mở đầu
1. Đặt vấn đề:
Trong những năm gần đây, thực hiện chính sách đổi mới của đảng, nên
kinh tế đất nớc có nhiều chuyển biến quan trọng, nghành nông nghiệp đã có
những bớc tăng trởng khá nhanh, đặc biệt là sản lợng của các loại nông sản nh:
lúa, ngô, đỗ Chính vì vậy bảo quản và chế biến cần phải đợc đặc biệt quan
tâm nhằm hạn chế quá trình hao hụt về chất lợng sản phẩm trong bảo quản,
nâng cao chất lợng sản phẩm.
Những yêu cầu này là mục tiêu lớn để chúng ta hớng tới một nền nông
nghiệp tiên tiến có sự quản lý trên quy mô lớn. Mặt khác khối lợng sản phẩm
làm ra trong một thời vụ là rất lớn và không thể tiêu thụ ngay tại thời điểm đó,
vì vậy công việc bảo quản sau thu hoạch đóng một vai trò hết sức quan trọng.
Đây là vấn đề bức xúc đợc nhiều ngời đầu t quan tâm nghiên cứu nhằm tìm ra
một biện pháp bảo quản tốt nhất, giảm thiểu những mất mát sau thu hoạch cho
ngời nông dân, đồng thời đảm bảo chất lợng cho sản phẩm phục vụ chế biến sau
này. Với đặc điểm địa lí nằm trên vùng nhiệt đới nóng ẩm, ma nhiều, có khi vào
mùa thu hoạc ma kéo dài hàng tuần với độ ẩm không khí nên tới 90-100% nên
không thể áp dụng các phơng pháp bảo quản truyền thống nh phơi nắng, hong
gió. Vì thế sấy là một biện pháp bảo quản hiệu quả mà còn làm tăng chất lợng
sản phẩm. Đặc biệt kỹ thuật sấy cò đợc áp dụng để chế biến rất nhiều sản phẩm
quý của việt nam nh mít, vải, nhã, chuối
Công nghệ sấy có đạt đợc hiệu quả hay không phụ thuộc dất lớn vào quy trình,
thời gian và nhiệt độ sấy. Sản phẩm nông nghiệp thì rất đa dạng, mỗi loại lại có
quy trình riêng. nhng một hệ thống sấy tốt lại là hệ thống có khả năng sấy đợc
nhiều lại nông sản và đáp ứng các quy trình thích hợp cho từng loại sản phẩm
chính vì thế chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:
"Nghiên cứu ứng dụng vi điều khiển và máy tính trong điều khiển và giám
sát nhiệt độ sấy"
2. Mục đích của đề tài
.............................................................................................................................
-1-

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 ph-
ơng 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-

G
n
G
W
+
==
Trong đó: G = G
k
+ G
n
Khối lợng của vật (kg)

100(%)
100
0
W
0
W
W
+
=
- 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:

(kg/kg)
k
G
n
G
u

W
).
k
C
n
(C
k
CC
+=
Trong đó: C
k
, C
n
- nhiệt dung riêng của vật khô và nớc (J/Kg.
0
C)
G
k
, G
n
- 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:
t
0
,d

cột:
.............................................................................................................................
-5-
Không khí nóng
mang ẩm
Buồng tạo
nhiệt
Buồng sấy
đối lưu
Không khí
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

-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:

1m
b...
1m
s
1
b
m
s
0
b
+

++

+
+

++

+
Trong thực tế khâu tĩnh có thể lấy một trong các dạng điển hình sau:
+ Khâu quán tính bậc nhất:
PT
1
: W(s) =
s
1
T1
Kdt
+