Nghiên cứu điều khiển một số thông số làm việc của máy sấy bơm nhiệt và xác định chế độ sấy tối ưu trong sấy màng gấc

Mục đích của đề tài là nghiên cứu điều khiển một số thông số làm việc của máy sấy bơm nhiệt và xác định chế độ sấy tối ưu thí nghiệm sấy màng gấc 2 kg/mẻ, nhằm góp phần điều khiển và xác định chế độ sấy tối ưu của máy sấy bằng bơm nhiệt có thể đáp ứng khả năng sấy cho nhiều loại sản phẩm khác nhau. Việc điều khiển nhiệt độ và vận tốc tác nhân sấy phù hợp sẽ vận hành đơn giản với độ chính xác và ổn định cao, tăng năng suất sấy, tiết kiệm được chi phí năng lượng và nâng cao chất lượng sản phẩm.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu điều khiển một số thông số làm việc của máy sấy bơm nhiệt và xác định chế độ sấy tối ưu trong sấy màng gấc Kỷ yếu kỷ niệm 35 năm thành lập Trường ĐH ng nghiệp Th c ph m T h inh -2017) NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN MỘT SỐ THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY SẤY BƠM NHIỆT VÀ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ SẤY TỐI ƢU TRONG SẤY MÀNG GẤC Đặng Văn Hải Trường Đại học ng nghiệp Th c ph m Thành phố h inh Email: haidv@cntp.edu.vn Ngày nhận bài: 27/06/2017; Ngày chấp nhận đăng: 30/08/2017 TÓM TẮT Mục đích của đề tài là nghiên cứu điều khiển một số thông số làm việc của máy sấy bơm nhiệt và xác định chế độ sấy tối ưu thí nghiệm sấy màng gấc 2 kg/mẻ, nhằm góp phần điều khiển và xác định chế độ sấy tối ưu của máy sấy bằng bơm nhiệt có thể đáp ứng khả năng sấy cho nhiều loại sản phẩm khác nhau. Việc điều khiển nhiệt độ và vận tốc tác nhân sấy phù hợp sẽ vận hành đơn giản với độ chính xác và ổn định cao, tăng năng suất sấy, tiết kiệm được chi phí năng lượng và nâng cao chất lượng sản phẩm. Phương pháp nghiên cứu của đề tài là phương pháp quy hoạch thực nghiệm cực trị tối ưu và lý thuyết điều khiển tự động. Thí nghiệm được bố trí dạng bậc II Box -Hunter. Bài toán tối ưu được giải bằng phần mềm Matlab. Kết quả đề tài đã xác định được chỉ tiêu tối ưu của chi phí năng lượng sấy, ứng với các giá trị các yếu tố đầu vào nhiệt độ và tốc độ tác nhân sấy. Ngoài ra, đề tài đã đạt được kết quả điều khiển tự động các thông số làm việc của máy sấy bơm nhiệt ứng dụng PLC S7-200 theo phương pháp điều khiển vòng kín sử dụng bộ điều khiển PID, trong đó nhiệt độ sấy được điều chỉnh trong giới hạn làm việc với độ ổn định cao, sai số so với nhiệt độ cài đặt trong khoảng cho phép và điều khiển vận tốc tác nhân sấy ổn định. Từ khóa: Điều khiển máy sấy bơm nhiệt. 1. MỞ ĐẦU Nước ta là một nước có điều kiện đất đai và khí hậu thuận lợi cho việc phát triển của nhiều loại thực vật nói chung và cây ăn trái nói riêng. Các loại rau, quả ở nước ta rất phong phú với chất lượng đặc trưng và tiềm năng phát triển đầy hứa hẹn cho ngành công nghệ bảo quản và chế biến nông sản thực phẩm. Yêu cầu sản phẩm công nghệ chế biến sau thu hoạch phải đáp ứng được thị hiếu tiêu dùng, phải có tính cạnh tranh cao trên thị trường. Chất lượng của sản phẩm sấy yêu cầu về độ khô, một số sản phẩm còn đòi hỏi phải đảm bảo màu sắc, hương vị cao như các sản phẩm có chứa tinh dầu, hương hoa, dược phẩm. Các phương pháp sấy ở nhiệt độ cao có thể phá hủy các chất hoạt tính sinh học như hóc môn, màu, mùi vị, men, vitamin, protein và làm thay đổi chất lượng sản phẩm. Vì vậy để đáp ứng được yêu cầu về màu sắc, mùi vị tự nhiên sau khi sấy, người ta đã áp dụng phương pháp sấy ở nhiệt độ thấp, trong đó phương pháp sấy sử dụng bơm nhiệt tỏ ra có hiệu quả cao hơn cả [3]. Hiện nay trên thế giới có nhiều nước đã ứng dụng thành công tự động hóa vào sản xuất chế biến sấy nông sản thực phẩm, đã đạt được những kết quả rất cao về năng suất và chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên thực trạng ở Việt Nam hiện nay tự động hoá chưa phát triển. Vấn đề chính là đầu tư các thiết bị điều khiển tự động nhập khẩu quá cao. Các hệ thống nói trên rất đắt tiền nếu xảy ra hư hỏng dù nhỏ, chỉ có các hãng sản xuất nắm bí quyết công nghệ mới sửa chữa được, còn chúng ta hầu như khó thể can thiệp vào. Việc nghiên cứu điều khiển một số thông số làm việc của máy sấy bơm nhiệt và xác định chế độ sấy 238 Nghiên cứu điều khiển một số th ng số làm việc của máy sấy bơm nhiệt và xác định chế độ sấy tối ưu... tối ưu cho nhiều loại sản phẩm sấy khác nhau này có những ưu điểm sau: - Phù hợp với điều kiện khí hậu nóng ẩm ở Việt Nam. - Thích hợp để sấy khô các vật phẩm không chịu được nhiệt độ cao. - Chất lượng, màu sắc và mùi vị của sản phẩm sấy được giữ tốt hơn. - Tự động hóa cao, vận hành đơn giản, nâng cao năng suất và hiệu quả sử dụng máy. - Máy sấy bơm nhiệt có thể sấy được nhiều loại sản phẩm khác nhau. 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị điều khiển tự động hai thông số nhiệt độ và tốc độ tác nhân sấy trên mô hình sấy bằng bơm nhiệt phục vụ cho công tác nghiên cứu khoa học và thí nghiệm của cán bộ và sinh viên nên mô hình phải điều chỉnh được dễ dàng và chính xác. 2.2. Nội dung nghiên cứu chính bao gồm: - Nghiên cứu điều khiển một số yếu tố làm việc gồm nhiệt độ sấy và tốc độ tác nhân sấy của máy sấy bơm nhiệt [3,8]. - Qui hoạch thực nghiệm, phân tích sản phẩm để xác định chế độ sấy tối ưu trong sấy màng gấc. - Phạm vi sử dụng rộng: có thể sấy nhiệt thông thường, sấy hồng ngoại (nhiệt độ > 40 ºC, không bơm nhiệt) và sấy bơm nhiệt ở các chế độ nhiệt độ sấy từ 20-80 ºC. 2.3. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý thuyết và kết hợp thực nghiệm. 2.3.1 hương pháp nghiên cứu lý thuyết điều khiển nhiệt độ và tốc độ tác nhân sấy Để nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển có khả năng sấy được ở nhiều mức nhiệt độ sấy và tốc độ tác nhân sấy khác nhau. Dùng một bộ điều khiển vi tích phân tỉ lệ (bộ điều khiển PID- Proportional Integral Deriv ...