BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN NGUYỄN CẢNH TÂN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ĐIỀU KIỆN SẤY TRONG HỆ THỐNG SẤY DÙNG KẾT HỢP NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ - 60520114 S K C0 0 5 2 2 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN NGUYỄN CẢNH TÂN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ĐIỀU KIỆN SẤY TRONG HỆ THỐNG SẤY DÙNG KẾT HỢP NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ - 60520114 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN NGUYỄN CẢNH TÂN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ĐIỀU KIỆN SẤY TRONG HỆ THỐNG SẤY DÙNG KẾT HỢP NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ - 60520114 Hƣớng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VŨ LÂN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN NGUYỄN CẢNH TÂN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ĐIỀU KIỆN SẤY TRONG HỆ THỐNG SẤY DÙNG KẾT HỢP NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ - 60520114 Tp.
Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN NGUYỄN CẢNH TÂN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ĐIỀU KIỆN SẤY TRONG HỆ THỐNG SẤY DÙNG KẾT HỢP NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ - 60520114 Hƣớng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VŨ LÂN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2017 LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: TRẦN NGUYỄN CẢNH TÂN Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 15/03/1990 Nơi sinh: Quảng Ngãi Quê quán: Quảng Ngãi Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 860/18 Huỳnh Tấn Phát, Quận 7, TP.HCM Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 0974910942 Fax: E-mail: canhtan162@gmail. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 9/2008 - 12/2012 Nơi học: Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật T.p Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ Điện tử Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: “Nghiên cứu, thiết kế và thi công máy làm sạch bavia chi tiết piston dầu xe Toyota cho nhà máy Nidec Tosok Vietnam ” Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Tháng 01/2013 tại Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật T.p Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn: Ths Đồng Sĩ Linh Cao học : Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 8/2014 - 4/2017 Nơi học: Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật T.p Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ Điện tử Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ điều khiển ổn định điều kiện sấy trong hệ thống sấy dùng kết hợp năng lượng mặt trời” Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Tháng 04/2017 tại Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật T.p Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn: T.S Nguyễn Vũ Lân i III.
QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 4/2013-hiện tại Công ty TNHH TM& KT Nguyễn Đức Thịnh Kỹ sƣ tự động hóa ii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hồ Chí Minh, ngày … tháng 04 năm 2017 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Trần Nguyễn Cảnh Tân iii CẢM TẠ Trong quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp tại Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật T.p Hồ Chí Minhngoài sự nỗ lực của bản thân còn có sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô, bạn bè và những ngƣời thân để em hoàn thành chƣơng trình đào tạo và luận văn tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn TS.Nguyễn Vũ Lân -ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Em cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa Cơ khí Chế tạo máy, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Cơ Điện tử, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật T.p Hồ Chí Minh đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn. Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn chia sẻ động viên và đóng góp ý kiến để luận văn hoàn thành tốt hơn. Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 03 năm 2017 Học viên Trần Nguyễn Cảnh Tân iv TÓM TẮT NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ĐIỀU KIỆN SẤY TRONG HỆ THỐNG SẤY DÙNG KẾT HỢP NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI Nội dung luận văn là nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ điều khiển ổn định điều kiện sấy trong hệ thống sấy dùng kết hợp năng lƣơng mặt trời và điện. Bộ điều khiển tập trung kiểm soát các thông số sấy là: nhiệt độ, lƣu lƣợng gió, giám sát độ ẩm của vật liệu sấy.
Nghiên cứu tìm hiểu quá trình sấy nông sản, mô hình toán học hệ thống sấy. Thiết kế tủ điện điều khiển và tiến hành thi công hệ thống điện. Thiết kế chƣơng trình điều khiển, kiểm soát và giám sát các thông số sấy. Kiểm tra đánh giá hoạt động của máy, chỉnh sửa hoàn chỉnh máy.
v ABSTRACT RESEARCH, DESIGN, MANUFACTURING CONTROLLERS STABLE DRYING CONDITIONS IN THE SYSTEM DRYING COMBINED SOLAR ENERGY The thesis focuses on researching, designing and manufacturinga control systemto stablize drying conditions in drying systems combining solar energy and electricity. The controlleris to control drying parameters which are temperature, wind flow and moisture of drying of materials. Research crop drying process, develop a mathematical model of drying system. Design control box and consructthe electricity system.
Compose control program for monitoring drying parameters. Investigate system operation to improve the machine. vi MỤC LỤC TRANG TỰA TRANG QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LÝ LỊCH KHOA HỌC. i LỜI CAM ĐOAN.
iii CẢM TẠ. vi MỤC LỤC. vii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT. x DANH SÁCH CÁC HÌNH.
xi DANH SÁCH CÁC BẢNG. xiv Chƣơng 1 : TỔNG QUAN .1 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu, tóm tắt các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc đã đƣợc công bố .1 Giới thiệu chung về máy sấy năng lƣợng mặt trời .2 Phân loại một số máy sấy năng lƣợng mặt trời .1 Phƣơng pháp phơi nắng trực tiếp .2 Phƣơng pháp sấy trực tiếp bằng năng lƣợng mặt trời .3 Phƣơng pháp sấy gián tiếp bằng năng lƣợng mặt trời .4 Các dạng máy sấy năng lƣợng mặt trời .3 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc đƣợc công bố .1 Các nghiên cứu trong nƣớc .2 Các nghiên cứu trên thế giới .2 Tính cấp thiết của đề tài, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .1 Tính cấp thiết của đề tài .2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .3 Mục đích nghiên cứu, khách thể và đối tƣợng nghiên cứu .4 Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài .5 Phƣơng pháp nghiên cứu. 31 Chƣơng 2:CƠ SỞ LÝ THUYẾT .1 Quá trình sấy .2 Vật liệu ẩm và các thông số của vật liệu ẩm .1 Các đặc trƣng trạng thái của vật liệu ẩm .1 Độ ẩm tƣơng đối .2 Độ ẩm tuyệt đối .2 Các đặc trƣng nhiệt động của vật liệu ẩm.3 Các thông số nhiệt - vật lý của vật liệu ẩm.1 Nhiệt dung riêng của vật liệu ẩm.2 Hệ số dẫn nhiệt.3 Đặc trƣng của không khí ẩm .1 Áp suất không khí ẩm .2 Nhiệt độ không khí ẩm .3 Độ ẩm tuyệt đối không khí ẩm .4 Độ ẩm tƣơng đối không khí ẩm .5 Lƣợng chứa ẩm của không khí ẩm .4 Năng lƣợng bức xạ mặt trời .1 Bức xạ mặt trời .2 Tính năng lƣợng bức xạ mặt trời .1 Bức xạ mặt trời ngoài khí quyển lên mặt phẳng nằm ngang .2 Bức xạ truyền qua kính – hiệu ứng lồng kính .3 Tổng năng lƣợng mặt trời hấp thụ đƣợc từ bộ thu .5 Cơ sở kỹ thuật sấy .1 Chuyển động ẩm trong vật liệu sấy .2 Vận tốc sấy.6 Cơ sở lý thuyết điều khiển .1 Lý thuyết điều khiển PID .2 Lý thuyết điều khiển PID của PLC S7_1200 .7 Lý thuyết truyền thông RS_485. 41 Chƣơng 3:PHƢƠNG HƢỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP .1 Yêu cầu của đề tài.2 Phƣơng hƣớng và các giải pháp thực hiện .3 Lựa chọn phƣơng án điều khiển .4 Trình tự công việc tiến hành.
45 Chƣơng 4 : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ .1 Động học trong hệ thống sấy. Quá trình biến đổi nhiệt lƣợng. Trao đổi nhiệt đối lƣu của không khí qua bộ phận cấp nhiệt .3 Quá trình biến đổi độ ẩm vật liệu sấy .2 Tính toán điều khiển quá trình sấy thực tế .3 Tính toán thiết kế cơ khí .1 Bộ thu nhiệt bức xạ mặt trời .2 Thiết kế tủ sấy .4 Tính toán, thiết kế điện điều khiển .1 Tính toán chọn công suất thiết bị điện điều khiển .2 Thiết kế tủ điện điều khiển .3 Thiết kế chƣơng trình PLC điều khiển .4 Thiết kế giao diện ngƣời dùng. 69 Chƣơng 5 : THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ .1 Quy trình sấy rau quả .2 Thực nghiệm chạy máy khi không có vật liêu sấy .3 Thực nghiệm chạy máy khi có vật liêu sấy.
79 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 80 PHỤ LỤC 1 : Bản vẽ sơ đồ đấu nối điện hệ thống. 82 PHỤ LỤC 2 : Chƣơng trình PLC điều khiển. 89 ix DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT PLC Programmable Logic Controller HMI Human Machine Interface PID Proportional Integral Derivative x DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1 : Nguyên lý làm việc của phơi nắng trực tiếp 05 Hình 1.2 : Sấy trực tiếp bằng năng lƣợng mặt trời 07 Hình 1.3 : Sấy gián tiếp bằng năng lƣợng mặt trời 08 Hình 1.4 : Nguyên lý làm việc của hệ thống sấy năng lƣợng mặt trời gián tiếp 09 Hình 1.5 : Các loại máy sấy năng lƣợng mặt trời 10 Hình 1.6 : Máy sấy năng lƣợng mặt trời trực tiếp 11 Hình 1.7 : Máy sấy năng lƣợng mặt trời dạng chủ động 12 Hình 1.8 : Máy sấy nông sản bằng năng lƣợng mặt trời sử dụng ống nhiệt thủy tinh chân không 13 Hình 1.9 : Máy sấy cà phê bằng năng lƣợng mặt trời 14 Hình 1.10 : Sơ đồ hệ thống thiết bị sấy 15 Hình 1.
