27

TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, Số 55, 2009 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH SẤY THÓC BẰNG THIẾT BỊ SẤY NĂNG LƯỢNG
M
ẶT TRỜI KIỂU ĐỐI LƯU TỰ NHIÊN
Minh C ng, Phan Hòa
Tr
ng i h c Nông Lâm, i h c Hu
TÓM TẮT
Thi t b s y n ng l ng m t tr i ki u i l u t nhiên dùng s y thóc có k t c u n
gi
n, d s d ng và giá thành th p, phù h p v i quy mô h nông dân, có th s d ng v t li u có
s
n a ph ng ch t o. Khi s d ng thi t b này, th i gian s y rút ng n nhi u so v i ph i
n
ng t nhiên khi trong cùng m t i u ki n nh nhau, m b o s l ng và ch t l ng c a thóc
s
y, không b các côn trùng và chim chu t thâm nh p phá ho i, phòng ng a c m a m.
Thi
t b này c ng có th c s d ng s y m t s s n ph m nông nghi p khác.

1. Đặt vấn đề
Trong khâu phơi sấy thóc, nông dân thường sử dụng dạng hong phơi tự nhiên
tr
ực tiếp dưới ánh nắng mặt trời. Đó là phương pháp đơn giản với chi phí thấp nhất,
nh

28

Cropwat 4.0.
- Ph
ương pháp tính toán lý thuyết bằng toán giải tích.
- Ph
ương pháp thực nghiệm sấy lúa trên mô hình thí nghiệm.
3. Nội dung và kết quả nghiên cứu
3.1. L
ựa chọn nguyên lý làm việc của thiết bị
Thi
ết bị sấy bằng NLMT được thực hiện theo hai phương pháp: Thiết bị sấy trực
ti
ếp và thiết bị sấy gián tiếp.
Thi
ết bị sấy trực tiếp có tuần hoàn khí tự nhiên. Thóc được trải thành một lớp
m
ỏng trong một phòng kín hấp thụ với phía trên được che phủ bằng một tấm trong suốt.
Thóc
được gia nhiệt và nóng lên, ẩm được bốc hơi và thoát ra ngoài. Phương pháp này
đơn giản, không sợ trời mưa và thóc không bị nhiễm bẩn. Nhưng nó có nhược điểm:
Quá trình s
ấy chậm, mất nhiều thời gian, chỉ sấy được lớp thóc mỏng nên năng suất thấp.
Thi
ết bị sấy gián tiếp có dẫn nhiệt cưỡng bức. Thóc được đặt tại các sàng sấy,
khí nóng
được lấy từ bộ thu nhiệt NLMT thổi xuyên qua các vĩ sấy và lớp thóc làm cho
thóc khô d
ần. Phương pháp này có ưu điểm: Do hiệu suất của bộ hấp thụ cao hơn nên
nhi

C
P
– Nhiệt dung riêng của không khí, KJ/kg
o
K
∆t – Nhi
ệt độ nóng lên của không khí sau khi đi qua Collector,
o
C
E
n
– Cường độ của bức xạ mặt trời, W/m
2

A
C
– Diện tích của collector , A
C
=
v.ρ.C
P
.∆t
η
C
.E
n
, m
2

* L

200 x (27 – 13)
(100 – 13)
= 32,18 (kg)
* L
ượng ẩm cần tách trong 1 giờ:
g = m
W
/t ,
kg/h

Trong đó: t – Thời gian sấy: t =
(W
2
- W
1
)

ω
(h);
Với ω – Tốc độ sấy (%/h), đối với sấy đối lưu tự nhiên, chọn ω = 0,9%/h
t =
(27 - 13)
0.9
= 15,6 (h) ; Ta chọn thời gian sấy: t = 16 h.
=>
g = m
W
/t
= 32,18 / 16 = 2,01 (kg ẩm /h)
* Tính toán cân b

ủa không khí tự nhiên là :
I
1
= C
pk
. t
1
+d
1
(r+C
ph
.t
1
), kJ/kgKK
Trong
đó: C
pk
≈ 1kJ/kgKK – Nhiệt dung riêng của không khí khô;
C
ph
≈ 1,93kJ/kgKK – Nhiệt dung riêng của hơi nước;
r ≈ 2500 kJ/kg – Nhi
ệt ẩn hóa hơi của nước.
=> I
1
= 1. 30 + 0,022 (2500 +1,93. 30) = 86,3 (kJ/kgKK)
+ Tr
ạng thái không khí cuối collector:
Ch
ọn t

d
2
P
(0,622+d
2
)P
s2
.100% =
0.022x1
(0.622+0.022)x0.3117
.100% = 11 (%)
+ Trạng thái không khí cuối quá trình sấy:
Tr
ạng thái này xác định bởi I
3
= I
2
, chọn t
3
= 38
0
C, => P
s3
= 0,06674 bar 30

=> d
3

d
3
-d
1
=
1
0.035-0.022
= 76 (kgKK/kg ẩm)
Nếu xem hệ thống là kín thì lượng không khí khô cần thiết để sấy 200 kg thóc từ
độ ẩm 27% đến độ ẩm 13% là:
m
L
= m
W
. l
0
= 32,18 . 76 = 2445,7 (kgKK)
Tra ph
ụ lục [3], ta tính được tổng thể tích không khí ẩm qua collector là:
V = m
L
.v
0
= 2445,7 . 0,951 = 2325,9 (m
3
)
=> Th
ể tích không khí đi qua collector trong một giây là:
v = 2325,9/ 16. 3600 = 0,0404 (m
3

2
; chọn η
C
= 0,30. Vậy diện tích của
collector:
A
C
=
v.ρ.C
P
.∆t
η
C
.E
n
=
0.0404x1.224x1.005x1000x40
0.30x900
= 7,36 (m
2
)
Do ch
ọn mô hình thí nghiệm theo nguyên lý sấy hỗn hợp đối lưu tự nhiên, nên lấy
di
ện tích của Collector 1 (sấy gián tiếp): S
1
= 3,4m
2
; diện tích của Collector 2 (buồng sấy
tr

m ph trong su t; 5. Khung s t V.
3.4. Khảo nghiệm
Sau khi ch
ế tạo mô hình, chúng tôi đã tiến hành khảo nghiệm với sản phẩm sấy
là thóc t
ươi (giống XL). Bề dày lớp thóc sấy là 10 cm; diện tích sấy là 4 m
2
; độ ẩm
không khí t
ự nhiên 80%; nhiệt độ cao nhất trong ngày là 37
0
C, trời nắng không mưa.

Hình 2. ng cong gi m m c a các l p h t.
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
8h00
9h00
10h00
11h00
12h00
13h00

ết quả khảo nghiệm cho thấy, quá trình giảm ẩm của các lớp hạt cũng tuân theo
quy lu
ật. Đây là phương pháp sấy có ủ (thời gian ủ khoảng 16 giờ) nhằm tạo cho độ ẩm
ở bên trong khối hạt được thoát ra ngoài. Sau ngày sấy thứ nhất, có sự sai khác về độ
ẩm của các lớp hạt. Kết thúc quá trình sấy, độ ẩm giữa các lớp hạt chênh lệch không
đáng kể.
30
32
34
36
38
40
42
44
46
8h00
9h00
10h00
11h00
12h00
13h00
14h00
15h00
16h00
8h00
9h00
10h00
11h00
12h00
13h00

c
ần nhiệt độ thấp, thời gian sấy dài (sấy có ủ). Hệ thống có thể nâng nhiệt độ khối hạt
lên
đến 45 - 54
0
C. Quá trình sấy có thể không cần đảo trộn với độ dày nhất định, do vậy,
gi
ảm được nhân công.
S
ử dụng thiết bị cũng đã tăng nhanh tốc độ sấy (16 giờ) so với phơi tự nhiên
(trên 24 gi
ờ) với cùng một diện tích chiếm chỗ, giảm tổn thất trong phơi sấy (không bị
sâu b
ọ, chim chuột phá hoại hay bụi bẩn), tránh được mưa, khống chế được nhiệt độ nên
gi
ảm được tỷ lệ rạn nứt ngầm của hạt, chất lượng sấy đồng đều hơn nên tăng được chất
l
ượng sản phẩm.
Ngày s y th nh t Ngày s y th hai 33

Nhược điểm của thiết bị: Trong quá trình sấy, nhiệt độ sấy biến thiên theo thời
gian trong ngày và quá trình s
ử dụng phụ thuộc nhiều vào thời tiết.
4. Kết luận
Sau khi tính toán,
đã lựa chọn được nguyên lý và chế tạo thiết bị sấy thóc hỗn
h

8. Solar dryers - their role in post – harvest processing, Commonwealth science council.
RESEARCH ON PROCESS OF PADDY DRYING BY SOLAR ENERGY
EQUIPMENT WITH NATURAL CONVECTION TYPE
Do Minh Cuong, Phan Hoa
College of Agriculture and Forestry, Hue University
SUMMARY
The proposed drying equipment using solar energy was designed and constructed
simply with low accuracy and low cost. Material used to prepare this equipment is locally
available and this can be easily made by farmers. This equipment can shorten the drying time
by half comparing with natural sunlight drying under the same condition ensuring the quantity
and quality of the drying paddy so that humid air may be prevented. It also can be used for
drying some other agricultural products.