Đồ án tốt nghiệp: Cải tiến và thực nghiệm sấy tôm bằng hệ thống sấy năng lượng mặt trời với bộ thu cánh sóng dọc

• Tác giả: Hoàng Long Sơn
• Người hướng dẫn: PGS. TS Lê Minh Nhựt
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt
• Đề tài: Cải tiến và thực nghiệm sấy tôm bằng hệ thống sấy năng lượng mặt trời sử dụng bộ thu cánh sóng dọc
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN SẤY NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
• 1.1. Lý thuyết về năng lượng mặt trời
• 1.1.1. Định nghĩa mặt trời
• 1.1.2. Cấu tạo của mặt trời
• 1.1.3. Bức xạ mặt trời
• 1.1.4. Hiệu ứng nhà kính
• 1.1.5. Ưu nhược điểm của việc sử dụng năng lượng mặt trời
• 1.1.5.1. Nhược điểm
• 1.1.6. Ứng dụng của năng lượng mặt trời
• 1.2. Các điều kiện để phát triển sấy tôm bằng năng lượng mặt trời ở Việt Nam
• 1.2.1. Điều kiện tự nhiên
• 1.2.2. Điều kiện kinh tế - xã hội
• 1.2.3. Điều kiện về nguồn nhân lực
• 1.3. Tổng quan tình hình về thị trường xuất khẩu tôm ở Việt Nam và nước ngoài
• 1.4. Thành phần dinh dưỡng và công dụng của tôm
• 1.4.1. Thành phần dinh dưỡng của tôm
• 1.4.2. Công dụng của tôm
• 2. CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CẢI TIẾN HỆ THỐNG SẤY NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
• 2.1. Nhiệm vụ thiết kế
• 2.2. Bộ thu không khí
• 2.3. Chọn tác nhân sấy
• 2.4. Chọn thời gian sấy
• 2.5. Kích thước buồng sấy
• 2.6. Kết cấu bao che
• 2.7. Kết cấu trần
• 2.8. Tính toán quá trình sấy lý thuyết
• 2.9. Tính toán các thông số điểm nút tác nhân sấy
• 2.10. Tính toán lượng vật liệu và lượng tác nhân sấy
• 2.11. Tính toán nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy
• 2.12. Tính toán quá trình sấy thực tế
• 2.13. Tính toán diện tích bộ thu
• 2.14. Tính toán các hệ số trao đổi nhiệt
• 2.15. Tính toán tổn thất nhiệt cho bộ thu
• 2.16. Tính diện tích bộ thu
• 2.17. Tính hiệu suất máy sấy năng lượng mặt trời
• 2.18. Lắp đặt máy sấy năng lượng mặt trời
• 2.19. Bố trí các thiết bị đo
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM
• 3.1. Các thiết bị đo và vật liệu dùng trong chế tạo
• 3.1.1. Các vật liệu sử dụng trong chế tạo
• 3.1.2. Tấm kính phủ
• 3.1.3. Cánh xoắn dọc và đầu chóp
• 3.1.4. Lớp cách nhiệt
• 3.1.5. Bộ cảm biến khối lượng Loadcell D0KC
• 3.1.6. Thiết bị đo bức xạ mặt trời
• 3.1.7. Cảm biến nhiệt độ
• 3.1.8. Thiết bị đo độ ẩm
• 3.1.9. Quạt tản nhiệt
• 3.2. Nguyên lí hoạt động
• 3.3. Quy trình thí nghiệm
• 3.3.1. Chuẩn bị vật liệu sấy
• 3.3.2. Thời gian thực nghiệm và quy trình lấy thông số
• 3.4. Các trường hợp sấy
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 4.1. Trường hợp 1: Sấy không che mái buồng sấy, tắt quạt và không mở đèn
• 4.1.1. Trường hợp sấy không che mái buồng sấy, tắt quạt và không mở đèn, tôm sống
• 4.1.2. Trường hợp sấy không che mái buồng sấy, tắt đèn và không sử dụng quạt, tôm luộc 7 phút
• 4.1.3. Trường hợp sấy không che mái buồng sấy, không sử dụng đèn và quạt, tôm luộc nước muối 2% trong 7 phút
• 4.2. Trường hợp 2: Sấy che mái buồng sấy, bật quạt và mở đèn
• 4.2.1. Trường hợp sấy che mái buồng sấy, bật quạt với v = 1m/s và mở đèn kết hợp sấy tôm sống
• 4.2.2. Trường hợp sấy che mái buồng sấy, bật đèn và sử dụng quạt v=1,5m/s
• 4.2.3. Trường hợp sấy che mái buồng sấy, sử dụng đèn và quạt v=2 m/s
• 4.3. Trường hợp sấy không che mái buồng sấy, kết hợp với quạt và không mở đèn
• 4.3.1. Trường hợp sấy không che mái buồng sấy, kết hợp với quạt ứng với vận tốc quạt v = 1 m/s
• 4.3.2. Trường hợp sấy không che mái buồng sấy, kết hợp với quạt ứng với vận tốc quạt v = 1,5 m/s
• 4.3.3. Trường hợp sấy không che mái buồng sấy, kết hợp với quạt ứng với vận tốc quạt v = 2 m/s
• 4.4. Trường hợp sấy không che mái buồng sấy, kết hợp với mở đèn hồng ngoại và quạt
• 4.4.1. Trường hợp sấy không che mái buồng sấy, kết hợp với mở đèn hồng ngoại và quạt ứng với vận tốc quạt v = 1 m/s
• 4.4.2. Trường hợp sấy không che mái buồng sấy, kết hợp với mở đèn hồng ngoại và quạt ứng với vận tốc quạt v = 1,5 m/s
• 4.4.3. Trường hợp sấy không che mái buồng sấy, kết hợp với mở đèn hồng ngoại và quạt ứng với vận tốc quạt v = 2 m/s
• 4.5. Đánh giá và so sánh một số thông số của các trường hợp sấy
• 4.5.1. Đánh giá về thời gian sấy giữa các trường hợp
• 4.5.2. So sánh năng lượng trong các trường hợp sấy
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về sấy tôm

Sấy tôm là một quy trình quan trọng trong ngành chế biến thực phẩm, giúp bảo quản và nâng cao giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Hệ thống sấy năng lượng mặt trời đã được áp dụng để tối ưu hóa quy trình này. Việc sử dụng bộ thu cánh sóng dọc trong hệ thống sấy không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu cho thấy, việc cải tiến công nghệ sấy có thể nâng cao hiệu suất sấy, giảm thiểu thời gian và chi phí sản xuất. Theo một nghiên cứu, tôm khô được sản xuất từ hệ thống này có chất lượng tốt hơn so với các phương pháp truyền thống.

1.1. Lý thuyết về năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo vô tận, có thể được sử dụng để sấy thực phẩm. Hiệu suất sấy phụ thuộc vào cường độ bức xạ mặt trời và thiết kế của hệ thống. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc tối ưu hóa quy trình sấy bằng năng lượng mặt trời có thể giảm thiểu tổn thất nhiệt và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. Hệ thống sấy năng lượng mặt trời không chỉ thân thiện với môi trường mà còn giúp giảm chi phí sản xuất cho các doanh nghiệp chế biến thực phẩm.

II. Tính toán thiết kế hệ thống sấy

Việc thiết kế hệ thống sấy tôm bằng năng lượng mặt trời yêu cầu tính toán kỹ lưỡng các thông số kỹ thuật. Bộ thu cánh sóng dọc được lựa chọn vì khả năng thu nhiệt tốt và hiệu suất cao. Các thông số như kích thước buồng sấy, thời gian sấy và lượng tác nhân sấy cần được xác định chính xác để đảm bảo hiệu quả. Nghiên cứu cho thấy, việc cải tiến thiết kế có thể giúp tăng năng suất sấy lên đến 3kg tôm/8h. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm cuối cùng.

2.1. Tính toán hiệu suất máy sấy

Hiệu suất của máy sấy năng lượng mặt trời được xác định dựa trên các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm và thời gian sấy. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc tối ưu hóa các thông số này có thể nâng cao hiệu suất sấy lên đáng kể. Việc sử dụng năng lượng tái tạo không chỉ giúp giảm chi phí mà còn bảo vệ môi trường. Các kết quả thực nghiệm cho thấy, hệ thống sấy năng lượng mặt trời có thể đạt hiệu suất cao hơn so với các phương pháp sấy truyền thống, đồng thời đảm bảo chất lượng tôm khô.

III. Thực nghiệm sấy tôm

Thực nghiệm sấy tôm được thực hiện với nhiều điều kiện khác nhau để đánh giá hiệu quả của hệ thống. Các trường hợp sấy được thiết lập với sự kết hợp giữa quạt tản nhiệt và đèn hồng ngoại nhằm tối ưu hóa quá trình sấy. Kết quả cho thấy, việc sử dụng quạt và đèn có thể rút ngắn thời gian sấy và nâng cao chất lượng sản phẩm. Các thông số như độ ẩm và nhiệt độ trong buồng sấy được theo dõi liên tục để đảm bảo quy trình sấy diễn ra hiệu quả.

3.1. Quy trình thí nghiệm

Quy trình thí nghiệm bao gồm các bước chuẩn bị vật liệu, thiết lập hệ thống sấy và theo dõi các thông số trong quá trình sấy. Các thiết bị đo được sử dụng để ghi nhận nhiệt độ, độ ẩm và thời gian sấy. Kết quả thực nghiệm cho thấy, việc áp dụng công nghệ sấy bằng năng lượng mặt trời không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn nâng cao chất lượng tôm khô. Điều này mở ra hướng đi mới cho ngành chế biến thực phẩm tại Việt Nam.

IV. Kết quả và bàn luận

Kết quả từ các thí nghiệm cho thấy, hệ thống sấy năng lượng mặt trời sử dụng bộ thu cánh sóng dọc có hiệu suất cao và khả năng bảo quản tôm tốt. Các thông số như thời gian sấy, độ ẩm và nhiệt độ đều được cải thiện so với các phương pháp truyền thống. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất. Các doanh nghiệp chế biến tôm có thể áp dụng công nghệ này để tăng cường khả năng cạnh tranh trên thị trường.

4.1. Đánh giá hiệu quả sấy

Đánh giá hiệu quả sấy dựa trên các tiêu chí như thời gian, chất lượng sản phẩm và chi phí. Kết quả cho thấy, hệ thống sấy năng lượng mặt trời có thể giảm thời gian sấy xuống còn một nửa so với các phương pháp truyền thống. Chất lượng tôm khô cũng được cải thiện rõ rệt, với màu sắc và hương vị đặc trưng được giữ nguyên. Điều này chứng tỏ rằng, việc cải tiến và ứng dụng công nghệ sấy năng lượng mặt trời là một bước đi đúng đắn cho ngành chế biến thực phẩm.