1. Trang chủ >
  2. Kỹ thuật >
  3. Điện - Điện tử - Viễn thông >

Ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (968.3 KB, 70 trang )


Nội dung

Chơng1



Tổng quan chung về sấy nông sản

1.1. công nghệ sấy

Sấy là quá trình dùng nhiệt năng tách hơi nớc ra khỏi vật liệu. Quá trình

này có thể tiến hành làm bay hơi nớc tự nhiên bằng năng lợng mặt trời hay

năng lợng gió (còn gọi là quá trình phơi sấy tự nhiên) dùng phơng pháp này

thì đỡ tốn nhiệt năng nhng không chủ động và không thể điều khiển đợc nhiệt

năng theo yêu cầu kỹ thuật, năng suất thấp. Vì vậy trong kỹ thuật bảo quản và

chế biến nông sản mới ngời ta thờng áp dụng phơng pháp sấy nhân tạo, tùy

theo phơng pháp truyền nhiệt, trong kỹ thuật sấy cũng chia ra các kỹ thuật nh:

- sấy đối lu: là phơng pháp sấy cho tiếp xúc chực tiếp vật liệu sấy với

khí nóng hay khói lò.

- Sấy tiếp xúc: là phơng pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc chực

tiếp với vật liệu sấy mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua

một vách ngăn.

- Sấy bằng tia hồng ngoại: là phơng pháp sấy dùng năng lợng của tia

hồng ngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vạt liệu sấy.

- Sấy bằng dòng điện cao tần: là phơng pháp xấy dùng dòng điện cao

tần để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày của lớp vật liệu sấy.

- Sấy thăng hoa: là phơng pháp sấy trong môi trờng có độ chân không

rất cao, nhiệt độ rất thấp nên ẩp tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ

trạng thái rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng.

Ba phơng pháp sấy cuối ít đợc dùng trong công nghiệp nên gọi chung là phơng

pháp sấy đặc biệt.

Quá trình sấy là một quá trình có sự tham gia của pha rắn đồng thời với

quá trình nhiệt. đây là qúa trình nối tiếp, vận tốc của toàn bộ quá trình đợc quy

định bởi giai đoạn nào chậm nhất,



.............................................................................................................................

-3-



Ngoài ra tuỳ theo phơng pháp sấy mà nhiệt độ là yếu tố thúc đẩy hay cản trở

quá trình di truyển ẩm từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt vật liệu sấy. Trong

quá trình sấy thì môi trờng trong không khí ẩm xung quanh có ảnh hởng rất

lớn và trực tiếp đến vận tốc của quá trình sấy. Bởi vậy khi nghiên cứu tính toán

hệ thống sấy cần quan tâm tới các thông số sau:

- Độ ẩm tuyệt đối: Là tỷ số giữa lợng hơi nớc chứa trong hạt chia cho

khối lợng phần khô của hạt theo công thức:

G

W = n 100(%)

0 G

k



Trong đó: Gn - Lợng nớc chứa trong vật (kg) chứa trong G k (kg) vật

khô tuyệt đối.

- Độ ẩm tơng đối: Là tỷ số khối lợng nớc chứa trong vật chia cho khối

lợng của vật:

W=



Gn

Gn

=

100(%)

G Gn + G

k



Trong đó: G = Gk + Gn Khối lợng của vật (kg)

W=



W

0 100(%)

W + 100

0



- Độ chứa ẩm: Là khối lợng nớc tính bằng kg chứa trong 1kg vật khô

tuyệt đối. Độ chứa ẩm u đợc xác định theo công thức:

u=



Gn

(kg/kg)

G

k



Nh vậy: W0 = 100u(%).

Một đặc trng cơ bản nữa của nông sản dạng hạt là tính chất nhiệt vật lý

của nó. Tính chất này ảnh hởng trực tiếp lên quá trình sấy và tiêu hao nhiệt lợng trong quá trình sấy. Tính chất nhiệt vật lý đợc biểu hiện thông qua giá trị

nhiệt dung riêng và hệ số dẫn nhiệt. Nhiệt dung riêng của vật liệu ẩm đợc xác

định theo công thức:

C=



C G + C nG n

k

G + Gn

k



(J/Kg.0C)



.............................................................................................................................

-4-



W

C = C + (C n C ).

k

k 100



Trong đó: Ck, Cn - nhiệt dung riêng của vật khô và nớc (J/Kg.0C)

Gk, Gn - khối lợng của vật khô và khối lợng nớc.

1.2. thiết bị sấy

Trên thực tế có rất nhiều thiết bị sấy hoạt động theo các nguyên tắc

tách ẩm khác nhau, nhng trên thực tế sản suất thì phơng pháp sấy đối lu đã đợc áp dụng có hiệu quả nhất cho các máy sấy nông sản. chính vì thế chúng tôi

tiến hành nghiên cứu các thiết bị sấy theo phơng pháp sấy đối lu.

Sơ đồ nguyên lý quá trình sấy đối lu:

t0,d0,0

Không khí



t1,d1,1

Buồng tạo

nhiệt



t2,d2,2

Buồng sấy

đối lưu



Không khí nóng

mang ẩm



Hình 1: Sơ đồ mô tả quá trình sấy đối lu

Trong đó: tx,dx,x lần lợt là nhiệt độ, lợng ẩm, thuỷ phần của dòng khí.

Phơng pháp sấy đối lu đợc phân thành hai nhóm phụ thuộc vào trạng

thái của hạt ẩm trong quá trình sấy. Nếu khối hạt sấy bất động còn quá trình

sấy đợc hình thành do dòng khí nóng chuyển động luồn lách giữa lớp hạt thì

quá trình này đợc gọi là sấy tĩnh. Ngợc lại, trờng hợp hạt sấy chuyển động ngợc chiều với dòng khí sấy thì quá trình sấy đợc gọi là sấy động.

- Thiết bị sấy tĩnh thờng đợc thiết kế theo hai dạng là dạng hầm và

dạng cột:



.............................................................................................................................

-5-



Hình 2: Mô hình thiết bị sấy kiểu hầm



Hình 3: Mô hình thiết bị sấy kiểu cột

Trong những thiết bị sấy này, tác nhân sấy đi từ dới lên trên xuyên qua

lớp liệu. Quá trình luồn lách qua lớp liệu khí nóng sẽ truyền nhiệt lợng của

mình sang cho lớp liệu để đốt nóng nó và cho nớc bốc lên từ liệu sấy. Hơi nớc

bốc ra đợc dòng khí sấy cuốn theo và đa ra ngoài. Rõ ràng lớp liệu dới cùng sẽ

tiếp xúc với dòng khí sấy có nhiệt độ cao, độ ẩm thấp nên sẽ đợc đốt nóng

nhanh hơn và cũng khô nhanh hơn. Càng lên cao nhiệt độ của khí sấy càng

.............................................................................................................................

-6-



giảm còn độ ẩm càng tăng, vì vậy tốc độ đốt nóng của liệu càng chậm, vật liệu

sấy lâu khô hơn. Nh vậy nhợc điểm của những thiết bị sấy này là quá trình sấy

không đồng đều. Tuy nhiên u điểm của thiết bị sấy này là đợc tạo nên từ

những vật liệu đơn giản giá thành rẻ, thích hợp với quy mô hộ nông dân.

- Thiết bị sấy động gồm có thiết bị sấy mẻ và thiết bị sấy tuần hoàn. Sự

khác biệt chính là sự chuyển động đảo trộn của hạt liệu trong quá trình sấy, vì

vậy quá trình sấy là đồng đều. Khi sấy bằng thiết bị sấy mẻ, từng mẻ liệu đợc

sấy khô trớc rồi đến mẻ liệu khác. Sấy tuần hoàn thì ngợc lại, hạt liệu đợc ra

vào tuần hoàn đến khi nào khô đồng đều thì kết thúc quá trình sấy.

Sự khó khăn về mặt bằng sản xuất đã khiến cho những thiết bị sấy nhỏ

quy mô hộ gia đình nhiều khi cũng không thích ứng, cần thiết phải có những

thiết bị sấy quy mô lớn hơn mang kiểu dáng công nghiệp. Dới đây là hình ảnh

một số thiết bị sấy có quy mô công nghiệp ở Việt Nam và trên thế giới:



Hình 4. Thiết bị sấy kiểu băng tải

1 - Phễu đổ nhiên liệu



2 - Buồng sấy



3 - Băng tải



4 - Quạt đẩy



5 - Calorife



6 - Cửa xả nguyên liệu



7 - Cửa thoát khí thải



.............................................................................................................................

-7-



Hình 5. Thiết bị sấy kiểu thùng quay

1 - Thùng quay



2 - Lò sấy



4 - Cửa thoát khí thải



3 - Buồng trung gian



5 - Cửa xả nguyên liệu



Hình 6. Thiết bị sấy băng tải

1 - Phiễu chứa nhiên liệu



2 - Băng tải



3 - Buồng đốt



4 - Vít tải



5, 7 - Quạt hút



6 - Tờng chấn



.............................................................................................................................

-8-



Hình 7. Thiết bị sấy hạt theo chu kỳ

1 - Phiễu tiếp liệu



2 - Gàu tải



3 - Máy liên hoàn tách tạp chất



4 - Thiết bị sấy



5 - Vít tải



6 - Thiết bị phân phối hạt và xilo



7 - Xilo ủ thóc



8 - Xilo chứa hạt khô 9 - Băng tải



Trong điều kiện sản xuất hiện nay, có nhiều yếu tố trong sản xuất nh:

quy mô sản xuất và hình thức sản xuất đã có nhiều thay đổi, sản phẩm đa dạng

hơn, hội nhập, yêu cầu thị trờng cao hơn... đòi hỏi nền sản xuất nông nghiệp

của nớc ta phải có nhiều thay đổi để đáp ứng đợc nó. Lĩnh vực sấy nông sản

cũng không nằm ngoài sự thay đổi đó. Chúng ta cần có những hệ thống sấy

quy mô lớn, năng suất cao, hoạt động một cách tự động đa nông sản tới những

chỉ tiêu đợc yêu cầu... Đây cũng chính là nội dung và yêu cầu chúng tôi muốn

hớng tới trong đề tài này.



.............................................................................................................................

-9-



Chơng 2



Tổng hợp hệ thống sấy nông sản

2.1. xây dựng mô hình hệ thống sấy

Xây dựng mô hình toán học cho đối tợng điều khiển là bớc đầu tiên và

cũng là bớc quan trọng nhất để đi đến bài toán điều khiển. Để có thể xây dựng

đợc mô hình hệ thống ngời ta có hai phơng pháp:

- Phơng pháp lý thuyết

- Phơng pháp thực nghiệm.

Trong trờng hợp này, thông tin mô hình hệ thống đã đợc xác lập thông

qua những yêu cầu của đề tài. Mặt khác hệ thống thí nghiệm sấy đã đợc thiết

kế sẵn, vì vậy chúng tôi sử dụng phơng pháp thực nghiệm để khảo sát hệ

thống này, xây dựng mô hình động học cho hệ thống để rồi chọn ra bộ điều

khiển hợp lý cho hệ thống.

Mô hình sấy cho nh sau:



Hình 8: Mô hình sấy thí nghiệm

+ Quạt gió ly tâm



+ Buồng đốt



Điện áp cấp 220V - 50Hz



Dây đốt Ni - Cr



Tốc độ 2850V/p



Điện áp cung cấp 220V 50Hz



Công suất 240W



Công suất 2KW.



.............................................................................................................................

-10-



2.2. Xác định đặc tính động học của hệ thống

Đối tợng ở đây là dòng khí sấy mang nhiệt độ. Khi cấp nguồn điện cho

sợi đốt, nhiệt độ của sợi đốt làm nóng luồng không khí do quạt thổi tới. Nhiệt

độ dòng khí tăng lên, nó tăng lên đến một nhiệt độ nào đó và không tăng nữa,

nó giữ ổn định ở nhiệt độ này. Nh vậy đối tợng của ta ở đây chính là đối tợng

có tính tự cân bằng.

Dạng tổng quát hàm truyền đạt của đối tợng có tính tự cân bằng đợc

mô tả nh sau:

Wdt(s) = KdtW0(s) e-s

Trong đó:

Kdt: Hệ số truyền của đối tợng,

: Thời gian trễ.

W0(s) =



1

b s m + b s m +... + b

s +1

0

1

m

1

n + a s n +... + a

1

a s

s +1

0

1

n

1



Trong thực tế khâu tĩnh có thể lấy một trong các dạng điển hình sau:

+ Khâu quán tính bậc nhất:

Kdt



PT1: W(s) = 1 +T s

1

Đặc tính đờng quá độ của hàm truyền nh Hình 9a.

+ Khâu quán tính bậc 2:

K



dt

PT2: W(s) = (1 + T s)(1 + T s)

1

2



Đặc tính đờng quá độ của hàm truyền PT2 nh Hình 9b.

+ Khâu quán tính bậc n:

PTn: W(s) =



K



dt

(1 + Ts) n



.............................................................................................................................

-11-



Đặc tính đờng quá độ của hàm truyền PTn nh hình 9b.

h(t)



h(t

)



t



t

a,



b,



Hình 9: đặc tính quá độ của hàm truyền



Xác định hằng số thời gian T1 của PT1:

Mỗi một khâu có một phơng pháp xác định hằng số thời gian khác

nhau. Khâu có cấu trúc càng phức tạp thì việc xác định các thông số càng khó

khăn. Trong phạm vi đề tài này chỉ nêu lên cách xác định các thông số cho mô

hình PT1. Việc xác định các thông số (Kdt, T1) của PT1 đợc thực hiện qua các

bớc sau:

+ Kẻ tiếp tuyến với đờng đặc tính tại t = 0.

+ Xác định giao điểm của đờng tiếp tuyến đó với đờng tiệm cận Kdt=

h( ).

+ Hoành độ của giao điểm vừa xác định chính là tham số T1 cần tìm.

Nhợc điểm của phơng pháp này là phụ thuộc nhiều vào độ chính xác

việc kẻ tiếp tuyến. Nếu đặt sai tiếp tuyến tại 0 mà h(t) lại có hệ số khuếch đại

Kdt lớn thì kết quả T1 sẽ có sai số lớn. Để tránh đợc điều này ta đi từ hàm

truyền W(s), để có H(s) =



W(s)

rồi chuyển ngợc sang miền thời gian sẽ đợc:

s

t

h(t) = k(1- e T ).



.............................................................................................................................

-12-



Nh vậy tại thời điểm T :

h(T) = k(1-e-1) 0.632*K.

Nói cách khác tại đúng thời điểm T hàm h(t) sẽ đạt 63.2% giá trị cực

đại. Vậy để xác định T thì sau khi tìm đợc K ta tính h(T) = 0.632*K rồi từ đó

suy ngợc lại T.

Trong nhiều trờng hợp không thể tạo ra đợc một nhiễu bậc thang 1(t),

ngời ta có thể dùng tín hiệu là A*1(t). Khi đó hệ số khuếch đại của mạch đợc

tính nh sau:

K=



h()

.

A



Hằng số thời gian đợc xác định từ h(T) = 0.632*h( ).

2.3. Xác định thông số cho bộ điều chỉnh

2.3.1. Cơ sở lý thuyết

Với đối tợng có hàm truyền:

G(s) =



K1

.e .s

1 + s.T1



- Thời gian thuần trễ của đối tợng.

Nếu dùng bộ điều chỉnh PI ta có:

G c (s) = K c



1 +s.T

i

s.T

i



Xét sơ đồ sau:



x



e



Kc



1 + s.Ti

s.Ti



u



e .s

K1

1 + s.T1



y



.............................................................................................................................

-13-



Xem Thêm
Tải bản đầy đủ (.pdf) (70 trang)

×