Luận văn Nghiên cứu hoàn thiện quy trình công nghệ và tính toán thiết kế hệ thống thiết bị sấy lõi cói năng suất 3,5tấn/mẻ: thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệp

ơi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tơi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2010 Học viên Trần Văn Chúc Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......iii LỜI CẢM ƠN ðể hồn thành đề tài nghiên cứu ngồi sự cố gắng của bản thân, tơi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ nhiệt tình của thầy cơ, bạn bè và người thân. Trước tiên tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS-TS. Trần Như Khuyên đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi trong quá trình thực hiện và hồn thành đề tài nghiên cứu. Tơi cũng xin trân trọng cảm ơn các thầy, cơ Bộ mơn Thiết bị bảo quản và chế biến nơng sản Khoa Cơ điện, Khoa sau đại học - Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội, Ban Giám Hiệu, các Phịng, Khoa và tồn thể cán bộ, giáo viên, cơng nhân viên của Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cơng nghiệp, các đồng nghiệp và người thân, bạn bè đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tơi trong quá trình học tập và hồn thành luận văn này. Hà Nội, ngày 09 tháng 11 năm 2010 Tác giả Trần Văn Chúc Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......iv MỤC LỤC Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Mục lục iv Danh mục viết tắt v Danh mục bảng vii Danh mục hình viii MỞ ðẦU 1 Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 3 1.1. CĨI NGUYÊN LIỆU 3 1.2. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ SẢN PHẨM CĨI 9 1.3. QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT CĨI 16 1.4. TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC SẤY CĨI 23 1.5. THIẾT BỊ SẤY CĨI 23 1.6. MỤC ðÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ðỀ TÀI 26 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY 27 2.1. CÁC THƠNG SỐ ðẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU SẤY 27 2.2. CÁC THƠNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA TÁC NHÂN SẤY 31 2.3. SỰ TRUYỀN NHIỆT, TRUYỀN CHẤT TRONG QUÁ TRÌNH SẤY 36 2.4. ðỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SẤY 42 2.4.1. Các giai đoạn của quá trình sấy 42 2.4.2. Một số quy luật cơ bản của quá trình sấy 44 2.4.3. Phân tích quá trình sấy 47 Chương 3 NGHIÊN CỨU HỒN THIỆN CƠNG NGHỆ SẤY LÕI CĨI 50 3.1. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM 50 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......v 3.1.1. Vật liệu và thiết bị thí nghiệm 50 3.1.2. Bố trí thí nghiệm 52 3.1.3. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm 53 3.2. HỒN THIỆN QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẤY LÕI CĨI 56 3.2.1. Sơ đồ qui trình cơng nghệ sấy lõi cĩi 56 3.2.2. Thuyết minh qui trình cơng nghệ 56 Chương 4 TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY CĨI 58 4.1. THIẾT KẾ TỔNG THỂ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY LÕI CĨI 58 4.2. TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY LÕI CĨI 61 4.2.1. Tính tốn thiết kế buồng sấy 61 4.2.2. Thiết kế lị đốt than 79 4.2.3. Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi 82 4.2.4. Tính tốn thiết kế hệ thống phân phối nhiệt và chọn quạt thơng giĩ 85 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 89 KẾT LUẬN 89 ðỀ NGHỊ 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TB: Trung bình TL: Trọng lượng TV: Thành viên TH: Tổng hợp HTS: Hệ thống sấy TNS: Tác nhân sấy VLS: Vật liệu sấy TN: Thí nghiệm TCMN: Thủ cơng mỹ nghệ Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......vii DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang Bảng 1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng cĩi 11 Bảng 3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ tác nhân sấy T(oC) 53 Bảng 3.2 Ảnh hưởng của vận tốc tác nhân sấy v(m/s) 55 Bảng 4.1. Bảng tổng hợp các thơng số kỹ thuật của máy sấy lõi cĩi 88 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......viii DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang 1.1. Cánh đồng cĩi huyện Nga Sơn Thanh Hố 5 1.3. Các sản phẩm được thị trường châu Âu ưa chuộng 15 1.4. Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất cĩi 16 1.5. Hệ thống thiết bị sấy cĩi bơm nhiệt 20 1.6. Máy xe lõi cĩi 21 1.7. Máy quấn định khuơn 21 1.8. Sấy lõi cĩi bằng phương pháp phơi nắng 22 1.9. Sấy lõi cĩi bằng máy sấy 22 1.10. Máy sấy lõi cĩi 25 2.1. Sự mơ tả ảnh hưởng của trao đổi chất đến trao đổi nhiệt 40 2.2. ðường cong sấy 45 2.3. ðường cong tốc độ sấy 46 2.4. ðường cong nhiệt độ sấy 46 3.1. Lõi cĩi trước khi đưa vào sấy 50 3.2. Tủ sấy vạn năng Binder 51 3.3. Dụng cụ thí nghiệm 52 3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ tác nhân sấy T(oC) 54 3.5. ðồ thị ảnh hưởng tốc độ tác nhân sấy v(m/s) 55 3.6. Sơ đồ qui trình cơng nghệ sấy lõi cĩi 56 4.1. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo hệ thống thiết bị 58 4.2. Sơ đồ hệ thống sấy sử dụng khĩi lị làm tác nhân sấy 61 4.3. Biểu diễn quá trình sấy lý thuyết trên đồ thị I – d 63 4.4 Sơ đồ bố trí các khay sấy trên xe goịng 72 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......ix 4.5. ðồ thị I – d biểu thị quá trình sấy thực 74 4.6. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo lị đốt than 80 4.7. Cấu tạo hệ thống lọc bụi 83 4.8. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phân phối nhiệt 85 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......1 MỞ ðẦU Trong lĩnh vực nơng nghiệp, nghề trồng cĩi gắn liền với sản xuất các mặt hàng tiểu thủ cơng mỹ nghệ (TCMN). Các sản phẩm này đa dạng về chủng loại, phong phú về mẫu mã, khi hết niên hạn sử dụng chúng tự phân huỷ, nên rất thân thiện với mơi trường do vậy các mặt hàng này đang được nhiều nước trên thế giới yêu chuộng. Hiện tại, các sản phẩm từ cĩi của nước ta đã thâm nhập vào thị trường nhiều nước trên thế giới, trong đĩ cĩ cả thị trường khĩ tính như Châu Âu và Bắc Mỹ. Mặc dù cĩi là sản phẩm truyền thống nhưng cho đến nay ở nước ta vẫn chưa cĩ qui trình cơng nghệ sấy hồn thiện để làm khơ cĩi nguyên liệu và lõi cĩi. Các phương pháp làm khơ truyền thống như phơi nắng hay sấy trong các lị thủ cơng chủ yếu là do các hộ nơng dân tự học tập kinh nghiệm lẫn nhau. Do khơng cĩ qui trình sấy chuẩn nên chất lượng sản phẩm sấy khơng ổn định, nhiều lơ hàng khơng đạt tiêu chuẩn xuất khẩu phải trả về gây thiệt hại rất lớn. Vì vậy, đề tài đặt ra là phải nghiện cứu hồn thiện qui trình cơng nghệ sấy, nghĩa là phải xác định được: nhiệt độ sấy, thời gian sấy và tốc độ lưu thơng khơng khí nĩng trong buồng sấy phù hợp nhằm ổn định và nâng cao chất lượng sản phẩm sấy. Về thiết bị sấy, mặc dù cĩ khá nhiều máy sấy nhập ngoại hoặc trong nước chế tạo được lắp đặt nhưng người sản xuất vẫn khơng chấp nhận. Nguyên nhân chủ yếu là do chi phí đầu tư, bảo dưỡng quá cao, chi phí sản xuất quá lớn. Vì vậy, hầu hết các cơ sản xuất vẫn dùng các lị sấy thủ cơng truyền thống, dùng trực tiếp khĩi lị được tạo ra từ các lị đốt than đặt trong buồng sấy. Các lị sấy này cĩ ưu điểm là vốn đầu tư thấp, cấu tạo đơn giản, dễ xây dựng và sử dụng nhưng tồn tại nhiều nhược điểm như: tốc độ giảm ẩm chậm, thời gian sấy kéo dài, màu sắc của sản phẩm khơng đẹp, sản phẩm sấy dễ bị Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......2 nhiễm bụi than từ lị đốt. Mặt khác do khơng khống chế được nhiệt độ sấy, nên độ khơ của sản phẩm khơng đều, dễ xảy ra hiện tượng cháy nguyên liệu sấy, khơng đảm bảo an tồn lao động và vệ sinh mơi trường. Xuất phát từ nhu cầu của thực tiễn sản xuất, đề tài tập trung nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị sấy đối lưu, dùng trực tiếp khĩi lị với nhiên liệu là than đá. ðây là thiết bị sấy cĩ cấu tạo đơn giản, giá thành hạ, thuận tiện trong vận hành bảo trì và sửa chữa. ðể nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm, giảm chi phí nhiên liệu, cần tập trung nghiên cứu một số giải pháp kỹ thuật như sau: nghiên cứu thiết kế lị đốt than hợp lý, đảm bảo quá trình cháy hồn tồn để nâng cao hiệu suất toả nhiệt và hạn chế muội than; nghiên cứu thiết kế hệ thống lọc bụi và dập tàn lửa để làm sạch khí đốt trước khi đưa vào buồng sấy; nghiên cứu thiết kế hệ thống phân phối khí để đảm bảo cho nhiệt được phân bố đồng đều trong buồng sấy; nghiên cứu thiết kế bộ phận điều khiển nhiệt để duy trì nhiệt độ ổn định trong buồng sấy,... Dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Trần Như Khuyên, Bộ mơn Thiết bị Bảo quản và Chế biến nơng sản, Khoa Cơ ðiện trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội, chúng tơi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu hồn thiện quy trình cơng nghệ và tính tốn thiết kế hệ thống thiết bị sấy lõi cĩi năng suất 3,5 tấn/mẻ”. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......3 Chương 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1. CĨI NGUYÊN LIỆU 1.1.1. Cơng dụng và phân loại cĩi a. Cơng dụng Cĩi là cây cơng nghiệp dùng để dệt chiếu, làm các loại hàng thủ cơng mỹ nghệ bền đẹp, được dùng nhiều trong nước và cho xuất khẩu. Cĩi phế phẩm cĩ thể dùng để sản xuất giấy, bổi cĩi dùng lợp nhà rất bền, đẹp. Cĩi và sản phẩm từ cĩi cĩ giá trị kinh tế cao, cĩi dễ trồng, trồng một lần cĩ thể thu hoạch nhiều năm, chăm bĩn tốt một năm cĩ thể thu hoạch 2 ÷ 3 vụ và thu hoạch liên tục 10 năm sau mới phải trồng lại. ðể đáp ứng nhu cầu sản xuất trong nước và xuất khẩu, cần phải củng cố và mở rộng diện tích trồng cĩi ở những vùng ven biển, thành lập những vùng chuyên canh trên cơ sở thực hiện tốt hợp đồng kinh tế và cĩ kế hoạch phát triển những vùng cĩi ở phía Nam. b. Phân loại cĩi Người ta cĩ thể phân loại cĩi theo đặc điểm thực vật và theo kỹ thuật chế biến.[5] - Theo đặc điểm thực vật Cĩi phân chia thành 3 loại: cĩi bơng trắng, cĩi bơng nâu và cĩi 3 cạnh. + Cĩi bơng trắng: thân cĩi trịn đều, cao 1,5 ÷ 2,5 m, cĩ 3 lá mác chụm lại như dịng lúa, khoang cổ (chỗ tiếp giáp giữa thân và lá mác) trắng, rộng hơn các giống khác, vì vậy cịn gọi là giống cĩi búp đồng khoang cổ. Hoa cĩ mầu trắng khi mới nở, mầu vàng nâu khi chín. Giống cĩi này cĩ khả năng chịu mặn cao, sợi cĩi trắng, chắc, chất lượng tốt, năng suất cao, trung bình 5.400 ÷ 9.500 kg/ha. + Cĩi bơng nâu: Thân to cứng, cao khoảng 1,4 ÷ 1,8 m hoa khi mới nở cĩ Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......4 mầu nâu nhạt, khi chín cĩ mầu nâu thẫm, thân cĩi khơng trịn bằng bơng cĩi trắng, năng suất trung bình khoảng 4.000 ÷ 6.700 kg/ha. + Cĩi ba cạnh: Thân cĩi phân 3 cạnh rõ rệt, cao khoảng 1,2 ÷ 1,5m cĩi xốp và giịn, gốc to, ngọn nhỏ, chất lượng kém, năng suất thấp, trung bình khoảng 2.000 ÷ 4.000 kg/ha. Loại cĩi này thường dùng để lợp nhà, làm bao đựng hàng. Hiện nay loại này trồng rất ít. - Theo kỹ thuật chế biến Chia làm ba loại: cĩi chẻ lạng, cĩi chẻ đơi và cĩi bộ. + Cĩi chẻ lạng: Loại cĩi chẻ bỏ phần ruột xốp ở giữa, cĩ thể chẻ đơi hoặc chẻ 3. Loại này sợi nhỏ, săn chắc, dai bền nên được dùng để dệt chiếu đậu, chiếu cải. + Cĩi chẻ đơi: Loại cĩi chẻ đơi khơng bỏ phần ruột xốp, cĩi chẻ xong đem phơi. Loại này sợi to, kém săn chắc nên thường được dùng dệt chiếu thường, loại tốt dùng để dệt chiếu đậu. + Cĩi bộ: Sau khi thu hoạch khơng chẻ mà đem phơi khơ. Loại cĩi này xốp, chất lượng kém khơng dùng để dệt chiếu. 1.1.2. ðặc điểm và tính chất lý hố của cây cĩi cĩ liên quan đến quá trình sấy a. ðặc điểm Bộ Cĩi (tên khoa học: Cyperales) [5] là một họ thực vật thuộc lớp thực vật một lá mầm (Monocotyledones hay Liliopsida) chỉ chứa một họ duy nhất là họ cĩi (Cyperaceae). Phân loại gần đây nhất đưa họ cĩi vào trong bộ Hịa thảo với khoảng 70 chi và hơn 4000 lồi, phân bố ở miền nhiệt đới Châu Á và Nam Mỹ. Cĩi là cây thân cỏ sống lâu năm, thường mọc ở các chỗ ẩm ướt. Thân rễ nằm dưới đất, thân khi sinh khơng phân đốt, tiết diện ngang hình tam giác hay hơi trịn. Lá cĩ bẹ ơm lấy thân mọc ra từ gốc, hai mép của bẹ thường dính Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......5 nhau thành ống: lá xếp thành ba dãy theo thân. Hoa nhỏ, mọc thành bơng nhỏ ở kẻ một lá bắc, những bơng nhỏ này lại tập hợp thành bơng, chùm, chùy... Hoa lưỡng tính hay đơn tính, thụ phấn nhờ giĩ, bao hoa rất giảm, dạng vảy khơ xác hay dạng lơng cứng, từ 1 đến 6 hay nhiều mảnh, cĩ khi khơng cĩ. Bộ nhụy gồm ba lá nỗn hợp thành bầu trên, một ơ chỉ chứa một nỗn, một vịi và ba đầu nhụy dài, quả đĩng, hạt cĩ nội nhũ bột bao quanh phơi. Cĩi bao gồm cả cĩi trồng và cĩi mọc dại, cĩi trồng cĩ hai loại chính: Một là cĩi bơng trắng (cyperus tagetiformí roxb), cịn gọi là “búp dịng khoang cổ” (cryperrus toijet touris), thân tương đối trịn, dáng mọc hơi nghiêng, hoa trắng, cao từ 1,5 ÷ 2m, sợi trắng, chắc và bền, năng suất cao từ 54 ÷ 95 tấn/ha, thời gian sinh trưởng từ 100 ÷ 120 ngày, đây là lồi cĩ phẩm chất tốt, thích hợp cho xuất khẩu, hai là cĩi bơng nâu (cyperus corymbosus roxb), thân to, hơi vàng, hoa nâu, dáng mọc đứng, cứng cây, đẻ yếu, sợi chắc song khơng trắng, cây cao từ 1,4 ÷ 1,8m phẩm chất tốt nhưng khơng được người tiêu dùng ưa chuộng. Hình 1.1. Cánh đồng cĩi huyện Nga Sơn Thanh Hố b. Tính chất cơ lý của cây cĩi Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......6 - Kích thước của cây cĩi Cĩi cĩ chiều dài khoảng từ 1,2 ÷ 1,8m, sau khi thu hoạch cĩi được cắt chẻ và phơi khơ, phân loại, cĩi loại 1 thân dài từ 1,8m trở lên dùng để làm chiếu, cĩi loại 2 hay cịn gọi là cĩi manh cĩ thân dài từ 1,2 đến 1,4m dùng để làm thảm. Như những nguyên liệu khác, cĩi cĩ nhiều đặc điểm, xong ta cần chú ý hơn cả về đặc điểm hàm lượng ẩm trong cĩi, độ co và độ khơ, màu sắc vì nĩ cĩ ảnh hưởng nhiều tới quá trình sấy.[5] - Hàm lượng ẩm Lượng ẩm trong cây cĩi chứa số loại muối khống và các axit hữu cơ cần thiết cho sự sống của cây. Ở cây cĩi tươi, hàm lượng ẩm chứa trong các khoảng rỗng của tế bào, và nằm sâu trong vỏ tế bào, hàm lượng ẩm bao gồm độ ẩm tự do và độ ẩm thẩm thấu. ðộ ẩm tự do: chứa trong khoảng rỗng của tế bào và khoảng trống giữa các tế bào. ðộ ẩm này được tách ra khỏi cây một cách dễ dàng như quay ly tâm, ép hoặc sấy ðộ ẩm thẩm thấu (liên kết): ðược chứa trong vỏ tế bào được tách ra khỏi cây chỉ cĩ thể bằng phương pháp cưỡng bức nhiệt (sấy, phơi) mới phá vỡ được mối liên kết giữa chúng với tế bào - ðộ co và độ khơ + ðộ co: Khi cĩi cịn tươi, cĩi chứa lượng ẩm tự do lớn, lượng ẩm này thốt ra từ từ, thốt ra đến đâu thì thể tích của các tế bào chốn chỗ dần dần bị thu hẹp lại cho đến khi lượng ẩm liên kết được thốt ra, các tế bào tiếp tục thu hẹp lại tới mức ổn định khơng thay đổi. Như vậy nhiệt độ và thời gian cĩ ảnh hưởng lớn tới quá trình sấy, nếu bị cưỡng bức nhiệt quá lớn trong một thời gian ngắn làm lượng ẩm tự do thốt ra một cách đột ngột, sự thu hẹp thể tích chốn chỗ của các tế bào khơng kịp ổn định nên lượng ẩm tự do ở ngồi cĩ thể dễ dàng xâm nhập vào do đĩ trong trường hợp này cĩi bị nở bung khơng Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......7 co lại được + ðộ khơ: sau khi cĩi đã co lại thì dưới nhiệt độ càng cao thì thời gian khơ càng nhanh, vì vậy thời gian co là thời gian cĩi mất độ ẩm liên kết. - Màu sắc cĩi Màu sắc cĩi là do biểu bì vỏ ngồi cây cĩi cĩ chứa các sắc tố xanh diệp lục, sau quá trình mất nước cĩi khơ dần, màu vàng hoặc vàng nhạt xuất hiện. Vì vậy các yếu tố nào tác động đến quá trình phá vỡ độ ẩm liên kết làm mất nước ở cĩi đều cĩ khả năng tạo nên màu sắc ở giai đoạn cuối. c. Thành phần hố học trong cây cĩi Thành phần hố học của cây cĩi khi chẻ đơi: ðộ ẩm : 14,5% Chất xơ : 21,2% Pectin : 1,41% Pentosan: 16,54% Các chất hồ tan trong NaOH 1% : 29,9% Lignin : 6,55% 1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng cĩi a. Thu hoạch Thu hoạch đúng thời vụ là một yếu tố ảnh hưởng tới năng suất và chất lượng cĩi. Khi cây cĩi từ màu xanh chuyển sang màu vàng ĩng, bẹ gốc bắt đầu thối, ngọn cĩi bắt đầu rải rác héo dần, cây cứng, cắt thấy rắn gốc, chẻ thấy nặng dao thường gọi là “cĩi đến”, cần khẩn trương thu hoạch ngay. Vì từ khi “cĩi đến” đến khi cĩi “xuống bộ” rất nhanh.[5] Thu hoạch cĩi sớm quá cây non, cân nhẹ, sợi dịn, năng suất thấp. Thu hoạch muộn quá cĩi già nặng cân nhưng đã thối một phần ngọn nên năng suất thấp, một phần bẹ gốc thối làm cĩi bị cáu đen phẩm chất kém. Bên cạnh đĩ cịn làm ảnh hưởng tới vụ cĩi sau. Khi cĩi đến đúng vào thời tiết thu phân và Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......8 bạch lộ (tháng 9 dương lịch), cĩ giĩ heo may, nắng vàng, ruộng khơ nước, cây cĩi ĩng, vàng đanh mà thu hoạch kịp thời thì sắc cĩi rất đẹp, chất lượng cao. Thu hoạch cĩi mùa: cĩi mới trồng vụ đầu thu hoạch vào tháng 8 ÷ 10 dương lịch. Cĩi cựu chăm sĩc tốt cĩ thể thu hoạch sớm vào cuối tháng 6 dương lịch nhưng thời vụ thu hoạch tốt nhất là trung tuần tháng 7 cho đến trung tuần tháng 9 dương lịch trước khi vào vụ gặt. Thu hoạch cĩi chiêm: trước đây nhân dân chưa cĩ tập quán dùng cĩi chiêm, thường chỉ cắt làm bổi lợp nhà nhưng đến nay cĩi ngắn đã được tận dụng làm hàng xuất khẩu nên cĩi chiêm đang được khuyến khích. Cĩi chiêm khi “cĩi đến” là phải thu hoạch nhanh vì cĩi “xuống bộ” rất nhanh. Hiện nay cĩi chiêm thường thu hoạch vào tháng 4 ÷ 5 dương lịch. Trước khi cắt cĩi độ nửa tháng nên tháo hết nước cho ruộng cĩi khơ, dễ thu hoạch, trắng chân và đanh cây. Thu hoạch cĩi quá sớm, cây cĩi cịn non, nhẹ cân, sợi giịn, năng suất thấp, chất lượng kém. Ngược lại, nếu thu hoạch quá muộn thì cĩi già, nặng cân nhưng cĩi đã “xuống bộ” một phần nên năng suất thấp, bệ cĩi ở gốc thối nhiều, gốc cĩi bị đen, chất lượng kém và ảnh hưởng tới quá trình sinh trưởng và phát triển của vụ sau. (Hằng năm sau khi ra hoa vào tháng 8, 9, 10 dương lịch thì cĩi chết dần từ ngọn xuống gốc gọi là “cĩi xuống bộ”). Vì thế cần thu hoạch cĩi đúng thời vụ, khi cĩi chuyển từ mầu xanh sang mầu vàng ĩng, bẹ ở gốc bắt đầu thối, một nửa ruộng cĩi đã ra hoa, một số ngọn cĩi đã héo dần, cắt cĩi thấy rắn gốc là lúc cĩi đã vừa chín, cần khẩn trương thu hoạch kip thời. Yêu cầu kỹ thuật khi thu hoạch: - ðối với cĩi mới trồng, cắt trừa gốc 10 ÷ 15 cm; - ðối với cĩi cũ, cắt trừa gốc 3 ÷ 5 cm; Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......9 - Cắt đến đâu nhặt sạch bổi đến đấy để tránh thối mầm, cắt xong nên giữ cho cĩi tươi để dễ chẻ. b. Chế biến cĩi Cắt cĩi về tuốt sạch bổi, phân loại theo độ dài, xén gốc và cắt ngọn, sau đĩ tiến hành chẻ cĩi. Cĩi to tốt chẻ 3, cĩi thường chẻ đơi. Yêu cầu cĩi phải chẻ đều, chẻ xong phải đem phơi hoặc sấy ngay để cĩi trắng, nếu để lâu cĩi bị héo vàng khĩ chẻ và mầu sắc kém. Trường hợp gặp mưa nên xếp cĩi thành đống, dùng bổi phủ kín, cĩ thể để được 6 ÷ 7 ngày, sau gặp nắng phơi vẫn tốt. Cĩi phơi khơ đến độ ẩm khoảng 13 ÷ 14%, sau khi phơi khơ tiến hành gù (bớ) cĩi: mỗi gù 15 ÷ 20 kg. Gù cĩi yêu cầu phải song song và bằng gốc, cĩi gù xong xếp đống, dưới cĩ một lớp trấu dầy 10cm, sau đĩ cứ xếp 1 lớp cĩi lại 1 lớp trấu hoặc cĩi bổi, trên cùng phải phủ 1 lớp bổi để cĩi khơng bị ẩm mốc. 1.2. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ SẢN PHẨM CĨI 1.2.1. Tình hình sản xuất Hiện nay cả nước cĩ 26 tỉnh, thành phố sản xuất cĩi, tập trung ở 3 vùng lớn là vùng ðơng Bắc ven biển Bắc Bộ (Thái Bình, Hải Phịng, Ninh Bình, Nam ðịnh ...), vùng ven biển Bắc Trung Bộ (Thanh Hố, Nghệ An, Hà Tĩnh,…) và vùng ven biển Nam Bộ (Trà Vinh, Vĩnh Long, Long An, ðồng Tháp ...). Tổng diện tích khoảng 13.800 ha, sản lượng mỗi năm đạt 100.000 tấn. Ở Miền Bắc, nơi được coi là cĩi cĩ chất lượng tốt nhất và cĩ diện tích cĩi lớn nhất là huyện Nga Sơn - Thanh Hố với khoảng 23.000 tấn. Cĩi là loại cây cĩ giá trị kinh tế cao, từ chỗ sản xuất các mặt hàng thơ, đơn giản như chiếu, bao bì, đệm, thảm ... theo sự phát triển của kinh tế và nhu cầu thị trường, các sản phẩm cĩi liên tục được cải tiến thành những mặt hàng Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......10 thủ cơng mỹ nghệ đa dạng, tinh xảo và cĩ giá trị như: mũ, giày, dép cĩi, túi xách, làn, hộp, lãng, khay cĩi… Hình 1.2. Các mặt hàng thủ cơng mỹ nghệ được làm từ Cĩi Cây cĩi đã và đang đĩng vai trị quan trọng trong đời sống dân sinh và trong sản xuất tiểu thủ cơng nghiệp nước ta. Cĩi cĩ thể trồng được ở tất cả các vùng đất hoang hố, đất bị ngập úng, nhiễm mặn, nhiễm phèn nên cĩ tiềm năng mở rộng diện tích rất lớn. Tuy nhiên việc phát triển diện tích trồng cĩi cĩ liên quan chặt chẽ đến giá cả thị trường. Từ khi cĩ cơ chế cho phép người nơng dân chuyển đổi cơ cấu cây trồng thì diện tích sản xuất cĩi ở một số tỉnh bị thu hẹp nhường chỗ cho một số loại cây ăn quả hoặc nuơi trồng thuỷ sản. Nhưng những năm gần đây, các làng nghề truyền thống đã được khơi phục và đẩy mạnh sản xuất, các mặt hàng thủ cơng mỹ nghệ khơng chỉ đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước mà cịn mở Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......11 rộng thị trường ra các nước trên thế giới. ðiều đĩ làm tăng giá trị nơng sản, tăng thu nhập, cải thiện đời sống cho người nơng dân. Chính vì vậy diện tích trồng cĩi nĩi chung và sản xuất cĩi nĩi riêng đang được khơi phục và gia tăng trong những năm vừa qua. Trong khi đĩ, cơ sở vật chất, quy mơ và vốn đầu tư nhỏ, năng lực và trình độ quản lý cịn yếu, thiếu đầu tư vào các giải pháp khoa học kỹ thuật, như thuỷ lợi hố, cơ giới hố, điện khí hố và sinh học hố phục vụ canh tác cĩi hầu như cịn rất ít hoặc hầu như chưa cĩ. Người dân chủ yếu dùng lao động thủ cơng, trơng vào tự nhiên là chính, đầu tư phân bĩn ít, khơng hợp lý… dẫn đến giá thành sản phẩm cao. Theo tổng cục thống kê, số liệu về diện tích, năng suất, sản lượng cĩi trên tồn quốc trong những năm 2001 ÷ 2008 được thể hiện ở bảng 1.1. Bảng 1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng cĩi Năm Diện tích (nghìn ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (nghìn tấn) 2001 9,7 66,5 61,4 2002 12,3 71,6 64,5 2003 14,0 68,4 88,1 2004 13,0 69,1 89,8 2005 12,5 64,4 80,5 2006 12,3 73,2 90,0 2007 13,8 71,6 98,8 2008 11,7 72,4 84,7 Nguồn: Tổng cục thống kê Một số làng nghề thủ cơng mỹ nghệ ở trong nước: Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......12 - Làng nghề dệt chiếu cĩi Bình ðịnh. Nghề dệt chiếu cĩi Bình ðịnh (Xã Hồi Châu Bắc, huyện Hồi Nhơn, tỉnh Bình ðịnh) đang hồi sinh cả về quy mơ cũng như chất lượng mẫu mã sản phẩm. Theo lời kể của những người lớn tuổi ở các xã phía bắc thuộc huyện Hồi Nhơn, dệt chiếu cĩi vốn là nghề truyền thống của quê hương họ từ bao đời nay. Trước giải phĩng cũng như những năm sau này, diện tích trồng cĩi khơng ngừng được mở rộng. Những năm thập niên 80 của thế kỷ trước, nơng dân ở các làng nghề đã sản xuất ra các mặt hàng thủ cơng mỹ nghệ từ cây cĩi, xuất khẩu sang các nước ðơng Âu. Lúc ấy nhiều hợp tác xã chuyên sản xuất cĩi được thành lập, thu hút hàng trăm xã viên tham gia. Hiện nay, xã đã cĩ các lớp đào tạo nghề sản xuất các mặt hàng thủ cơng mỹ nghệ. Việc mở lớp đào tạo nghề là cách tốt nhất để giải quyết việc làm cho số lao động dư thừa ở địa phương. - Làng nghề của huyện Vũng Liêm - tỉnh Vĩnh Long ðề án phát triển và chế biến cây cĩi giai đoạn 2006 ÷ 2008 với tổng vốn đầu tư 9,4 tỷ đồng, phát triển diện tích trồng cĩi 250ha và trang bị 1000 máy xe lõi cĩi đã được huyện Vũng Liêm khởi động, trong đĩ năm 2006 đầu tư 5,5 tỷ đồng, trồng mới 150ha cĩi tập trung ở 8 xã, thị trấn ven sơng Cổ Chiên. Tồn huyện cĩ 364ha tập trung nhiều nhất ở xã Thanh Bình 190ha, xã Trung Thành ðơng 163ha, xã Trung Thành Tây 19ha và tiếp tục mở rộng thêm 70ha. Hiện nay, nơng dân chọn giống cĩi bơng bẻo, thân cây từ 1,8m ÷ 2m để trồng từ đầu mùa mưa. Tại các xã vùng chuyên canh cĩi, huyện Vũng Liêm đã huy động nhiều nguồn vốn đầu tư thi cơng các cơng trình đê bao trọng điểm như rạch Nàng Âm, rạch Cá Sửu, lắp đặt cống chủ động tưới tiêu nên mỗi năm thu hoạch 3 vụ (mỗi vụ thu hoạch kéo dài 1 tháng), năng suất bình quân 700kg/1000m2 so với trước khi hồn chỉnh đê bao mỗi năm nơng dân chỉ thu hoạch 2 vụ cĩi, Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......13 năng suất từ 400 ÷ 500kg/1000m2. Gắn với mở rộng diện tích, tại các làng xã vùng chuyên canh cĩi, nghề xe lõi cĩi đang phát triển mạnh hình thành làng nghề mới tạo thêm việc làm cho lao động nơng nhàn và tăng thêm giá trị cho cây cĩi. Với biện pháp thâm canh hiện nay, sau khi thu hoạch sản lượng cĩi loại 1 chiếm 70%, cĩi loại 2 chiếm 30%. Nơng dân tận dụng cĩi loại 2 phát triển nghề xe lõi cung ứng nguyên liệu cho các cơ sở sản xuất hàng thủ cơng mỹ nghệ xuất khẩu. Tồn huyện cĩ gần 1400 máy xe lõi cĩi trong đĩ tập trung xã Thanh Bình cĩ 619 máy, Trung Thành ðơng 376 máy, Quới Thiện 220 máy. Theo đề án phát triển và chế biến cây cĩi đến năm 2008 huyện Vũng Liêm tiếp tục đầu tư thêm 1000 máy xe lõi đảm bảo sơ chế, tiêu thụ sản phẩm loại 2. Hiện nay, nhờ lưới điện nơng thơn phát triển đều khắp các xã tạo điều kiện cho người xe lõi trang bị mơ tơ điện nâng năng suất 20 ÷ 25kg lõi cĩi/ngày/lao động (so với trước sử dụng thủ cơng chỉ đạt 13 ÷ 15kg). Với phương pháp thâm canh như hiện nay, bình quân chi phí đầu tư cả năm cho cây cĩi là 32,4 triệu đồng/ha, năng suất thu hoạch 24 tấn/ha/năm, thu nhập từ 180 đến 105 triệu đồng/ha, trừ chi phí nơng dân cịn lời trên 70 triệu đồng, nếu sơ chế thành lõi cĩi cho giá trị lên đến 113 triệu đồng/ha hiệu quả từ cây cĩi cho lợi nhuận cao gấp 6 ÷ 7 lần so với trồng lúa trên cùng một đơn vị diện tích đã thu hút nhiều hộ nơng dân chuyển đổi đất ruộng kém hiệu quả sang trồng cĩi. - Vùng cĩi Nga Sơn - Thanh Hố Nga Sơn là một vùng triều màu mỡ đặc trưng ngồi thích hợp trồng sú vẹt, vùng này duy nhất chỉ thích hợp cho sinh trưởng và phát triển cây cĩi. Do đặc trưng về điều kiện tự nhiên nên chất liệu cĩi của vùng này khác hẳn với các vùng khác về chất lượng. Chính sự khác biệt này tạo nên thương hiệu chiếu cĩi Nga Sơn khá nổi tiếng, được lưu truyền qua bao thế hệ trên khắp mọi miền của đất nước và đã đi vào ca dao tục ngữ của người Việt Nam. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......14 Vùng cĩi Nga Sơn gồm 8 xã: Nga ðiền, Nga Phú, Nga Thái, Nga Tân, Nga Tiến, Nga Liên, Nga Thanh, Nga Thuỷ, cĩ tổng diện tích gieo trồng: 3152,9ha sản lượng cĩi hàng năm bình quân khoảng 20.000 tấn, chủ yếu là sản xuất chiếu chẻ bán nội địa và sản xuất hàng thủ cơng xuất khẩu. Diện tích trồng cĩi đến năm 2008 chỉ cịn khoảng 2000ha, giảm 500ha so với năm 2007. Nếu năm 2006, 1kg cĩi quy đổi được 3kg lương thực thì từ giữa năm 2007 đến nay thì 3 ÷ 4kg cĩi mới đổi được 1kg lương thực, sản lượng xuất khẩu rất chậm đã ảnh hưởng trực tiếp đến sản xuất, đời sống của người dân vùng trồng cĩi, nhiều hộ gia đình bỏ ruộng đi làm ăn xa, khơng chăm bĩn khơng phịng trừ sâu bệnh nên một số diện tích trồng cĩi cĩ nguy cơ hoang hố trở lại. ðiển hình ở Nga Tân - xã độc canh về cây cĩi, với hơn 1700hộ/ 7640 khẩu, tỷ lệ hộ nghèo năm 2007 là 46%, năm 2006 là 70%. Tồn xã 1463 máy chẻ lõi, xe lõi cĩi ở các hộ gia đình thì hiện nay chỉ cĩ 1/3 số máy hoạt động cầm chừng. Với thực trạng rớt giá cĩi, nếu tính từ đầu năm 2007 đến nay cĩ 2600/3000 lao động địa phương bỏ quê đi làm ăn xa. Song bên cạnh đĩ cũng cĩ một số hộ gia đình vẫn tiếp tục trồng cĩi hy vọng vào tương lai của cây cĩi. Trong năm 2008 vừa qua, vừa hết nắng hạn, bão tố lại ập đến vựa cĩi Nga Sơn và các vùng khác thất thu nghiêm trọng, mất mùa trên diện rộng hơn 3000ha cĩi chỉ cho thu hoạch 20.000 tấn, giảm 1/3 sản lượng so với các năm trước. 1.2.2. Tình hình tiêu thụ sản phẩm Nghề trồng cĩi gắn liền với sản xuất các mặt hàng tiểu thủ cơng mỹ nghệ, các sản phẩm này đa dạng về chủng loại, phong phú về mẫu mã, khi hết niên hạn sử dụng chúng tự phân huỷ, thân thiện với mơi trường nên rất phù hợp với chính sách mơi trường của các nước trên thế giới, đặc biệt là các nước Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......15 phát triển. Do vậy, các mặt hàng này đang được nhiều nước trên thế giới yêu chuộng, hiện tại các sản phẩm thủ cơng mỹ nghệ từ cĩi đã thâm nhập thị trường 29 nước, trong đĩ cĩ cả những thị trường khĩ tính như Châu Âu và Bắc Mỹ. Trung Quốc là thị trường tiêu thụ chủ lực mang tính truyền thống lâu dài chiếm từ 70% ÷ 80% thị phần tiêu thụ. Hình 1.3. Các sản phẩm được thị trường châu Âu ưa chuộng Nghề chế biến các mặt hàng mỹ nghệ từ cây cĩi phục vụ tiêu dùng trong nước, nhất là để xuất khẩu ngày càng phát triển mạnh, đời sống của người chế biến cĩi ngày càng được nâng cao. Trong khi đĩ thu nhập của người trồng cĩi lại thấp, đời sống của một số bộ phận bấp bênh. Cĩ rất nhiều nguyên nhân, song nguyên nhân chủ yếu vẫn là do giá cĩi khơng ổn định “được mùa mất giá, được giá mất mùa”, khi thì bị tư thương ép giá,… Thêm vào đĩ là những khĩ khăn về mặt thị trường trong những năm qua đang là những năm khĩ khăn rất lớn đối với ngành cĩi: giá bán cĩi nguyên liệu khơng ổn định, giá bán thấp (giá cĩi nguyên liệu thơ năm 2007 là 1.200đ ÷ 2.500đ/1kg trong khi đĩ giá cĩi năm 2006 là 5.000 ÷ 8.000đ/1kg). Năm 2007 thị trường xuất khẩu cĩi bao gồm cả cĩi nguyên liệu và hàng thủ cơng mỹ nghệ từ cĩi giảm, việc sản xuất cĩi đã khĩ khăn, việc tiêu thụ cĩi cịn khĩ khăn hơn. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......16 Các sản phẩm chế biến từ cĩi chủ yếu xuất khẩu tiểu ngạch qua nhiều khâu trung gian, quy mơ sản xuất hàng thủ cơng mỹ nghệ nhỏ lẻ, phần lớn gia cơng chế biến do các doanh nghiệp tỉnh ngồi nên giá trị hàng hố khơng cao, thu nhập của người lao động cịn thấp, hoạt động của các vùng trồng cĩi cịn mang tính độc canh, độc nghề nên mỗi khi các sản phẩm cĩi rớt giá dân sinh lại lao đao. Theo các nhà khoa học, hiện nay, chất lượng nguyên liệu cĩi ở các địa phương khơng đồng đều, kỹ thuật chế biến cịn thủ cơng, mẫu mã sản phẩm cĩi ít cải tiến, sản phẩm cịn nghèo nàn. Trong khi đĩ, hàng chiếu cĩi thảm từ Trung Quốc ._.“bắt mắt” đang bán tràn lan trên thị trường. Vì vậy, cải tiến mẫu mã và nâng cao chất lượng để phát triển thị trường trong nước, khai thác hết tiềm năng sử dụng các sản phẩm cĩi từ thị trường hơn 80 triệu dân này là rất khả quan. Nghiên cứu hồn thiện dây chuyền cơng nghệ sản xuất, đầu tư thiết bị sản xuất, nguồn nhân lực, tiếp thị đầu ra để sản xuất hàng xuất khẩu quy mơ, chuyên nghiệp nhằm giảm giá thành, nâng cao chất lượng phục vụ xuất khẩu, qua đĩ tạo cơng ăn việc làm ổn định và tăng thu nhập cho người dân. 1.3. QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT CĨI Cĩi ngay sau khi thu hoạch về cần được bảo quản và chế biến ngay, nếu bảo quản và chế biến theo phương pháp hợp lý thì cĩi cĩ độ dẻo dai và mầu sắc thích hợp. Qui trình sản xuất cĩi được thể hiện trên hình 1.4. Hình 1.4. Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất cĩi Cĩi phải được thu hoạch đúng thời vụ, tránh để cĩi xuống bộ, làm sao Cĩi nguyên liệu Xuất khẩu Sơ chế thủ cơng Sấy cĩi tươi Xe lõi Sấy lõi Bảo quản lạnh Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......17 để cắt chẻ cĩi, phơi được nhanh, kịp thời vụ bảo đảm phẩm chất cĩi, hạ giá thành sản xuất. Thời điểm thu hoạch đúng vào lúc cĩi chín, hoa cĩi chuyển sang màu nâu, ngọn héo dần, thân từ màu xám xanh chuyển sang màu vàng ĩng, bẹ gốc bắt đầu thối. Thường cĩi vụ mùa được thu hoạch khi ruộng cĩi 50% số hoa chuyển sang màu nâu thẫm, cịn cĩi vụ chiêm được thu hoạch khi cĩ 10% số cây khơ. Nếu cĩi thu hoạch cịn non thì sẽ nhẹ và giịn dẫn đến phẩm chất kém. Lưu ý việc cắt cĩi: đây là việc cĩ liên quan chặt chẽ với việc chẻ cĩi, phơi cĩi, nhằm đạt yêu cầu thu hoạch nhanh, kịp thời vụ, tiết kiệm, đảm bảo chất lượng và giá thành giảm. Cắt cĩi thường tiến hành lúc trời mát, khi cĩ xương, cĩ mưa thuận lợi cho việc phân loại, rút cĩi nhanh, trơn đảm bảo cĩi tươi cho khâu chẻ. 1.3.1. Sơ chế Cĩi sau khi thu hoạch phải làm sạch, phân loại dài ngắn và tranh thủ chẻ ngay. Thao tác chẻ cĩi ít dùng sức mà chủ yếu địi hỏi kỹ thuật điêu luyện. ðể đạt năng suất lao động cao trong việc chẻ cĩi, hiện nay đã cĩ nhiều loại cơng cụ chẻ cĩi khá hồn chỉnh như máy chẻ cĩi bằng động cơ, máy chẻ cĩi đạp chân và ở quy mơ nhỏ nhiều nơi vẫn chẻ cĩi bằng tay. Dù chẻ cĩi bằng tay, bằng máy đạp chân, bằng động cơ, yêu cầu là chẻ cĩi cho đều, tránh dập, tránh lỗi, tránh sơ ruột… tốc độ cần nhanh song phải đảm bảo kỹ thuật, đảm bảo phẩm chất, đảm bảo cĩi bị chẻ lỗi khơng quá 5%. Muốn đạt yêu cầu trên, cĩi sau khi cắt xong đưa về, nếu chưa kịp chẻ, phải ủ kỹ, để nắng lọt vào cĩi bị héo khi chẻ dễ bị lỗi, bị sơ và chẻ chậm. Cĩi cắt chiều hơm trước, sáng hơm sau chẻ rất tốt, ít lỗi, cĩi cắt buổi sáng chẻ ngay thường bị giịn. Trường hợp cĩi non, cĩi cắt trời mưa thì sau khi cắt 2 ÷ 3 giờ đem chẻ cũng tốt, nhưng chẻ đến đâu ủ kín đến đĩ nếu chưa kịp phơi vào buổi sáng. 1.3.2. Phơi sấy cĩi tươi Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......18 Cĩi tươi sau khi thu hoạch thường được làm khơ đến độ ẩm an tồn để bảo quản, cĩi được làm khơ theo 2 phương pháp: phơi và sấy. Yêu cầu kỹ thuật phơi rất phức tạp, đây là khâu lao động hồn tồn bị động, phụ thuộc vào thời tiết, số lao động phơi cĩi chiếm 20 ÷ 25% tổng số lao động làm cĩi. Trình tự phơi cĩi như sau: - Nắng 1: Cĩi sau khi chẻ trải ra sân phơi từ đêm hoặc từ sáng sớm, chiều thu cĩi vào ủ. Hạn chế phơi cĩi lúc trời đang nắng to, muốn phơi phải nhúng ngọn vào nước, nếu khơng nhúng cĩi sẽ co khơng đều và bị nở bung. - Nắng 2: Chờ cho sân khơ vào 8 ÷ 9 giờ sáng trải cĩi ra sân phơi. Chiều khoảng 3 ÷ 4 giờ, khi trời cịn đang nắng thu cĩi vào ủ. - Nắng 3: Chờ cho sân khơ vào 8 ÷ 9 giờ sáng trải cĩi ra sân phơi. Chiều khoảng 3 ÷ 4 giờ, khi trời cịn đang nắng thu cĩi, ủ kín. Muốn cĩi chĩng khơ, sân phơi phải được lĩt cĩi bổi, cĩi bổi đặt dọc thì cĩi phơi đặt ngang và ngược lại, bổi lĩt càng dày thì cĩi càng chĩng khơ. 1.3.3. Bảo quản Trong thực tế sản xuất do mùa vụ thu hoạch rất ngắn, khối lượng nhiều nên sau khi phơi sấy thường chưa kịp xe lõi nên cĩi thường được bảo quản trong một thời gian khá dài. Bảo quản cĩi là khâu rất quan trọng, nếu khơng làm tốt cĩi dễ dàng xuống phẩm cấp từ loại A xuống loại B, loại C, thậm chí cĩ khi phải đưa xuống hạng phế phẩm, vì cĩi bị tái ẩm, bị mốc… Vật liệu đĩng gĩi phải khơ, sạch, khơng ẩm ướt, khơng mục ải. Cĩi cùng cỡ, cùng cấp chất lượng được xếp bằng gốc và đĩng ghĩi thành từng gù (bĩ), khối lượng tịnh mỗi gù cĩi là 20kg. Dùng cĩi bộ hoặc cĩi chẻ xe sẵn thành sợi cĩ đường kính 8 ÷ 10mm làm đai buộc ngang gù, đai thứ nhất buộc cách gốc Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......19 10cm, sau đĩ cứ cách 20cm buộc một đai cho đến hết, mỗi đai cuộn 2 vịng dây và buộc thật chắc. Ở mỗi gù, đối với cĩi chẻ đơi phải đảm bảo trên 80% số lượng cĩi đúng kích thước qui định, đối với cĩi chẻ ba phải đảm bảo 90% số sợi cĩi đúng kích thước qui định. Kho bảo quản cĩi phải khơ, sạch, cao ráo, kín, mát, khơng bị dột. Cĩi đưa vào bảo quản phải đạt độ ẩm cho phép (khơng quá 12%). Cĩi được chất trên bục, kệ hoặc trên phên, cĩt cĩ lĩt trấu khơ trộn thuốc sát trùng. ðây là khâu rất quan trọng, nếu khơng cẩn thận cĩi dễ dàng xuống phẩm cấp, thậm chí cịn đưa xuống hạng phế phẩm vì cĩi bị tái ẩm và mốc. Cơng việc này cần được tiến hành ngay từ sau lần phơi nắng thứ nhất, cho đến khi xuất cĩi ra chế biến thành những sản phẩm khác. Muốn bảo quản tốt cần chú ý: Cĩi sấy ngày nào thì ngày đĩ phải được thu vào và che đậy cẩn thận. ðối với cĩi chưa gù (bĩ) nếu nhiều bổi cần rải thành nhiều đống rồi ủ dày bổi, cịn cĩi đã gù lớp nào phủ lớp đấy. ðống cĩi vụ mùa lĩt nhiều hơn vụ chiêm, nếu ít bổi thì dồn đống lại để ủ khi lên đống và ủ cần chú ý hướng giĩ, mưa để mặt tiếp xúc với giĩ mưa ít nhất. ðể cĩi khơng bị ẩm lại thì khi lên đống cĩi vào lúc 1 ÷ 2h chiều là tốt nhất vì lúc đĩ cĩ nhiệt độ cao hạn chế việc tái ẩm rất lớn. Mái của đống cĩi phải xuơi để vuốt sợi cĩi thẳng và sợi cong nước mưa sẽ tích tụ ở đĩ mà nhỏ thấm dần vào đống cĩi. Kho bảo quản cĩi cần thơng giĩ, thống khí, luơn khơ ráo. Cĩi cần xếp theo đúng chủng loại. Trên nền nhà gạch, để chống ẩm tốt lĩt trấu dày 20 ÷ 30cm, hoặc kê bục gỗ, hoặc cĩ điều kiện giải hắc ín càng tốt. ðịnh kỳ kiểm tra chất lượng bảo quản kho tàng. ðể nâng cao chất lượng cĩi tươi sau khi làm khơ, một số cơ sở đã sử dụng thiết bị sấy cĩi. Trên hình 1.5 là hệ thống thiết bị sấy cĩi bơm nhiệt. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......20 Hình 1.5. Hệ thống thiết bị sấy cĩi bơm nhiệt Qua thực tế sử dụng ta thấy hệ thống thiết bị sấy cĩi này cĩ ưu điểm là tạo ra sản phẩm cĩi khơ cĩ chất lượng tốt, màu sắc tự nhiên nhưng do đầu tư thiết bị lớn và chi phí cho quá trình sấy rất cao nên ít được áp dụng trong thực tế. Vì vậy để làm khơ cĩi tươi trong thực tế sản xuất người ta vẫn lợi dụng phương pháp phơi nắng. 1.3.4. Xe lõi Lõi cĩi (cĩi được xe thành sợi) dùng để sản xuất các mặt hàng TCMN như: thảm lĩt, làn, giỏ, khay, đĩa đựng hoa quả... hiện nay được nhiều nước trên thế giới nghiên cứu chế tạo ra các loại máy xe lõi cĩi khác nhau. Nguyên liệu cĩi trước khi đưa vào xe lõi là cĩi đã phơi sấy khơ cĩ thể đưa vào xe lõi ngay hoặc lấy từ kho bảo quản. Thơng thường cĩi nguyên liệu xuất kho thường cĩ độ ẩm thấp 13 ÷ 14%. ðể thuận lợi cho việc xe lõi, cĩi khơ cần được làm ẩm tới độ ẩm 40 ÷ 45%, khi xe lõi, sợi xoăn chặt, khơng bị gãy, đứt. ðể xe cĩi thành lõi người ta dùng hai phương pháp là xe lõi xuơi và xe lõi ngược, xe lõi ngược do cĩ nhiều ưu điểm về chất lượng nên hiện nay được sử dụng chủ yếu để sản xuất các mặt hàng TCMN chất lượng cao. ðiển hình về chế tạo máy xe lõi là Trung Quốc với các loại máy xe lõi từ máy thủ cơng đến Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......21 chạy động cơ điện. Do đặc trưng về vùng nguyên liệu nên hiện nay các loại máy xe lõi cĩi chưa được các nước thực sự quan tâm đầu tư để tạo ra mẫu máy xe lõi hồn chỉnh với chi phí thấp, làm việc ổn định, năng suất cao, chất lượng lõi tốt, giảm sức lao động. Hình 1.6. Máy xe lõi cĩi 1.3.5. Vào khuơn Các bĩ lõi được mắc vào khuơn gỗ cĩ kích thước 70x90cm để thuận lợi cho việc xếp lõi lên giàn sấy, đồng thời tạo điều kiện cho tác nhân sấy tiếp xúc đều với lõi cĩi. Hình 1.7. Máy quấn định khuơn Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......22 1.3.6. Sấy lõi Sấy lõi là giai đoạn làm giảm ẩm của lõi cĩi từ 40 ÷ 45% xuống cịn khoảng 18 ÷ 20% để bảo quản. Ở độ ẩm này lõi cĩi khơng bị ẩm mốc, khơng bị chuyển màu làm giảm chất lượng của sợi cĩi. Trong thực tế sấy cĩi được thực hiện bằng hai phương pháp: phơi nắng tự nhiên (hình 1.8) và sấy bằng máy (hình 1.9). ðể tăng thời hạn bảo quản, hiện nay ở một số cơ sở sản xuất người ta thường bảo quản trong các kho lạnh. Hình 1.8. Sấy lõi cĩi bằng phương pháp phơi nắng Hình 1.9. Sấy lõi cĩi bằng máy sấy Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......23 1.4. TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC SẤY CĨI Sấy cĩi là khâu đĩng một vai trị quan trọng, ảnh hưởng lớn đến chất lượng cĩi và lõi thương phẩm như màu sắc, độ bền, thời hạn bảo quản,... Trong quy trình cơng nghệ sản xuất các sảm phẩm từ cĩi, sấy được thực hiện ở 2 ÷ 3 cơng đoạn: sấy cĩi tươi, sấy lõi cĩi và sấy thành phẩm. - ðối với cĩi tươi, do cĩi cĩ lượng ẩm tự do lớn, lượng ẩm này cần thốt ra từ từ, thốt ra đến đâu thì thể tích của các tế bào chốn chỗ dần dần thu hẹp lại tới khi lượng ẩm được thốt ra. Các tế bào tiếp tục được thu hẹp lại tới mức ổn định khơng thay đổi như vậy cần phải cĩ nhiệt độ và thời gian sấy thích hợp để cĩi co lại. Nếu cưỡng bức quá lớn trong một thời gian ngắn, tức là sấy ở nhiệt độ cao quá làm lượng ẩm thốt ra một cách đột ngột, thu hẹp thể tích của các tế bào khơng kịp ổn định nên độ ẩm tự do ở ngồi dễ xâm nhập vào sau khi sấy, khi đĩ cĩi sẽ bị nở bung khơng co lại được. - ðối với lõi cĩi, hay thành phẩm (sau khi dệt hoặc đan lát) quá trình sấy cĩ ảnh hưởng rất lớn đến độ bền, màu sắc và thời hạn bảo quản. Nếu sấy ở nhiệt độ cao, tốc độ giảm ẩm quá nhanh cĩi trở nên giịn, mất màu sắc tự nhiên ảnh hưởng rất lớn đến độ bền sử dụng và cảm quan. Nếu sấy ở nhiệt độ thấp, thời gian sấy kéo dài năng suất máy thấp. Mặt khác cĩi là loại vật liệu xốp, rất dễ hút ẩm và mốc, khi độ khơ của sản phẩm khơng đồng đều những vùng cĩ độ ẩm cao sẽ tạo cơ hội thuận lợi cho nấm mốc phát triển. Vì vậy, khi sấy đối với thiết bị sấy cần đảm bảo yêu cầu: năng suất cao, tạo cho sản phẩm cĩ độ khơ đồng đều, khơng làm biến đổi màu sắc tự nhiên vốn cĩ, khơng cĩ muội than bám trên sợi và đặc biệt là khơng bị cháy cĩi và thiết bị. 1.5. THIẾT BỊ SẤY CĨI Ở các nước trên thế giới đã quan tâm nghiên cứu các thiết bị phục vụ khâu sấy: Nhật Bản, Trung Quốc, Anh,... mặc dù nguồn nguyên liệu cĩi ở các nước này hạn chế. Các thiết bị sấy chủ yếu sử dụng nhiên liệu đốt là dầu như Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......24 máy sấy SF-4AL của Nhật hoặc dùng điện như các máy sấy của Anh, Mỹ. Các máy sấy này chất lượng sản phẩm sấy tốt, mức tự động hố cao, nhưng chi phí nhiên liệu quá cao, đồng thời giá thành máy cao, khi hỏng hĩc khĩ sửa chữa, do vậy các máy này hiện nay khơng phù hợp với các cơ sở sản xuất trong nước. Ở Việt Nam, để sấy cĩi người ta thường áp dụng phương pháp phơi nắng nên chất lượng cĩi sản phẩm khơng tốt, khơng giữ được màu sắc tự nhiên. Hiện nay tại các cơ sở làng nghề cĩi phần lớn được phơi nắng tự nhiên hoặc được sấy thủ cơng. Phần lớn các lị sấy đều đặt trong nhà cấp 4, một số đặt ngồi trời, vật liệu để xây dựng lị chủ yếu gạch, cát, vơi… phần sàn đựng cĩi để sấy làm bằng gỗ, tre… Tuỳ theo khối lượng mỗi mẻ sấy mà lị cĩ kích thước khác nhau. Với mỗi quy mơ, kiểu bếp mà ta cĩ số bếp đốt nhiên liệu cung cấp nhiệt cho quá trình sấy. ðể đảm bảo nhiệt độ sấy được đồng đều người ta thường treo trên các bếp lị 1 tấm sắt dày. Ưu điểm: Tận dụng được nguồn năng lượng sẵn cĩ trong nước, nhiệt độ cĩ thể điều chỉnh phụ thuộc vào độ ẩm cĩi đưa vào. Nhược điểm: Vì là lị sấy thủ cơng, lấy trực tiếp khĩi lị vào sấy khơng cĩ bộ phận lọc bụi than nên gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và khơng giữ được màu sắc tự nhiên, ảnh hưởng đến sức khoẻ người sử dụng, gây ơ nhiễm mơi trường, đặc biệt là xác xuất rủi ro khá cao do cháy nguyên liệu. ðể khắc phục tình trạng trên, từ năm 1977 ÷ 1980, Viện thiết kế cơng nghiệp thuộc sở cơng nghiệp Hải Phịng đã tiến hành nghiên cứu thành cơng sấy cĩi theo dây chuyền cơng nghiệp, đã thiết kế mẫu lị sấy và thiết bị khảo sát nhiều mẫu sấy thử nghiệm, kết hợp giữa phơi nắng tự nhiên và điều tiết các chế độ nhiệt trong lị sấy, đã xác định được qui trình sấy cĩi hợp lý. Một số doanh nghiệp đã đầu tư cho khâu sấy cĩi nhưng nĩi chung Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......25 hiệu quả đầu tư thấp, các thiết bị chưa đáp ứng được yêu cầu của sản xuất. Tại khu vực làng nghề chiếu cĩi Nga Sơn, doanh nghiệp Việt Trang đã đầu tư một máy sấy của Nhật năng suất khoảng 1 tấn/mẻ nhưng chi phí cho quá trình sấy rất cao (15 lít dầu/h và 11kW/h) và gần đây Viện Cơ điện và Cơng nghệ sau thu hoạch đã sản xuất máy sấy lạnh nhưng khơng hiệu quả do chi phí sản xuất cao. Một số cơ sở sản xuất khác ở miền Nam hiện cũng đang sử dụng một số máy sấy cĩi bằng hơi nước nĩng, tận dụng các phế phẩm của cĩi để làm nhiên liệu đốt. Loại máy sấy này cĩ ưu điểm là tận thu được các phần bỏ đi trong quá trình sản xuất, bảo vệ mơi trường nhưng do sấy gián tiếp nên hiệu quả khơng cao, thời gian sấy dài, tốn cơng lao động, rủi ro cao, các lị sấy cĩ năng suất nhỏ. Lị đốt than Buồng sấy lõi cĩi Hình 1.10. Máy sấy lõi cĩi Thực tế hiện nay ở các vùng nguyên liệu cĩi trong nước cịn một số tồn tại sau: - Việc phơi cĩi hồn tồn phụ thuộc vào thời tiết, nên năng suất và chất lượng sản phẩm cĩi khơng cao, khơng chủ động, ảnh hưởng đến nguồn nguyên liệu phục vụ sản xuất hàng thủ cơng mỹ nghệ. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......26 - Do sấy bằng lị thủ cơng nên khơng điều chỉnh được nhiệt độ sấy, chất lượng sấy khơng cao, sản phẩm khơ khơng đều . . . Tĩm lại hiện nay đã cĩ những mơ hình đầu từ vào khâu sấy cĩi, lõi cĩi và các sản phẩm thủ cơng mỹ nghệ nhưng chi phí quá cao, chưa cĩ một mơ hình, thiết bị sấy phù hợp đáp ứng được yêu cầu thực tế của sản xuất và giảm chi phí sản xuất. Do đĩ việc nghiên cứu cải tiến, thiết kế một mẫu lị sấy phụ hợp với cơ sở sản xuất để giảm chi phí năng lượng, nâng cao chất lượng sản phẩm là vấn đế cấp bách hiện nay của các vùng trồng cĩi và cơ sở sản xuất thủ cơng mỹ nghệ 1.6. MỤC ðÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ðỀ TÀI 1.6.1. Mục đích nghiên cứu - Hồn thiện quy trình cơng nghệ sấy lõi cĩi. - Thiết kế hệ thống sấy lõi cĩi theo nguyên tắc đối lưu cưỡng bức cĩ sử dụng lị đốt than cải tiến nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, giảm chi phí năng lượng riêng. 1.6.2. Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu một số đặc điểm cơ lý, hố lý của nguyên liệu cĩi cĩ liên quan đến quá trình sấy. - Nghiên cứu thực nghiệm trong phịng thí nghiệm để xác định ảnh hưởng của một số thơng số đến chất lượng sản phẩm sấy làm cơ sở cho việc xây dựng quy trình cơng nghệ sấy lõi cĩi. - Hồn thiện quy trình cơng nghệ sấy lõi cĩi - Xác định các thơng số cơ bản của quá trình sấy làm cơ sở cho việc thiết kế hệ thống thiết bị sấy. - Lựa chọn sơ đồ nguyên lý và tính tốn thiết kế hệ thống thiết bị sấy lõi cĩi. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......27 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY 2.1. CÁC THƠNG SỐ ðẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU SẤY 2.1.1. ðộ ẩm của vật liệu sấy Khái niệm độ ẩm của vật bao gồm: độ ẩm tương đối, độ ẩm tuyệt đối, độ chứa ẩm và nồng độ ẩm và độ ẩm cân bằng [8]. a. ðộ ẩm tương đối ðộ ẩm tương đối cịn gọi là độ ẩm tồn phần là số phần trăm khối lượng nước (rắn, lỏng, và hơi) chứa trong một kilogram vật liệu ẩm, nếu ký hiệu G, Ga, Gk tương ứng là khối lượng của vật liệu ẩm, khối lượng của nước và khối lượng của vật liệu khơ thì ta luơn cĩ: G = Ga + Gk (kg) (2.1) Như vậy độ ẩm tương đối ω bằng: 100 G G a=ω % (2.2) Chú ý đến quan hệ (2.2) chúng ta thấy độ ẩm tương đối ω bao giờ cũng nhỏ hơn 100 % hay 0 % < ω < 100 %. khi ω = 0 ta cĩ vật liệu khơ tuyệt đối. b. ðộ ẩm tuyệt đối ðộ ẩm tuyệt đối cịn gọi là độ ẩm tính theo vật liệu khơ là số phần trăm nước chứa trong một kilogram vật liệu khơ. Do đĩ độ ẩm tuyệt đối ωk bằng:[8] o o k a k 100G G =ω (2.3) Do khối lượng của ẩm aG chứa trong vật liệu cĩ thể lớn hơn khối lượng của vật liệu khơ kG nên khác với độ ẩm tương đối, độ ẩm tuyệt đối kω cĩ thể lớn hơn 100%. Cĩ thể thấy rằng đối với vật liệu khơ tuyệt đối ta cĩ ook 0==ωω . Từ đĩ suy ra, với những độ ẩm bé thì giá trị độ ẩm tương đối và tuyệt đối khơng khác nhau nhiều. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......28 Từ các quan hệ (2.1) ÷ (2.3) dễ dàng thu được các quan hệ sau đây giữa hai loại độ ẩm. Cho phép chúng ta tính độ ẩm này khi biết độ ẩm kia và ngược lại. o o k k 100 100 ω+ ω =ω hay ook 100100 ω− ω =ω (2.4) c. ðộ chứa ẩm và nồng độ ẩm Trong khi nghiên cứu vật liệu ẩm người ta cịn đưa khái niệm độ chứa ẩm u. ðộ chứa ẩm là tỷ số lượng chứa giữa lượng chứa ẩm trong vật với khối lượng vật khơ tuyệt đối. Ta cĩ:[8] k a G G u = (kg/kg) (2.5) ðộ chứa ẩm khơng những đặc trưng cho tồn bộ mà cịn cĩ thể đặc trưng cho từng vùng vật thể. Nếu độ chứa ẩm phân bố đều trong tồn bộ vật thể thì ta cĩ: 100 u k ω = (kg/kg) (2.6) Ngồi độ chứa ẩm u người ta cịn sử dụng khái niệm nồng độ ẩm c, đĩ là khối lượng ẩm chứa trong 1 m3 vật thể. Ta cĩ: V G c a= (2.7) Với: V là thể tích vật (m3). Khi ẩm phân bố đều trong vật thì từ quan hệ (2.2) và (2.7) ta cĩ quan hệ giữa nồng độ ẩm c và độ ẩm tương đối: f100 c ω = (2.8) Với f là khối lượng của vật liệu (kg/m3). ðể tìm mỗi liên hệ giữa độ chứa ẩm u và nồng độ ẩm c người ta đưa vào khái niệm khối lượng của vật liệu khơ trong một đơn vị thể tích vật liệu ẩm thường gọi là khối lượng riêng dẫn xuất hay mật độ dẫn xuất ký hiệu là dxf ta cĩ: Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......29 V G f kdx = (2.9) Khi đĩ kết hợp với (2.3), (2.6), (2.7) và (2.9) ta cĩ quan hệ giữa độ chứa ẩm u và nồng độ ẩm c như sau: dxufc = (2.10) Nếu trong quá trình sấy, độ co ngĩt về thể tích của vật liệu sấy khơng đáng kể thì rõ ràng khối lượng riêng dẫn xuất dx f gần bằng khối lượng riêng của vật liệu khơ x f . d. ðộ ẩm cân bằng ðộ ẩm cân bằng là độ ẩm của vật khi ở trạng thái cân bằng với mơi trường xung quanh vật đĩ, ở trạng thái này độ ẩm trong vật là đồng đều và phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật ẩm bằng phân áp suất hơi nước trong khơng khí ẩm. Lúc này khơng tồn tại sự trao đổi chất ẩm giữa vật và mơi trường. Do vậy, độ ẩm cân bằng phụ thuộc vào trạng thái của mơi trường bao quanh vật. ðộ ẩm cân bằng ký hiệu ...u,, cbocbcb ωω Trong kỹ thuật sấy độ ẩm cân bằng cĩ ý nghĩa rất lớn, nĩ xác định giới hạn quá trình sấy, và dùng để xác định bảo quản của mỗi lần vật liệu trong những điều kiện mơi trường khác nhau. Một vật ẩm cĩ độ ẩm 1ω đặt trong mơi trường khơng khí ẩm cĩ trạng thái nhất định 11 ,t ϕ . Nếu độ ẩm của 1ω lớn hơn độ ẩm cân bằng tương ứng với trạng thái khơng khí 11 ,t ϕ thì vật ẩm sẽ thốt ẩm cho tới khi đạt trị số độ ẩm cân bằng 1cbω . Ngược lại nếu 1cb1 ω〈ω thì vật sẽ hấp thu ẩm để cho độ ẩm của nĩ tăng lên cho tới khi đạt tới chỉ số cân bằng. Vì vậy khi cần bảo quản một sản phẩm cĩ độ ẩm nhỏ hơn độ ẩm cân bằng ứng với mơi trường khơng khí trong phịng ta khơng thể để sản phẩm trong điều kiện khơng khí trong phịng. Vì như vậy làm cho độ ẩm của nĩ tăng lên dẫn tới giảm đáng kể thời gian bảo quản an Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......30 tồn, sản phẩm mua hàng. Trong trường hợp này để bảo quản sản phẩm phải dùng bao gĩi hoặc nhà kho mà độ ẩm tương đối của khơng khí nhỏ hơn so với mơi trường bên ngồi. Tức là làm sao cho độ ẩm cân bằng của sản phẩm tương ứng với điều kiện mơi trường trong kho bảo quản phải nhỏ hơn hoặc bằng độ ẩm của vật cần bảo quản. Cĩ như vậy sản phẩm đạt tới trạng thái cân bằng với mơi trường trong kho thì độ ẩm của nĩ khơng vượt quá trị số độ ẩm cho phép. 2.1.2. Phân loại vật ẩm Cĩ nhiều cách phân loại vật ẩm. Cách phân loại được sử dụng nhiều trong kỹ thuật là cách phân loại dựa vào cách tính chất vật lý của vật thể của A.V Luikov [2]. Theo cách phân loại này các vật ẩm được chia thành 3 nhĩm là: vật xốp mao dẫn, vật keo và vật keo xốp mao dẫn. Sự phân loại này cũng chỉ là tương đối vì các vật sấy rất đa dạng, nhiều vẻ. Tuy nhiên sự phân loại này cĩ ý nghĩa rất lớn khi khảo sát quá trình sấy và chỉnh lý các kết quả nghiên cứu để áp dụng cho những vật liệu vàg nhĩm vật liệu khác nhau. a. Vật xốp mao dẫn Những vật mà trong đĩ ẩm liên kết với vật liệu chủ yếu bằng mối liên kết mao dẫn được gọi là vật xốp mao dẫn. Chúng cĩ khả năng hút mọi chất lỏng dính ướt khơng phụ thuộc vào thành phần hố học của chất lỏng. Các vật liệu xây dựng, than củi, cát, thạch anh… là những thí dụ về vật xốp mao dẫn, ở những vật này lực mao dẫn lớn hơn rất nhiều so với trọng lượng ẩm chứa trong vật và quyết định hồn tồn sự lan truyền ẩm trong vật. Trong trường hợp trọng lượng ẩm cân bằng với lực mao dẫn thì những vật này gọi là vật xốp. ðặc điểm của những vật xốp mao dẫn là sau khi sấy khơ nĩ trở nên giịn và cĩ thể bị vỡ vụn thành bột. b. Vật keo Vật keo là vật cĩ tính dẻo do cĩ cấu trúc hạt, trong vật keo ẩm liên kết ở dạng hấp thụ và thẩm thấu. Ví dụ: keo động vật, vật liệu xenlulơ, tinh bột, Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......31 đất sét… Các vật keo cĩ đặc điểm chung là khi sấy bị co ngĩt khá nhiều và vẫn giữ được tính dẻo. ðể đơn giản cơng việc nghiên cứu và tính tốn, trong kỹ thuật sấy người ta khảo sát các vật keo như các vật giả xốp mao dẫn, khi đĩ các vật keo được xe như vật xốp mao dẫn cĩ cấu trúc mao quản nhỏ. c. Vật keo xốp mao dẫn Những vật thể mà trong đĩ tồn tại ẩm liên kết cĩ trong cả vật keo và vật xốp mao dẫn thì được gọi là vật xốp mao dẫn. Các vật liệu này như gỗ, than bùn, các loại hạt một số thực phẩm và hạt ngơ cũng thuộc loại liên kết này. Về cấu trúc của vật này thuộc loại xốp mao dẫn những về bản chất lại là các vật keo cĩ nghĩa là thành mao dẫn của chúng cĩ tính dẻo, khi hút ẩm các mao quản tương lên, khi sấy khơ thì co lại. Phần lớn các vật xốp mao dẫn khí sấy khơ trở nên giịn như bánh mì, rau xanh… 2.2. CÁC THƠNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA TÁC NHÂN SẤY Tác nhân sấy là những chất dùng để truyền nhiệt cho vật liệu sấy và chuyên chở lượng dùng ẩm tách ra từ vật sấy. Trong quá trình sấy mơi trường xung quanh luơn được bổ xung lượng ẩm thốt ra từ vật sấy. Nếu độ ẩm này khơng được mang đi thì độ ẩm tương đối của khơng khí bao quanh vật thể sấy sẽ tăng lên đến khi đạt giá trị cân bằng giữa vật sấy và mơi trường bao quanh thì quá trình thốt ẩm vật ngừng lại. Như vậy cùng với việc cấp nhiệt cho vật ẩm để hố hơi ẩm lỏng, đồng thời phải tải ẩm đã thốt ra khỏi vật vào mơi trường. ðĩ cũng chính là nghiệm vụ cơ bản của tác nhân sấy. Tác nhân sấy cĩ thể là khĩi lị, khí sạch, hơi quá nhiệt, khí khĩi,… [8]. Khơng khí ẩm là loại tác nhân sấy cĩ sẵn trong tự nhiên, khơng khí ẩm là hỗn hợp của nhiều chất khí khác nhau và cĩ chứa một lượng hơi nước nhất định. Khi nghiên cứu người ta coi khơng khí ẩm gồm hai thành phần chính là khơng khí khơ và hơi nước. Khơng khí khơ (khí lý tưởng) được gọi là thành phần cố định cịn hơi nước là thành phần luơn thay đổi trong khơng khí ẩm. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......32 ðể đơn giản coi khơng khí ẩm là hỗn hợp khí lý tưởng, tức là: - Khối lượng khơng khí ẩm bằng tổng khối lượng của khơng khí và hơi nước. hk GGG += ( kg ) (2.11) - Khơng khí khơ và hơi nước được phân bố đều trong thể tích tức là: hk VVV −= ( m3 ) (2.12) - Nhiệt độ của khơng khí khơ bằng nhiệt độ của hơi nước và chính là nhiệt độ của khơng khí ẩm. hk ttt == (2.13) - Áp suất của khơng khí bằng tổng phân áp suất khơng khí khơ và phân áp suất của hơi nước. hk PPP += (2.14) Tuỳ theo trạng thái hơi nước trong khơng khí ẩm người ta chia thành 3 loại: - Khơng khí ẩm chứa bão hồ: là loại khơng khí ẩm mà lượng hơi nước chứa trong đĩ chứa đạt đến mức tối đa cĩ nghĩa là vẫn cịn khả năng chứa thêm nước. - Khơng khí ẩm bão hồ là loại khơng khí ẩm mà lượng hơi nước đã chứa đến mức tối đa. - Khơng khí ẩm quá bão hồ là loại khơng khí ẩm mà lượng hơi nước đã chứa đến mức tối đa và cịn chứa thêm cả nước ngưng tự. 2.2.1. ðộ ẩm tuyệt đối ðộ ẩm tuyệt đối của khơng khí ẩm là lượng hơi nước (tính bằng g) chứa trong 1 m3 khơng khí ẩm. ðộ ẩm tuyệt đối ký hiệu là ρ . 1000 V G h=ρ (g/m3) (2.15) ðộ ẩm tuyệt đối cĩ giá trị bằng khối lượng riêng của khơng khí ẩm: Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......33 1000 V G h h =ρ=ρ (g/m3) (2.16) Như vậy, độ ẩm tuyệt đối của khơng khí ẩm thay đổi trong khoảng max0 ρ<ρ≤ . Khi nhiệt độ khơng khí ẩm tăng thì maxρ cũng tăng. 2.2.2. ðộ ẩm tương đối ðộ ẩm tương đối của khơng khí là tỷ số giữa lượng hơi nước chứa trong khơng khí ẩm với lượng hơi nước lớn nhất cĩ thể chứa trong khơng khí ẩm ở cùng một nhiệt độ. ðộ ẩm tương đối đo bằng %, ký hiệu là ϕ . Ta cĩ: 1000 G G maxh k ⋅=ϕ (%) (2.17) Với: hG - lượng hơi nước chứa trong khơng khí ẩm (kg) maxh G - lượng hơi nước chứa trong kk ẩm ở trạng thái bão hồ (kg) Từ các phương trình trạng thái của Gh kg và Ghmax kg hơi nước ở trạng thái đã cho và trạng thái bão hồ (Ghmax) ta cĩ thể xác định được Gh và Ghmax. Vậy ta cĩ: 100 P P 100 TR/Vp TR/Vp hs h hhs hh ==ϕ (%) (2.18) 2.2.3. ðộ chứa ẩm của khơng khí ẩm ðộ chứa ẩm của khơng khí ẩm là khối lượng hơi nước chứa trong 1 kg khơng khí khơ, ký hiệu là d. 1000 G G d k h ⋅= (g/kg kkk) (2.19) Từ phương trình trạng thái Gh kg hơi nước và GK kg khơng khí khơ ta cĩ: TR Vp G h h h = và TR Vp G K K K = Như vậy: 1000 R R . P P d h K K h= Vì Rh = 8314/18 [J/kgL] và RK = 8314/29 [J/kgL] nên ta cĩ; Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......34 h h K h pp P 622 P P 622d − == (2.20) Khi thay ph = .ϕ phs ta được: hs hs p.p p. 622d ϕ− ϕ = (2.21) Khi khơng khí ẩm cĩ nhiệt độ t > 1000C thì phs = p nên ta cĩ: ϕ− ϕ = 1 622d (2.22) Như vậy, trong trường hợp này, nếu d = const sẽ kéo theo ϕ = const. Ở mỗi nhiệt độ khơng khí ẩm cĩ một độ chứa ẩm cực đại ứng với trạng thái bão hồ, lúc đĩ ϕ = 100%, vậy ta cĩ: hs hs max pp p 622d − = (2.23) hay phs= max max d622 d.p + và ở trạng thái bão hồ phs= d622 d.p + (2.24) 2.2.4. Nhiệt dung riêng của khơng khí ẩm Khi đã xem khơng khí ẩm là hỗn hợp của khí lý tưởng thì cĩ thể xác định nhiệt dung riêng của khơng khí ẩm theo cơng thức nhiệt dung riêng của hỗn hợp khí lý tưởng, tức là: d.001,01 C.d.001,0...C C hK + + = [kJ/kgK] (2.25) Với: CK - nhiệt dung riêng của khơng khí khơ kgK/kJ1CK ≈ Ch - nhiệt dung riêng của hơi nước kgK/kJ97,1C h ≈ 2.2.5. Thể tích riêng và khối lượng riêng của khơng khí ẩm Thể tích riêng của khơng khí ẩm là v: G V G V v K== [m3/kg] d001,01 V G)d001,01( V v K K K + = + = vK - thể tích riêng của khơng khí khơ: hK K K pp T287 p TR v − == [m3/kg] Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......35 Vậy: )d001,01)(pp( T287 )d001,01)(pp( T287 v hsh +ϕ− = +− = [m3/kg] (2.26) Khối lượng riêng của khơng khí ẩm là ρđược xác định theo cơng thức: T287 )d001,01)(pp( hs +ϕ−=ρ [m3/kg] Mặt khác cĩ thể xác định khối lượng riêng theo phương trình trạng thái: ) R p R pp ( T 1 ) R p R p ( T 1 TR p TR p h h K h h h K K h h K K hK + − =+=+=ρ+ρ=ρ ) R p R p R p ( T 1 ) R p R p R p ( T 1 h hs K hs Kh h K h K ϕ + ϕ −=+−= Sau khi thay các trị số RK = 287 J/kg K và Rh = 461,9J/kg K vào cơng thức trên và biến đổi ta được: ) p p 378,01( T287 p hs ϕ −=ρ [m3/kg] (2.27) 2.2.6. Entanpi của khơng khí ẩm: Entanpi của khơng khí ẩm I bằng tổng entanpi của khơng khí khơ và entanpi của hơi nước, tức là: hk di001,0iI += [kJ/kg kk] (2.28) Với: iK - entanpi của khơng khí khơ được xác định: iK = CK.t [kJ/kgK] ih - entanpi của hơi nước được xác định: ih = r + Ch.t [kJ/kgK] Nhiệt dung riêng đẳng áp của khơng khí kgK/kJ1C K = , của hơi nước kgK/kJ97,1C h = , nhiệt ẩn hố hơi của nước lấy trị số trung bình r = 2493 [kJ/kg]. Vậy ta cĩ: I = t + 0,001d(2493 + 1,97t) [kJ/kg kkk] Trường hợp khơng khí ẩm quá bão hồ, trong khơng khí ẩm cịn cĩ những giọt nước ngưng dạng sương mù. Nếu gọi ds là lượng nước ngưng chứa trong 1 kg khơng khí khơ , ta cĩ: I = iK + 0,001dih + 0,001dnin Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......36 Cĩ thể xác định entanpi của nước in theo cơng thức in = Cnt Cn = 4,18 [kJ/kgK] vậy ta cĩ: I = t + 0,001d(2493 + 1,97t) + 0,00418dnt [kJ/kg kkk] (2.29) 2.2.7. ðồ thị I-d của khơng khí ẩm Trong kỹ thuật sấy, đồ thị I-d được dùng để tính tốn quá trình sấy: xác định các tiêu hao khơng khí và tiêu hao nhiệt trong quá trình sấy, đồng thời xác định các thơng số của khơng k._.nh khối lượng khĩi khơ sau buồng hồ trộn. Khối lượng khĩi khơ sau buồng đốt bằng tổng khối lượng khơng khí khơ αbđ.Lo và khối lượng nhiên liệu trừ đi thành phần tro Tr và hơi nước do phản ứng cháy 9H cũng như nước trong nhiên liệu A. Do đĩ, khí đốt cháy 1kg nhiên liệu ta thu được một khối lượng khĩi khơ sau buồng đốt bằng: Gọi Lk’ là khối lượng khĩi khơ sau buồng hồ trộn, được xác định theo cơng thức: Lk’ = (αbd.L0 +1) – {Tr + (9H + A)} (4.14) Lk’ = (43,75.4,857 + 1) – {0,206 + (9.0,027 + 0,25)} = 212,79 (kg kk/kg nl) - Xác định lượng chứa ẩm của khĩi lị sau buồng hồ trộn. Lượng chứa ẩm của khĩi lị sau buồng hồ trộn d1 là số kilogam hoặc gam hơi nước chứa trong 1 kilogam khĩi khơ và được xác định theo Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......68 cơng thức: { } 0 0 1 0 (9H A) L d d L 1 Tr (9H A) + +α = α + − − + (4.15) Thay các giá trị vào cơng thức (4.15) ta xác định được: 019,0 )}25,0027,0.9(206,01{857,4.75,43 017,0.857,4.75,43)25,0027,0.9( 1d = +−−+ ++ = 019,0d1 = (kg ẩm/kg kk) - Xác định entanpy của khĩi lị sau buồng hồ trộn I1. Cũng như khơng khí ẩm, entanpy của khĩi lị sau buồng hịa trộn được tính cho 1 kg khĩi khơ và được xác định theo cơng thức: C bd nl nl 0 0 1 k Q . C .t L I I L η + + α = (4.16) Thay số ta cĩ: 121 79,212 383,68.857,4.75,4325.12,075,0.14953 I1 = ++ = 121I1 = (kJ/kg.kk) - Xác định phân áp suất bão hịa tương ứng với nhiệt độ t1 được xác định theo cơng thức: b1 1 4026,42 P exp 12,0 235,500 t   = − +  (bar) (4.17) t1- nhiệt độ của khí nĩng trước khi vào buồng sấy, t1 = 70 oC Thay số ta được: Pb1 = 307,0)705,235 42,4026 0,12exp( = + − (bar) - ðộ ẩm tương đối ϕ1 của khĩi sau buồng hồ trộn theo cơng thức: )d621,0(P d.B 1b 1 1 + =ϕ (4.18) Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......69 760 B 750 = (bar) %7,9097,0 )019,0621,0.(307,0 019,0. 750 760 1 ==+ =ϕ - Lượng chưa ẩm d20 Từ cơng thức: )t.842,12500.(dt.004,1I ++= (4.19) Ta ta rút ra cơng thức xác định lượng chứa ẩm d20: ( ) 2 2 20 2 I 1,004.t d 2500 1,842.t − = + . (4.20) Trong đĩ : t2 - nhiệt độ tác nhân sấy sau buồng sấy, t2 = 40 0C I2 - entanpy sau buồng sấy và I2 = I1 = 121 (kJ/kgK) d20 - lượng chứa ẩm của khĩi sau buồng sấy. Thay số ta tính được: 20 121 1,004.40 d 0,0314 (2500 1,842.40) − = = + 0314,0d20 = (kg ẩm/kg kk). - Xác định áp suất bão hồ của hơi nước Pb2 ứng với nhiệt độ khĩi sau quá trình sấy t2 ứng với t2 = 40 0C ta cĩ:       + −= 2 2b t5,235 42,4026 0,12expP (bar) 0732,0 405,235 42,40260,12expP 2b =+ −=       (bar) - Xác định độ ẩm tương đối 20ϕ của khĩi sau quá trình sấy. Từ cơng thức ( ) 20 20 b2 20 B.d P . 0,621 d ϕ = + (4.21) Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......70 Ta cĩ: 760 B 750 = (bar) 0732,0P 2b = (bar) d20 = 0,0314 (kg ẩm/kg kk) Vậy độ ẩm tương đối 20ϕ của khĩi sau quá trình sấy là: 20 760 .0,0314 750 0,666 66,6% 0,0732.(0,621 0,0314) ϕ = = = + Như vậy chọn nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi buồng sấy là 40oC cĩ thể xem là hợp lý và khơng cĩ hiện tượng đọng sương. - Lượng khơng khí khơ cần thiết để làm bay hơi 1kg ẩm Chúng ta thấy rằng TBS lý tưởng lượng khơng khí vào và ra là khơng đổi và giả sử bằng L0 kg/h. Như vậy ẩm mang vào hệ thống gồm ẩm chứa trong khơng khí ở trạng thái A và ẩm chứa trong VLS đi vào. Tương tự ẩm ra khỏi hệ thống bằng tổng lượng ẩm chứa trong tác nhân và lượng ẩm cịn lại trong VLS khi ra khỏi TBS. Như vậy theo nguyên lý bảo tồn vật chất ta cĩ: 0 0 1 1 0 2 2 2L .d G . L .d G .+ ω = + ω (4.22) Trong đĩ lượng chứa ẩm d0, d2 được viết theo đơn vị là kg ẩm/kh kk và độ ẩm tương đối ω1, ω2 viết theo giá trị thực. Ngồi ra ta cịn cĩ thể viết dưới dạng:[8] L0(d2 - d0) = G1ω1 - G2 ω2 = W (4.23) 02 0 dd W L − = kg kk/h (4.24) Như vậy lượng khơng khí khơ cần thiết l0 để bốc hơi một kg ẩm là: 12 0 0 dd 1 W L l − == (kg kk/kg ẩm) (4.25) Với d2 = 0,0314 kg ẩm/kg kk, d1 = 0,019 (kgkk/kgẩm) thay số vào Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......71 (4.25) ta cĩ lượng khơng khí khơ cần thiết để làm bay hơi một kg ẩm là: 64,80 019,00314,0 1 l0 =− = (kg kk/kg ẩm) L0 = l0.W = 80,64. 175 = 14112 (kg kk/h) - Nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy lý thuyết Nhiệt lượng tiêu hao để bốc hơi 1kg ẩm q0: 0 0 1 0q l (I I )= − (4.26) q0 = 80,64(121 - 68,383) = 4243,03 kJ/kg ẩm Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy Q0: Q0 = L0(I1 - I0) =14112 (121 - 68,383) =742531,1 kJ/h 4.2.1.4. Xác định các kích thước cơ bản của buồng sấy Sau khi xe thân cây cĩi thành lõi, lõi cĩi được quấn vào guồng cĩ đường kính 700 ÷ 900mm, sau khi dỡ ra khỏi guồng, chúng được bĩ thành các bĩ nhỏ cĩ khối lượng trung bình khoảng 5kg. Trước khi đưa vào sấy, các bĩ lõi cĩi được quấn vào khuơn cĩ kích thước: dài x rộng x cao= 90x70x10cm để thuận lợi cho việc xếp lõi cĩi lên giàn, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho tác nhân sấy tiếp xúc đều với lõi cĩi. Các khuơn này được đặt trên các tầng của xe goịng chở vật liệu sấy (hình 4.4). Số lượng khuơn trong một mẻ sấy là: 700 5 3500 g G N 1 === (khuơn) ðể chứa hết số khuơn quấn lõi cĩi, theo sơ đồ hình 4.4, bộ phận đưa lõi cĩi vào sấy gồm cĩ 2 xe goịng, mỗi xe cĩ 4 tầng, mỗi tầng cĩ 2 khoang và mỗi khoang chứa 44 khuơn. Dựa vào kích thước khuơn và số lượng khuơn quấn lõi cĩi ta xác định kích thước mỗi xe như sau: Dx x Rx x Cx = 3600 x 2300 x 3800 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......72 1 2 3 38 06 3600 2400 36 60 36 00 2140 1800 1800 23 00 Hình 4.4 Sơ đồ bố trí các khay sấy trên xe goịng • Các kích thước trong lịng buồng sấy: - Chiều dài buồng sấy: L = Dx + 2∆L = 3600 + 2.200 = 4000 (mm) ∆L - khoảng cách từ khung xe goịng đến thành buồng sấy theo chiều dài máy, ∆L = 200(mm). - Chiều rộng buồng sấy: B = 2Rx + 2∆B + ∆B1 = 2.2300 + 2.50 + 100 = 4800 (mm) Trong đĩ: ∆B - khoảng cách từ khung xe goịng đến thành buồng sấy theo chiều rộng máy, ∆B = 50(mm). ∆B1 - khoảng cách giữa 2 xe goịng, ∆B1 = 100(mm) - Chiều cao buồng sấy: H = Cx+ ∆H = 3800 + 300 = 4100 (mm) Trong đĩ: ∆H - khoảng cách từ khung xe goịng đến trần buồng sấy, Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......73 ∆H = 300mm. • Các kích thước phủ bì buồng sấy: - Chiều dài buồng sấy: Lp = L + 2∆S = 4000 + 2.200 + 2.50 = 4400(mm) - Chiều rộng buồng sấy: Bp = B + 2∆S = 4800 + 2.200 = 5200(mm) - Chiều cao buồng sấy: Hp = H + ∆S1 = 4100 + 100 = 4200(mm) Trong đĩ: ∆S - chiều dày tường buồng sấy, ∆S = 200(mm). ∆S1 - chiều dầy trần buồng sấy, ∆S1 = 100(mm) 4.2.1.5. Quá trình sấy thực Trong quá trình sấy thực thì ngồi tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi cịn cĩ thể cĩ nhiệt lượng bổ sung Qbs, và đương nhiên luơn luơn tồn tại tổn thất nhiệt ra mơi trường qua các kết cấu bao che Qbc, tổn thất nhiệt do thiết bị truyền tải Qct và tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi Qv. ðồ thị I-d của quá trình sấy thực được thể hiện trên hình 4.5. a. Xác định các tổn thất Căn cứ vào kết cấu thiết bị sấy được thiết kế, thiết bị sấy khơng cĩ gia nhiệt bổ sung Qbs = 0, nếu bỏ qua tổn thất nhiệt làm nĩng giá đỡ vật liệu sấy Qk thì tổng đại số các tổn thất nhiệt được tính theo cơng thức: vbc a av1 v1 q qbc v Q Q C t C t W + − −∆ = − = (4.27) Ca- nhiệt dung riêng của vật liệu ẩm bằng nhiệt dung riêng của hơi nước Ca = Ch = 1,842, J/kg.độ. tvl - nhiệt độ vật liệu ẩm, oC Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......74 Qbc- Nhiệt tổn thất ra mơi trường qua kết cấu bao che. Qv- Nhiệt do vật liệu sấy mang đi. Hình 4.5. ðồ thị I – d biểu thị quá trình sấy thực • Tổn thất qua kết cấu bao che Qbc: Qbc = Qm + Qn (4.28) Qm- tổn thất ra mơi trường xung quanh, kJ/h Qn - tổn thất qua nền, kJ/h - Tổn thất nhiệt ra mơi trường xung quanh Qm được xác định theo cơng thức : Qm = 3,6.qt.Fbq (kJ/h) (4.29) Trong đĩ: Fbq – diện tích bao quanh bên ngồi buồng sấy (m 2) qt – mật độ dịng nhiệt, (W/m 2) - Diện tích bao quanh bên ngồi buồng sấy Fbq được tính theo cơng thức: bqF 2(H.B H.L)= + 64,80)2,5.2,44,4.2,4.(2 =+= (m 2) H - chiều cao buồng sấy, H = 4,2 (m) B - chiều dài buồng sấy, B = 5,2 (m) I I1 = I2 I0 A B 3 φ=100% φ0 t2 t1=t t0 d1= d0 d2 d 0 (C0) C dc Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......75 L - chiều rộng buồng sấy, L = 4,4 (m) Buồng sấy được xây bằng gạch đỏ cao 4,2(m), dày 0,20(m), hệ số dẫn nhiệt của gạch 77,0=λ (W/m.k). - Mật độ dịng nhiệt qt được xác định như sau: Mật độ dịng nhiệt do trao đổi nhiệt đối lưu giữa TNS và mặt trong của tường q1 bằng: 333,11w1f1 )tt(715,1q −= = 333,1 1)55(715,1 wt− (kJ/kg ẩm) (4.30) Với tf1 là nhiệt độ trung bình của TNS: tf1 = C55 2 4070 o= + (4.31) Mật độ dịng nhiệt do dẫn nhiệt q2: ( )2w1w2 ttq −δ λ = (4.32) Mật độ dịng nhiệt do đối lưu tự nhiên từ mặt ngồi của tường với khơng khí xung quanh (q3) bằng: 333,1 2f2w3 )tt(715,1q −= (W/m 2) (4.33) Với tf2 là nhiệt độ khơng khí ngồi trời (tf2 = 25 0C) Do quá trình truyền nhiệt là ổn định nên 21 qq = nên ta phải giả thiết 1wt hoặc 2wt từ đĩ tính q3. Nếu sai số giữa q1 và q3 đủ bé cho phép (<0,001) thì giá trị 1wt ( 2wt ) ta đã giả thiết là đúng và dịng nhiệt q1 hay q3 cĩ thể xem là mật độ dịng nhiệt cần tìm. Chọn 1wt = 46,42 oC, ta tính được: 1,3331 f 1 w1q 1,715(t t )= − = 1,3331,715(55 46,42)− = 30,11(kJ/kg ẩm) Từ cơng thức (4.32) ứng với q2 = q1 = 30,11 ta tính được 2wt = 33,58( oC) Thay giá trị 2wt = 33,58( oC) vào cơng thức (4.33) ta tính được 1,333 1,333 3 w2 f 2q 1,715(t t ) 1,715(46,42 25) 30,14= − = − = (W/m 2) Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......76 Với giá trị q1 và q3 thoả mãn điều kiện: 001,0001,000099,0 14,30 11,3014,30 q qq 3 13 ≤≈= − = − =ε (4.34) Vậy nhiệt độ 1wt đã chọn là đúng, mật độ dịng nhiệt là : qt = q3 = 30,14(W/m 2). Thay các giá trị vừa tính tốn vào cơng thức (4.29) ta tính được tổn thất nhiệt ra mơi trường xung quanh Qm: Qm = 3,6.qt.Ft = 3,6.30,14.80,64 = 8749,76 (kJ/h) - Tổn thất nhiệt qua nền Qn được xác định theo cơng thức: Qn = 3,6.qn.Fn (kJ/h) (4.35) Ứng với nhiệt độ trung bình của TNS là 550C tra bảng 7.1 ta được: qn = 45,125 (W/m 2) Diện tích nền buồng sấy: Fn = B.L =5,2.4,4 = 18,48 (m 2) Qn = 3,6.qn.Fn = 3,6.45,125.18,48 = 3002,07(kJ/h) Tổn thất qua kết cấu bao che Qbc cho quá trình sấy: Qbc = Qn + Qm = 3002,07 + 8749,76 = 11751,83 (kJ/h) Tổn thất qua kết cấu bao che tính cho 1kg ẩm bốc hơi qbc: bcbc Q 11751,83 q 67,15 W 175 = = = (kJ/kg ẩm) (4.36) - Tổn thất do vật liệu sấy mang ra : Tổn thất nhiệt do VLS mang ra tính cho 1kg ẩm bốc hơi là: W )tt(CG q 1v2vv2v − = (4.37) Ta cĩ: tv1 = to = 25 oC. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......77 C55 2 4070 2 tt t 0212v = + = + = Cv - nhiệt dung riêng của cĩi, Cv = 1,16 (kJ/kg.k) G2 - khối lượng VLS khi ra khỏi buồng sấy, G2 = 2625 (kg) Thay các giá trị vừa tính vào cơng thức (4.37) ta tính được tổn thất nhiệt do VLS mang đi tính cho 1kg ẩm bốc hơi: v 2625.1,16(55 25) q 522,81 175 − = = (kJ/kg ẩm) - Thay các giá trị vào cơng thức (4.27) ta xác định được tổng đại số các tổn thất nhiệt ∆ : ∆ = Ca.tv1 - qbc- qv ∆ = 1,842.25 - 67,15 – 522,81 = - 543,91(kJ/kg ẩm) ∆ = - 543,91(kJ/kg ẩm) Ta thấy ∆ < 0 hay I2 < I1. ðây là quá trình phổ biến trong các thiết bị sấy khơng cĩ đốt nĩng bổ sung. I2 < I1 tức là trạng thái tác nhân sấy sau quá trình sấy thực nằm dưới đường I = I1. b. Xác định các thơng số tác nhân sấy sau quá trình sấy thực - Xác định lượng chứa ẩm d2. Lượng chứa ẩm d2 được xác định theo cơng thức: ∆− − += 2 211dx 12 i )tt).(d(C dd (4.38) Ta cĩ: i2 = r + Ca.t2 i2 = 2500 + 1,842.40 = 2573, 68 (kJ/kg) r - nhiệt ẩn hĩa hơi, r = 2500 (kJ/kg). Cdx(d1) = Cpk + Cpa.d1 = 1,004 + 1,842.0,019 = 1,04 Thay các giá trị vào cơng thức (4.38) ta tính được d2: Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......78 03,0 91,54368,2573 )4070.(04,1 019,0d2 =+ − += (kg ẩm/kg kk) - Xác định entanpy I2. Entanpy của tác nhân sấy sau quá trình sấy thực được xác định từ cơng thức: I2 = Cpk.t2 + d2.i2 = 1,004.40 + 0,03.2573,68 = 117,37 (kJ/kg kk) - Xác định độ ẩm tương đối φ2. )d621,0.(P d.B 22b 2 2 + =ϕ (4.39) Pb2 = 073,04050,235 42,4026 12exp =      + − (bar) (4.40) ( ) ( ) %9,63639,0 03,0621,0.073,0 03,0. 750 760 d621,0.P d.B 22b 2 2 ==+ = + =ϕ c. Lượng khơng khí khơ tiêu hao cho quá trình sấy thực Lượng khơng khí khơ tiêu hao cho quá trình sấy thực để làm bay hơi 1kg ẩm l và cho quá trình sấy L được xác định theo các cơng thức: 2 1 1 1 l 90,9 d d 0,03 0,019 = = = − − (kg kk/kg ẩm) (4.41) L = l.W = 90,9.175 = 15907,5(kg kk/ h) d. Xác định lượng nhiệt tiêu hao cho quá trình sấy thực - Tổng nhiệt lượng tiêu hao: 1 oq l.(I I ) 90,9(121 - 68,383) 4782,88= − = = (kJ/kg ẩm). (4.42) - Nhiệt lượng cĩ ích q1. 1 2 a v2q i C .t 2573, 68 1,842.37 2505,5= − = − = (kJ/kg ẩm). (4.43) - Tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi: 2 dx C3 2 oQ L.C (d )(t t ) 15907,5.1,04.(40 25) 248167= − = − = (kJ/h) Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......79 2 2 Q 248157 q 1418,04 W 175 = = = (kJ/kg ẩm). (4.44) - Tổng nhiệt lượng tính tốn 'q . 1 2 mt vq ' q q q q= + + + 'q 2505,5 1418,04 67,15 522,81 4513,5= + + + = (kJ/kg ẩm) (4.45) Ta cĩ sai số tương đối: q q ' 4782,88 4513,5 0,056 5,6% q 4782,88 − − ε = = = = Ta thấy 10%ε< nên thoả mãn, các tính tốn quá trình sấy thoả mãn điều kiện này. e. Hiệu suất nhiệt của buồng sấy bsη . 1 ,bs q 2505,5 0,555 55,5% q 4513,5 η = = = = (4.46) f. Cơng suất nhiệt của thiết bị sấy - Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy được xác định theo cơng thức: 'Q q .W 4513,5.175 789862,5= = = (kJ/h) - Cơng suất nhiệt của thiết bị sấy: Q 789862,5 N 219,4(kW) 3600 3600 = = = (4.47) 4.2.2. Thiết kế lị đốt than a. Cấu tạo Lị đốt than cĩ dạng hình hộp, làm bằng gạch chịu nhiệt, cĩ cửa điều chỉnh lượng khơng khí cung cấp cho quá trình cháy, nhờ đĩ cĩ thể điều chỉnh nhiệt độ của khĩi lị. Lị đốt được chế tạo rời thuận tiện cho việc sửa chữa và thay thế. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo lị đốt than trên hình 4.6. Lị đốt trong hệ thống sấy cĩi tươi được sử dụng để tạo ra khĩi lị cĩ nhiệt độ cao làm tác nhân sấy cung cấp nhiệt cho buồng sấy. Khĩi lị trước khi vào Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......80 buồng sấy được qua buồng khử bụi để lọc bụi than sau đĩ được quạt hút đưa vào buồng sấy. Lị đốt gồm 2 bộ phận chính: ghi lị và buồng lửa ngồi ra cịn cĩ cửa tháo xỉ. 55 0 550 569 58 2 31 5 18 7 300 10 0 65 4 654 2 1 607 Hình 4.6. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo lị đốt than 1- Thân lị, 2 - Hệ thống phận di động Buồng lửa là khơng gian để đốt cháy hết nhiên liệu, buồng lửa cần cĩ kích thước thích hợp. Tường xung quanh buồng lửa được xây bằng gạch chịu lửa, nĩ cĩ ưu điểm là nhiệt độ trong buồng lửa cao, quá trình cháy tốt. Ghi lị làm nhiệm vụ đỡ lớp nhiên liệu ở phía trên, để cấp giĩ thổi từ dưới ghi lị qua lớp nhiên liệu và thải tro xỉ đã cháy. b. Tính tốn lị đốt than Khi thiết kế buồng đốt ta cần xác đinh 2 kích thước cơ bản là diện tích ghi R và thể tích buồng đốt Vb. ðể xác định R và Vb chúng ta sử dụng 2 đặc trưng Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......81 sau của buồng đốt: [8] - Nhiệt thế trên ghi: Q’/R - Nhiệt thế thể tích: Q’/Vb Các đặc trưng này cũng như các thơng số khác của buồng đốt được xác định bằng thực nghiệm theo từng loại nhiên liệu. - Tính cơng suất nhiệt Từ cơng thức: bd ' QQ η = (4.48) Nhiệt lượng cần thiết cho buồng đốt, Q = 789862,5(kJ/h) Hiệu suất buồng đốt 75,0b =η Vậy cơng suất nhiệt của lị đốt là: ' 789862,5 Q 1053150(kJ / h) 251949,76(kcal / h) 0,75 = = = - Diện tích ghi lị Theo bảng các đặc trưng của buồng đốt nhiên liệu rắn, với than đá ta cĩ nhiệt thế trên ghi là:       ÷= h kcal 10).700450( R Q 3 ' (4.49) Diện tích ghi lị là: ( ) )m( 10.700450 Q R 2 3 ' ÷ = (4.50) Thay giá trị của Q’ vào cơng thức (4.49) ta xác định được diện tích ghi lị là: ( ) ( ) 23 251949,76 R 0,359 0,559 (m ) 450 700 .10 = = ÷ ÷ Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......82 - Thể tích buồng đốt Tương tự như trên tra bảng các đặc trưng của buồng đốt nhiên liệu rắn ta cĩ nhiệt thế thể tích trên ghi là:      ÷= 3 3 b ' m kcal 10).300250( V Q (4.51) Thể tích buồng đốt ở phía trên ghi lị là: ' b 3 3 Q 251949,76 V 0,839 1,0 (250 300).10 (250 300).10 = = = ÷ ÷ ÷ (4.52) 3 bV (0,839 1,0)m= ÷ 4.2.3. Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi Do tác nhân sấy là khĩi lị nên trong tác nhân sấy mang theo các hạt nhiên liệu chưa cháy hết hoặc các hạt tro bay theo, khi đĩ nồng độ hạt trong tác nhân sấy cĩ thể đạt từ 10 ÷ 30(g/m3). Các phần tử bụi này sẽ bám vào vật liệu sấy làm bẩn sản phẩm sấy và khi thải ra ngồi buồng sấy sẽ gây ơ nhiễm mơi trường. Trong nhiều trường hợp, các hạt nhiên liệu chưa cháy hết mang theo ngọn lửa được quạt hút thổi vào buồng sấy với vật liệu sấy là cĩi rất đẽ bén lửa sẽ gây hoả hoạn. Vì vậy, trong hệ thống đốt nhiên liệu cần phải cĩ bộ phận lọc khí và dập tàn lửa. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo bộ phận lọc bụi được thể hiện trên hình 4.7. Bộ phận lọc bụi được xây bằng gạch, dạng hình hộp chữ nhật cĩ hai lớp vỏ, bên trong cĩ các vách ngăn (phía dưới) và tấm chắn (phía trên) đặt so le nhau để khi khĩi lị được quạt hút về buồng sấy sẽ liên tục đập vào các vách ngăn và thay đổi hướng chuyển động, nhờ đĩ các hạt bụi trong khĩi lị được tách ra dưới tác dụng của lực ly tâm. Phần khơng gian giữa hai lớp vỏ (phía trước lị đốt) cĩ hai lỗ hình chữ nhật với nắp dịch chỉnh được để lấy khơng khí mơi trường vào hồ trộn với khĩi lị nhằm điều chỉnh nhiệt độ khĩi lị trước khi đưa vào buồng sấy. Với cách kết cấu như trên, khi quạt làm việc, sẽ cĩ Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......83 một phần khơng khí mơi trường được hút qua phần khơng gian giữa hai lớp vỏ, lấy đi phần nhiệt toả ra từ lớp vỏ phía trong, nhờ đĩ đã làm giảm tổn thất nhiệt ra mơi trường và giảm ứng suất nhiệt để khơng gây rạn nứt tường lị, để dập tàn lửa trong hệ thống lọc bụi cĩ gắn lưới thép. ðối với hệ thống lọc bụi cĩ kết cấu như trên, ta cần xác định điều kiện khử bụi và năng suất khử bụi. 25 0 55 0 20 0 70 14 00 27 0 300300300 2 80 0 75 0 45 0 5 10 0 70 1800 100 69 555 5 350 10 0 12 40 Hình 4.7. Cấu tạo hệ thống lọc bụi 1- Tường buồng; 2- Cửa chớp a. ðiều kiện khử bụi ðiều kiện để bụi cĩ thể lắng xuống dưới là tốc độ dịng khí vk phải thoả mãn điều kiện: [8] Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......84 cb kb kb k vH L v < (4.53) Trong đĩ: vk - tốc độ dịng khí, m/s; Lkb - chiều dài buồng khử bụi (m). Hkb - chiều cao buồng khử bụi (m). vcb - vận tốc cân bằng của hạt bụi (m/s). Vận tốc cân bằng của hạt bụi được xác định theo cơng thức của Egun, ứng với hệ số Reynolds Re > 1000 thì vận tố cân bằng được xác định theo cơng thức: v kv 2 td cb 5,24 )(gd v ρ ρ−ρ = (4.54) Trong đĩ: dtd - đường kính tương đương của hạt bụi. ρv, ρk- khối lượng riêng của hạt bụi và mơi trường khơng khí. µ - độ nhớt của mơi trường khơng khí. g - gia tốc trọng trường. b. Năng suất buồng khử bụi Năng suất buồng khử bụi được tính theo cơng thức: V = 3600.Bkb.Hkb.vk (4.55) Trong đĩ: V- Năng suất buồng khử bụi (m3/h). Bkb - chiều rộng buồng khử bụi (m). Hkb - chiều cao buồng khử bụi (m). vk - vận tốc dịng khí trong buồng khử bụi. Kết quả tính tốn đã xác định được vận tốc cân bằng vcb = 2(m/s), vận tốc dịng khí trong buồng khử bụi là 2,2(m/s). Theo cơng thức (4.51) ta xác Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......85 định được tỷ số 2,1 0,2 2,2 v v H L cb k ==≥ . Nếu cho trước chiều cao buồng khử bụi Hkb = 1,4(m) ta xác định được chiều dài buồng khử bụi là: Lkb = 1,8(m), Bkb = 1,24(m) 4.2.4. Tính tốn thiết kế hệ thống phân phối nhiệt và chọn quạt thơng giĩ a. Cấu tạo bộ phận phân phối nhiệt Bộ phận phân phối nhiệt cĩ nhiệm vụ mang nhiệt đến cho sản phẩm sấy, đồng thời mang ẩm từ vật liệu sấy ra ngồi buồng sấy. Bộ phận phân phối nhiệt gồm cĩ quạt thổi tác nhân sấy, bộ phận chia giĩ lắp ở cửa ra quạt giĩ và bộ phận phân phối khí sấy là lưới sàng kim loại được đặt ở sàn buồng sấy. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phân phối nhiệt trên hình 4.8. b. Bộ phận điều khiển nhiệt Bộ phận điều khiển nhiệt cĩ nhiệm vụ giữ cho nhiệt độ tác nhân sấy luơn luơn ổn định theo yêu cầu cơng nghệ của quá trình sấy. Hệ thống điều khiển nhiệt được cấu tạo bởi bộ phận điều khiển nhiệt 6 liên hệ với cảm biến nhiệt đặt ở cửa ra quạt thổi khĩi lị để điều khiển độ mở rộng hẹp của cửa hút khí trời vào buồng hồ trộn khí. Hình 4.8. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phân phối nhiệt Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......86 1 - Cổ hút giĩ; 2 - Quạt; 3 - Bộ phận phân chia giĩ c. Tính và chọn quạt - Năng suất quạt giĩ Cơ sở để chọn quạt là năng suất V và cột áp tồn phần ∆p. Năng suất quạt V được xác định trên cơ sở tính tốn nhiệt cho hệ thống sấy và được xác định bằng tỷ số giữa lượng khơng khí khơ cần thiết với khối lượng riêng của khơng khí khơ ở điều kiện áp suất và nhiệt độ sấy. [8] )hm(18,15459 029,1 15907,5L V 3== ρ = (4.56) Trong đĩ: L- lượng khơng khí khơ thực tế cần thiết ( kg/h). ρ - khối lượng riêng của khơng khí khơ ở nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy. Tra bảng ta cĩ 029,1=ρ ( kg/m3). - Áp suất tồn phần của quạt giĩ Áp suất tồn phần của quạt là trở lực của hệ thống sấy. Theo kết cấu, trở lực của hệ thống sấy bao gồm các trở lực ma sát, trở lực qua thiết bị sấy và trở lực cục bộ. - Trở lực qua buồng khử bụi 2 kb bkb 2 L P . . . (mmH O) d 2 ω ∆ = λ ρ (4.57) Trong đĩ: λ - Hệ số trở lực ma sát, λ = 0,05(w/m.k) Lkb - Chiều dài buồng khử bụi, Lkb = 1,8(m) d - Khoảng cách giữa các vách ngăn, d = 0,3(m) ρ - Khối lượng riêng của khí trong lị, ρ= 1,029(kg/m3) ω - Tốc độ khí giữa các vách ngăn, ω = 0,6(m/s) Thay số ta được: Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......87 2 bkb 2 1,8 0,6 P 0,05. .1,029. 0,013(mmH O) 0,3 2 ∆ = = (4.58) - Trở lực đầu quạt 2 2 r dq 2 15,6 P . 1,029. 125,2(mmH O) 2 2 ω ∆ = ρ = = (4.59) rω - Tốc độ khí ở cửa ra quạt r r V 15459,18 15,6(m /s) 3600.F 3600.0,25 ω = = = (4.60) Với Fr = a 2 = 0,52 =0,25(m2) là diện tích cửa ra của quạt, a là kích thước cửa ra của quạt, a = 0,5(m). - Trở lực cục bộ tại lưới sàng: )m/N(0025,0 81,9.2 187,0 .029,1.35,1 g.2 v ..P 2 22 cbs ==ρξ=∆ (4.61) Trong đĩ v - Vận tốc khơng khí trong buồng sấy )s/m(187,0 88,22.3600 18,15459 F.3600 V v s === ξ = 1,35 là hệ số trở lực cục bộ tại lưới sàng. Vậy áp suất tồn phần của quạt là: bkb dq cbsP P P P∆ = ∆ + ∆ + ∆ (4.62) 2P 0,013 125,2 0,0025 125,215(mmH O)∆ = + + = - Xác định cơng suất và chọn quạt Cơng suất quạt N được tính theo cơng thức: [8] )Wk( ..102.3600 P..V .kN q o ηρ ∆ρ = (4.63) Trong đĩ: k - Hệ số dự phịng, k = 1,1 ÷ 1,2, chọn k = 1,1 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......88 qη - Hiệu suất quạt =ηq 0,4 ÷ 0,7 chọn qη = 0,65 oρ là khối lượng riêng của khơng khí khơ ở điều kiện tiêu chuẩn )m/kg(293,1 3o =ρ Thay số ta được: 15459,18.1,293.125,215 N 1,1. 10,48(kW) 3600.102.1,029.0,65 = = N 10,48(kW)= Từ biểu đồ chọn quạt, ta chọn quạt 3 pha kiểu FC 7 - 40 số hiệu No - 6 cĩ cơng suất N = 11(kW) tốc độ 1800 (vịng/phút), năng suất Vmax = 12.000 (m3/h) và cột áp maxP∆ = 260(mmH2O), quạt cĩ lỗ tra mỡ cho trục. Bảng 4.1. Bảng tổng hợp các thơng số kỹ thuật của máy sấy lõi cĩi TT Thơng số kỹ thuật ðơn vị Hệ thống sấy 1 Khối lượng vật liệu sấy kg/mẻ 3.500 2 Kích thước tổng thể buồng sấy m 4,4x5,2x4,2 3 Thời gian sấy giờ 5 4 Cơng suất quạt kW 11 5 Kích thước tổng thể bên trong lị đốt m 0,55x0,55x0,315 6 Lượng ẩm bốc hơi trong 1h kgẩm/h 175 7 Nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy thực (Q) KJ/h 789862,5 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......89 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ KẾT LUẬN 1. ðã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm trong phịng thí nghiệm và đã xác định được ảnh hưởng của nhiệt độ sấy, vận tốc tác nhân sấy đến độ khơ khơng đều, thời gian sấy. Ứng với nhiệt độ là T = 700C và v = 3 ÷ 4(m/s) thì độ khơ khơng đồng đều δ và thời gian τ sấy chấp nhận ở giá trị tương đối tốt. ðây là kết quả quan trọng để xác định chế độ sấy và tính tốn thiết kế hệ thống thiết bị sấy lõi cĩi nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm sấy, giảm thời gian sấy. 2. Bằng kết quả nghiên cứu thực nghiệm trong phịng thí nghiệm kết hợp với kết quả khảo sát đánh giá thiết bị sấy lõi cĩi trong thực tiễn sản xuất đã hồn thiện được quy trình cơng nghệ sấy lõi cĩi. ðây là quy trình cơng nghệ sấy tiên tiến phù hợp với hệ thống thiết bị sấy được chế tạo ở trong nước. 3. ðã đề xuất phương án thiết kế thiết bị sấy và tính tốn thiết kế các bộ phận chính của thiết bị sấy như: buồng sấy, xe vận chuyển vật liệu sấy, lị đốt nhiên liệu, bộ phận lọc bụi, hệ thống phân phối nhiệt, hệ thống điều khiển nhiệt độ sấy. Kết quả tính tốn thiết kế trên là cơ sở cho việc chế tạo hệ thống sấy lõi cĩi phục vụ sản xuất. ðỀ NGHỊ 1. Tiến hành chế tạo hệ thống thiết bị sấy lõi cĩi. 2. Tiếp tục nghiên cứu quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố để xác định các thơng số tối ưu làm cơ sở cho việc hồn thiện thiết kế và chế tạo máy phục vụ sản xuất. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Hồng Văn Chước (1997), Kỹ thuật sấy, NXB khoa học và kỹ thuật. 2. Hồng Văn Chước (2006), Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, NXB khoa học kỹ thuật . 3. Phạm Lê Dần, Nguyễn Cơng Hân (1999), Cơng nghệ lị hơi và mạng nhiệt, NXB khoa học và kỹ thuật . 4. Bùi Hải, Dương ðức Hồng, Hà Mạnh Thư (2001), Thiết bị trao đổi nhiệt, NXB khoa học và kỹ thuật. 5. Nguyễn Hữu Nghĩa, Anh Hương, (1986), Trồng Cĩi, Nhà xuất bản Hải Phịng. 6. Trần Như Khuyên, Giáo trình Kỹ thuật chế biến nơng sản thực phẩm, Trường ðH Nơng Nghiệp Hà Nội. 7. Trần Như Khuyên (2010), Giáo trình Kỹ thuật bảo quản thức ăn chăn nuơi, Trường ðH Nơng Nghiệp Hà Nội. 8. Trần Văn Phú (2002), Tính tốn và thiết kế hệ thống sấy, NXB Giáo dục. 9. Trần Văn Phú, Lê Nguyên ðương (2002), Kỹ thuật sấy nơng sản, NXB Giáo dục. 10. Trần Minh Tâm (2002), Bảo quản và chế biến nơng sản sau thu hoạch, Nhà xuất bản Nơng nghiệp. 11. Trương Thị Tồn, Sử dụng năng lượng tái tạo – Trường ðH Nơng Nghiệp Hà Nội. 12. Phạm Xuân Vượng, Nguyễn Văn Muốn (2006, Giáo trình kỹ thuật lị hơi, NXBNN. 13. Phạm Xuân Vượng, Trần Như Khuyên (2006), Giáo trình kỹ thuật sấy nơng sản, NXBNN. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......91 PHỤ LỤC 7460 5 0 0 0 5600 1 4 0 0 1020 B-B ( 1 : 100 ) 5200 1650 1 8 0 0 1240 1 2 0 0 0 Mua Ghi chúK.lg V?t li?u T? 1 KHOA CO ÐI?N K.lg T? l?S.lg 00.00.00 TRU? NG Ð?I H? C NƠNG NGHI?P HÀ N? I 1Bu?ng kh? b?i Lị d?t 1 2 3 02.00.00 S.lgTên g?iTT Ngày 10 tháng 11 nam 2010 Ký hi?u Ngu ?i v? Ki?m tra Thi?t k? H? tênCh?c v? Ký tên Duy?t 01.00.001 Qu?t ly tâm 1 B?N V? T?NG TH? Tr?n Nhu Khuyên Tr?n Nhu Khuyên 5 4 4Ðu?ng ray Xe goịng 2 26 8 7 1? ng n?i bu?ng s?y-qu?t Bu?ng s?y 1 19 11 10 24Bulong M12x1 Vít M10 20 312 14 13 3Thanh d? lu ?i Lu?i phân ph?i khí 1 Cánh c?a bu?ng s?y ? ng n?i bu?ng kh? b?i-qu?t Ð?m lĩt 03.00.00 05.00.00 04.00.00 07.00.00 06.00.00 09.00.00 08.00.00 11.00.00 10.00.00 13.00.00 12.00.00 14.00.00 Mua Mua Mua 345 6 7 8 9 1:100 H? TH? NG THI?T B? S?Y LÕI CĨI TrÇn V¨n Chĩc 13 TrÇn V¨n Chĩc Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......93 600 1250 1100 1250 6200 5200 4800 1000 4 0 0 0 4 4 0 0 1 2 0 0 0 7 2 0 3 5 0 5 0 0 0 1 0 0 5600 200 5 0 0 200 4800 1 KHOA CO ÐI?N K.lg T? l?S.lg TRU? NG Ð?I H? C NƠNG NGHI?P HÀ N? I Ngày 10 tháng 11 nam 2010 Ki?m tra Thi?t k? H? tênCh?c v? Ký tên Duy?t BU? NG S?Y Tr?n Nhu Khuyên Tr?n Nhu Khuyên 07.00.00 200 H? TH? NG THI?T B? S?Y LÕI CĨI TrÇn V¨n ChĩcNgu?i v? TrÇn V¨n Chĩc Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......94 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......95 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 8 5 0 8 5 0 8 5 0 1 0 5 0 80 80 1300500 500 1200 1200 1200 900 900 900 900 3 6 0 0 3600 04.01.00 Tr?n Nhu Khuyên Tr?n Nhu Khuyên KHUNG XE GOỊNG Duy?t Ký tênCh?c v? H? tên Thi?t k? Ki?m tra Ngu?i v? Ngày 10 tháng 11 nam 2010 TRU ? NG Ð?I H? C NƠNG NGHI?P HÀ N? I S.lg T? l?K.lg KHOA CO ÐI?N 2 19 Thép ch? C 32 5 0 A A Ø12 H? TH? NG THI?T B? S?Y LÕI CĨI TrÇn V¨n Chĩc TrÇn V¨n Chĩc Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............ .......96 ._.