Nghiên Cứu Sấy Quả Hồi Khô Bằng Hệ Thống Thiết Bị Sấy Bơm Nhiệt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

---------------------------

ĐOÀN KHÁNH TRỌNG

NGHIÊN CỨU SẤY QUẢ HỒI KHÔ BẰNG HỆ THỐNG

THIẾT BỊ SẤY BƠM NHIỆT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội, 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

---------------------------

ĐOÀN KHÁNH TRỌNG

NGHIÊN CỨU SẤY QUẢ HỒI KHÔ BẰNG HỆ THỐNG

THIẾT BỊ SẤY BƠM NHIỆT

Chuyên ngành kỹ thuật cơ khí

Mã số: 8520103

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. NGUYỄN THỊ QUỲNH CHI

Đồng Nai, 2018

i

LỜI CẢM ƠN

Nhân dịp hoàn thành luận văn này cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn

chân thành và sâu sắc tới giáo viên hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Thị Quỳnh

Chi đã dành rất nhiều thời gian chỉ bảo tận tình và giúp đỡ tôi hoàn thành luận

văn này.

Trân trọng cảm ơn lãnh đạo nhà trường, phòng sau Đại học, khoa Cơ

điện và Công trình trường Đại học Lâm nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận

lợi cho tôi hoàn thành nhiệm vụ học tập và nghiên cứu của mình.

Trân trọng cảm ơn các Nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp đã đóng góp

nhiều ý kiến quý báu trong suốt quá trình làm và hoàn chỉnh luận văn.

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu,

kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ

công trình nào khác.

Hà Nội, ngày 15 tháng 5 năm 2018

Tác giả luận văn

Đoàn Khánh Trọng

ii

MỤC LỤC

Trang

TRANG PHỤ BÌA

LỜI CẢM ƠN...................................................................................................i

MỤC LỤC........................................................................................................ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................... v

DANH MỤC BẢNG.......................................................................................vi

DANH MỤC HÌNH.......................................................................................vii

MỞ ĐẦU .......................................................................................................viii

1. Đặt vấn đề...................................................................................................... 1

2. Mục tiêu nghiên cứu...................................................................................... 2

3. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 2

3.1. Nội dung nghiên cứu lý thuyết ..................................................................... 2

3.2. Nội dung nghiên cứu thực nghiệm ............................................................. 3

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẤY SỬ DỤNG BƠM

NHIỆT TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM.......................................... 4

1.1. Động lực quá trình sấy.................................................................................. 4

1.2. Các phương phápsấy.................................................................................... 5

1.2.1. Phương pháp sấy nóng............................................................................ 5

1.2.2. Phương pháp sấy lạnh............................................................................. 5

1.3. Phương pháp sấy sử dụng bơmnhiệt............................................................. 7

1.3.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống ........................................................................ 7

1.3.2. Các tiêu chí đánh giá hiệu quả của hệ thống sấy bơm nhiệt.................. 9

1.3.3. Các nghiên cứu về sấy bơm nhiệt trong và ngoài nước....................... 11

1.4. Vấn đề thay đổi thông số TNS................................................................. 15

1.5. Tổng quan về công nghệ và thiết bị sấy khô quả hồi............................... 16

iii

Chương 2: PHƯƠNG PHÁP SẤY GIÁN ĐOẠN SỬ DỤNG BƠM NHIỆT

......................................................................................................................... 19

2.1. Các phương pháp sấy gián đoạn .............................................................. 19

2.2. Sấy gián đoạn theo mẻ sử dụng bơm nhiệt .............................................. 22

2.2.2. Phương pháp cấp nhiệt gián đoạn theo kiểu ON/OFF......................... 23

2.3. Phương pháp cấp nhiệt theo chu kỳ ......................................................... 24

2.3. Đánh giá sơ bộ hiện tượng truyền nhiệt truyền chất đồng thời trong vật

liệu khi sấy gián đoạn...................................................................................... 26

2.3.1. Cơ chế truyền nhiệt – truyền ẩm trong các quá trình sấy .................... 26

2.3.2. Truyền nhiệt – truyền ẩm trong quá trình cấp nhiệt gián đoạn............ 30

2.4. Một vài kết quả nghiên cứu về sấy gián đoạn trên thế giới ..................... 31

Chương 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG SẤY BƠM NHIỆT HAI

NHIỆT ĐỘ BAY HƠI.................................................................................... 35

3.1. Giới thiệu chu trình lạnh hai nhiệt độ bay hơi (sôi)................................. 35

3.2.1 Nguyên lý hoạt động............................................................................... 36

3.2.2. Phương trình tính toán.......................................................................... 37

3.2.3. Điều chỉnh phân tầng áp suất bằng van KVP....................................... 38

3.3. So sánh lý thuyết chu trình lạnh hai nhiệt độ sôi với chu trình một nhiệt độ

sôi .................................................................................................................... 40

3.4. Những ưu điểm của hệ thống sấy bơm nhiệt hai nhiệt độ sôi.................. 41

3.4.1. Nâng cao lượng nhiệt thu hồi tại dàn lạnh ........................................... 41

3.4.2. Nâng cao hệ số hiệu quả ....................................................................... 42

3.4.3. Tiết kiệm năng lượng nhờ điều chỉnh năng suất lạnh Q0 ..................... 43

3.5. Xây dựng và hoàn thiện mô hình HTS bơm nhiệt hai nhiệt độ sôi ......... 51

3.5.1. Thông số chu trình và các kết quả tính toán......................................... 51

3.5.2. Xây dựng chế độ vận hành hệ thống sấy............................................... 53

3.5.3. Mô hình thiết bị thí nghiệm................................................................... 57

iv

Chương 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ SẤY

QUẢ HỒI KHÔ............................................................................................. 61

4.1. Mục tiêu, nội dung cứu thực nghiệm ....................................................... 61

4.1.1. Mục tiêu................................................................................................. 61

4.1.2. Nội dung nghiên cứu thực nhiệm .......................................................... 61

4.2. Chọn Phương pháp nghiên cứu................................................................ 61

4.2.1. Chọn phương pháp thực nghiệm........................................................... 61

4.2.2. Chọn hàm mục tiêu nghiên cứu............................................................. 62

4.2.3. Chọn tham số ảnh hưởng đến hàm mục tiêu......................................... 62

4.2.4. Phương pháp lấy mẫu thí nghiệm ......................................................... 63

4.2.5. Phương pháp xác định các đại lượng nghiên cứu ................................ 64

4.2.5. Thiết bị thí nghiệm ................................................................................ 64

4.2.6. Phương pháp xử lý kết quả thí nghiệm...................................................... 64

4.3. Tổ chức tiến hành thí nghiệm................................................................... 68

4.4. Kết quả thí nghiệm................................................................................... 69

4.4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ tác nhân sấy đến thời gian và hàm lượng tinh

dầu có trong quả hồi sấy khô .......................................................................... 69

4.4.2. Xác định chế độ sấy quả hồi hợp lý ...................................................... 72

4.4.3. Thực nghiệm sấy theo nhiệt độ tác nhân sấy tối ưu.............................. 74

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................... 76

1. Kết luận ....................................................................................................... 76

2. Kiến nghị..................................................................................................... 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO

v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

vi

DANH MỤC BẢNG

TT Tên bảng Trang

1.1

Các nghiên cứu về sấy bơm nhiệt gần đây của các tác giả trên

thế giới 13

1.2

So sánh chất lượng thực phẩm sấy bằng công nghệ sấy lạnh so

với các công nghệ sấy truyền thống 14

3.1 Thông số chu trình lạnh (môi chất R22) theo thiết kế 51

3.2 Thông số chu trình lạnh thường gặp khi vận hành HTS 51

3.3 Thông số của hệ thống sấy bơm nhiệt 52

3.4 Các chế độ vận hành HTS 56

3.5 Số lượng, thông số kĩ thuật của các thiết bị đo trong hệ thống 60

4.1

Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hàm lượng tinh dầu và thời

gian sấy 69

4.2 Kết quả thí nghiệm sấy theo nhiệt độ tác nhân sấy tối ưu 74