩ trạng thái đạt nhất. Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Box-and-Whisker Plot 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Điểm Đánh Gía Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 37 -  Kết Luận: Sau quá trình phân tích thực nghiệm và xử lý số liệu, chúng tơi thấy ở chế độ sấy 55oC là hợp lý nhất về các mặt như: chất lượng sản phẩm, thời gian sấy và ớt giữ được trạng thái ban đầu của ớt ...vv. Như vậy chúng tơi chọn mức nhiệt độ sấy 55oC để làm phương án tính tốn và thiết kế. 4.2. Tính tốn thiết kế máy sấy bơm nhiệt: 4.2.1. Các thơng số tính tốn.  Vật liệu sấy. + Vật liệu sấy : Ớt sừng trâu. + Độ ẩm ban đầu : 1 = 86,7%. + Độ ẩm cuối: 2 = 8 %. + Khối lượng riêng của ớt:  ớt = 365,28 kg/m3  Tác nhân sấy. - Ta chọn tác nhân sấy là khơng khí với các thơng số sau:  Thơng số ngồi trời: theo tài liệu /3/, thơng số trung bình trong năm của khơng khí tại Thành Phố Hồ Chí Minh : - Nhiệt độ trung bình: t0 = 25 0C. - Độ ẩm trung bình : 0 = 85 %.  Thơng số khơng khí trước khi vào thiết bị buồng sấy. - Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị sấy: t2 = 55 0C. - Tốc độ giĩ là 3,5  4 m/s. Ta chọn  = 3,5 m/s.  Thơng số khơng khí sau khi ra khỏi thiết bi buồng sấy. - Thơng số khơng khí sau khi ra khỏi thiết bị buồng sấy phải cao hơn nhiệt độ đọng sương của khơng khí để tránh hiện tượng đọng sương trong buồng sấy. Từ điểm O(250C;85%) trên đồ thị I-d ta dĩng theo đường d = const ta cĩ ts = 230C. - Nhiệt độ tác nhân sấy sau thiết bị sấy được chọn sao cho nĩ phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương. Ta chọn t3 = 35 0C.  Thơng số khơng khí sau dàn lạnh - Nhiệt độ: chon t1 = 8 0C. - Độ ẩm tương đối: quá trình làm lạnh trong dàn lạnh thường đạt đến trạng thái bão hịa nên nhiệt độ khơng khí sau dàn lạnh cĩ thể lấy 1 = 100%. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 38 -  Thời gian sấy: chọn T = 20 h.  Năng suất máy sấy: 200kg/mẻ. 4.2.2. Lựa chọn mơ hình thiết kế.  Lý do chọn mơ hình: Do chúng tơi đã được khảo nghiệm sấy ớt trên máy sấy bơm nhiệt tại Trung Tâm NL & MNN của Trường Đại Học Nơng Lâm Tp Hồ Chí Minh nên chúng tơi chọn máy sấy bơm nhiệt để làm cơ sở tính tốn và thiết kế.  Mẫu máy thiết kế: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị sấy bơm nhiệt như hình vẽ. Hình 4.7. Sơ đồ nguyên lý của TBS bơm nhiệt.  Nguyên lý: - Ban đầu, khơng khí ngồi trời cĩ trạng thái O(t0, 0 ) được đưa qua dàn lạnh. Tại đây, mơi chất lạnh được đưa từ dàn nĩng qua van tiết lưu vào dàn lạnh rồi trao đổi nhiệt với khơng khí. Bản thân mơi chất hố hơi rồi được hút về máy nén. Khơng khí trong buồng lạnh nhả nhiệt cho dàn lạnh làm cho nhiệt độ của nĩ giảm từ t0 xuống t4 và tiếp tục giảm xuống t1. Quá trình làm lạnh khơng khí làm cho khơng khí ẩm trở nên quá bảo hồ, nước ngưng tụ sẽ được thốt ra ngồi. Máy nén tiêu thụ năng lượng đưa mơi chất lạnh đến dàn nĩng. Khơng khí cĩ nhiệt độ t1 được đưa qua dàn nĩng. Ở đây, mơi chất toả nhiệt ra khơng khí làm cho nhiệt độ của khơng khí tăng lên từ t1 đến t2. Sau đĩ, khơng khí đi qua buồng sấy, trao đổi nhiệt ẩm với VLS và thực hiện quá trình Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 39 - sấy làm bay hơi ẩm từ vật liệu. Khơng khí ra khỏi buồng sấy cĩ thơng số (t3, 3 ) được quạt thổi vào buồng lạnh và tiếp tục thực hiện quá trình sấy kín. Do đĩ trong quá trình sấy lý thuyết khơng chịu sự ảnh hưởng cuả nhiệt độ mơi trường. Sơ đồ nguyên lý này được thể hiện rõ hơn trên hình vẽ bên.(hình 4.7) 4.2.2. Tính tốn kích thước buồng sấy. - Năng suất buồng sấy: Gb = G1 = 200 kg/mẻ. - Thể tích buồng sấy: - Thể tích hữu dụng Vh = Vm b K G . , m 3. Trong đĩ: + ớt: Khối lượng riêng của vật liệu sấy, ớt =365,28 kg/m3. + KV: Hệ số điền đầy. KV = (0,40,5). Ta chọn KV = 0,4 Thay vào cơng thức ở trên, ta tính được Vh = 1,37 m3. - Thể tích tồn bộ buồng sấy: V = Vh + V, m3. Trong đĩ: V : Thể tích của các khảng trống của kênh giĩ và các khơng gian đặt quạt và các thiết bị sấy, m3. Theo kinh nghiệm ta chọn V= (30  40%)V. Ta chọn V = 0,4.Vh = 0,4.1,37 = 0,55 m3. -Vậy thể tích buồng sấy là: V = 1,92 m3. Với V đã tính tốn được, ta chọn các kích thước của buồng sấy:  Vậy : DàixRộngxCao là: LBH = 1,6x1,2x1,0, m3. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 40 - 4.2.3. Xây dựng quá trình sấy lý thuyết trên đồ thị I-d. 1. Đồ thị I-d. Hình 4.8. Đồ thị I –d cho quá trình sáy lý thuyết. Trong đĩ: Điểm 0: Trạng thái khơng khí ngồi trời. Điểm 1: Trạng thái khơng khí sau dàn lạnh. Điểm 2: Trạng thái khơng khí sau dàn nĩng. Điểm 3: Trạng thái khơng khí sau thiết bị sấy. Điểm 4: Trạng thái khơng khí trong dàn lạnh. 1-2: Quá trình gia nhiệt đẳng dung ẩm trong dàn nĩng. 2-3: Quá trình sấy đẳng Entanpi trong thiết bị sấy. 3-4-1: Quá trình làm lạnh khơng khí và ngưng tụ ẩm trong dàn lạnh. 2. Tính tốn quá trình sấy. a) Các thơng số tại các điểm nút. Điểm 0 1 2 3 4 Nhiệt độ (oC) 25 8 55 35 20 Đơ ẩm (%) 85 100 7 41 100 Áp suất hơi bão hịa (bar) 0,032 0,011 0,156 0,056 0,024 Dung ẩm của khơng khí (kg/kgkk) 0,017 0,007 0,007 0,015 0,015 Entanpi của khơng khí (kJ/kg) 68,50 25,00 73,00 73,00 58,00 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 41 - b) Tính tốn nhiệt.  Lượng ẩm bay hơi trong quá trình sấy: W = G1 1 2 2 86,7 8 200. 100 100 8        = 171,087 kg/mẻ.  Lượng ẩm bốc hơi trong 1 giờ: Wh = 20 087,171W  = 8,55 kg/h  Lượng khơng khí khơ cần thiết để làm bay hơi 1 kg ẩm: llt =  23 1 dd 125 kgkkk/kga  Lưu lượng khơng khí khơ tuần hồn trong quá trình sấy Llt = W.llt = 171,087.125 = 21386 kgkkk/mẻ  Nhiệt lượng dàn nĩng cung cấp cho quá trình sấy để làm bay hơi 1 kg ẩm: qlt = 23 12 dd II   = 6000 kJ/kga.  Nhiệt lượng dàn nĩng cung cấp để sấy 1 mẻ: Qlt = W.qlt = 171,09.6000= 1026522 kJ  Năng lượng tiêu hao cho quá trình sấy trong 1giây: Q0 lt = lt Q  = 14,26 kW  Lượng ẩm ngưng tụ: dlt = d3 –d2 = 0,015 – 0,007= 0,008 kga.  Lượng nhiệt thu được từ ngưng tụ 1kg ẩm: qll lt = llt.(I3 – I1) = 21386.(73,00 – 25,00) = 6000 J/kga.  Lượng nhiệt dàn lạnh thu được: Qll lt = W.qll lt = 171,09.6000 = 1026522 kJ Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 42 - 4.2.4. Xây dựng quá trình sấy thực tế trên đồ thị I-d. 1. Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy thực tế. - Phương trình cân bằng nhiệt cho TBS, theo CT (4.19) /5/. Q + Qbs + WCntm1 + G2Cmtm1 + LI1 + Gvc.Cvctm1 = G2Cmtm2 + Q5 + LI3’ + Gvc.Cvc.tm2 Q + Qbs = L(I3’ – I1) + G2Cm(tm2 – tm1) + Q5 – WCn.tm1 + Gvc.Cvc.(tm2 – tm1) Q + Qbs = Q2 + Qm + Q5 + Q1 + Qvc (*) Trong đĩ : + Q - Nhiệt lượng cung cấp để gia nhiệt tác nhân sấy. + Qbs - Nhiệt lượng bổ sung. Do khơng dùng thiết bị gia nhiệt cho khơng khí sau dàn nĩng nên Qbs = 0. + Q1 = - WCmtm1 - Nhiệt hữu ích do ẩm mang vào. + G2Cm.(tm2 – tm1) = Qm - Nhiệt lượng tổn thất do vật liệu sấy mang ra. + Q5 - Nhiệt tổn thất ra mơi trường theo kết cấu bao che. + Gvc.Cvc.(tm2 – tm1) = Qvc - Nhiệt lượng tổn thất theo thiết bị vận chuyển. + Q2 = L(I3’ – I1) - Nhiệt tổn thất do tác nhân sấy. Chia 2 vế (*) cho W và bỏ qua Qbs ta cĩ: q = q1 + q2 + qvc + q5 + qm Mà q = l(I2 - I1) hay q = l(I2 – I1) = l(I3’ – I1) + qv +q5 – Cntm1 Hay q = l(I3’ – I2) = Cntm1 - ( qvc + q5 + qm) Đặt Cntm1 - (qv + q5 + qm) =  - Tổn thất nhiệt để làm bay hơi 1 kg ẩm.  Suy ra l(I3’ – I2) =  hay I3’ = I2 + /l L, I1, d1 Gcv.Cvc.t m2 Q5 G2.Cm .tm2 (G2Cn +WC m). tm1 THIẾT BỊ SẤY Q Qbs L, I3', d3' Gvc.Cvc.t m1 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 43 - Tính :  Tổn thất nhiệt ra mơi trường q5. + Nhiệt độ bên ngồi buồng sấy: tf1 = t0 = 25 0C + Nhiệt độ bên trong buồng sấy: tf2 = 2 3555 2 32  tt = 45 0C - Buồng sấy cĩ tường làm bằng thép cĩ chiều dày  = 3mm.Tra bảng phụ lục V/trang (271)/2/, ta cĩ hệ số dẫn nhiệt  = 46 W/mK - Nhiệt tổn thất ra mơi trường được tính theo cơng thức: Q5 = K.F.t , W Trong đĩ: + F - Diện tích xung quanh của buồng sấy, m2 - Buồng sấy là hình hộp cĩ các thơng số: LxBxH = 1,6*1,2*1,0 m3. Ta tính tổng diện tích xung quanh của buồng sấy: F = 2(L.B + L.H + B.H)= 2.(1,6.1,2 + 1,6.1,0 + 1,2.1,0) = 9,43 m2 + t - Độ chênh nhiệt độ bên trong và bên ngồi buồng sấy , 0C t = tf2 - tf1 = 45 – 25 = 20 0C + K - Hệ số truyền nhiệt , W/m2K K = 1 21 11          - Với: 1,2 - hệ số toả nhiệt từ tác nhân sấy đến vách trong buồng sấy và hệ số toả nhiệt từ vách ngồi tới khơng khí bên ngồi , W/m2K. - Để xác định 1,2 ta dùng phương pháp lặp. + Giả thiết tw1 = 23,5 0C ( nhiệt độ vách trong của tường ), ta cĩ phương trình cân bằng nhiệt : q = 1(tf1 -tw1) =   (tw1-tw2) = 2(tw2 - tf2) - Với tốc độ tác nhân sấy trong buồng sấy đã chọn  = 3,5 m/s. Theo cơng thức (7.46) /4/ (tốc độ khơng khí  < 5 m/s) ta cĩ: + Hệ số toả nhiệt 1 được xác định theo cơng thức kinh nghiệm sau: 1 = 6,15 + 4,17.= 6,15 + 4,17.3,5 = 20,75 W/m2K tw2 tf2 tw1 tf1 1 2 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 44 - + Vậy mật độ dịng nhiệt truyền qua. q = 1(tf1 -tw1) = 20,745.(45 – 23,5 ) = 31,12 W/m2 + Nhiệt độ vách ngồi tường được xác định theo cơng thức: tw2 = tw1- q.   = 23,5 – 31,12. 46 003,0 = 23,498 0C + Nhiệt độ trung bình: ttb = 2 02 ttw  = 24,250C -Tra bảng thơng số khơng khí với ttb = 24,250C tại bảng PV-4/ trang 305 /5/, ta cĩ các thơng số sau:  = 2,62.10-2 W/m2K;  = 15,46.10-6 m2/s; Pr = 0,702. +Tiêu chuẩn Grashoft: Gr = 2 3...   ltg  Gr.Pr = 26 33 )10.46,15( 0,1).20.(10.3.81,9   = 1,928.109 Ta cĩ Gr.Pr = 1,928.109 thuộc khoảng (2.107 – 1.1013) Theo bảng 7.2 trang143/4/ ta cĩ C = 0,135, n = 0,333 +Cơng thức tính Nusselt: Nu = C   1Pr. nGr = 0,135.( 1,928.109)0,333 = 167 +Hệ số toả nhiệt: 2 = l Nu . = 4,39 W/m2K  Suy ra q’ = 2.(tw2 - tf2) = 4,39.(23,498- 45) = 94,31 W/m2 + So sánh q và q’ q = q qq ' = 18,31 31,9418,31  = 2,03% < 5%  Sai số này rất nhỏ nên các kết quả tính trên được chấp nhận . Vậy, hệ số truyền nhiệt: K = 1 21 11          Hay K = 1 39,4 1 46 003,0 745,20 1        = 0,276 W/m2K Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 45 - +Nhiệt tổn thất ra mơi trường trong 1giây là Q5 =K.F.t = 0,276.9,43.20 = 52,1 J/s. +Nhiệt tổn thất ra mơi trường trong quá trình sấy: Q5 = 52,1.20.3600 = 3751175,2 J = 3751,18 kJ  Vậy q5 = W 5Q = 087,171 18,3751 = 21,93 kJ/kga  Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi qm. Qm = G2.Cm(tm2 – tm1), kJ Trong đĩ: Cớt = 3,76 kJ/kgK – Nhiệt dung riêng của ớt. + Nhiệt độ vật liệu sấy vào: tm1 = t0 = 25 0C + Nhiệt độ vật liệu sấy ra: tm2 = tf2 = 45 0C. Vậy nhiệt tổn thất do vật liệu sấy mang đi: Qm= 28,91.3,76.(45 - 25) = 2174,3 kJ  Suy ra: qm = W mQ = 087,171 3,2174 = 12,71 kJ/kga  Tổn thất nhiệt để làm nĩng khay sấy qvc -Khay sấy được làm bằng nhơm cĩ bề dày  = 3 mm. Theo phụ lục V/271 /2/ ta cĩ thơng số của nhơm là: CAl = 0,86 kJ/kg; Al = 2700 kg/m3. Với diện tích đã tính tốn, ta chọn khay sấy cĩ F = LxB= 1,4x 1,2 =1,68 m2. Số khay sấy là n = 5 khay. Vậy tổng diện tích khay sấy là: Fk = F.n = 1,68.5 = 2,5 m 2. -Khối lượng nhơm để làm khay sấy: GAl = V.Al = Fk. . Al = 2,5.0,003.2700 = 20,41 kg -Nhiệt tổn thất: Qvc = GAl.CAl(tm2 – tm1) = 20,41.0,86.(45 – 25) = 351,09 kJ Vậy qvc = W vcQ = 351,09 171,087 = 2,05 kJ/kga  Nhiệt hữu ích do ẩm mang vào q1 q1 = - Cn.tm1 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 46 - Trong đĩ: Cn - Nhiệt dung riêng của nước, Cn = 4,18 kJ/kgaK.  Vậy: q1 = - 4,18.25 = -104,5 kJ/kga  Ta cĩ:  = 104,5 – (2,05+ 21,93+ 12,71) = 67,81 kJ/kga 2. Đồ thị I-d. -Do  = 67,81> 0 nên điểm 3’ trong quá trình sấy thực tế sẽ nằm bên trên điểm 3. Đồ thị I-d trong trường hợp sấy thực tế được biểu thị như sau: Hình 4.9. Đồ thị I- d cho quá trình sấy thực. Trong đĩ: Điểm 0: Trạng thái khơng khí ngồi trời. Điểm 1: Trạng thái khơng khí sau dàn lạnh. Điểm 2: Trạng thái khơng khí sau dàn nĩng. Điểm 3’: Trạng thái khơng khí sau thiết bị sấy trong trường hợp sấy thực tế. Điểm 4’: Trạng thái khơng khí trong dàn lạnh trong trường hợp sấy thực tế. 1-2: Quá trình gia nhiệt trong dàn nĩng. 2-3’: Quá trình sấy thực tế trong thiết bị sấy. 3’- 4’- 1: Quá trình làm lạnh khơng khí và ngưng tụ ẩm trong dàn lạnh trong trường hợp sấy thực tế. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 47 - 3. Tính tốn quá trình sấy thực tế. a) Thơng số tại các điểm nút của đồ thị. Tra theo đồ thị khơng khí ẩm. Điểm 0 1 2 3` 4` Nhiệt độ (oC) 25 8 55 35 23 Đơ ẩm (%) 85 100 7 50 100 Áp suất hơi bão hịa (bar) 0,032 0,011 0,156 0,056 0,029 Dung ẩm của khơng khí (kg/kgkk) 0,017 0,007 0,007 0,018 0,018 Entanpi của khơng khí (kJ/kg) 68,50 25,00 73,00 81,50 70,00 b) Tính tốn nhiệt quá trình sấy thực tế.  Lượng khơng khí khơ cần thiết để làm bay hơi 1 kg ẩm: ltt = 2`3 1 dd  = 91 kgkkk/kga  Lưu lượng khơng khí tuần hồn trong quá trình sấy Ltt = W.ltt = 171,09.91= 15553 kg/mẻ  Lưu lựợng khơng khí tuần hồn trong 1 giây: Gkk =  ttL = 0,216 kg/s  Nhiệt lượng dàn nĩng cung cấp cho quá trình sấy để làm bay hơi 1 kg ẩm: qtt = 2'3 12 dd II   = 4364 kJ/kga.  Nhiệt lượng dàn nĩng cung cấp để sấy 1 mẻ: Qtt = W.qtt = 171,09.4364 = 746561 kJ  Năng suất nhiệt dàn nĩng cung cấp để sấy trong 1 giây: Q0 tt = tt Q  = 10 kW.  Lượng ẩm ngưng tụ: dtt = d3` –d2 = 0,011 kga.  Lượng nhiệt thu được từ ngưng tụ 1kg ẩm: qll tt = ltt.(I3’ – I1) = 5136 kJ/kga.  Lượng nhiệt dàn lạnh thu được: Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 48 - Qll tt = W.qll tt = 171,09. 5136= 878765 kJ  Năng suất lạnh dàn lạnh cung cấp để làm lạnh trong 1 giây: lltt ktt Q Q  = 12,21 kW 4.2.5. Tính tốn thiết kế máy sấy bơm nhiệt. 1. Chọn mơi chất nạp và các thơng số của mơi chất. a. Chọn mơi chất nạp. Mơi chất của bơm nhiệt cũng cĩ yêu cầu như đối với máy lạnh. Ngày nay, người ta vẫn dùng loại mơi chất như: R12, R22, R502, R21, R113, R114… Do hệ thống bơm nhiệt làm việc ở nhiệt độ cao nên ta cần chọn mơi chất nhiệt cĩ nhiệt độ sơi cao. So sánh khả năng ứng dụng rộng rãi và ưu điểm nổi bật của các mơi chất nhiệt ta chọn R22 làm mơi chất lạnh cho bơm nhiệt. b. Nhiệt độ ngưng tụ. Dàn ngưng của bơm nhiệt cĩ nhiệm vụ gia nhiệt cho khơng khí nên mơi trường làm mát dàn ngưng chính là tác nhân sấy. Gọi tw2 là nhiệt độ khơng khí ra khỏi dàn ngưng. Theo yêu cầu thì tw2 = 55 0C. kt là hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu. Theo (8), đối với dàn ngưng giải nhiệt bằng giĩ, kt = (8 – 10 0C). Ta chọn kt = 10 0C. Khi đĩ, nhiệt độ ngưng tụ của mơi chất là: tk = tw2 + kt = 55 + 10 = 65 0C. c. Nhiệt độ bay hơi. Nhiệt độ sơi của mơi chất lạnh cĩ thể lấy như sau: t0 = tb - 0t tb - nhiệt độ khơng khí sau dàn bay hơi. Theo yêu cầu của hệ thống sấy tb = 8 0C. 0t : Hiệu nhiệt độ yêu cầu. Theo (14) thì hiệu nhiệt độ tối ưu là 0t = (8 – 13 0C). Ta chọn 0t = 8 0C. Như vậy nhiệt độ sơi của mơi chất lạnh là: t0 = 8 – 8 = 0 0C Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 49 - NT BH MN HN T k q0 1 4 3' 1' 23 HN: Thiết Bị Hồi Nhiệt MN: Máy Nén NT: Thiết Bi Ngưng Tụ BH: Thiết Bị Bay Hơi TL: Van Tiết Lưu d. Nhiệt độ hơi hút. Để đảm bảo máy nén khơng hút phải lỏng người ta phải đảm bảo hơi hút vào máy nén nhất thiết phải là hơi quá nhiệt. th = t0 + ht Với mơi chất R22, ta chọn ht = 25 0C. Vậy nhiệt độ hơi hút là: th = 0 + 25 = 25 0C e. Nhiệt độ quá lạnh. Nhiệt độ quá lạnh của mơi chất sẽ được tính tốn trong phần sau. 2. Chọn và tính tốn chu trình bơm nhiệt. a) Chọn chu trình. Với nhiệt độ bay hơi t0 và nhiệt độ ngưng tụ tk đã chọn, tra bảng 1 – tính chất nhiệt động của R22 ở trạng thái bão hịa – trang 528-529 /13/ ta cĩ áp suất bay hơi và ngưng tụ tương ứng là: t0 = 0 0C  p0 = 4,976 bar tk = 65 0C  pk = 27,697 bar Như vậy, ta cĩ tỉ số nén: 0p pk = 976,4 967,27 = 5,63 Với 1263,5  nên ta chọn máy nén 1 cấp. Mặt khác, mơi chất lạnh sử dụng ở đây là R22 nên ta chọn sơ đồ máy nén lạnh 1 cấp dùng thiết bị hồi nhiệt. b) Sơ đồ, nguyên lý làm việc. Sơ đồ. Hình 4.10. Sơ đồ nguyên lý của máy sấy bơm nhiệt. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 50 - Nguyên lý làm việc. Hơi mơi chất sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi được đưa vào thiết bị hồi nhiệt, nhận nhiệt đẳng áp của lỏng cao áp trở thành hơi quá nhiệt 1`. Hơi quá nhiệt này được hút về máy nén và được nén đoạn nhiệt trong máy nén từ áp suất bay hơi p0 lên áp suất ngưng tụ pk. Hơi cao áp 2 đi vào thiết bị ngưng tụ, nhả nhiệt đẳng áp cho tác nhân sấy, ngưng tụ thành lỏng sơi 3. Sau đĩ, lỏng cao áp 3 đi vào thiết bị hồi nhiệt, nhả nhiệt đẳng áp cho hơi hạ áp trở thành lỏng chưa sơi 3’. Lỏng 3’ đi vào van tiết lưu giảm áp suất xuống áp suất bay hơi p0 (điểm 4) rồi đi vào thiết bị bay hơi nhận nhiệt của tác nhân sấy vừa ra khỏi buồng sấy, hĩa hơi đẳng áp đẳng nhiệt thành hơi bão hịa ẩm và chu trình lại tiếp tục. 3. Xây dựng đồ thị và lập bảng xác định các giá trị tại các điểm nút a. Đồ thị. Hình 4.11. Chu trình hồi nhiệt Trong đĩ: 1-1’: Quá nhiệt hơi mơi chất trong thiết bị hồi nhiệt. 1’-2: Nén đoạn nhiệt hơi mơi chất từ p0 đến pk. 2-3: Làm mát và ngưng tụ đẳng áp đẳng nhiệt trong thiết bi ngưng tụ. 3-3’: Quá lạnh lỏng cao áp trong thiết bị hồi nhiệt. 3’-4: Quá trình tiết lưu đẳng Entanpi. 4-1 : Quá trình bay hơi đẳng áp đẳng nhiệt trong thiết bị bay hơi. b. Bảng các thơng số tại các điểm nút của đồ thị - Tra bảng 2.4 – Các tính chất nhiệt động của R22 ở trạng thái bão hịa– Trang 57-59 /15/ ta cĩ bảng các thơng số nhiệt động của mơi chất trên đồ thị như sau: 0 3' S t0,p0 4 1 1' 3 T tk,pk 2 4 i 1'1 3' 3 P 2 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 51 - Bảng 4.4. Thơng số tại các điểm nút của đồ thị. Điểm Trạng thái P bar T 0C v.103 m3/kg I kJ/kg s kJ/kg K 1 Hơi bão hịa khơ, x=1 4,976 0 47,14 405,97 1,752 1’ Hơi quá nhiệt 4,976 25 53,43 423,68 1,816 2 Hơi quá nhiệt 27,697 120 11,45 474,53 1,819 3 Lỏng sơi, x=0 27,697 65 0,0013 285,16 1,283 3’ Lỏng chưa sơi 27,697 52 0,8696 267,45 1,149 - Nhiệt độ điểm 3’ được xác định theo phương trình cân bằng nhiệt trong thiết bị hồi nhiệt với giả thiết bỏ qua các tổn thất. Ta cĩ: i3 – i3’ = i1’ – i1 Hay i3’ = i3 + i1 – i1’ = 285,16 + 405,97– 423,68= 267,45kJ/kg Từ i3’ và p3’ ta cĩ t3’ = 52 0C.  Như vậy độ quá lạnh qlt = 65 – 52 = 13 0C. 4. Tính tốn chu trình. a) Lưu lượng mơi chất tuần hồn qua hệ thống. + Lưu lượng mơi chất tuần hồn được xác định dựa vào năng suất lạnh của dàn bay hơi Q0 và cơng suất nhiệt Qk của dàn ngưng tụ. Như chương ở trên ta đã tính tốn được: Q0tt = 10 kW ; Qktt = 12,21 kW. Xem hiệu suất của dàn nĩng và dàn lạnh bằng nhau: k 0 = 0,7. + Vậy cơng suất dàn ngưng của bơm nhiệt: Qk = ktt k Q  = 17,44 kW + Cơng suất dàn bay hơi của bơm nhiệt: Q0 = 0 0 ttQ  = 14,81 kW -Do mơi chất tuần hồn trong bơm nhiệt nên lưu lượng mơi chất qua dàn nĩng và dàn lạnh bằng nhau.Ta cĩ: Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 52 - + Lưu lượng mơi chất qua dàn nĩng: G0 = 4'1 0 ii Q  = 0,07 kg/s + Lưu lượng mơi chất qua dàn lạnh: Gk = 32 ii Qk  = 0,09 kg/s Ta thấy lưu lượng mơi chất qua dàn nĩng và dàn lạnh theo tính tốn khơng bằng nhau. Do đĩ để đảm bảo cơng suất của tồn hệ thống thì ta chọn lưu lượng lớn nhất. Tức là: G = max(G0, Gk) = G0 = 0,09 kg/s.  Khi đĩ cơng suất dàn ngưng của bơm nhiệt sẽ là: Qk’ = G.(i2 – i3) = 0,09.( 474,53–285,16) = 15,15 kW  Cơng suất nhiệt sẽ thừa một lượng là: kQ = Qk’ – Qk = 15,15– 17,44= 2,29 kW. b)Phụ tải của thiết bị hồi nhiệt: Qhn = G.(i1’ – i1) = 0,09.(423,68– 405,97) = 1,42 kW c) Cơng tiêu thụ của máy nén: L = G(i2 – i1’) = 0,09.(474,53– 423,68) = 4,68 kW d)Hệ số nhiệt của bơm nhiệt: Do sử dụng bơm nhiệt nĩng lạnh nên hệ số nhiệt của bơm nhiệt được tính theo cơng thức:  = 0 02.kq q q l l l    7,33 4.2.6.Tính tốn dàn ngưng ( Thiết bị gia nhiệt bằng khơng khí ). 1. Cơng dụng: Thiết bị ngưng tụ của bơm nhiệt cĩ cơng dụng gia nhiệt cho khơng khí trước khi vào buồng sấy từ trạng thái bão hịa sau dàn lạnh đến nhiệt độ và độ ẩm yêu cầu trong quá trình sấy. Việc sử dụng dàn ngưng của bơm nhiệt để thay thế cho thiết bị gia nhiệt sẽ làm giảm chi phí điện năng của hệ thống, qua đĩ làm giảm chi phí lắp đặt và vận hành của hệ thống sấy dùng bơm nhiệt. 2. Thiết kế dàn ngưng Chọn loại dàn ngưng Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 53 - Theo (15) ta chọn loại dàn ngưng giải nhiệt bằng khơng khí đối lưu cưỡng bức. Cấu tạo gồm một dàn ống trao đổi nhiệt bằng thép hoặc ống đồng cĩ cánh nhơm hoặc sắt bên ngồi, bước cánh nằm trong khoảng 3 – 10 mm. Cấu tạo của thiết bị như hình vẽ sau: Hình 4.12. Cấu tạo dàn ngưng khơng khí đối lưu cưỡng bức. 3. Chọn ống cho dàn ngưng: Do mơi chất là Freon R22 nên ta chọn ống đồng cánh nhơm để làm ống dẫn mơi chất trong dàn ngưng. Theo (10), các ống cĩ cánh thường cĩ thơng số: + Ống: - Ống thép  = 45 W/m0K - Đường kính trong: dtr= d1 = 20 mm. - Đường kính ngồi: dng= d2 = 26 mm - Bước ống: s1 = s2 = s = 46 mm. - Chiều dài đoạn ống: l = 0,5 m + Cánh trịn: - Chiều dày: c = 0,5mm. - Bước cánh: sc = 3,5mm. - Đường kính cánh dc = 38 mm 4. Các thơng số cho trước + Cơng suất của dàn ngưng: Qk` = 15,15 kW + Nhiệt độ khơng khí vào dàn: tkk’ = t1 = 8 0C. + Nhiệt độ khơng khí ra khỏi dàn: tkk” = t2 = 55 0C. + Nhiệt độ ngưng tụ của mơi chất: tk = 65 0C Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 54 - + Lưu lượng mơi chất qua dàn: G = 0,09 kg/s + Lưu lượng khơng khí qua dàn: Gkk = 0,216 kg/s + Tốc độ khơng khí đầu vào của dàn:  = 1,3 m/s. 5. Tính diện tích trao đổi nhiệt. kf k k k q Q tk Q F  . , m 2 Trong đĩ: Qk : Phụ tải nhiệt yêu cầu của thiết bị ngưng tụ, W k : Hệ số truyền nhiệt, W/m2K tk: Độ chênh nhiệt độ lơgarit trung bình, 0K qkf : Mật độ dịng nhiệt, W/m2. a. Tính độ chênh nhiệt độ trung bình. Trong thực tế, nhiệt độ trong thiết bị ngưng tụ giảm từ t2 xuống tk, giữ nguyên tk trong quá trình ngưng tụ nhưng lại giảm khi qúa lạnh. Nhưng khi tính tốn cĩ thể coi nhiệt độ trong thiết bị ngưng tụ là khơng đổi và bằng tk [8]. Theo [8], độ chênh nhiệt độ trung bình được tính theo cơng thức: min max minmax ln t t tt ttb    , 0C (5.1) Trong đĩ: maxt - Hiệu nhiệt độ lớn nhất. max 'k kkt t t    65 - 8 = 57 0C mint - Hiệu nhiệt độ bé nhất. min "k kkt t t    65 - 55 = 10 0C  Thay vào (5.1) ta cĩ tính được tbt = 27 0C. b. Xác định hệ số truyền nhiệt k. Theo [11], do ống cĩ chiều dày mỏng (d2/d1= 1,3 <1,4) nên quá trình truyền nhiệt trong vách trụ cĩ thể coi là truyền nhiệt qua vách phẳng. Lúc đĩ hệ số truyền nhiệt k cĩ thể tính theo cơng thức (2-117) – Trang 100/[11]: c k    . 11 1 21   , W/mK (5-2) Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 55 - Trong đĩ: + 21 , - Hệ số trao đổi nhiệt bên trong và ngồi ống trao đổi nhiệt, W/m2K. +  - Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống, W/mK. Tra bảng PV-I – Thơng số vật lý của một số chất rắn – Trang 271/[2] ta cĩ: cu = 110 W/mK. +  - Chiều dày vách. Ở đây chiều dày vách trụ được tính theo cơng thức:  = 0,5(d2 – d1) = 0,5(0,026 – 0,020) = 0,003 m + c - Hệ số làm cánh. Hệ số làm cánh được tính theo cơng thức (2-136)/[22]:    2 2 2 22 1 143 0,038 0,026 1 1 2. . 2.0,020.0,5 c c c n d d d l        = 6,5 nc - Số cánh trên 1 ống: nc = 0035,0 5,0 cs l = 143 cánh  Tính hệ số trao đổi nhiệt bên ngồi 2: + Số cánh trên 1 ống: nc = 143 cánh + Chiều cao cánh: h = 2 38 26 2 2 cd d  = 6,0 mm. + Đường kính tương đương: dE = 11 0 1 1 2 1 0 .2 .. c c c c FF n F FdF   (5-3) Trong đĩ: + 10F - Diện tích phần khơng cánh của ống. 1 0F =  .d2.nc.sc = 3,14.0,026.143.0,0035 = 0,035 m2 + 1cF - Diện tích phần cĩ cánh. 1 cF = 2 4 2 2 2 ddc  .nc = 2 22.3,14.(0,038 0,026 ).143 4  = 0,172 m2 Thay vào (5-3) ta cĩ: dE = 0,172 0,035.0,172 0,172. 2.143 0,035 0,172   = 0,025 m. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 56 - + Tốc độ tại khe hẹp tính theo cơng thức (2-129)/[11]. max 2 1 1 1,3 0,026 2.0,006.0,0032. . 11 0,046 0,046.0,0035. c c hd s s s                 = 3,27m/s2 + Nhiệt độ khơng khí trung bình: ttb = 0,5.(tkk’ + tkk”) = 0,5.(55 +8) = 31,5 0C. Tra bảng Phụ lục 6 – Thơng số vật lý của khơng khí khơ – Trang 305/[6] với nhiệt độ 31,5 0C ta cĩ: k = 1,16 kg/m3;  = 16,14.10-6 m2/s; k = 2,709.10-2 W/mK + Ta cĩ thể tính hệ số Re theo cơng thức sau: Re =   Ed.max = 6 3, 27.0,025 16,14.10 = 5,02.103 + Khi đĩ hệ số Nu được tính theo cơng thức (2-125) với ống xếp song song. Nuf = 0,138.Re 0,63= 0,138. 5,02.103 = 30 + Hệ số toả nhiệt của cánh: 2. 30.2,709.10 0,025 k c E Nu d     = 32,35 W/m2K + Hệ số toả nhiệt tương đương của phía ống cĩ cánh:    ccc F F 1 2 1 2 , W/m 2K. Trong đĩ: - 1 0 1 0,035 0,172c F F     0,203 - 12F = 1 cF + 1 0F = 0,035+ 0,172 = 0,207 m 2 Ta cĩ  = 2. 2.32,35 . 110.0,003 c c c     = 14 h = 14.0,006 = 0,084 Từ dc/d2 = 38/26 = 1,46 và h = 0,084 theo đồ thị ở hình 2.31 /11/ về hiệu suất của cánh trịn ,ta tra được c = 0,95 : Hiệu suất cánh.  Vậy:  2 0,17232.35 0,95 0,2030,207   = 31 W/m 2K Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 57 -  Tính hệ số trao đổi nhiệt bên trong 1: - Với hơi R22 ngưng trong ống nằm ngang ta cĩ thể dùng cơng thức: =1,2.αN = 1,2.0,728 0,25 ng 23 )μ.Δt.d .g.r.ρλ ( , W/m2K. (5-4) Trong đĩ: + r = 154,03 kJ/kg - Nhiệt ẩn hĩa hơi của mơi chất. + 1085 kg/m3 - Khối lượng riêng của mơi chất lỏng trong bình ngưng. +  = 783 W/mK - Hệ số dẫn nhiệt của mơi chất lỏng trong bình ngưng. + t = tk – tw - Độ chênh nhiệt độ ngưng tụ và vách ống, 0K +  = 1,57.104 Ns/m2 - Độ nhớt động lực học của mơi chất lỏng trong bình ngưng. + g – Gia tốc trọng trường. g = 9,81 m/s2 Các thơng số trên được lấy tại tk = 65 0C. Giả thiết tw = 64,10C, ta tính t w theo phương pháp lặp. Thay các thơng số vào cơng thức (5-4) ta cĩ:  = 1,2.αN = 1,2.0,728. 0,25 23 ) μ.Δt.d .g.r.ρλ ( = 1,2.0,728.( 2 3 4 9,18.1085 .783 .154,03 1,57.10 .0,9.0,026 )0,25 = 6066 W/m2K Thay vào (5-2) ta cĩ: K = = 194 W/m2K Khi đĩ: q = k. tbt = 194.27 = 5229 W/m2 q’ = 1 .(tk - tw) = 6066.0,9 = 5459 W/m2  So sánh q và q’ với sai số cho phép khơng quá 5% ta cĩ: q qq ' = 4,41 % < 5%.  Vậy k = 194 W/m2K ;  = 6066 W/m2K và tw = 64,10C.  Diện tích trao đổi nhiệt bên trong 3 1 15,15.10 . 194.27 k k Q F k t   = 2,90 m2 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 58 - 6. Tính các thơng số cụ thể của dàn ngưng. + Số ống trong dàn: n = ld F .. 1 1  = 92 ống Để dễ bố trí số ống trong dàn ta chọn n = 99 ống. + Chọn số ống trên mỗi hàng là m = 11 ống ta sẽ cĩ số hàng ống trong dàn ngưng là: z = n/m = 9. + Kích thước của dàn: - Chiều rộng dàn: B = z.s2 = 9.0,044 = 0,41 m. - Chiều cao dàn: H = m.s1 = 10.0,044 = 0,51 m. - Chiều dài của dàn đã chọn L = 0,50 m. 1. Ta cĩ cấu tạo dàn ngưng tụ: 51 0 46 Ø 38 Ø26 Ø20 41 0 500 410 Hình 4.13. Cấu tạo dàn ngưng. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 59 - 4.2.7. Tính tốn dàn bay hơi (Thiết bị làm lạnh khơng khí). 1. Cơng dụng. Dàn bay hơi cĩ tác dụng nhận nhiệt của khơng khí chuyển động bên ngồi dàn làm nhiệt độ khơng khí giảm xuống dưới nhiệt độ đọng sương để tách một phần ẩm của khơng khí trước khi vào dàn bay hơi đồng thời hĩa hơi mơi chất chuyển động bên trong dàn lạnh từ trạng thái lỏng đến trạng thái hơi bão hịa. 2. Thiết kế dàn bay hơi. a) Chọn loại dàn bay hơi. -Dàn bay hơi ở đây cĩ tác dụng làm lạnh khơng khí nên ta chọn loại dàn bay hơi làm lạnh khơng khí đối lưu cưỡng bức. Cấu tạo của dàn như hình vẽ trên. Do làm lạnh khơng khí đến điểm sương nên dàn bay hơi cĩ máng hứng nước ngưng ở dưới. Hình 4.14. Cấu tạo dàn bay hơi.  Chọn ống cho dàn bay hơi: -Để phù hợp với mơi chất R22, ta chọn ống đồng cánh nhơm hình vuơng làm ống dẫn mơi chất trong dàn.Các thơng số của ơng chọn như sau: + Ống: - Đường kính trong: dtr =d1 = 16 mm. - Đường kính ngồi: dng = d2 = 24 mm - Bước ống: s1 = s2 = s = 44 mm. - Chiều dài đoạn ống: l = 0,5 m + Cánh: - Chiều dày: c = 0,5 mm. - Bước cánh: sc = 3,5 mm. - Chiều dài cánh: lc = 28 mm - Đường kính tương đương của cánh: dc =  cl.4 = 38 mm Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 60 - b) Thơng số cho trước + Cơng suất dàn: Q0 = 14,81 kW + Nhiệt độ khơng khí vào dàn bay hơi: tk0’= 55 0C. + Nhiệt độ khơng khí ra khỏi dàn: tk0”= 8 0C + Nhiệt độ bay hơi của mơi chất trong dàn: t0 = 0 0C. + Lưu lượng khối lượng mơi chất trong dàn lạnh: G = 0,09 kg/s + Lưu lượng khơng khí qua dàn lạnh: Gk = 0,216 kg/s + Tốc độ khơng khí đầu vào dàn lạnh: 0 = 1,05 m/s c) Tính diện tích trao đổi nhiệt fq Q tk Q F 0 0 0 0 .  , m2 Q0 - Phụ tải nhiệt yêu cầu của thiết bị bay hơi, W k - Hệ số truyền nhiệt, W/m2K 0t - Độ chênh nhiệt độ lơgarit trung bình, 0K q0f – Mật độ dịng nhiệt, W/m2. 2. Tính độ chênh nhiệt độ trung bình. Theo /8/, độ chênh nhiệt độ trung bình được tính theo cơng thức: min max minmax ln t t tt ttb    , 0C. Trong đĩ: maxt - Hiệu nhiệt độ lớn nhất. 0550'0max  ttt k = 55 0C mint - Hiệu nhiệt độ bé nhất. 080"0min  ttt k = 8 0C  Thay vào cơng thức ta cĩ tính được 0t = 24,38 0C. 3. Xác định hệ số truyền nhiệt k -Theo [11], do ống cĩ chiều dày mỏng (d2/d1= 1,3 <1,4) nên quá trình truyền nhiệt trong vách trụ cĩ thể coi là truyền nhiệt qua vách phẳng. Lúc đĩ hệ số truyền nhiệt k cĩ thể tính theo cơng thức (2-117) – Trang 100/[11]: Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 61 - c k    . 11 1 21   , W/mK (5-5) Trong đĩ: + 21 , - Hệ số trao đổi nhiệt bên trong và ngồi ống trao đổi nhiệt, W/m2K. +  - Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống, W/mK. Tra bảng PV-I –Thơng số vật lý của một số chất rắn [2] ta cĩ: cu = 110 W/mK. +  - Chiều dày vách. Ở đây chiều dày vách trụ được tính theo cơng thức:  = 0,5(d2 – d1) = 0,5.(0,024 – 0,016 ) = 0,004 m + Số cánh trên 1 ống: nc = cs l = 143 cánh + c - Hệ số làm cánh. Hệ số làm cánh được tính theo cơng thức (2-136)/[11]:    2 2 2 22 1 143 0,038 0,024 1 1 2. . 2.0,016.0,5 c c c n d d d l        = 8,8  Tính hệ số trao đổi nhiệt bên ngồi 2: + Số cánh trên 1 ống: nc = 143 cánh + Chiều cao cánh: h = 2 38 24 2 2 cd d  = 7 mm. + Đường kính tương đương: dE = 11 0 1 1 2 1 0 .2 .. c c c c FF n F FdF   (5-6) Trong đĩ: + 10F - Diện tích phần khơng cánh của ống. 1 0F =  .d2.nc.sc = 3,14.0,024.143.0,035 = 0,03 m2 + 1cF - Diện tích phần cĩ cánh. 1 cF = 2 4 2 2 2 ddc  .nc = 2 22.3,14.(0,038 0,024 ).143 4  = 0,19 m2 Thay vào (5-6) ta cĩ: dE = 0,026 m. + Tốc độ tại khe hẹp tính theo cơng thức (2-129)/[22]. Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Xuân _ Trần Thị Thanh Thủy - 62 - max 2 1 1 2. . 1 . c c hd s s s          = 11,55 m/s2 + Nhiệt độ khơng khí trung bình: ttb = 0,5(tkk’ + tkk”) = 0,5.(55 +8) = 31,5 0C. Tra bảng Phụ lục 6 – Thơng số vật lý của khơng khí khơ – Trang 350/[4] với nhiệt độ 31,5 0C ta cĩ: k = 1,159 kg/m3;  = 16,14.10-6 m2/s; k = 2,709.10-2 W/mK + Ta cĩ thể tính hệ số Re theo cơng thức sau: Re =   Ed.ma